Étude des propriétés mécaniques et du compactage des agglomérés de carbone utilisés dans l'industrie de l'aluminium

par Mohammed-Bachir Benhamida

Thèse de doctorat en Mécanique des sols et structures

Sous la direction de Jean Biarez.

Soutenue en 1986

à Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris .

mots clés

• Coke de pétrole
• Coke de brai
• Anodes précuites
• Pâtes carbonnées
• Carbon black manufactures for electrodes for aluminium production
• Coke
• Poix

Résumé

Nous avons étudié au cours de ce travail les divers chemins de compactage. Ces chemins réduisent l'anisotropie de l'aggloméré obtenue et confèrent au matériau une densité optimisée dans des conditions compatibles avec un développement industriel ultérieur. La meilleur connaissance des lois de comportement de ce matériau sous les divers chemins de compactage nous a permis de contribuer a la compréhension des phénomènes de fissuration des agglomeres de carbone observes dans le cadre des techniques de compactage en vigueur. Sous chemin triaxial monotone, nous avons étudié le comportement mécanique de l'aggloméré de carbone pour des différentes teneurs en brai. Cela nous a permis de déterminer les paramètres qui définissent la résistance au cisaillement de l'aggloméré. La comparaison entre les divers chemins de contraintes: 1) déformations nous a permis de sélectionner les chemins et les éléments du tenseur des contraintes et des déformations qui sont les plus efficaces pour le compactage; 2) le chemin oedométrique s'avère inadapté au compactage; 3) le triaxial cyclique répété est que le triaxial monotone pour les faibles valeurs de contrainte de consolidation; 4) le triaxial cyclique alterne donne de meilleurs densités que le repete; 5) le moule dilatable: chemin biaxial donne des résultats très encourageants car le matériel n'est pas optimise et la réaction horizontale est passive alors que dans une installation industrielle on pourrait avoir une reaction active (vérin)

Titre traduit

Mechanical properties and compaction of the carbon agglomerates used in the aluminium industry

Résumé

In this work, we study different paths of compaction. These pathes reduce the anisotropy of the agglomerates and give an optimized density to the material in the conditions compatible with subsequent industrial development. A better understanding of the laws governing the behaviour of this material under different pathes of compaction permitted us to contribute to the understanding of the phenomena related to the cracking of agglomerates of carbon that we observe in the current techniques of compaction. We studied the mechanical behaviour of the carbon agglomerate for different tar pitch contents under monotonie triaxial path. In this way we determined the parameters that define the shear resistance of the material. By comparing the different stress – strain paths we could select the pathes and the elements of the stress and strain tensors which are the most. The repeated cyclic triaxial is more advantageous tham the monotonic triaxial for the low values of consolidation stress. The alternated cyclic triaxial gives better densities than the repeated path. The expansive mold which is equivalent to the biaxial path gives encouraging results since the material is not optimized and the horizontal reaction is passive while in an industrial installation there might be an active reaction (jack).