Effets du soufre sur le comportement des impuretés présentes dans le coke

Les anodes en carbone sont constituées d’environ 65% de coke de pétrole [37]. Il présente plusieurs impuretés; le Na, le Ca, le Fe, le V, le Ni et le S [38]. Ces impuretés représentent des catalyseurs pour la réactivité du coke avec l’air et le CO2 à l’exception du soufre qui est un inhibiteur. Afin de connaitre l’effet de ces impuretés sur les réactivités du coke, plusieurs études ont été faites.

Effet du sodium sur les réactivités à l’air et au CO2 du coke avec ou sans
ajouts de soufre 

Dans le but de connaitre l’effet du sodium sur la réactivité du coke, Hume et al. [39] ont étudiés cet effet en faisant amendement de Na avec de l’acétylacétonate de sodium (Naac) avec et sans ajout d’un excès de soufre.

D’après Hume et al. [39], les réactivités du coke à l’air et au CO2 sont favorisées par l’augmentation de la concentration du Na. Cependant, en présence du soufre .

Effet du calcium sur les réactivités à l’air et au CO2 du coke avec ou sans
ajouts de soufre 

Afin de connaitre l’effet du calcium sur la réactivité du coke, Engvoll et al. [40], ont étudié cet effet en faisant un amendement de Ca avec de l’acétylacétonate de calcium (Caac) avec et sans ajout d’un excès de soufre.

Effet du fer sur les réactivités à l’air et au CO2 du coke avec ou sans ajouts de
soufre 

Afin de connaitre l’effet du fer sur la réactivité du coke, Eidet et al. [43] ont étudié cet effet en faisant amendement de Fe avec de Oxyde de fer(III) et son isomère (Fe2O3 et Fe3O4) avec et sans ajout d’un excès de soufre.

D’après ces résultats, suite à l’ajout du soufre de 1%, l’effet du fer sur les réactions de gazéifications du coke a diminué. Ce qui mène à conclure qu’il y a formation de composé stable qui met en jeux le fer et le soufre .

Effet du vanadium sur les réactivités à l’air et au CO2 du coke avec ou sans
ajouts de soufre

Le vanadium est la seconde impureté la plus rependue dans le coke de pétrole après le soufre [44, 45]. Il possède plusieurs degré d’oxydation, il peut donc se présenter sous différentes formes; mais d’après Fan [45], les formes oxydées sont les plus répondues. Parmi elles, on trouve beaucoup plus l’oxyde de vanadium (V) de formule chimique V2O5.

Comme les autres impuretés, le vanadium a un impact sur la réactivité à l’air du coke même en présence du soufre [45]. Ce qui a conduit Eidet et al. [44] a conclure que l’effet du soufre est significatif sur le vanadium durant le test de réactivité à l’air.

D’après les résultats obtenus par Eidet et al. [44], le soufre présente une efficacité uniquement dans l’intervalle de 10 ppm à 110 ppm pour la Rair. Ce n’est pas le cas pour Rco2 qui montre une certaine diminution en ajoutant du soufre et avec l’augmentation de la concentration du Ni. Cela peut mener à conclure qu’il y a formation de composé stable résultant de la réaction entre le soufre et le nickel.

Effets du soufre sur le comportement des impuretés présentes dans l’anode en
carbone

Au cours de la production de l’aluminium primaire, l’anode en carbone se consomme au fur et à mesure dans le procédé d’électrolyse. Le carbone (qui est l’élément chimique majoritaire dans l’anode) est utilisé pour la production de l’aluminium selon le mécanisme de la réaction (1.1). Parallèlement à cette réaction, qui fait partie intégrante du procédé, il existe d’autres réactions dites secondaires (comme celles de la réactivité à l’air et au CO2) qui ont lieu dans le procédé mais sont indésirables car elles favorisent la consommation de l’anode. Ces dernières sont catalysées par les impuretés présentes dans l’anode. Parmi ces impuretés, on trouve, en plus du soufre, le Na, le Ni, le V, le Fe et le Ca. Comme mentionné avant, ces impuretés catalysent les réactions des anodes avec l’air et le CO2, ce qui mène à la consommation rapide de l’anode [40, 46]. Il en résulte que, si le taux des impuretés augmente, la vitesse de consommation de l’anode augmente au détriment de sa durée de vie.