" Soutenance de thèse de Kelly MACHADO. | Université d'Orléans

Université d'Orléans

Soutenance de thèse de Kelly MACHADO.

19/10/2017 - 10:00 - 19/10/2017 - 13:00

URL: http://www.univ-orleans.fr/actus/soutenances

Nom du contact: Etudes Doctorales

Courriel du contact: etudes.doctorales@univ-orleans.fr

Lieu: Auditorium Charles Sadron - 3E avenue de la Recherche Scientifique - campus CNRS Orléans

Titre : Chimie des Bains pour l’Electrolyse de l’Aluminium : Étude RMN Haute Température et Modélisation.

Discipline : Chimie

ECOLE DOCTORALE EMSTU

Résumé :

Cette thèse porte sur l’étude structurale de mélanges de fluorures fondus utilisés pour la production d’aluminium par électrolyse. Ce procédé est obtenu par dissolution de l'alumine (Al2O3) dans un bain de cryolithe fondue (NaF-AlF3 plus quelques additifs) à 960°C. Afin d’obtenir des données d’entrée pour la modélisation électrocinétique des phénomènes de transport durant le procédé, une meilleure description de la spéciation dans les bains en fonction de leur température et de leur composition est nécessaire. Pour déterminer cette spéciation in situ, nous avons développé une démarche originale combinant la spectroscopie par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) à haute température avec des simulations de Dynamique Moléculaire (DM) couplés à des calculs de premiers principes. Ces derniers basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) ont permis de calculer les paramètres d’interaction mis en jeu lors des expériences RMN et d’évaluer la qualité des modèles issus de la DM par comparaison avec les données expérimentales. Les mesures et simulations effectuées dans les systèmes binaires MF-AlF3 (M= Na ou K) ont confirmé la présence d’ions F- et d’espèces anioniques [AlFx]3-x avec une durée de vie comprise entre 5 et 25 ps. La probabilité de former des dimères du type [Al2Fm]6-m est inférieure à 10 %. Quel que soit l’alcalin, l’ajout d’alumine dans ces systèmes affecte la proportion d’espèce AlF5 2- pour former des oxyfluoroaluminates : [Al2OF6]2-, [Al2OF8]4-, [Al2O2F4]2-, [Al2O2F6]4- et [Al2O3F2]2-. Ces derniers sont peu influencés par la présence de CaF2. En se dissociant partiellement, celui-ci contribue à modifier les équilibres chimiques vers les milieux plus basiques et à augmenter la coordinence moyenne des ions aluminium.