Les composites à matrices métalliques (CMM) ont intéressé l'industrie de l'aluminium (Al- AI2O3, Al-SiC) à cause de la supériorité de leurs propriété mécaniques comparée à celles d'alliage d'aluminium. Les composites d'aluminium-BziC (CMM) sont devenue importante pour l'industrie de l'aluminium à cause de leurs utilisations dans des applications de haute performance telles que le stockage de rejets nucléaires radioactifs, les avions et les structures aérospatiales, dues à leur capacité d'absorber des neutrons, leur légèreté, leur haute résistance et leur rigidité. La production des matrices métalliques (CMM) de B4C- aluminium n'est pas une tâche facile à cause de la faible mouillabilité de B4C par l'aluminium. De plus, B4C n'est pas stable quand il est en contact avec l'aluminium. Les analyses de l'interface basées sur la microscopie optique et la microscopie électronique à balayage ont indiqué la formation des particules d'A^BC et d'AlB2 autour de la particule de B4C. Cette réaction est incessante et elle a comme conséquence l'épuisement de la concentration de B4C, la diminution de la fluidité de la fonte et la détérioration de ses propriétés mécaniques et physiques. Pour empêcher la perte de B4C, le Ti est ajouté à l'aluminium. Le Ti a de l'affinité à réagir avec B4C et forme une couche protectrice autour de la particule. Les objectifs du projet sont d'étudier la mouillabilité des systèmes B4C/aluminium et B4C/alliage d'aluminium-titane et d'identifier d'autres éléments d'alliage potentiels pour protéger B4C. Les expériences de mouillabiîité sont effectuées pour mesurer les angles de contact de B4C aussi bien que ceux des produits de réaction entre les éléments d'alliage et B4C. Aussi, l'effet de la teneur en Ti de l'aluminium sur la mouillabilité de B4C a étém étudié. Les résultats des expériences montrent que l'addition de titane et de zirconium à l'aluminium a un effet positif fort sur le mouillage entre les particules de B4C et le métal liquide. Afin de comprendre les effets que la réaction produit sur la mouillabilité, les angles de contact entre les produits de la réaction (particules de TiC, T1B2, AIB2 and AI4C3) et l'aluminium ont été mesurés à 750°C et 850°C. Les résultats démontrent également que la mouillabilité de B4C augmente avec la température et le temps de contact. On a constaté que les particules de l'Allé disparaissent avec l'addition de Ti et de nouvelles particules en forme d'aiguille (T1B2) riches en Ti se forment autour des particules de B4C. Celles-ci agissent comme une barrière qui isole le B4C de la matrice d'aluminium. On observe également que la formation d'A^BC diminue avec l'augmentation de la teneur en Ti. Cependant, si on continue d'augmenter la teneur en Ti, des plaques intermétalliques d'AOTi se forment ce qui réduit la mouillabilité. Cette étude a démontré qu'il y a une teneur en Ti optimale où le mouillage est le meilleur. Cette valeur semble être autour de 1.5%Ti. L'augmentation de la teneur en Ti au delà de cette concentration détériore le mouillage. L'aluminium est une des industries principales au Canada et au Québec, et les résultats de cette étude aideront à améliorer la qualité du produit grâce au transfert de la technologie vers l'industrie.

Dans le cadre de la maîtrise en Ingénierie de l'Université du Québec à Chicoutimi (UQAC), ce mémoire présente une étude portant sur les principaux paramètres susceptibles d'améliorer la clarté d'une suspension de boue rouge par floculation. Ce travail de recherche a été réalisé en collaboration avec le Groupe de Recherche Universitaire en Séparation Solide Liquide (GRUSSL) de l'UQAC et le Centre de Recherche et de Développement Arvida (CRDA) du groupe Alcan. Tous les essais de floculation ont été effectués suivant la méthodologie du test du cylindre. Cette méthodologie permet d'estimer l'efficacité de l'étape de décantation du procédé Bayer. Trois mesures importantes sont déterminées par cette méthodologie : la vitesse de sédimentation, la clarté du liquide surnageant (exprimé en mg/L) et le pourcentage de solides dans le sédiment final. Évidemment, des corrélations sont observées entre les résultats obtenus par ce test et ceux obtenus pour les decanteurs en usine. L'objectif principal de ce projet était de réduire la quantité de matières particulaires en suspension dans la surverse à un niveau inférieur à ceux retrouvé actuellement en usine. Pour arriver à réaliser une étude comparative sur la clarté d'une surverse, la méthodologie du test du cylindre a été optimisée afin de réduire la variabilité des mesures de vitesse de décantation pour des essais effectués dans les mêmes conditions expérimentales. L'optimisation de la méthodologie du test du cylindre a permis de réduire considérablement la variabilité des mesures de vitesse. Des écarts de 5% et moins sont maintenant obtenus pour des vitesses de sédimentation entre un polymère d'essai et un polymère témoin. Les essais de clarté ont été réalisés en deux parties : une première partie des essais a été effectuée aux conditions d'opération retrouvées en usine, au niveau des décanteurs secondaires ou laveurs, et la seconde partie des essais a été réalisée aux conditions d'opération retrouvées en usine, dans les decanteurs à haut rendement (DHR). Les variables à l'étude sont le type d'agents de floculation, le dosage et la séquence d'injection des polymères, la concentration en matières particulares de la suspension et la concentration des solutions de polymère. Au niveau des décanteurs secondaires, l'augmentation de la concentration de la solution de polymère ainsi que de la concentration en matières particulares de la suspension ont permis de mettre en évidence une amélioration notable de la clarté d'une surverse. La double addition de polymère s'est révélée très efficace puisqu'elle a permis d'atteindre l'objectif principal. Cette addition a permis de réduire de moitié la clarté d'une surverse. Toutefois, l'amélioration la plus significative de la clarté a été obtenue avec la triple addition de polymère. Le meilleur résultat obtenu pour la clarté est de 2,2 mg/L En usine, les mesures de clarté se situent généralement entre 150 et 200 mg/L avant l'étape de filtration du procédé. Après l'étape de filtration en usine, cette mesure est d'environ 10 mg/L. La triple addition de polymère est donc très efficace pour réduire la clarté d'une surverse. Au niveau des décanteurs à haut rendement, l'augmentation de la concentration en matières particulaires de la suspension a également permis de mettre en évidence une amélioration significative de la clarté de la surverse. Pour cette partie des expérimentations, l'amélioration la plus notable de la clarté d'une surverse a également été obtenue avec la triple addition de polymère. Le meilleur résultat obtenu pour la clarté est de 11,6 mg/L. La triple addition de polymère est par conséquent très efficace, à deux différentes conditions d'opération, puisqu'elle permet d'atteindre un niveau de clarté équivalent ou inférieur à ceux obtenus en usine après l'étape de filtration dans le procédé Bayer.

Dans les alumineries, l'anode, le réducteur de la cellule d'électrolyse, est composé de coke et de brai ce dernier agissant comme liant. Lors de la cuisson de la pâte anodique de nombreux HAP sont dégagés essentiellement par la technologie Söderberg. Le brai obtenu par la distillation du goudron est le principal responsable de l'émission de HAP. Certains de ces HAP sont reconnus pour leurs effets néfastes sur les organismes vivants. Les efforts ont amené vers la réduction des émissions totales de HAP et par la suite vers la fabrication de brais à bas HAP, c'est-à-dire au potentiel génotoxique réduit. Il devient toutefois de plus en plus ardu de minimiser la libération de HAP du brai sans connaître l'influence des transformations chimiques du brai et de la pâte en cours de chauffage. Le présent travail vise à étudier le comportement de divers brais et pâtes soumis à la pyrolyse. Deux montages expérimentaux ont été utilisés. Le premier enregistre la perte de masse en fonction de la température, recueille les hydrocarbures lourds émis aux gammes de température voulues et analyse en continu les gaz non condensables. Le second permet de quantifier la fraction massique de gaz condensables et non condensables ainsi que de recueillir les matières volatiles condensables. Dans les deux cas, quatorze HAP et le taux de matières solubles ont été analysés sur les échantillons de condensât. Les expériences ont été effectuées avec un brai de référence, deux brais réguliers avec leur pâte respective et deux brais à bas HAP possédant eux aussi leur pâte respective. Les échantillons dont la masse était de 10 g ou 50 g étaient soumis à un chauffage pouvant aller jusqu'à 1050 °C à des vitesses de chauffe de 10 °C/h, 30 °C/h, 50 °C/h et 100 °C/h. Ce travail décrit les courbes thermogravimétriques, la distribution des gaz non condensables H2 et CH4 en fonction de la température et celle des gaz condensables à des intervalles de température: 250-350 °C, 350-450 °C, 450-550 °C et 550-650 °C. Les résultats obtenus prouvent que la diminution de la masse favorise le dégagement des matières volatiles. La gamme de température de dégagement des gaz non condensables est prolongée par l'augmentation de la masse à faible vitesse de chauffage. On constate que les HAP légers se dégagent en majorité aux basses températures et diminuent avec l'élévation de la température tandis que les HAP à poids moléculaire élevé suivent le cheminement inverse. Les HAP émis sont principalement génotoxiques et la quantité libérée est en général inférieure à la composition intrinsèque. Les résultats obtenus par la lère et 2e partie expérimentales sont homogènes.

La lignine est un biopolymère intégré aux parois cellulaires de toutes les plantes vasculaires. Des découvertes récentes dans le domaine médical quant à l'utilisation de la lignine et de ses produits de biotransformation laissent entrevoir l'avenir de ce biopolymère avec beaucoup d'optimisme. En effet, des propriétés antitumorales, antivirales (anti-SIDA, anti-herpès), anticholestérolémiques et anti-influenza ont été signalées dans la littérature récente (Sakagami et al., 1991). La lignine alcaline de l'épinette noire est extraite selon le procédé KRAFT modifié pour les besoins de cette étude, ce qui permettra l'obtention d'une lignine soluble. Pour ce faire, le bois est préalablement débarrassé des extractibles lors d'une extraction au soxhlet dans un mélange de solvant éthanol:toluène (1:2). La farine de bois ainsi préparée sera cuite durant une heure à l'autoclave dans une solution alcaline de NaOH 5% (M/V) à une pression de 5,44 atm (80psi) et une température de 150oC. Une filtration permet ensuite de séparer la lignine de la cellulose et des hémicelluloses, pour obtenir une lignine soluble. La lignine recueillie est ensuite purifiée par précipitation avec de l'acide sulfurique (Mansour et al., 1984). Des analyses spectroscopiques sont effectuées sur les échantillons de lignine alcaline de l'épinette noire afin de caractériser ce polymère. La spectroscopie infrarouge permet l'identification des différents groupements fonctionnels qui caractérisent la lignine. L'unité guaïacyle est caractéristique de la lignine extraite des bois mous comme l'épinette noire et se caractérise par une bande d'absorption à 1270 cm (1). La spectrométrie à résonance magnétique nucléaire (RMN) est utilisée conjointement avec la spectrométrie de masse avec atomes rapides (FAB/MS) afin de confirmer la présence de certaines structures dimériques dans la lignine. Les structures dimériques ayant des liaisons inter-unités de type B-O-4', B-5', B-1', B-B, 5-5' et 4-O-5' sont identifiées dans la lignine alcaline de l'épinette noire. De plus, des techniques récentes de spectrométrie à résonance magnétique nucléaire à deux dimensions (RMN-2D) sont maintenant des méthodes de choix pour l?élucidation des structures de biomolécules comme la lignine. Différentes techniques de RMN 2D homonucléaires 1H1H (ROESY et TOCSY) et hétéronucléaire 13C-1H (HMQC), ont été appliquées à la lignine alcaline de l'épinette noire. L'interprétation de ces spectres permet de confirmer la présence des principales unités dimériques de la lignine déjà proposées. La lignine alcaline de l'épinette noire est ensuite biotransformée par la moisissure blanche Phanerochaete chrysosporiwn. La culture de ce champignon en présence de lignine permet la dégradation des polymères de lignine en unités plus petites. Des mécanismes de polymérisation et dépolymérisation sont aussi observés par chromatographie d'exclusion sur gel. On remarque deux populations de masses moléculaires différentes d'environ 75 000 et 450 Daltons qui varient selon les temps de biotransformation.

De grandes quantités de coke de pétrole (coke vert) sont utilisées comme matière première pour la fabrication des électrodes en électro-métallurgie, et plus particulièrement dans l'industrie de l'aluminium. Avant d'être mis en forme avec le brai liant, le coke subit un traitement thermique à haute température, désigné sous le vocable "calcination". Au cours de la calcination, le départ des matières volatiles (hydrocarbures lourds, hydrogène et méthane) engendre des modifications structurales à l'échelle cristalline, procurant au coke calciné des propriétés bien spécifiques, en vue de répondre aux critères de qualité des futures électrodes. Une étude de la cinétique de dévolatilisation d'échantillons représentatifs de coke de pétrole est menée à l'aide d'un montage thermogravimétrique, dans des conditions proches de celles existant dans les fours industriels (taux de chauffage variable, pourcentage d'oxygène croissant dans le milieu). Bon nombre d'auteurs soutiennent que la dévolatilisation n'est pas influencée par la nature du milieu dans lequel elle est conduite. Notre étude confirme cette affirmation à faible taux de chauffage seulement. Par contre, lorsque le taux de chauffage croît, la dévolatilisation est retardée en atmosphère oxydante, par rapport au milieu neutre. Un modèle cinétique permet de comparer les paramètres cinétiques globaux (ordre de la réaction, énergie d'activation) caractérisant le phénomène de dévolatilisation dans les deux milieux, sous différents taux de chauffage. Au cours de la calcination, les produits volatils de dégazéification, une fois dégagés de la masse de coke, constituent une protection autour de la particule solide, si bien que la combustion du résidu carboné ne s'amorce qu'à haute température. La combustion des volatils et du coke est favorisée par un chauffage lent. Il réside toutefois une différence essentielle entre la combustion en phase gazeuse des volatils et la combustion solide-gaz du résidu de coke. En effet, la combustion des volatils est rapide, alors que le résidu de coke se consume lentement dans des conditions bien précises de vitesse de chauffage et de disponibilité en ce qui concerne l'oxygène comburant. Il importe davantage, dans le cadre de cette étude, de définir les conditions dans lesquelles le coke est attaqué par l'oxygène, plutôt que de s'attacher à la cinétique proprement dite de combustion du coke. Une analyse structurale des échantillons de coke calciné met en évidence l'influence de la nature du milieu sur les propriétés du coke. On étudie l'effet de la température de calcination, du taux de chauffage et du palier de température en fin de calcination sur l'épaisseur cristalline, la porosité apparente et la densité du coke calciné; et ce sous atmosphère contrôlée (neutre et oxydante). L'évolution de la structure interne du coke au cours du traitement thermique suit la tendance déjà observée antérieurement par d'autres auteurs; toutefois la présence d'oxygène dans le milieu réactionnel influence quelque peu les paramètres structuraux, dans des conditions bien spécifiques de température, de vitesse de chauffage ou de palier de température.

Le perméat de lactosérum est un des constituants majeurs des eaux résiduaires produites lors de la transformation du lait et il représente une demande biologique en oxygène (DBO) comprise entre 40 000 et 60 000 ppm. De ce fait, le perméat pose une sévère menace envers l'environnement s'il y est rejeté sans traitement. Les traitements biologiques des déchets organiques deviennent de plus en plus populaires de nos jours puisqu'ils sont plus efficaces et économiques et qu'ils causent très peu de pollution. La conception de tout bioréacteur, en vue d'une opération optimale, requiert une bonne connaissance de la cinétique des biotransformations effectuées. C'était le but de cette étude. L'étude expérimentale a été menée afin d'évaluer les paramètres cinétiques intrinsèques de la digestion anaérobie du perméat de lactosérum par une population bactérienne mixte. Les essais ont été réalisés dans un réacteur agité de 2 L où le perméat était la seule source de carbone organique. La population mixte provenait d'un digesteur anaérobie de boues produites par une installation aérobie de traitement d'eaux usées municipales et fut, par la suite, acclimatée avant l'inoculation. La demande chimique en oxygène (DCO) du perméat et sa concentration en équivalent-glucose ont été mesurées et étaient respectivement égales à 68 000 et 62 000 mg/L. Les essais ont été réalisés à diverses concentrations initiales du substrat, c'est-à-dire pour So = 6.38, 10.85, 21.02 et 48.77 g/L et dans tous les cas, la température a été maintenue constante à 37°C. Le pH du contenu du réacteur a été mesuré à intervalles d'une heure et ajusté à la valeur de 7.0, si nécessaire. La concentration de la biomasse a été déterminée par la mesure des poids secs et la concentration du glucose, par la méthode phénol-acide sulfurique. Les résultats expérimentaux obtenus, concernant la croissance de la biomasse et la biodégradation du substrat, n'ont pu être représentés par les modèles conventionnels cités dans la littérature. Pour chacun des essais, la croissance de la biomasse en fonction du temps a été représentée par une droite. Pour la cinétique de biodégradation du substrat, l'équation proposée a été basée sur le comportement d'une réaction autocatalytique. Les valeurs obtenues pour la constante cinétique k étaient, pour So = 6.38, 21.02 et 48.77 g/L, très voisines l'une de l'autre et la valeur moyenne était égale à 0.052 (g biomasse-h/L)-1. Par contre, pour So = 10.85 g/L, sa valeur était beaucoup plus élevée et égale à 0.096 (g biomasse-h/L)-1. Cette anomalie est peut-être due à une vitesse de croissance bactérienne et une production d'enzymes plus élevées d'une ou plusieurs espèces de la population mixte bactérienne pour les autres essais à des concentrations initiales de substrat différentes. La valeur du coefficient de rendement initial, Yo, était plus élevée que celle du rendement glogal, ïx/a, pour trois des concentrations initiales du substrat. L'exception était pour la concentration initiale égale à 10.85 g/L. Les valeurs numériques de Yo, pour So = 6.38, 10.85, 21.02 et 48.77 g/L, étaient respectivement égales à 0.056, 0.034, 0.065 et 0.050. Celles pour Yx/a étaient respectivement égales, dans le même ordre, à 0.030, 0.054, 0.045 et 0.038.

Les boues rouges sont un résidu du procédé Bayer. Elles sont constituées d'une phase solide en suspension dans une phase liquide. Il est nécessaire de séparer les deux phases à de multiples reprises au cours du procédé. Pour ce faire, les boues rouges doivent subir un processus de floculation avant d'être séparées par décantation. La floculation est présentement réalisée dans un puits d'alimentation, un système fonctionnel mais problématique à plusieurs niveaux. Ce document présente le développement d'une nouvelle technologie visant à remplacer le puits d'alimentation. Le « floculateur » a comme objectif de floculer une suspension de boues rouges aussi efficacement que possible tout en étant robuste par rapport aux fluctuations du système. Tout d'abord, les matières premières sont caractérisées. Ensuite, la théorie pertinente sur le procédé Bayer, la séparation solide-liquide et la CFD est présentée, accompagnée d'une analyse du circuit de lavage à contre-courant. Il y est démontré qu'un floculateur idéal devrait pouvoir traiter une alimentation ayant une concentration de solide aussi élevée que 400 g/1. De plus, une étude détaillée de la sonde Lasentec - le principal instrument de mesure du projet - est réalisée. Les différentes variables permettant de quantifier la distribution granulométrique sont analysées et les meilleures sont sélectionnées. Une revue exhaustive de la littérature sur les puits d'alimentation et de tous les brevets reliés à la floculation au cours des 25 dernières années est aussi incluse. Par la suite, le puits d'alimentation est simulé par CFD. Deux geometries sont considérées : un puits pilote et un puits industriel. Un modèle de floculation est développé et incorporé aux simulations. Les résultats indiquent que l'étape de dispersion du floculant est problématique à l'échelle industrielle. De plus, la dispersion demeure inadéquate peu importe la position de l'injection de floculant. Améliorer l'étape de dispersion devient donc la priorité du floculateur. La solution élaborée consiste à amincir et accélérer l'écoulement afin d'injecter le floculant sur une grande surface. De cette façon, les simulations montrent qu'une dispersion homogène est atteinte pour des temps de mélange de l'ordre du centième de seconde. Un premier prototype du nouveau floculateur permettant de traiter 4 m3/h est conçu, fabriqué et testé sous différentes conditions. Une version améliorée est ensuite construite et testée. Un système d'injection de floculant est également développé. Les résultats montrent une très bonne floculation pour la plupart des conditions d'opérations (médiane de l'ordre de 1000 \xm). Les performances sont excellentes jusqu'à une vitesse de 5 m/s et pour un dosage supérieure à 80 g/t. La concentration de solide de l'alimentation est testée jusqu'à 400 g/l. Les résultats sont ambigus-, mais ils soulèvent la possibilité que le floculateur soit efficace à de telles concentrations. Enfin, un troisième prototype à l'échelle semi industrielle est développé et construit. Il peut traiter un débit volumique de 54 m3/h. Pour terminer, une étude de la transition à l'échelle industrielle est effectuée. Il est montré que le floculateur a la capacité de traiter des débits volumiques allant jusqu'à 1800 m3/h. De plus, une analyse de quelques alternatives simples est présentée. À défaut d'utiliser le floculateur, il est fortement recommandé aux industries d'injecter le floculant dans la conduite de façon aussi uniforme que possible un mètre ou deux avant l'entrée du puits. Un compromis entre le floculateur et le puits d'alimentation est également suggéré.

Th. univ.--Géochimie et métallogénie--Univ. P. et M. Curie, 1987.

Diss.--Fachbereich Geschichtswissenschaften--Frankfurt am Main--Johann Wolfgang Goethe-Universität, 1989.

Texte remanié de: Th.--Faculté de droit et sciences politiques--Strasbourg, 1932. N°: Série A, n ° 66.