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(H/F) : Post-Doc : Prédiction des Effets d'Anode dans la production d'aluminium

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : jeudi 26 mai 2022

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Informations générales

Référence : UMR5216-VIRFAU-025
Lieu de travail : ST MARTIN D HERES
Date de publication : jeudi 24 mars 2022
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 24 mois
Date d'embauche prévue : 1 novembre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 663, 79 € brut mensuel
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : 1 à 4 années

Missions

L'aluminium métal est produit industriellement par électrolyse en milieu anhydre, à haute température (proche de 1000 °C). Ce procédé, appelé Hall-Héroult d'après ses découvreurs, consiste à dissocier par électrolyse l'alumine Al2O3 dans un bain à base de cryolithe (fluorure mixte d'aluminium et de sodium). Lors de la réaction d'électrolyse, l'aluminium issu de l'alumine est réduit sous état liquide à la surface de la cathode au fond de cuve.
Pour que cette réaction ait lieu, il faut que de l'alumine soit présente en quantité suffisante dans le bain cryolithique. Quand ce n'est plus le cas, la cuve bascule sur une réaction électrochimique différente, beaucoup plus consommateur d'énergie, entraînant une augmentation significative de la tension. Le passage de la tension nominale à une tension élevée est très brutal (de l'ordre de quelques secondes) ce qui ne permet pas d'anticiper facilement l'occurrence de ce phénomène en se basant sur la tension. Ce phénomène, appelé effet d'anode, est donc très nuisible et sa prévention très souhaitable.
Ce projet vise à prévoir et anticiper les comportements pathologiques liés aux effets d'anode pour pouvoir les éviter ou bien les traiter en avance. Ce projet a pour ambition de prédire certains effets d'anode, plusieurs minutes avant qu'ils ne se généralisent à la cuve, par analyse des mesures de courant anodique et d'autres paramètres de suivi du procédé.
Le but premier est d'obtenir des estimations en-ligne de la valeur de teneur en alumine localement présente en dessous de chaque anode, à partir des signaux mesurés d'une part et en utilisant les relations connues entre ACD (anode-cathode distance), concentration d'alumine et résistance (et donc courant) anodique d'autre part. La teneur en alumine, en fait, n'est pas généralement homogène dans la bain cryolithique, suite à des phénomènes de diffusion et convection et à des injections localisées d'alumine en état de poudre. En outre, la teneur localement présente est aussi fonction de l'efficacité productive de chaque anode.
En utilisant, donc, les connaissances de la relation entre résistance, ACD et alumine et aussi la structure des dynamiques de l'ACD et de l'alumine, qui revient à des lois de conservation, on pourrait concevoir des estimateurs de la concentration locale d'alumine et ainsi les utiliser pour la prédiction de valeurs trop faibles, qui pourraient engendrer des effets d'anode dans la cuve. A partir des résultats des prédictions, le dosage local de l'alumine pourrait alors être ajusté de manière préventive afin de minimiser ou d'éliminer les perturbations causées par l'effet anodique.

Activités

Le (La) chercheur(se) post-doc sera accueilli(e) au 50% de son temps de travail dans les laboratoires de Rio Tinto, au siège de l'établissement à Voreppe et au centre de recherche LRF de Saint Jean de Maurienne, et au 50% du temps à GIPSA-lab.
Auprès de la société Rio Tinto, il (elle) s'occupera
• de la gestion des données de la cuve nécessaires à l'étude,
• d'échanger avec les membres de Rio Tinto sur aspects techniques relatifs à la cuve,
• de collaborer dans la mise en place des essais sur la cuve APXe.
Le(La) chercheur(se) post-doc, pendant ses périodes au GIPSA-lab, s'occupera
• de la formalisation des problèmes d'identification, observation et contrôle,
• de leur codage et résolution à travers les outils d'optimisation et de learning,
• d'échanger avec les collègues du GIPSA-lab sur les aspects méthodologiques et théoriques.

Compétences

- Doctorat en contrôle ou domaine connexe
- Expérience en contrôle appliqué aux procédés chimiques
- Compétences avec Python et Matlab : Programmation des simulateurs numériques des dynamiques de la cuve et résolution des problèmes d'optimisation (matlab/python), traitement des données acquises (python, pandas) et application des algorithmes d'apprentissage automatique pour la régression et la classification de trajectoires estimées (python, sklearn).

Contexte de travail

Le Gipsa-lab est une unité de recherche commune CNRS, Grenoble-INP (Institut de Technologie de Grenoble), Université de Grenoble conventionnée par l'Inria et l'Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble.
Avec 350 personnes dont environ 150 doctorants, Gipsa-lab est une unité de recherche multidisciplinaire développant à la fois des recherches fondamentales et appliquées sur des signaux et des systèmes complexes.
Gipsa-lab développe des projets dans les domaines stratégiques de l'énergie, de l'environnement, de la communication, des systèmes intelligents, de la vie et de la santé et de l'ingénierie linguistique.
Par ses activités de recherche, Gipsa-lab maintient un lien constant avec l'environnement économique grâce à un partenariat fort avec les entreprises.
Le personnel du Gipsa-lab est impliqué dans l'enseignement et la formation dans les différentes universités et écoles d'ingénieurs de l'agglomération grenobloise (Université Grenoble Alpes). Gipsa-lab est reconnu internationalement pour la recherche réalisée en Automatique et Diagnostic, Sciences de l'Information et de l'Image du Signal, Parole et Cognition. L'unité développe sa recherche au travers de 16 équipes organisées en 4 pôles de recherche :
.Automatique et Diagnostic,
.Sciences des Données
.Géométries, Apprentissage, Information et Algorithmes
.Paroles et Cognition
Le Gipsa-lab regroupe 150 permanents et environ 250 non permanents (doctorants, post-doctorants, chercheurs invités, stagiaires en master…)

Le (la) post-doctorant(e) rejoindra l'équipe MODUS au GIPSA-lab, sous la direction des responsables scientifiques.

Contraintes et risques

NEANT

Informations complémentaires

La mission s'effectuera sur deux endroits :
- le laboratoire Gipsa-lab au 11 rue des Mathématiques - 38400 St Martin d'Hères
- LRF, au Rue Henri Sainte Claire Deville - 73302 Saint Jean de Maurienne

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