- 1. Aspects économiques
- 2. Historique
- 3. Minerais d'aluminium
- 4. Production de l'alumine
- 5. Production de l'aluminium
- 6. Raffinage de l'aluminium
- 7. Propriétés de l'aluminium
- 8. Les alliages d'aluminium
- 9. Fabrication des demi-produits
- 10. Mise en œuvre de l'aluminium et de ses alliages
- 11. Traitements de surface
- 12. Les composés de l'aluminium
- 13. Bibliographie
ALUMINIUM
Raffinage de l'aluminium
L'aluminium produit par les cuves d'électrolyse titre de 99,4 à 99,8 p. 100 d'aluminium. On peut purifier cet « aluminium ordinaire » par raffinage électrolytique.
Historique
Hoopes (1901) a la première idée du raffinage par électrolyse ignée ; Betts (1905) pose le principe du raffinage électrolytique à trois couches. Hoopes, Frary et Edwards (1922) réalisent une cuve à raffinage à fond anodique en charbon ; les parois latérales sont en électrolyte, solidifié par une ceinture en tôle à circulation d'eau ; la couche inférieure est constituée par un alliage anodique aluminium-cuivre ; au-dessus est un bain de cryolithe avec 40 p. 100 de fluorure de baryum contenant 2 à 3 p. 100 d'alumine en solution, sur lequel flotte l'aluminium raffiné ; la température de marche est voisine de 1 000 0C. Le procédé n'a jamais atteint l'échelle industrielle.
C'est en 1932 que Gadeau met au point le procédé industriel de raffinage, en adoptant un bain chloro-fluoré, qui permet une marche à 750 0C et admet des cuves à parois latérales isolantes en briques de magnésie, qui seraient attaquées par la cryolithe à 1 000 0C, mais ne le sont pas à 750 0C par un bain à 60 p. 100 de chlorures.
Ce procédé à permis la production industrielle d'aluminium raffiné, titrant plus de 99,99 p. 100 d'Al. Le métal le plus pur obtenu titre 99,999 p. 100.
Cuve Pechiney pour le raffinage électrolytique
Encyclopædia Universalis France
Dans le procédé Pechiney de raffinage électrolytique de l'aluminium, les trois couches sont constituées de la façon suivante :
– L'alliage anodique est l'eutectique aluminium-cuivre fondant à 548 0C, de densité 3 à 750 0C.
– L'électrolyte contient 23 p. 100 de fluorure d'aluminium, 17 p. 100 de fluorure de sodium et 60 p. 100 de chlorure de baryum (point de fusion 720 0C, densité 2,72 à 750 0C).
– L'aluminium raffiné cathodique de densité 2,3 flotte sur l'électrolyte. Le courant est amené par des blocs de graphite pur.
La théorie du raffinage est la suivante : il y a électrolyse primaire du chlorure d'aluminium. L'aluminium s'ajoute à la couche cathodique ; le chlore se décharge sur l'alliage anodique où il attaque l'aluminium, reformant le chlorure d'aluminium.
Le principe du raffinage veut que l'aluminium seul passe de l'anode à la cathode ; pourvu qu'il y en ait assez dans l'alliage anodique (30 p. 100 au moins) et que cet alliage soit assez fluide pour que la diffusion des ions y soit facile, les métaux plus nobles que l'aluminium (cuivre, fer, gallium, etc.) restent inattaqués dans l'alliage anodique ; si cet alliage contenait des métaux moins nobles que l'aluminium (magnésium ou calcium), ceux-ci seraient chlorurés en priorité par le chlore anodique, mais leurs chlorures resteraient dans le bain, ne pouvant s'électrolyser tant que ce dernier contient assez de chlorure d'aluminium.
Mise en œuvre des cuves à raffinage
Les cuves, de 18 000 ampères, fonctionnent à 6 volts, dont la majeure partie correspond à la chute de tension dans les 9 centimètres de bain. L'alimentation en aluminium ordinaire se fait par le puits de ségrégation, tous les 2 ou 3 jours. Le métal raffiné est protégé de l'oxydation par une croûte de bain, qui s'est solidifiée après être remontée par capillarité. Tous les 2 ou 3 jours, on brise cette croûte et l'on fait manuellement la coulée d'une partie de l'aluminium raffiné avec des louches en graphite pur. On laisse en surface une couche cathodique de 10 centimètres.
Des additions périodiques permettront de maintenir la composition et le niveau de l'électrolyte. L'alliage anodique s'enrichit des impuretés de l'aluminium ordinaire traité. La présence de silicium est sans inconvénient car il n'élève pas le point de fusion de l'alliage[...]
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Écrit par
- Robert GADEAU : ingénieur de l'Institut électrotechnique de Grenoble, directeur honoraire de la compagnie Pechiney
- Robert GUILLOT : ingénieur à l'École centrale de Lyon, chef de service à Cégédur Péchiney
Classification
Pour citer cet article
Robert GADEAU et Robert GUILLOT. ALUMINIUM [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )
Article mis en ligne le et modifié le 14/03/2009
Médias
Aluminium primaire : production mondiale
Encyclopædia Universalis France
Aluminium : production en 2005
Encyclopædia Universalis France
Aluminium primaire : pays producteurs
Encyclopædia Universalis France
Autres références
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PROCÉDÉ INDUSTRIEL DE FABRICATION DE L'ALUMINIUM
- Écrit par Nicole CHÉZEAU
- 188 mots
Le Français Henri Sainte-Claire Deville (1818-1881) inventa en 1854 le premier procédé industriel de fabrication de l'aluminium. Celui-ci consiste à décomposer le chlorure double NaCl-AlCl3 par le sodium en présence d'un fondant. L'alumine nécessaire à la préparation de ce chlorure était...
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ACIER - Technologie
- Écrit par Louis COLOMBIER , Gérard FESSIER , Guy HENRY et Joëlle PONTET
- 14 176 mots
- 10 médias
L'aluminium est avant tout un puissant désoxydant. Il se rencontre plus rarement comme élément d'alliage dans des cas particuliers où il intervient dans certains processus de durcissement. -
AIMANTS
- Écrit par Roger FONTAINE
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ALLIAGES
- Écrit par Jean-Claude GACHON
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...la procédure qui permet de conserver la dureté souhaitable tout en maintenant la fragilité à un niveau acceptable. Dans le cas du duralumin, alliage d' aluminium et de cuivre, le réseau cristallin de l'aluminium est capable, à 550 0C, de s'accommoder de la présence de 2 p. 100 d'atomes de cuivre... -
ALUNS
- Écrit par Jean PERROTEY
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