Fabrication de l'aluminium
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Objectif
Contrairement à l'or, au fer et au cuivre, qui sont
connus et utilisés depuis la Préhistoire,
l'aluminium, d'usage courant aujourd'hui, n'a
été découvert qu'au cours du
19ème siècle.
Quelles sont les techniques qui permettent de le fabriquer et quelles difficultés expliquent la découverte et l'usage si tardif de ce métal ?
Quelles sont les techniques qui permettent de le fabriquer et quelles difficultés expliquent la découverte et l'usage si tardif de ce métal ?
1. L'aluminium dans la nature
a. Aluminium à l'état natif
Contrairement à d'autres métaux,
l'aluminium n'existe pas à l'état natif :
il ne peut pas être extrait de la croûte
terrestre sous forme de corps pur métallique, ce
qui constitue une difficulté supplémentaire
à sa production.
b. La bauxite
Dans la nature, l'aluminium est combiné à
d'autres substances chimiques au sein de
différents minerais.
Le principal minerai d'aluminium est la bauxite, qui tire son nom du village de Baux-de-Provence situé dans le sud de la France, où il a été découvert au début du 19ème siècle.
Dans la bauxite, l'aluminium est présent sous forme d'oxyde d'aluminium et d'hydroxyde d'aluminium.
La proportion d'oxyde et d'hydroxyde d'aluminium dans la bauxite varie selon les gisements de 40 à 60%.
Il y est notamment combiné à des oxydes de silice, des oxydes de titane et des oxydes de fer qui lui donne sa couleur rouge.
Le principal minerai d'aluminium est la bauxite, qui tire son nom du village de Baux-de-Provence situé dans le sud de la France, où il a été découvert au début du 19ème siècle.
Dans la bauxite, l'aluminium est présent sous forme d'oxyde d'aluminium et d'hydroxyde d'aluminium.
La proportion d'oxyde et d'hydroxyde d'aluminium dans la bauxite varie selon les gisements de 40 à 60%.
Il y est notamment combiné à des oxydes de silice, des oxydes de titane et des oxydes de fer qui lui donne sa couleur rouge.
2. Obtention d'aluminium pur
a. Extraction de l'oxyde d'aluminium de la bauxite
L'aluminium métallique ne peut être extrait
directement de la bauxite. Celle-ci doit dans un premier
temps subir un traitement qui permet d'en tirer de
l'oxyde d'aluminium:
la bauxite est mélangée à une solution concentrée de soude qui permet d'obtenir un solide blanc (un précipité). Celui-ci, après calcination (chauffage à haute température) forme de l'oxyde d'aluminium pur de formule Al2O3.
la bauxite est mélangée à une solution concentrée de soude qui permet d'obtenir un solide blanc (un précipité). Celui-ci, après calcination (chauffage à haute température) forme de l'oxyde d'aluminium pur de formule Al2O3.
b. Obtention d'aluminium à partir de l'oxyde
d'aluminium
L'oxyde d''aluminium est ensuite fondu et porté
à environ 1000°C pour subir une
électrolyse : il est parcouru par un courant
électrique très intense (plusieurs
centaines de milliers d'ampères) qui provoque des
transformations chimiques au niveau des
électrodes: il se forme alors l'aluminium
métallique liquide pur.
La densité de l'aluminium liquide formé étant supérieure à celle de l'oxyde d'aluminium, celui-ci coule et peut facilement être récupéré au fond de la cuve d''électrolyse.
Remarque : L'intensité très élevée correspond à une forte consommation d'énergie électrique qui rend l'électrolyse très coûteuse.
La densité de l'aluminium liquide formé étant supérieure à celle de l'oxyde d'aluminium, celui-ci coule et peut facilement être récupéré au fond de la cuve d''électrolyse.
Remarque : L'intensité très élevée correspond à une forte consommation d'énergie électrique qui rend l'électrolyse très coûteuse.
3. Mise en forme de l'aluminium
En fonction de l'utilisation à laquelle on le
destine, on peut donner à l'aluminium la forme de
plaques, de billettes (en forme de grandes barres), de
lingots ou de fils.
4. Recyclage de l'aluminium
L'aluminium, comme tous les autres métaux, peut
être recyclé et réintroduit dans le
cycle de production sans que ses propriétés
ne soient modifiées.
Ce recyclage permet:
- de ralentir l'épuisement des gisements de bauxite.
- de préserver l' environnement en évitant la production de polluants liés au traitement de la bauxite et de l'oxyde d'aluminium, ainsi que l'émission de gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone.
- de produire un aluminium n'ayant pas eu besoin de subir la phase d'électrolyse ni la phase d'extraction, ce qui abaisse le coût de production.
Ce recyclage permet:
- de ralentir l'épuisement des gisements de bauxite.
- de préserver l' environnement en évitant la production de polluants liés au traitement de la bauxite et de l'oxyde d'aluminium, ainsi que l'émission de gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone.
- de produire un aluminium n'ayant pas eu besoin de subir la phase d'électrolyse ni la phase d'extraction, ce qui abaisse le coût de production.
L'essentiel
L'aluminium n'existe pas à l' état
natif.
Le principal minerai d'aluminium est la bauxite qui contient de l'aluminium sous forme d'oxyde d'aluminium et d'hydroxyde d'aluminium mélangés à d''autres composés.
Il est possible d'obtenir de l'oxyde d''aluminium à partir de la bauxite en la traitant avec de la soude concentrée, puis en lui faisant subir une calcination.
Une électrolyse d'oxyde d'aluminium liquide porté à environ 1000°C permet d'obtenir de l'aluminium, auquel il facile ensuite de donner la forme désirée.
L'aluminium peut être recyclé afin de préserver les ressources en bauxite, de limiter l'émission de polluant et de diminuer son coût de production
Le principal minerai d'aluminium est la bauxite qui contient de l'aluminium sous forme d'oxyde d'aluminium et d'hydroxyde d'aluminium mélangés à d''autres composés.
Il est possible d'obtenir de l'oxyde d''aluminium à partir de la bauxite en la traitant avec de la soude concentrée, puis en lui faisant subir une calcination.
Une électrolyse d'oxyde d'aluminium liquide porté à environ 1000°C permet d'obtenir de l'aluminium, auquel il facile ensuite de donner la forme désirée.
L'aluminium peut être recyclé afin de préserver les ressources en bauxite, de limiter l'émission de polluant et de diminuer son coût de production
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