ALUMINIUM

Aluminium, l’élément chimique avec le numéro atomique 13 et le symbole Al. C’est un métal argenté et ductile. On le trouve généralement dans la nature sous forme de minerai de bauxite et il est connu pour sa résistance supérieure à l’oxydation. La base de cette résistance est sa fonction de passivation. Il est utilisé dans la fabrication de millions de produits différents dans de nombreux secteurs industriels et occupe une place très importante dans l’économie mondiale. Les composants structurels en aluminium sont indispensables pour l’industrie aérospatiale. Il trouve un large domaine d’utilisation dans l’industrie du transport et de la construction, ce qui nécessite des propriétés de légèreté et de haute résistance.

 

CARACTÉRISTIQUES EN ALUMINIUM

L’aluminium est un métal doux et léger avec une couleur argentée terne. Cette couleur provient de la fine couche d’oxyde qui se forme dessus lorsqu’elle est exposée à l’air. L’aluminium est non toxique et non magnétique. Ça ne fait pas d’étincelle. Alors que la résistance à la traction de l’aluminium pur est d’environ 49 mégapascals (MPa), cette valeur augmente à 700 MPa lorsqu’il est allié. Sa densité est d’environ un tiers de celle de l’acier ou du cuivre. Il peut être facilement forgé, usiné et coulé. Il a des propriétés anticorrosion très supérieures car la couche d’oxyde qui s’y forme est protectrice. La conductivité électrique est de 64,94 % IACS (Al pur à 2 °C). Sa température de fusion est de 660 °C et sa température d’ébullition est de 2519 °C.

 

HISTOIRE DE L’ALUMINIUM

Les anciens Grecs et Romains utilisaient les sels d’aluminium (æljʊˈmɪniəm) pour fixer les couleurs des colorants et comme bouchon de sang. L’alun est encore utilisé comme bouchon sanguin et vasoconstricteur dans la médecine d’aujourd’hui.

Bien que Friedrich Wöhler soit connu pour être le premier à décomposer l’aluminium en mélangeant du chlorure d’aluminium anhydre avec du potassium en 1827, le métal a été produit sous une forme impure par un physicien et chimiste danois, Hans Christian Øersted, il y a deux ans. Par conséquent, le nom d’Øersted est mentionné dans les almanachs et dans la littérature de chimie comme la personne qui a découvert l’aluminium. Le français Henri Saint-Claire Deville, a amélioré la méthode de Wöhler en 1846 en utilisant du sodium au lieu du plus cher potassium.

En 1886, l’Américain Charles Martin Hall dépose un brevet (numéro de brevet : 400655) sur la production d’aluminium par un procédé électrolytique, et la même année, le Français Paul Héroult développe la même technique en Europe, ignorant totalement l’invention de Hall. Pour cette raison, le procédé Hall-Héroult, du nom de deux scientifiques, est aujourd’hui la méthode de base utilisée partout dans le monde pour extraire l’aluminium de son minerai.

Il a été décidé d’utiliser l’aluminium dans la construction du sommet du monument de Washington aux États-Unis, et le coût d’environ 30 grammes d’aluminium à l’époque équivalait à deux fois le salaire journalier d’un ouvrier travaillant sur ce projet.

Dans les années qui ont immédiatement suivi l’arrivée au pouvoir d’Adolf Hitler, l’Allemagne est devenue le leader mondial de la production d’aluminium. Cependant, la mise en service de nouveaux projets de centrales hydroélectriques aux États-Unis (par exemple, le barrage de Grand Coulee) en 1942 a donné aux États-Unis un avantage auquel l’Allemagne nazie ne pouvait pas faire face. Cette supériorité s’est manifestée sous la forme d’une production d’aluminium suffisante pour fabriquer 60 000 avions de guerre en quatre ans.

 

La présence d’aluminium dans la nature

Bien qu’il soit abondant (7,5-8,1%) dans la croûte terrestre, il est très rare sous forme libre, et c’est pourquoi il était autrefois considéré comme encore plus précieux que l’or. L’histoire de la production commerciale d’aluminium remonte à un peu plus de 100 ans.

L’aluminium était un métal très difficile à séparer de son minerai dans les années où il a été découvert. L’aluminium est l’un des métaux les plus difficiles à raffiner. La raison en est qu’elle s’oxyde très rapidement, cette couche d’oxyde formée est très stable, et contrairement à la rouille du fer, elle ne se décolle pas de la surface.

La récupération de l’aluminium à partir de déchets est devenue une composante importante de l’industrie de l’aluminium d’aujourd’hui. Le processus de récupération consiste simplement à refondre le métal.Il est basé sur la pièce de monnaie, qui est beaucoup plus économique que la production du métal à partir de son minerai. L’affinage de l’aluminium nécessite de très grandes quantités d’énergie électrique, alors que le processus de récupération consomme 5 % de l’énergie utilisée pour sa production. Le processus de recyclage est pratiqué depuis le début des années 1900 et n’est pas nouveau. Le phénomène de recyclage, qui s’est poursuivi comme une activité discrète jusqu’à la fin des années 1960, s’est accentué avec l’arrivée de la fabrication de canettes en aluminium. Les autres sources d’aluminium recyclé comprennent les pièces automobiles, les fenêtres et les portes, les appareils électroménagers et les contenants.

L’aluminium est un métal réactif et il est très difficile à récupérer à partir de son minerai (oxyde d’aluminium, Al₂O₃). La production a lieu avec 2 méthodes. La première est la méthode Bayer et l’autre est la réduction directe avec du carbone. Étant donné que la température de fusion de l’oxyde d’aluminium est d’environ 2000 ° C, il est loin d’être économique. Par conséquent, l’aluminium est obtenu par la méthode d’électrolyse. Dans cette méthode, l’oxyde d’aluminium est dissous dans de la cryolithe fondue puis réduit en métal pur. Dans cette méthode, la température de travail des cellules de réduction est d’environ 950-980 °C. La cryolite est un minéral naturel trouvé sur l’île du Groenland, mais elle est fabriquée synthétiquement pour la production d’aluminium. La cryolite est un mélange de fluorures d’aluminium et de sodium et sa formule est Na₃AlF₆. L’oxyde d’aluminium (poudre blanche) est produit par raffinage de la bauxite rouge car il contient environ 30 à 40 % de fer. Le nom de cette transaction est Transaction Bayer et elle a remplacé la transaction Deville utilisée précédemment.

Dans la méthode d’électrolyse, qui remplace le procédé Wöhler, les deux électrodes sont en carbone. Une fois le minerai fondu, les ions commencent à circuler librement. La réaction sur l’électrode négative (cathode):

Prise³⁺ + 3e^– → Prise

indique que l’ion aluminium a été réduit en gagnant des électrons. L’aluminium métallique coule alors au fond de la cellule sous forme liquide et est siphonné à partir de là.

D’autre part, de l’oxygène gazeux se forme à l’électrode positive (anode):

2O^2- → O₂ + 4e^–

Le carbone de l’anode s’appauvrit par oxydation avec cet oxygène et doit donc être renouvelé à intervalles réguliers :

O₂ + C → CO₂

Les cathodes ne sont pas épuisées pendant le processus d’électrolyse, contrairement aux anodes, car il n’y a pas de fuite d’oxygène à la cathode. Le carbone de la cathode doit être protégé car il est recouvert d’aluminium liquide à l’intérieur de la cellule. D’autre part, les cathodes sont sujettes à l’érosion due aux processus électrochimiques. Selon le courant appliqué dans l’électrolyse, les cellules doivent être entièrement renouvelées tous les 5 à 10 ans.

Bien que l’électrolyse de l’aluminium avec le procédé Hall-Héroult consomme beaucoup d’énergie électrique, les méthodes alternatives sont loin d’être économiquement et écologiquement viables. Dans le monde, la consommation d’énergie spécifique moyenne est d’environ 15 ± 0,5 kilowattheures par kg d’Al (52-56 MJ/kg). Dans les usines modernes, ce chiffre est d’environ 12,8 kWh/kg (46,1 MJ/kg). Alors que le courant électrique transporté par la ligne de réduction était de 100-200 kA dans les technologies anciennes, cette valeur augmentait jusqu’à 350 kA dans les installations modernes, et on sait que des études expérimentales ont été menées dans des cellules de 500 kA.

L’électricité représente 20 à 40 % du coût de production de l’aluminium, selon l’emplacement de l’installation. Pour cette raison, les entreprises de production d’aluminium ont tendance à être proches de régions où l’énergie électrique est abondante et bon marché, comme l’Afrique du Sud, la Nouvelle-Zélande Île du Sud, l’Australie, la Chine, le Moyen-Orient, la Russie, l’Islande, le Canada le Québec.

Depuis 2004, la Chine est le leader mondial de la production d’aluminium.

 

 

Précautions de sécurité en aluminium

L’aluminium n’a pas été observé comme ayant une fonction bénéfique sur les cellules vivantes. Chez certaines personnes, une dermatite de contact (inflammation de la peau), qui peut être causée par toute forme d’aluminium, une éruption styptique (arrêt du sang) ou des démangeaisons avec l’utilisation de produits anti-transpirants, des troubles digestifs causés par la consommation d’aliments cuits dans des pots en aluminium et l’arrêt de absorption des nutriments, et Rolaids, Amphojel, et avec l’utilisation de médicaments antiacides (antiacides) tels que Maalox, il peut provoquer des réactions allergiques sous la forme de symptômes d’empoisonnement tels que des vomissements. Bien que l’aluminium ne soit pas aussi toxique pour les autres que les métaux lourds et qu’il n’ait pas été prouvé que l’utilisation d’ustensiles en aluminium (préférés en raison de sa résistance élevée à la corrosion et de sa bonne conductivité thermique) provoque un empoisonnement à l’aluminium en général, des doses élevées peuvent montrer des signes d’empoisonnement. Une consommation excessive d’antiacides contenant des composés d’aluminium et une utilisation excessive d’antitranspirants contenant de l’aluminium peuvent provoquer une intoxication. Bien qu’il ait été affirmé que l’aluminium cause la maladie d’Alzheimer, cette recherche est pleinementau contraire, il a été réfuté que les dommages causés par la maladie d’Alzheimer conduisent à l’accumulation d’aluminium dans l’organisme. En résumé, s’il y a empoisonnement à l’aluminium, il doit se produire par un mécanisme bien précis. Parce que tout au long de la vie de l’homme, le contact du minéral argileux naturel du sol avec l’aluminium qu’il contient est déjà suffisamment élevé.

Il est nécessaire d’éviter le contact de l’aluminium avec certains produits chimiques qui le font se corroder rapidement. Par exemple, une très petite quantité de mercure déposée sur la surface d’un morceau d’aluminium perce facilement la couche protectrice d’oxyde d’aluminium et, en quelques heures, même de gigantesques poutres structurelles peuvent s’affaiblir considérablement. Pour cette raison, de nombreuses compagnies aériennes n’autorisent pas les thermomètres à mercure, car l’aluminium occupe une place importante dans le squelette structurel des avions.

Faits

Date de découverte : 1825
Découvert par Hans Christian Oersted
Origine du nom : du mot latin alumen
Utilisations :  avions, canettes de soda
Sortie : bauxite

Chimie de l’aluminium

Étape d’oxydation

• L’aluminium Lorsqu’il est chauffé à 1 500 °C sous atmosphère d’hydrogène, AlH est produit.</li >
• Oxyde normal d’aluminium (Al₂O₃) 2O est produit lorsque le >silicium est chauffé sous vide à 1800 °C.

• Al₂S est produit en chauffant

• Al₂S₃ avec des copeaux d’aluminium à 1 300 °C sous vide. Cependant, il se décompose rapidement en matières premières. Le sélénium divalent est fabriqué de manière similaire.
• Les halogénures trivalents -AlF- -AlCl- et -AlBr- peuvent être obtenus en phase gazeuse lorsqu’ils sont chauffés avec de l’aluminium.

Informations de base

Nom : Aluminium
Symbole : Recevoir
Numéro atomique : 13
Masse atomique : 26,981539 uma
Point de fusion : 660,37 °C (933,52 K, 1 220,666 °F)
Point d’ébullition : 2 467,0 °C (2 740,15 K, 4 472,6 °F)
Nombre de protons/électrons : 13
Nombre de neutrons : 14
Classification : Autres métaux
Structure cristalline : cubique
Densité à 293 K : 2,702 g/cm ³
Couleur : Argent
Orthographe britannique : aluminium
Orthographe IUPAC : aluminium

Structure atomique

Nombre de niveaux d’énergie : 3 Premier niveau d’énergie : 2 Deuxième niveau d’énergie : 8 Troisième niveau d’énergie : 3

 

Nombre de niveaux d’énergie : 3 Premier niveau d’énergie : 2 Deuxième niveau d’énergie : 8 Troisième niveau d’énergie : 3

Isotopes

Isotope	Demi-vie
Al-26	730 000,0 ans
Al-27	Stable
Al-28	2,3 minutes

Étape d’oxydation

• La présence de sous-oxyde d’aluminium (AlO) peut être démontrée lorsque la poudre d’aluminium est brûlée avec de l’oxygène.

Étape d’oxydation

La
• règle de Fajans indique qu’un simple cation trivalent (Al³⁺) ne peut pas être trouvé dans les sels anhydres ou les composés binaires tels que Al₂O_{3< /sous>. L’hydroxyde est une base faible et les sels d’aluminium qui sont des bases faibles comme le carbonate ne peuvent pas être préparés. Les sels d’acides forts tels que le nitrate sont stables et solubles dans l’eau. Ils forment des hydrates avec au moins six molécules.}
• L’hydrure d’aluminium (AlH₃)_n peut être produit en utilisant du triméthylaluminium et un excès d’oxygène. Il brûle de manière explosive dans l’air. Il peut également être produit en traitant du chlorure d’aluminium avec de l’hydrure de lithium dans une solution éthérée. Cependant, il ne peut pas être séparé du solvant.
• Le carbure d’aluminium (Al₄C₃) peut être produit en chauffant le mélange d’éléments au-dessus de 1 000 °C. Ses cristaux jaune clair ont une structure de réseau complexe etIl a été développé en utilisant m.

  En 1886, l’Américain Charles Martin Hall dépose un brevet (numéro de brevet : 400655) sur la production d’aluminium par un procédé électrolytique, et la même année, le Français Paul Héroult développe la même technique en Europe, ignorant totalement l’invention de Hall. Pour cette raison, le procédé Hall-Héroult, du nom de deux scientifiques, est aujourd’hui la méthode de base utilisée partout dans le monde pour extraire l’aluminium de son minerai.

  Il a été décidé d’utiliser l’aluminium dans la construction du sommet du Washington Monument aux États-Unis, et le coût d’environ 30 grammes d’aluminium à l’époque équivalait à deux fois le salaire journalier d’un ouvrier travaillant sur ce projet.

  Dans les années qui ont immédiatement suivi l’arrivée au pouvoir d’Adolf Hitler, l’Allemagne est devenue le leader mondial de la production d’aluminium. Cependant, la mise en service de nouveaux projets de centrales hydroélectriques aux États-Unis (par exemple, le barrage de Grand Coulee) en 1942 a donné aux États-Unis un avantage auquel l’Allemagne nazie ne pouvait pas faire face. Cette supériorité s’est manifestée sous la forme d’une production d’aluminium suffisante pour fabriquer 60 000 avions de guerre en quatre ans.

   

  Prix de l’aluminium

  Aujourd’hui, l’aluminium est un métal précieux à bien des égards, et il appartient à la classe des métaux précieux grâce à ses caractéristiques sous sa forme techniquement riche et son prix est instantané à Bourse des métaux de Londres. .

   

  Comment calculer les prix de l’aluminium

  La méthode de calcul la plus couramment utilisée dans le monde pour calculer les prix de l’aluminium est la suivante ;

  LME (la valeur à la Bourse des métaux de Londres) x taux de change + main-d’œuvre + expédition est le plus souvent calculé et vendu.

  De plus, d’autres éléments tels que le traitement thermique (Thermic), le processus de polissage de surface, le processus de coloration chimique et la peinture au four appliquée pour augmenter la durabilité en fonction de la qualité du produit souhaité sont ajoutés au prix principal du produit.

  En dehors de cela, les propriétés de la peinture et d’autres procédés mécaniques (perçage, découpe, etc.) à privilégier en fonction de la zone d’utilisation s’ajoutent également au coût de la main-d’œuvre.