Production et transformation d’aluminium

La Production

En 2015, la production mondiale d’aluminium primaire avoisinait les 60 millions de tonnes. Quelques repères pour la production d’aluminium primaire : Il faut environ 4 tonnes de bauxite pour produire 2 tonnes d’alumine, et 1 tonne d’aluminium est extraite par électrolyse.

Extraction du minerai : la bauxite

L’aluminium constitue 8% de la masse de l’écorce terrestre, il n’apparaît pas sous forme pure, mais comme minerai composite appelé bauxite. La bauxite est équitablement répartie à la surface de la planète.

Ce minerai contient entre 40 et 60 % d’oxyde d’aluminium hydraté, mélangé à de la silice et à de l’oxyde de fer.Les principales réserves minières de bauxite à forte concentration d’alumine se situent en Amérique centrale, en Afrique et en Australie.

Production de l’alumine

a bauxite est attaquée par de la soude, à haute température et sous forte pression. La liqueur obtenue, l’aluminate de sodium, est débarrassée de ses impuretés, puis diluée et refroidie, ce qui provoque la précipitation d’oxyde d’aluminium hydraté. Une poudre blanche, l’alumine, est ensuite récupérée. L’essentiel de l’alumine (~90%) est utilisé pour produire le métal aluminium. Les 10% restants, parfois appelés alumine de spécialité, ont des usages non métallurgiques variés comme : traitement de l’eau, fabrication de produits réfractaires, céramiques, abrasifs, verres spéciaux, etc.

La production d’alumine est largement concentrée autour des zones d’extraction de minerai : l’Australie est le premier producteur mondial devant la Chine et l’Amérique du Sud.

Aluminium primaire

L’alumine est ensuite versée dans un bain de cryolite et de divers sels, porté à 960°C, afin d’être parfaitement dissoute. La cuve est traversée par un courant électrique de haute intensité. Par ce procédé d’électrolyse, l’aluminium – ion positif – se dépose sur la cathode – électrode négative. L’aluminium liquide se dépose au fond de la cuve. Il est régulièrement prélevé par siphonage et conduit en fonderie pour être traité et mis en forme.En France, deux sites produisent de l’aluminium primaire : Saint-Jean-de-Maurienne, plus ancienne d’usine d’Europe (1907), et Dunkerque, dernière usine construite en Europe, en lien avec le programme nucléaire.

Solidification de l’aluminium en fonderie

A l’aide d’éléments d’addition (magnésium, silicium, manganèse, cuivre, fer, etc.), on crée différents alliages pour accroître sa résistance et lui permettre d’acquérir ses futures propriétés (mécaniques, mise en forme, résistance à la corrosion, etc.). Les dosages de ces alliages varient en fonction des caractéristiques qui souhaitent être données à l’aluminium, la quantité d’éléments se situe en général de quelques % à 15%.

La seconde fusion

Une grande part de l’aluminium produit chaque année est issue du recyclage (60% en France).Deux filières distinctes sont utilisées pour le recyclage :

1. l’affinage consiste à refondre, après tri, des déchets, débris, résidus d’aluminium récupérés sur des objets en fin de vie (bâtiment, automobile, emballages…) ou provenant des usines de production et de transformation d’aluminium ;
2. la récupération des chutes neuves d’industrie, provenant de la fabrication ou de l’usinage de produits en alliages d’aluminium, assure aux transformateurs un complément à leur approvisionnement en métal.

Pour en savoir plus sur le recyclage

Transformation

Les demi-produits en aluminium et en alliage d’aluminium sont fabriqués par laminage, par filage ou grâce à la fonderie. Ce sont les trois principaux procédés de mise en forme. La consommation mondiale de demi-produits laminés est d’environ 50 % de la consommation totale. Celle des demi-produits filés est d’environ 25 %.

Le laminage

Le laminage est un processus continu qui consiste à réduire l’épaisseur d’une plaque de métal par passages successifs entre des cylindres, opérations au cours desquelles l’aluminium est à la fois écrasé et étiré. Partant de la plaque de fonderie, d’une épaisseur d’environ 50 cm, on peut ainsi obtenir des bandes d’aluminium de quelques microns d’épaisseur. La production de laminés d’aluminium s’effectue selon deux phases principales, le laminage d’ébauche à chaud et le laminage de finition à froid.

Le filage

Le filage de l’aluminium permet d’obtenir des profilés aux sections et formes très variées, en plein, en creux ou semi-creux. Facteur essentiel de progrès technologiques par le nombre de solutions techniques nouvelles qu’il autorise, le profilé d’aluminium connaît des applications grandissantes dans les secteurs industriels les plus divers : transport, bâtiment, aéronautique, etc. un développement expliqué par ses grandes qualités mécaniques de résistance et de légèreté, sa résistance à la corrosion, sa durabilité et son esthétique.

La fonderie

La transformation s’opère également à l’état liquide avec la fonderie, qui représente un domaine d’activité assez diversifié : automobile, matériel de manutention, équipement industriel, matériel électrique, aéronautique. Elle consiste à couler de l’aluminium ou un alliage liquide dans un moule pour reproduire, après refroidissement, une pièce donnée (forme intérieure et extérieure) en limitant autant que possible les travaux ultérieurs de finition. 

Le traitement de surface

L’aluminium est le matériau de la couleur, celui qui offre la plus grande liberté au concepteur. Deux grandes familles de traitement de surface sont utilisées : l’anodisation, procédé exclusif à l’aluminium, et le thermo laquage, procédé qui permet de peindre le matériau « à vie ».

source :https://www.aluminium.fr/production-et-transformation