Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences 14/04/2008-Par ClaireKönig,EnseignanteSciencesNaturelles L'Aluminiumunmétald'exception L’aluminium est incontestablement le plus important en tonnage des métaux non ferreux et cette importance industrielle est en progression. Par ailleurs il est très abondant puisqu’il constitue 7.45% en masse de la lithosphère : argiles, micas, feldspaths sont constitués d’oxydes d’aluminium et de silicium. Page1/12-L'Aluminiumunmétald'exception Autraversdecedossier,vouspourrezdécouvrirtouteslesfacettesdel'aluminium,depuissonhistoire,sacomposition, labauxite,sonexploitationdanslemilieuindustriel,lesalliages,lapollutionetlerecyclage. L'aluminium n'a été isolé qu'au milieu du XIXe siècle.C’est un métal "jeune" comparé au fer, au cuivre ou à l’or, connus depuis les temps les plus reculés. D'abord utilisé pour la fabrication des bijoux, puisque rare et précieux, il s'est peu à peu imposé dans une foule de domaines et aparticipé aux grandes mutations technologiquescontemporaines:transports,habitat,alimentation,modesdevie,esthétique… Aujourd'hui,l'aluminiumreprésenteuntrèsimportantsecteurindustriel;ilestlemétalleplusconsomméaprèslefer. LesFrançaisutilisentplusde20kilosparand’aluminium. Rouleaud'aluminium SonessorextraordinaireaucoursduXXesiècleestliéàl’ensembledescaractéristiquesdecemétal. Légeretdurable,soupleetmalléable,excellentconducteurd’électricité,peucoûteux,résistantàlacorrosion,ilpeut êtrecouléetprofilépourprendrelesformeslespluscomplexes.Ilpeutfacilementêtrealliéavecdiversautresmétaux, cequiélargitlagammedéjàimposantedesespropriétés. Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page1/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences L’aluminium présente l’avantage de pouvoir être recyclé presque indéfiniment ,cequiestimportantpour la protection de l’environnement. En outre, la fabrication d’aluminium de deuxième fusion, à partir de rejets ou de produitsd’aluminiumenfindevie,nerequiertque5%del’énergienécessaireàlaproductiond’aluminiumdepremière fusion. Immeubleenaluminium De nos jours, l’aluminium est utilisé pour la construction d’édifices autant que pour la fabrication d’articles de maison. Les créateurs tirent parti des alliages révolutionnaires mis au point pour l’aéronautique ou l’aérospatialeetlestransforment... L'aluminium,dontlecoûtdeproductionestabordable,estsanscontesteunmétal d’exception,d’unetrèsgrande polyvalence.Sonavenirestporteurdedéveloppementsencoreinsoupçonnés. Page2/12-L'histoiredel'aluminiumenquelquesdates 1821 Le minéralogiste françaisPierre Berthier (1782-1861) analyse les terres des Baux-de-Provence. Il y découvre del'alumine. Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page2/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Baux-de-Provence 1827LechimisteallemandFriedrichWöhler(1800-1882)obtientdelapoudred'aluminium. 1854LechimistefrançaisHenriSainte-ClaireDeville(1818-1881)obtientdel'aluminiumpur.Lechimisteallemand RobertWilhemBunsen(1811-1899)expérimentel'obtentiond'aluminiumparélectrolyse. HenriSainte-ClaireDeville 1855Quelqueskilogrammesd'aluminiumproduitsparSainte-ClaireDevillesontprésentésàl'Expositionuniverselle deParis.C’esttrèsprécieux! Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page3/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Expositionuniverselle1855 1856LechimistefrançaisHenri Debray(1827-1888),nomme"bronzed'aluminium"l’alliagede85à95%decuivre et5à15%d'aluminium. 1885 Alfred et Eugene H.Cowles (USA), produisent des alliages d'aluminium par réduction d'alumine au four électrique:premierprocédéélectrothermiquedeproductiond'alliagesd'aluminium. BrevetHéroultFR175711du23avril1886 1887CréationdelaSociétémétallurgiquesuisse(SMS),quideviendraAlusuisseetenfinAlgroup. 1888 Alfred Hunt, Ch. M. HallfondentlaPittsburghReductionCompany(PRC),quideviendraAlcoaen1907.EtP. HéroultfondelaSociétéélectrométallurgiquefrançaise(SEMF). 1893MiseaupointparK.Bayer,avecP.Héroult,duprocédéBayerpourlaproductiond'alumine. Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page4/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences 1894CréationdelaBritishAluminiumCompany(BACO). 1902ConstitutiondeNorthernAluminumCompany(USA)futureAlcan. 1907LacarosseriedelaRolls-RoyceSilverGhostestenaluminiumpoli. SilverGohstRR 1909L'AllemandAlfredWilm(1869-1937)découvreleDuralumin 1914-1918LaPremièreGuerremondialeconsacrel'essordel'aluminium 1923Découverte de la protection de l'aluminium par oxydation anodique et dépôt par Alcoa d'un brevet pour la colorationdel'aluparoxydationanodique. 1927 Charles Lindbergh(1902-1974)traversel'AtlantiqueàbordduSpiritofSaintLouis,avionàstructuregainée d'aluminium. 1930AlfonsoBialettidessinesacafetièreoctogonale,la"MokaExpress". Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page5/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Cafetière 1932Miseaupointindustrielleduraffinageélectrolytiquedel'aluminium. L'année1934marqueuntournantdansl'histoiredelaphysiquenucléairepuisquec'estàcetteépoquequeIrène(fille de Pierre et Marie Curie) etFrédéric Joliot-Curie découvrent la radioactivité artificielle en bombardant une feuille d'aluminium avec des particules, créant ainsi de nouveaux noyaux radioactifs. Le jeune couple montre ainsi que la radioactivitéestunphénomènebeaucoupplusgénéralquenel'avaientimaginéPierreetMarieCurie,35ansplustôt. IrèneetFrédéricJoliot-Curie 1939-1945LaSecondeGuerremondialeaccélèrelacroissancedel'aluminium. 1956premièrecannetteenaluminium. 1957Spoutnik-1,bouled'aluminiumde84kg 1968Alcoadéveloppeleprocédéd'épurationdeseffluentsfluorésditdryprocess. 1972Uneplaqued'aluminiumportantunmessageestembarquéeàborddePioneer10,envoyéeversJupiter. Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page6/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Plaquepioneer10 1978Introductiondel'aluminiumauLondonMetalExchange(LME). 1991FermeturedesdernièresminesdebauxiteenFrance.France 1994AudietAlcoa,avecl’AudiA8allègentlavoiturede40%. Et,pourterminercetteénumération,c’estde2000à2003quesefontlesgrandesfusionsd’entreprisessurtousles continents,etl’histoirecontinue… Histoiretonnagealuminium Page3/12-Elémentsetpropriétés Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page7/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences 1-L’élément -SymboleAl -NuméroAtomique13 -Sonnombredemasse27 -Massemolaireatomique27g.mol-1 -Températuredefusion660°C -Pointd'ébullition2056°C -Densité2,7 -Résistivitéélectrique2,7.10-8ohm.m -Conductivitéthermique22W.m-1.K-1 -Capacitéthermiquemassique9.102J.Kg-1.°K-1 -Systèmecristallincubiqueàfacescentrées -Coefficientdedilatation24.10-6.°K-1 -Moduled'élasticité69000MPa Lingotd'aluminium 2-L’atome -lesélectronssontdistribuésselon: 1s22s22p6 3s2 3p1 -maislapromotionverslastructure: 1s22s22p63s13p2 Esttrèsfacilesibienquel’aluminiumsetrouveessentiellementsouslaformeAl+3danssescomposés. Lecationesttrèspetitderayon0.05nmettrèschargéparvoiedeconséquenceilestdonctrèspolarisant,cequiest logique.Ainsis’expliquequel’énergied’ionisationtotalesoitélevéebienqu’ilsoittrèsélectropositif. 3-Lesions -Enmilieuacide:[Al(H2O)6]3+avecunEode1.67eV -Enmilieubasique:[Al(H2O)2(H2O)4]- avecunEode2.35eV Cesvaleurstrèsbassesmontrentquel’aluminiumestsusceptibledesecomportercommeunréducteurpuissant.La capacitédeformerdesionspositifsetnégatifsexpliquelecaractèreamphotèredecemétal. En fait l’aluminium a plutôt tendance à entrer dans des composés covalents vu son caractère très polarisant.Lechlorureestessentiellementmoléculaireetsouventdimérisé.Onauradoncplutôt: [Al+3+3Cl-]queAlCl3 Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page8/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences etaussiplutôt Al2Cl6queAlCl3 AlCl3estunacidedeLewiscequipermetd’expliquersespropriétéscatalytiques. 4-L'alumineAl2O 3 Propriétésphysiques: -Massevolumique(g/cm3)3,9 -Poidsmoléculaire(g/mole)102 Propriétésmécaniques: -Dureté(GPa)21 -Moduled'Young(GPa)300-400 -Coefficientdepoisson0,25 -Résistanceàlaflexion(MPa)380 -Ténacité(MPa.m1/2)2-3 Propriétésélectriques: -Résistivitéélectriqueà20°C(Ohm.m)>1012 -Constanteélectriqueer9-10 -Résistancediélectrique(kV/mm)10-20 Propriétésthermiques: -Chaleurspécifique(J/K.kg)900 -Conductivitéthermique(W/m.K)à20°C/500°C26-35/10-15 -Coefficientdedilatationlinéaire(K-1)de20à1000°C8-9x10-6 -Pointdefusion(°C)2050 Propriétésoptiques: -Indicederéfraction1,76 5-Lescomposésnaturels Corindon Al2O3 trigonal à réseau rhomboédrique, mais aussi spinelle, gibbsite, cryolithe, brazilianite, turquoise, variscite Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page9/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Corindonsaphirwebmineral©www.fabreminerals.com-FabreMineralsphoto Tectosilicates Feldspaths:orthose,albite,anorthitebienconnusmaisaussimarialite,méionite,scolécite Feldspathoïdes:haüyne,leucite,néphéline,zéoliteetc. Hauyne©JohnVeevaert Nésosilicates(ouOrthosilicates) Touslesgrenatsetlefameuxtrio:andalousite,disthène,sillimanite maisaussistaurotideettopaze… Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page10/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Topaze©DanWeinrich Inosilicates(ouMétasilicates) Amphibole:hornblende,amphibolesodique,glaucophane… Pyroxène Glaucophane©JeffWeissman/PhotographicGuidetoMineralSpecies Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page11/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Page4/12-Chimiedel'aluminium 1-Avecdesélémentsélectronégatifs: L’aluminiumsecombinefacilementaveccesélémentsvusonélectropositivité,ainsiobtientonlescomposéssuivants: Al2Cl6,Al2Br6,Al2S 3,AlN,AlP 2-Réductionàchauddecertainscomposés: Parexempleréductiondel’eauavecobtentiond’hydrogènegazeuxetd’alumine,ouencoreaveclesoxydesdemétaux comme Cr, Mn, Fe qui permettent d’obtenir le métal à partir de l’oxyde du minerai. La réduction de l’oxyde de fer III dégagetellementdechaleurquecetteréactionestunprocédédesouduredepiècesmétalliques. L'aluminothermieestlaproductiondehautestempératuresparréactionexothermiqued'aluminiumen poudre (réducteur) sur divers oxydes métalliques (oxydant).Laréactionaluminothermiquesurunepièceen ferpermetlesoudagedesrailsdechemindeferàpartird'unmélangedepoudred'hématite(oxydedeferFe 2O3)et d'aluminium(Al): Soudurerail Fe2O3+2Al->2Fe+Al2O3 C'estuneréactiond'oxydo-réduction;ellesedécomposeendeuxdemiesréactions: -oxydationdel'aluminium 2Al+3O2-->Al2O3 +6e-réductiondel'oxydedefer Fe2O3+6e-->2Fe+3O2L'oxydantestdoncl'oxydedeferetleréducteurestl'aluminium. Unautreoxydantutiliséenaluminothermieestl'oxydedefernoiroubleu(Fe 3O4),lamagnétite.Lathermiteestun type de réaction aluminothermique dans laquelle le métal aluminium est oxydé par l'oxyde d'un autre métal, généralementl'oxydedefer.ElleaétédécouverteparHansGoldschmidten1893quiabrevetéleprocédéen1895. 3-Réactionsaveclesselsdemétaux: Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page12/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences L’aluminiumdéplacedenombreuxmétauxdeleurssels,ilréduitlescationscuivre,zinc,argent,plomb,feràl’étatde métaux. 4-Réactionsaveclesacides: L’aluminiumestplusréducteurquel’hydrogèneetréagitbienaveclesacideschlorhydriqueetsulfuriqueparexemple. 5-Réactionssurlesbases: Il réagit bien avec la soude ou l’ammoniac concentré et s'il est plus réducteur que l’hydrogène son hydroxyde est amphotère. L’oxydation en aluminate en milieu très basique permet le dosage des ions nitrates (réduits en ammoniac)parlaméthodedeDewarda. 6-Réactionavecledioxygène: Lesrisquesd'incendieetd'explosionposésparlapoudred'aluminiumnue 2Al+3O2->2AlO3 avecΔH=-1700kJ L'aluminium métallique en vrac n'est pas combustible en soi, mais la poudre d'aluminium nue est un solideréactif trèsinflammable. Aucontact de l'eau,lapoudreoulespoussièresd'aluminiumpeuventchaufferspontanément. Lapoudred'aluminiumtrèsfineethumidepeuts'allumerdansl'airetdégagerdel'hydrogène.Ledangercroît avec la diminution de la taille des particules d'aluminium. Au contact de l'eau, l'aluminium enflammé dégage de l'hydrogène,d’oùundangerd'explosiontrèsgrave,surtoutsionestenespaceclos. Dans certaines conditions, un nuage de poussières de poudre d'aluminium peut exploser lorsqu'une étincelleouuneflammel'allume.Lorsdel'évaluationdurisqued'explosiond'unprocessus,lesfacteursimportants dontilfauttenircomptesont: -latailleetlaformedesparticules, -laconcentrationdespoussières, -lanaturedetouteimpureté, -lateneurenoxygène, -letauxd'humiditéet -l'importanceduconfinement. Sensibilitéàl’allumage:1,4(aluminiumatomisé);7,3(paillettesd'aluminium) Facteurdesévéritédel’explosion:7,7(aluminiumatomisé);10,2(paillettesd'aluminium) -Indiced’explosivitésupérieurà10(grave)pourl'aluminiumatomiséainsiquepourlespaillettesd'aluminium.On calculecetindiceenmultipliantlasensibilitéàl'allumageparlefacteurdegravitédel'explosion. -Températureminimumd’explosion: 650°Cnuage; 760°Ccouched'aluminiumatomisé; 320-326°Ccouchedepaillettesd'aluminium; 420°Cparticulesde6µmdediamètre -Energieminimumd’allumaged’unnuage: 50mJpourl’aluminiumatomisé; 10mJpourlespaillettes; 13mJpourdesparticulesde6µmdediamètre; 28mJpourdesparticulesde17µmdediamètre -Pressionexplosivemaximum: Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page13/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences 579,2kPapourl’aluminiumatomisé; 875,7kPapourdespaillettes 640kPapourdesparticulesde6mµmdediamètre… - Vitesse maximale d’augmentation de la pression supérieure à 138 000 kPa/s pour l’aluminium atomisé et en paillettes. -Précautions:ellessontnombreuses Éviterlaproductiondepoussières,l'humidité,lachaleur,lesétincelles,lesflammesoutouteautresource d'allumage. Lespersonnesquitravaillentaveccettematièredoiventavoiruneformationadéquaterelativementàses dangersetàlafaçondes'enservirsansrisque. Nejamaisutiliserenprésencedematièresincompatiblescommel'eau,lesacidesforts,lesbases fortes,etlesagentsoxydants. Éliminertoutesourced'allumage. Conserverloindessourcesdechaleur. Nepasutiliserlapoudred'aluminiumnueàl'intérieurdeslieuxéquipésdesystèmesd'extincteursautomatiques. Conserverloindel'eau. Éviterd'utiliserdescontenantsàbouchonvissantàjointsdecarton,cedernierpouvantfavoriserl'accumulation d'humidité. Ilestessentielquelesairesdetravailsoientbienentretenuesafind'empêcherl'accumulationde poussières. L'utilisationd'aircomprimépournettoyerlematériel,lesvêtements,etc.,estdéconseillée. Lebalayageàsecestaussidéconseillé. Utiliserunaspirateurantidéflagrantéquipédefiltre(s)àhauteefficacité. Avantdemanipulerlescontenants,s'assurerqu'ilsnecomportentaucundommageoufuite. Utiliserdescontenantsétanchesauxpoussièresetétiquetés. Lesmaintenirferméslorsqu'ilsnesontpasutilisés. Nejamaisremettreunematièrecontaminéedanssoncontenantd'origine. Lescontenantsvidespeuventrenfermerdesrésidusdangereux. Avoiràsadispositionlematérielappropriéencasd'incendie,dedéversementetdefuites. Utiliserunsystèmedeventilationanti-étincelles,avecmiseàlamasse,séparédesautressystèmes d'évacuation. Évacuerlesvapeursdirectementàl'extérieur. Utiliserdesdépoussiéreursmunisd'éventsd'explosion. Fournirassezd'airfraispourremplacerl'airévacuéparlesystème. 7-Lesselsd’aluminium Nousavonsvuquelemétalpeutsetrouverdanslescationsoulesanionsvusoncaractèreamphotère.Dansuncas comme dans l’autre les sels sont des complexes et lorsqu’on a des solutions aqueuses on a des ions complexes hydratésquenousavonsdéjàmentionnés.Lacryolitheestunseld’aluminiumNa3AlF6 Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page14/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Cryolithe©JohnVeevaert C’est un minéral associé aux grands gisements de pegmatite. Le gisement les plus connu est celui d’Ivigtut au Groënland. Minedecryolithed'Ivigtut Les cristaux pseudo-cubiques forment des groupements polysynthétiques ou se présentent en individus pseudooctaédriquesd’apparencecubiqueetengroupementsparallèles.Transparenteàtranslucideunpeunacréesurle clivage,parfoisteintéedebrunouderouge,lacryoliteestutiliséecommefondantdansl’industriedelacéramiqueet celle de l’aluminium.La cryolithe naturelle est tout à fait insuffisante aussi utilise-t-on principalement le composé synthétiqueactuellement. Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page15/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Cryolitheblancheetgrise©JeffWeissman/PhotographicGuidetoMineralSpecies Page5/12-Réactivitéetcorrosiondel'aluminium 1-Réactivitédelacouched’alumine L’alumine est un produit ionique non hydratable, irréductible par voie chimique. La bauxite est le seul cas d’alumine hydratée.Pardéshydratationdelabauxiteonobtient: ---soit de l’alumine alpha - le corindon – de structure compacte et très réfractaire, son PF est supérieur à 2000 degrésCelsiusetonpeutyfondrepratiquementn’importequelmétal.Cettealumineavecquelquesimpuretésn’est riend’autrequelesaphirsic’estduferIIoudutitane, Saphir©UniversitédeLyon Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page16/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences oulerubisavecdestracesdechrome, Rubis©UniversitédeLyon oul’améthysteorientaleavecdumanganèseIII. ---soit l’alumine gamma, qui vers 800 degré, s’organise en alumine alpha, et dont la structure est désorganisée. C’estunabsorbantpuissantutilisécommecatalyseurdedéshydratationetenchromatographie. La bonne résistance de l’aluminium à la corrosion est due à la capacité de sa surface à devenir passive.Ceciestliéàuneréactionrapidedel'aluminiumavecl'oxygènedel'environnementquipermetdecréerune couched’oxydefineetamorpheforméeparl’air(couched'alumine,de1-10nm)quiprotègelemétal.Pourlessurfaces lisses,l'aluminiumseraitprotégé,dansl’idéal,parunecouched'oxydecontinue. Au contact de l'humidité de l'environnement ou lors d’une immersion dans l’eau bouillante, la surface externe de la couche d'alumine est hydratée. La perte d’aluminium transformée en produits de corrosion est faible. L’immersion de l’aluminium dans l’eau bouillante est appelé boehmitage (formation de boehmite Al2O3.H2O) et est utiliséeindustriellementpouraméliorerlespropriétésdel'aluminiumcontrelacorrosion. Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page17/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Boehmite©JeffWeissman/PhotographicGuidetoMineralSpecies La couche d'alumine se dissout lors d’un contact avec des acides (fluorhydrique ou phosphorique ) ou des alcalis (NaOH).De ce fait, une corrosion rapide de l'aluminium a lieu en raison de l'absence de l'alumine.Mais lacouched'oxydenesedissoutpasdansunacidenitriqueconcentré(HNO3).Eneffetcetacideaunpotentielredox élevéquifavoriselapassivationdel’alumine. 2-Lecomportementdel'aluminiumàlacorrosion Ildépenddespropriétésdesurfaceetdescouchesquisontàproximité. Malheureusement,lessurfacesd'aluminiumnesontpasparfaites. - Défauts créés lors de la fabrication ou de la manipulation tels que : rayures, macro-rugosité (ex : traces de laminage),calamineoulubrifiants -Défautsliésàlamicrostructuretelsque:jointsdegrainsintermétalliques La surface occupée par de tels défauts est faible 0,2% de la surface est touchée ; mais elle est importante pour les performancescontrelacorrosionetladuréedevie.Lecomportementphysique,chimiqueetélectrochimiquedetels défautsestdifférentdeceluidelasurfacemacroscopiquedel'aluminium. A-Lacorrosiongalvanique C’estunecorrosionlocaliséequiseproduitchaquefoisquedeuxmétauxoualliagesayantunedifférencedepotentiel d’aumoins50mVseretrouventencontactdirectetavecunélectrolytecorrosif.Lemoinsnobledesdeuxmétauxou alliagesferaofficed'anodependantlaréactiondecorrosion. Dans cet exemple, l’aluminium est le moins noble des deux métaux, et par conséquent, il deviendra l'anodedelaréactiondecorrosion. --Corrosiongalvaniquealuminiumcuivre Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page18/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Schémadecorrosiongalvanique©wikipedia --Corrosiondel’aluminiumàl’eausalée SchémadeCorrosionligne-eau©Wikipedia B-Lacorrosionparpiqûre C’est une autre forme de corrosion localisée. La corrosion se produit localement formant des points à la surface du métal, mais ces piqûres peuvent se développer rapidement et finir par perforer la structure. Le nombre de piqûres dépenddel'alliage:parexemple,pourunalliagecontenant4%decuivre,lenombredepiqûresestdel'ordrede1000 parcm 2. Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page19/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Piqûre©Wikipedia LesalliagesdanslequelCuestl'élémentd'alliageprincipalsontparticulièrementprédisposésàlacorrosionparpiqûre. Schémapiqûre©Wikipedia Page6/12-Labauxiteetsontraitement Voicilesautresnomsdelabauxite:cliachite,diasporogélite,wochéinite.Delafamilledeslatérites,labauxiteest unerochesédimentaireprincipalementcomposéed'hydroxydesd'aluminium: Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page20/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Gibbsite©JohnVeevaert -gibbsiteAl(OH)3, -boehmiteAlO(OH), -diasporeAlO2(H), Diaspore©JohnVeevaert associésàdesoxydesdeferetdesimpuretés(silice,calcite).On voit que les différentes qualités de bauxite dépendentdelaquantitédemoléculed’eau,ellesdépendentaussidelaformecristalline:lediaspore demande,parexempledespressionsetdestempératuresplusélevéespourletraitement.Onexploiteprincipalement delagibbsite.Sacouleurvarieenfonctiondesateneurenoxydesdefer. Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page21/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Bauxite C’estdoncuneargiledestructureoolithiqueoupisolithique;tendre,dedensité2,3à2,7,àsurfacepulvérulente. Elleestexploitéecommemineraid'aluminiumdontelleestlaprincipalesourced'obtention. 1-Processusdeformationetdépôts D'unemanièregénérale,l'altération,sousclimattropicalousubtropical,derochescarbonatées,produitdeslatérites. Quandl'aluminedomine,lalatériteprendlenomdebauxite. -altérationsurplacederochesrichesenalumine,commeenGuinée. - altération de décalcification dans des poches de calcaire marneux formées aux dépens des calcaires lors de leur émersionenclimatchaud:LanguedocetProvence. Lesbauxitesseprésententsousplusieurstypesdedépôts.DesdépôtsdecouvertureseformentenAfriquedel’ouest, enAustralieenAmériquedusudetenInde.Ilspeuvents’étendresurdetrèsgrandessurfacesetdesprofondeurstrès variablesdequelquesmètres,engénéral4à6,jusqu’à40md’épaisseurdansdescasexceptionnels. Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page22/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences En Jamaïque, à Hispaniola et dans le sud de l’Europe, les dépôts sont des poches de 1 à 30 m. Dans certainscaslespochessontisolées,dansd’autresellessesontrejointespourformerdevastesdépôts. Aux Etats-Unis, au Surinam, au Brésil, en Guinée, Russie Chine et sud de la France, les dépôts sont interstratifiés et entre eux on trouve d’autres roches. Ces formations sont évidemment plus compactes, tassées par les dépôts supérieurs. Le dernier type de dépôt est détritique, dépôt formé par l’érosion d’un sol latéritique, dont les résidus se sont accumulésenungisement,exempleenArkansas. 2-Lesméthodesd'extraction L'exploitation de la bauxite se fait de façon traditionnelle par le creusement de puits de mines et de galeries, mais égalementencarrièresàcielouvert. Lesdifférentstypesdebauxite 3-Transformation On utilise le plus souvent les bauxites rouges.Les bauxites blanches, plus riches en silice,sontemployéesen verrerie,céramique,réfractaireetdeciment.Lesbauxitesgrisessontutiliséespourlesabrasifs. Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page23/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Delabauxiteàl'alumine Leprocédé"Bayer"misaupointàpartirde1894àl'usinedeGardanne:onajoutedelasoudeàlabauxitebroyée. Souspressionetàchaud,pendantplusieursheures,ondissoutl'aluminepourformerdel'aluminatedesodiumetles impuretésprécipitent.Puisonséparelesdéchetsinsolubles("bouesrouges"). ProcédéBayer On introduit un peu d’alumine comme germes de cristallisation dans cette solution et on refroidit. Lors du refroidissement, les cristaux d'oxyde d'aluminium se séparent de la soude et précipitent, puis on déshydrate des cristauxparcalcinationvers1200degrésetonobtientdel'aluminepureà99%. Lesprincipauxgisements Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page24/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences 4-Pourl'obtentiondel'aluminium(voiraussileparagraphesurlamétallurgie) Le procédé le plus utilisé est le procédé Hall-Héroult. Il consiste à dissoudre l'alumine dans de la cryolite (alumino fluoruredesodium)puisdeséparerl'aluminiumparélectrolyse.L'aluminiumobtenuestpurà99%etdoitêtreraffiné pour éliminer les impuretés (fer, silicium, zinc, titane, cuivre,...). On emploie pour cela le procédé électrolytique Betts misaupointparlasociétéALCOA.L'aluminiumobtenuestpurà99,998%. Traitementbauxitealumineetaluminealuminium Laproductiond'unetonned'aluminiumdemande2tonnesd'alumine;chaquetonned'aluminenécessitant2,5à2,7t deminerai,ilfautdonc5à5,4tdebauxitepourobtenir1td'aluminium,soitunrendementd'environ20%. Page7/12-Lamétallurgie 1-Obtentiondel’aluminium«métal» Jusqu’en 1890 l’industrie chimique était dans l’incapacité de produire ce métal sous un fort tonnage car les minerais d’aluminium contiennent des composés irréductibles par voie chimique (par le coke en tous cas) et la réduction par électrolyseseheurtaitaucaractèreréfractairedel’alumine:ilesttrèscoûteuxdeporterdestonnesdeproduitau-delà de 2000 degrés ! Héroult a donc apporté une solution élégante en ajoutant un fondant, la cryolite, qui permet une fusionvers900degrés. 2-L’électrolyse Les"marmites"deHalletsurtoutd'Héroult,cylindriquesen1890,prirentlaformeparallélépipédiqueaprèsdès1893,à l'usinedeLaPraz,enSavoie.Ellesfonctionnaientavecuneintensitéde5à6000ampèressous6à7volts;unecuve moderneà300000ampèressous4voltsproduit850tonnesd'aluminiumparan.Lerendementestde97%,les conditions de l'électrolyse ont été optimisées jusque dans les détails.Avecdeuxsériesde100cuves,une usineproduit170000tonnesd'aluminiumparan. L’alumine, additionnée de cryolite et de fluorure de calcium et d’aluminium est fondue à 950 degrés et le liquide, ionique,estsoumisàunedifférencedepotentielde4Vettraverséparuncourantde100000A.Ona: --- à l’anode : 2 O2- -> O2 +2e et l’oxygène brûle avec le carbone pour donner du CO, l’anode doit être continuellementapprovisionnéeenpâted’anode.Uneusinemoderneconsommeenviron200000anodesparan,d'un poidsmoyend'environ400kg.Chaqueanodedureenviron25jours.Ilpeutyavoirunevingtained'anodes,alignéessur Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page25/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences deuxrangées.Degrossestigesmétalliquessupportentlesanodescarbonéesdontlapositionenhauteurestréglable, àmesurequ'elless'usentparcombustion --- à la cathode : Al3+ + 3e -> Al . Les blocs cathodiques ont été préalablement moulés et cuits à température élevée.Onyaménagédesrainuresdanslesquellessontscelléesdesbarresd'acierpourconduireetrépartirlecourant d'électrolyse. (l'acier est meilleur conducteur que le carbone !) Les blocs cathodiques n'ont pas droit à la moindre défaillance. Ils sont munis d'une rainure sur toute leur longueur, et on y scelle, avec une fonte spéciale, les barres d'acierquiévacuentlecourantcathodiqueverslacuvesuivante.Lamortdubloccathodiqueentraînecelledelacuve… 3-Lebain Latempérature,auniveaudelacouchedecryolithefondueetdel'aluminiumsesituehabituellementvers930-980°C. Elledoitresteraussiconstantequepossible.Lasurfacedubaindecryolitheest"croûtée"pouréviterdesdéperditions dechaleur. Lacompositiondubainesttellequesamassevolumiqueestinférieureàcelledumétal,donclemétalsedéposesurla cathodequiestaufonddelacuved’oùilestsoutiré. Lacouched'aluminiumfonduaugmenteàmesurequel'électrolyseprogresse,ilfautdonc,périodiquement,siphonner unepartiedel'aluminiumproduit,etajusterl'espaceentrelesanodesetlasurfacedelacouched'aluminiumliquide surmontéedelacouchedecryolithefondue.Cetespaceanode-cathodeesttrèsréduit. L'aluminium extrait par aspiration des différentes cuves est rassemblé dans de grandes poches métalliques calorifugées,puisstockédansunfourderéchauffageettraitépouréliminerlesimpuretés,etenfincoulé --dansdeslingotièresenfonte, --ouencouléecontinueengrosplateauxde6à8mètresdelong,2mdelarge,et60cmd'épaisseur,pesantjusqu'à 10tonnesquipeuventêtrestockésouenvoyésaulaminage, --ouencoredansdesdispositifsdecouléecontinue. Produitssemifinis Toutcelafonctionnesansinterruptionvingt-quatreheuressurvingt-quatre. Inutilededirequelatolérancezéroestdemisepourl’étanchéité. Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page26/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences 4-L’énergie Lamoitiédespertesd’énergie(électrique)estdueàlagrandeconductancedel’aluminium. On a opté dés 1910 pour la mise en série d'un nombre important de cuves : 200 cuves est habituel ; on utilise des redresseursquifournissent800voltssous300.000ampères,lapertedequelquesvoltsest,ici,négligeable.Onpréfère deux séries de 100 cuves, dans deux halls séparés de quelques dizaines de mètres, pour des problèmes d'effets magnétiques,etaussipourinstaller,entêtedubâtiment,ledépartetleretourducourantdelasous-station. Lasous-stationdoitfournirsansdéfaillance240mégawatts,pluslacuissondesanodes,lafonderieetc.doncprèsde 300mégawatts. L’atmosphère des cuves où se trouvent les longues, très longues cuves à électrolyse est polluée de CO et doit donc êtrechangée10à20foisparheureparuneventilationtrèspuissanteetstrictementsurveillée. Cuvesélectrolyse 5-Lemagnétisme On imagine bien que des intensités de plusieurs centaines de milliers d'ampères (en courant continu) induisent au moinsdeuxtypesd'effets:leseffetslocaux,surlescuvesetleseffetsenvironnementaux. - Effets locaux : pourlarégularitédemarche,lasurfacedelanapped'aluminiumfondudevraitêtred'uneplanéité parfaite.Dèsquelapuissancedescuvesatteint30à40000ampères(1920-1930),lesexploitantsontvul'apparition dedéformations,dedifférencesdeniveauoud'oscillations,mêmedesvaguesetdesgicléesdemétalfonduhorsdela cuve...Vers1950,lepalierde100000ampèressemblaitinfranchissable… -Effetsenvironnementaux:onsaitqueleschampsmagnétiquescontinus,mêmeintenses,ontunenocivitéquasinulle sur les êtres vivants. Le danger réside dans la manipulation d’objet en métal ferro-magnétique à proximité des cuves qui peut se transformer en projectile mortel. Aux alentours d'une usine d'électrolyse, on constate la démagnétisation des cartes de crédit et autres pistes magnétiques (magnétoscopes, caméscopes,etc.), mais les zonesàrisquessontbalisées.Enrevanche,leschampsélectromagnétiquespuissants,defréquenceélevée,posentde réels problèmes physiologiques : radar, émetteurs de télécommunications et de télévision dans les gammes UHF et SHF,lesrelaistéléphoniquesetc. 6-Fabricationdel’anode Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page27/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Elleestfabriquéeparmalaxagedegrainsdecokecalibrés,etdebrai,à150-200°,etlemélangedoitêtresoumisà une certaine puissance de malaxage pendant une certaine durée et une certaine température. Chaque anode est moulée par compression à chaud et est, à sa partie supérieure, munie de trois (ou plus) cavités dans lesquelles s'insèreront des plots métalliques.Mais avant cela, il faut les cuire dans des fours spéciaux pendant une centained'heures.Elleestrefroidie,stockée,puismiseenserviceaufuretàmesure. Chaqueanodedoitdurerunevingtainedejours.Onscellelesanodesauxtigescathodiquesencoulantdanslescavités unefontespéciale. 7-Lemétalobtenu Lapuretédumétalainsiproduitestdel'ordrede99,7à99,8%,lesdeuximpuretésprincipalesétantlesiliciumetlefer quineprésententpasd'inconvénientspourlesapplicationscourantes.Pourproduire1tonned’aluminiumprimaireil fautenviron: -13000kWh -450kgdecoke -200kgdesoude -35kgdefluor -4tonnesd’alumine Lesaluminiumsnonalliéssontprincipalementutilisésdansl'industriechimiqueouélectriquepourleurbonnerésistance chimiqueetleursbonnesconductivitésélectriquesetthermiques. 8-L’anodisationdel’aluminium L'aluminiumprésenteàl'étatnaturelunecouched'aluminesuperficiellequileprotègedel'oxydation.Cette couche naturelle, de quelques nanomètres d'épaisseur, est sujette à détérioration. Une meilleure protection de l'aluminiumcontrelacorrosionestobtenueenaccroissantl'épaisseurdelacouched'alumine. Anodisation Cette technique très ancienne appelée anodisation, consiste en une électrolyse en milieu acide. Dans ce cas, le revêtement n'est pas réalisé par apport de matière mais par oxydation contrôlée du substrat afin de le Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page28/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences passiver. On peut distinguer plusieurs types d'anodisation, en fonction de la composition du bain, par exemple, l'anodisation dure avec un bain d'acide sulfurique, permet d'obtenir les épaisseurs les plus élevées de l'ordre de 100 µm. Actuellement, ce procédé connaît de nouveaux développements en micro-électronique : l’aluminium est anodiséafind'obtenirunestructureamorpheavecdesporesdetaillescontrôlées. 9-Usinage Résuméduprocessusaluminium Touslesusinagessontassezfacilesàréaliser: -coulagepourlesalusdefonderie, -pourlesalusdeforgeoudelaminage -laminagepourobtenirdesplaquespuisdesfeuilles, -tréfilagepourlesprofils(avecmandrins)etlesfils(sansmandrins),emboutissage. -etonobtienttoutessortesdeproduitssemifinis:barres,plaques,tubes,filsetc. Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page29/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Production2005 Page8/12-Histoiredelacanetteetdelafeuilled'aluminium 1-Lacanette La canette d’aluminium est apparue au début des années 1950. En 1999, plus de 115 milliards de canettes en aluminiumontétéproduitesenAmériqueduNord,soitenviron300canettesparhabitant.Lacanetted’aluminiumest produite à une cadence de 2 000 à la minute. Au début des années 1970, on fabriquait 21 canettes avec 450 gr d’aluminium,aujourd’hui,34aveclamêmequantitédemétal. Canette Elle est solide, légère, compacte, imperméable, sécuritaire, recyclable n’altère pas les goûts. La canetted’aluminiumnesebrisepasetn’explosepas. Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page30/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Bienqu’ellessoientminces,saparoiestrésistante,d’autantplusgrâceàlapressionexercéeparlegazdelabièreou delaboissonàl’intérieur. Sa légèreté fait qu'elle se transporte et s'entrepose plus facilement que le verre et le plastique.Elle facilite la collectepourlerecyclageetdemandemoinsdesoinsqueleverreaumomentdelamanutention.Tous cesavantagespermettentderéaliserd'importanteséconomiesd'énergieaucoursdutransportoudeladistribution. L’utilisation de canettes recyclées fait économiser 95 % de l’énergie requise pour la production d’aluminium de première fusion. En 2003, environ 75 milliards de canettes ont été recyclées en Amérique du Nord.Une canette d’aluminium est facilement recyclable à 100 %, car elle ne contient ni étiquette, ni bouchon,nicouvercledevantêtreretirésavantlerecyclage.Enoutre,ellepeutêtreindéfinimentrecyclée. Lesalliagesplussolides,l’injectiond’azoteetunemeilleureprésentationfontquel’aluminiumconnaîtdenouveaux débouchésdansledomainedescontenantspourl’industriealimentaire. Découpage,préformageemboutissageetétirage:Unrouleaudetôlealimenteunepresseàemboutiroùdes opérationssuccessivesserventàobtenirlahauteurvoulue.Lefondestfaçonnéenformededômeinvertipourrésister àlapression.Sonfondetsaparoisontformésd’uneseulepièce. Leprincipedel'emboutissage Cisaillage et nettoyage : Une cisaille les coupe de l'intérieur à la hauteur voulue. Les canettes sont ensuite nettoyéesettraitéespourrecevoirunrevêtementintérieuretunedécoration. Impression et vernissage:Lescanettessontpresséescontreunrouleauencreurettransféréespourreçevoirun vernisprotecteur. Cuisson I et revêtement intérieur : Les canettes traversent un four où l'encre est séchée et un revêtement spécialestvaporisésurl’intérieur. Cuisson II, rétreinte et bordage : Les canettes traversent un autre four où le revêtement intérieur est cuit et séché.Cetteopérationréduitlediamètredel'ouvertureetlaprépareàrecevoirlecouvercle. Contrôleetpalettisation:Lescanettespropressonttestées(trous)etempiléessurpalettes. Fabrication des couvercles : Les couvercles sont découpés dans une feuille d'aluminium, puis une presse de précisioneffectue:découpage,rivetageetpose.Lescouverclessontensuiteemballés. Pourplusdedétailsconsultezlesitehttp://aluminium.matter.org.ukainsiquelabibliographie. 2-Lafeuilled’aluminium Légère, solide, flexible, résistante, durable, elle est largement utilisée dans les domaines de la construction, des transports,desélectroménagers,deséquipementsélectriquesetélectroniques,delamachinerie,del’imprimerie,des Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page31/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences réflecteursdechaleuretdesmatériauxdécoratifsainsiquedesapplicationsmédicales. Elle est surtout répandue dans le secteur de l’emballage de produits alimentaires, où elle agit à la fois comme contenant et comme emballage protecteur : produits frais, bouchage (vins et spiritueux), yogourt, biscuits, chocolat,café,médicamentsetemballageàlamaisondediversproduits. Feuillealumicrométrique La feuille d’aluminium supporte aussi bien la chaleur que le froid, et elle se stérilise facilement. Elle constitueuneexcellentebarrièrecontrel’air,lesliquides,lesvapeursetlalumière.Elleestnontoxiqueetnelaisseni goût, ni odeur.C’est, de surcroît, un excellent conducteur, ce qui explique pourquoi on s’en sert pour fairecuireunepommedeterre... Elleestproduiteàpartirdemétalà99,45%endifférentesépaisseursinférieuresà0,152mm.Toutcequidépasseest désignécommetôleouplaqued’aluminium!Lafeuilled’aluminiumpeutêtreaussiminceque0,0043mm. On fabrique le papier d’aluminium en faisant passer plusieurs fois des plaques au laminoir. Dans certains cas, les feuillessontsimincesqu’ilfautlespasserendoubleentrelesrouleauxpournepaslesendommager:ellessontdonc brillantes d’un côté et satinées de l’autre.Le côté brillant fait face au rouleau et le côté satiné, à l’autre feuilled’aluminium. Le papier d’aluminium à usage domestique a été commercialisé à la fin des années 1920 et suivi, dans les années 1930, par le papier à usage commercial. Les applications de l’aluminium comme papier d’emballage sont presque infinies. Page9/12-Lesprincipauxalliagesd'aluminium Les principaux alliages d'aluminium sont fabriqués depuis 1886 à partir des bauxites et de la cryolithe, ces métauxsontlesplusutilisésjusteaprèslesfontesetlesaciers. 1-Avantages -massevolumiquefaible -résistanceàlacorrosion Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page32/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences -caractéristiquesmécaniquesintéressantes -durcissementimportantpartraitementthermique -baspointdefusion(658°C) -miseenœuvreassezfacileparlaminage,forgeage,moulage,formage,étirage,extrusion,métallurgiedespoudres 2-Inconvénients: -faiblerésistanceàl'usureetàlafatigue -soncoefficientdedilatationetsaconductivitéthermiqueimposentdesprécautionsensoudageetenusinage. -legrandretraitaumoulage(3,5%à8,5%envolume) -l'élasticitépeutêtreunegênedansl'usinage. 3-Alliagesaluminium-silicium Lediagrammed'aluminiummontrel'existencededeuxsolutionssolidesαetβ.Lapremièrecontientjusqu'à1,65%de Si,lasecondecontientjusqu'à3%d'aluminium.Uneutectiqueexisteà12,7%deSi. DiagrammeAl-Si La faible solubilité du Si dans l'aluminium et le phénomène de surfusion font que le Si (b) de l'eutectique forme des cristauxpolyédriquesimportantsquirendentl'alliagefragileetdifficilementusinable. Pourcetteraison,touslesalliagesAl-Sihypoeutectiquesdoiventsubiruntraitementdemodification.Ontraitele baindefusionavecdusodium(Na),dustrontium(Sr)ouencoredel'antimoine(Sb)avantlacoulée. Le traitement d'affinage a pour but d'augmenter le nombre de sites de cristallisation de la phase proeutectique et consiste à ajouter des éléments affinants au bain de fusion comme le titane ou le bore pour les hypoeutectiques ou du phosphore pour les hypereutectiques. Ces deux traitements ont pour effet d'augmenter la résistancemécanique: -lesiliciumapoureffet: ---d'améliorerlacoulabilité ---deréduirelacriquabilitéetl'aptitudeàlaretassure ---dediminuerlecoefficientdedilatation D'unemanièregénérale,lesAl-Sisontlesalliagesd'aluminiumquiprésententlesmeilleurespropriétésdefonderie. Applications:Automobile,aviation,mécanique,appareillagesélectriques,chimie. 4-Alliagesaluminium-cuivre Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page33/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Le diagramme d'équilibre Al-Cu fait paraître l'existence d'une solution solide a présente jusqu'à 5,65 % de Cu. L'eutectiquesesitueà33%deCu.Onremarquel'existenced'uncomposédéfiniAl2Cu. DiagrammeAl-Cu Lesalliagesaluminium-cuivreutilisésdansl'industrienedépassentpasuneproportiondecuivresupérieureà12%. Avantages: --lecuivreaccroîtlespropriétésmécaniquesetenparticulierladureté. --lacoulabilitéestamélioréeparrapportàl'aluminiumpurpourdesconcentrationsencuivrecomprisesentre7et8%. Inconvénients: --mauvaisetenueàlacorrosion --criquabilitéimportante 5-Alliagesaluminium-magnesium Lesalliagescontiennentjusqu'à12%demagnésium.Ilexisteunesolutionsolideacontenantjusqu'à15%deMgà450 °C. DiagrammeAl-Mg Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page34/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences LesalliagesindustrielsAl-Mgonttouspourconstituantlasolutionsolideamaislavariationimportantedesolubilitédu Mg et sa faible vitesse de diffusion à l'état solide, font que les alliages contenant plus de 6 % de Mg ne sont pas homogènes à l'état brut de coulée : on trouve a et l'eutectique a+b. Un traitement d'homogénéisation est alors nécessaire. Propriétés: -Lacoulabilitéestmoinsbonnequepourlesalliagesprécédents. -LacriquabilitéestplusélevéequepourlesAl-Si,équivalenteàcelledesAl-Cu. Les alliages de magnésium sont recherchés pour leur bonne usinabilité mais surtout pour leur très granderésistanceàlacorrosion. 6-Alliagespourdesapplicationsspécifiques --ferrotitanes:fer+25à70%mdeTi+4à10%md'aluminium TA6V:titane+6%maluminium+4%mvanadium -- MCrAl : métal + chrome + aluminium + parfois de l'yttrium (MCrAlY), alliages réputés pour leur bonne tenue mécaniqueetrésistanceàlacorrosionàhautetempérature) --FeCrAl:fer+chrome+aluminium --FeAl:50%atfer+50%ataluminium --TiAl:50%attitane+50%ataluminium Élaborationd'intermétalliquesTiAlparfourplasma Pour réduire les masses et augmenter le rendement de certains types de moteurs, on développe de nouveaux matériaux :les intermétalliques. En particulier, TiAl (alliage titane-aluminium) est à la fois très rigide et beaucoup pluslégerquelesalliagesdetitaneclassiques.Enoutre,iloffreunerésistanceaccrueaufeu. Unevoieéconomiquepourlaréalisationdecartersetd'aubesestlafonderie;aussirecherche-t-onlesalliagesàbase deTiAllesplusadaptésàceprocédé. Les principales difficultés d'élaboration de ces alliages proviennent de l'écart très important des points de fusion du titane et de l'aluminium (1000°C). Des fusions successives en four plasma assurent une bonne homogénéïté des lingotsdeTiAldestinésàêtreutilisésenfonderie. Piècesenalliagesd'aluminium Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page35/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences 7-Inconels,avecdunickel Cesalliagessontrecherchéspourleurtenuemécaniqueetrésistanceàlacorrosionàhautetempérature. -NiCrAl:nickel+chrome+aluminium -NiAl:50%atnickel+50%ataluminium 8-Lesalliagesàfaiblescoefficientsdedilatation --Invar:36%denickel,0,4%demanganèse,0,1%decarbone,63,5%defer --Elinvar:nickel,chrome,fer HispanoSuizaalliageléger(carter,aviation) 9-Lesalliagesàmémoiredeforme --NiTi:50%nickel+50%titane --CuZnAl:70%cuivre+25%zinc+5%aluminium --CuAlNi:82%cuivre+12%aluminium+4%nickel --CuALBe:cuivre+aluminium+béryllium Page10/12-Lesusagesnouveauxetlemarché 1-Quelquesutilisationsparticulièresdecemétal: A)Roues"alu"pourrobotgéologueinterplanétaire PourlessondesdelamissionMarsExplorationRover (MER) ce ne sera pas une balade à la plage, nous poursuivons l'objectifàlongtermedelaNasadetrouverdel'eausurMars.SurMars,ilyeudel'eauilydesmilliardsd'années,et peut-êtreaussiilyquelquesheures,aditM.Weilerpourrésumerlesobjectifsdelamission. Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page36/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences LerobotMarsMER LesRoversalimentésparl'énergiesolairepeuventbougerde40mètresparjournéemartienneetlesingénieursavaient pour mission de concevoir les roues les plus légères possibles — résistantes et souples — afin de ne pas ajouter au poids du vaisseau spatial.Avec 26 centimètres de diamètre, ces roues en aluminum font deux fois la taille de cellesdeSojourner,etdoiventêtrecapablesderésisterauxrochesmartiennes. B)Unportabletoutaluminium LePowerBookG4d'Apple,premierordinateurportableaumondeàintégrerunécrande17pouces,comporteunboîtier robusteenalliaged'aluminiumultraléger.Leportablemesuremoinsde2,6cmd'épaisseurpouràpeineplusde3kg. Lalongévitéd'unboîtierenaluminiumest,bienentendu,largementsupérieureàcelled'unéquivalent enplastique. PowerbookG4 C)Unmessageenaluminiumpourunastéroïde Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page37/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Premièrespatiale:Unesondelancéeenmai2003parunefuséejaponaiseestenroutepourlepetitastéroïde1998 SF36, un voyage de quatre années et devrait revenir sur Terre chargée d'échantillons. Il faudra environ deux ans à Muses-Cpourarriveràproximitédupetitastéroïdede690mètresdelonget300mètresdelarge,situéàenviron290 millionsdekilomètresdelaTerre.Pourstimulerl'intérêtdupublicautourduprojetMuses-C,lesinternautesdumonde entier ont été invités à soumettre leurs noms :les 877.490 noms obtenus ont été gravés sur une feuille d'aluminiumplacéedansunesphère,quiseralarguéeàlasurfacedel'astéroïde. MUSESC D)Lechâssisenaluminium --Audi(l’AudiA8)arévolutionnélaconceptionduchâssisencommercialisantlemodèleA8enaluminiumen1994. Ce choix a été confirmé par la marque avec la mise sur le marché d'autres modèles, comme par Jaguar, un constructeur concurrent. La construction d'un châssis en aluminium requiert des technologies spécifiques et innovantes. AudiA8 -- Nouvelle BMW Série 5.Lasortied'unnouveaumodèleaccompagnelagénéralisationdenouvellestechnologies. La Série 5 est la première voiture avec une direction à démultiplication variable et un châssis mariant l'acier et l'aluminium. Autres nouvelles technologies : l'affichage tête haute, l'éclairage directionnel adaptatif, la suspension Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page38/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences DynamicDriveetlesfeuxavantetarrièreadaptatifs. BMWsérie5 Grâceautrainarrièrecompactenaluminium,lesrouessontguidéesparquatrebrasenaluminiumfixésdemanière élastique sur le berceau d'essieu.Ce dernier est lui-même fixé à la carrosserie à l'aide de paliers élastiques.Lagéométriedesbrasestconçuedefaçonàobtenir,eninteractionaveclasuspensionàSilentblocs,un braquageexactementdéfinidesrouesarrière,unetenuedecapetunestabilitédirectionnelleexemplairesainsiqu'une grandeinsensibilitéauxtransfertsdecharge. E)Renfortsenaluminium. Encasdechoclatéral,lesportièressontdotéesderenfortsenaluminiumplacésendiagonaleetcomplétéspardes axesretenantlesportières.Celapermetd'obtenirunetrèsgranderigiditéetderéduireefficacementlerisquede pénétrationdecorpsétrangersdansl'habitacle. F)LeTGV“duplex” Le TGV à 2 niveaux est né du besoin d’accroître la capacité sans création de nouvelles infrastructures.Le TGV “ duplex”aunecapacitéde40%supérieureengardantunechargeàl’essieuinférieureouégaleà17 tonnes.Cetteperformancen’aétépossiblequeparunallégementconsidérable.Lescaractéristiquesmécaniquesde l’aluminiumontpermis,toutenassurantleconfortdespassagers(suspension,maîtrisedesvibrations),derépondre auxexigencesderésistanceetdesécuritépropresàuntrainàgrandevitesseencasd’accident: --nonencastrementdel’obstaclesousletrain, --absorptiondel’énergiededéformationdansdeszonesdéfinies, --absencedevariationdel’espacevitaloùsetrouventpassagersetpersonnel,--absencedechevauchement, -- absence de rupture des fixations des équipements et des aménagements dans les espaces où se trouvent passagersetpersonnel. Compte tenu de ces qualités, l’emploi de l’aluminium réservé aux équipements intérieurs gagne les structuresmêmesdesvoitures.Lesfaçadesdesgrandsimmeublescontemporainssontsouventenaluminiumet verreetcedanslemondeentier. Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page39/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Singapour G)Lescâblages L’aluminiumetcertainsalliagesontprogressivementremplacélecuivredansletransportetladistributiond'électricité. Denosjours,lapresquetotalitédesréseauxélectriquesauCanadaetauxÉtats-Unissontenaluminiumoualliages d’aluminium,nusouisolés,ainsiqu’ungrandnombredecâblessouterrains. Cemétalnepèsequeletiersducuivreet,àpoidségal,ilpeuttransporterdeuxfoisplusd'électricité en raison de sa grande conductibilité. Ainsi, les lignes de transport sont plus légères et requièrent moins de pylônes.Lesfilsd'aluminiumsontdéposéssurdespylôneségalementpluslégers. Un conducteur en aluminium peut être constitué de plusieurs fils tressés ou, pour augmenter la résistance, de fils d'aluminium autour d'un câble d'acier. Les barres qui transportent le courant entre les transformateursetlesredresseurssontaussienaluminium. L’utilisation de l’aluminium permet également de diminuer l’« effet de couronne » qui engendre des pertes(pertesdiélectriques).Onpeutréduireceteffetenaugmentantlediamètreduconducteur,opérationrendue plusfacilegrâceàlalégèretédel'aluminium. L’aluminiumestutilisédanslafabricationdeproduitsélectriques: culot d’ampoule,parexempleainsiqu’antennes de télévision. Très résistant à la corrosion, robuste et flexible, l’aluminium est antimagnétique, une qualité précieuse pourlesapplicationsélectriques. 2-Lemarché Lestroisplusgrandsindustrielsmondiauxdel’aluminiumsont: A)Alcan -Formejuridique:Sociétéparactions,1902,Montréal -Secteursd’activité:Aérospatiale,Construction,AlumineetBauxite,aluminium,automobile -Effectif:88000 -Chiffred’affaires:25milliards$US -Alcanpossèdeplusde379établissementsdans63pays. Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page40/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Considéréelongtempscommeleplusinternationaldesproducteursd'aluminium,Alcanaéténommée«World'sMost AdmiredMetalsCompany»parlemagazineFortuneetl'unedesdixpremièressurleplandelaresponsabilitésociale. Alcan, société multinationale axée sur ses marchés clés, est un leader mondial dans les secteurs de l'aluminium et de l'emballage, ainsi que du recyclage de l'aluminium grâce à ses établissements dans la productiond'aluminiumdepremièrefusion,latransformationdel'aluminiumetlesemballagesflexiblesetdespécialité, ainsiquelesapplicationsaéronautiques,l'extractiondebauxiteetletraitementdel'alumine. Productionmondialed’aluminiumprimaire B)Rusal -2006:Compagnieunifiéed'aluminiumrusse - Le 9 octobre 2006, la fusion de Rusal, de Sual et des actifs dans l'aluminium du groupe suisse Glencore crée le numéro un mondial du secteur stratégique de l'aluminium. La nouvelle entité est appelée Compagnie unifiée d'aluminium russe. Elle sera détenue à 66 % par les actionnaires de Rusal, à 22 % par ceux de Sual et à 12 % par Glencore.Elleemploie110000personnesdans17payssurcinqcontinents. -Secteursd’activité:Productiond'aluminium C)Alcoa -Création:1894eten1929prendlenomAlcoa -Secteursd’activité:Productiond'aluminiumetd'alumine -Filiales:AFLAutomotive -Effectif:129'000(en2006) -Chiffred’affaires:22milliardsd'Eurosen2005(sois32milliardsdedollars) LemarchéetlaChine Onentrevoitunmarchédel'aluminiumprimaireéquilibréenChineoùlademanderattraperaitl'offrevers2006.Alcana publiéuneétudeausujetdelaChineetdel'industriemondialedel'aluminium.Lesconclusionssontlessuivantes: --MêmesilaChinedemeureexportatriced'aluminiumbrutelleretrouveraunesituationd'équilibred'icilemilieudela décennie; -- Les facteurs qui stimulent la consommation d'aluminium en Chine, notamment la hausse du revenu par habitant, l'urbanisationetlacroissancedelafabrication,sontpeususceptiblesdesedissiper; --Lahaussedescoûtsdel'alumineetdel'énergieimposedescontraintesimportantesàlacroissancedelaproduction d'aluminiumdepremièrefusion; Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page41/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences --LaprobabilitéquelaChinedevienneuneforcedéstabilisatricesurlemarchédel'aluminiumcontinuedes'atténuer. Casserlarelationdeprixentrealumineetaluminium:unerévolution? (ExtraitdelarevueECOMINE,parC.Hocquard.BRGM,Juin2003-abrégé) Actuellement,leprixdel'alumineestdépendantduprixdel'aluminiumcotéauLondonMetalExchange(LME). Cetteliaisonprofiteauxproducteursd'aluminium(fonderies/smelters),quiontainsidesmargesassurées.Leprixde l'alumine(raffineries)estfixéà12à15%deceluidel'aluminium(spotLME).Cependantleprixdel'alumineapresque doublé,passantde160à290US$/t,soitenviron20%duprixdel'aluminium. Lesproducteursd’aluminen’ontplusbesoindesécuritéàcourtetmoyentermes,carilssontassurésd’écoulerleur production. Larelationentrel'alumineetdel'aluminiumdevraitêtresimilaireàcelleentrelemineraideferetl'acier. Lesprixnedevraientplusêtrereliésentreeux. Pourl'alumine,lefacteurdéterminantestd’abordlaproximitéd’ungisementdebauxitedequalité(ainsiqu’unaccèsà lasoudecaustiqueàprixfaible). Pourlaproductiond'aluminium,lefacteurdéterminantestd'abordunesourced’électricitéabondanteàfaiblecoût. Ministèredel'Économie,desFinancesetdel'Industrie-2003 Page11/12-Risques,pollutionetrecyclage 1-Risquessanitaires Evaluationdesrisquessanitairesliésàl’expositiondelapopulationfrançaiseàl’aluminium-Eaux,aliments,produitsde santé.L’Agence Française de Sécurité Sanitaire des Aliments (Afssa) a été interrogée par l’UFC Que Choisir, le 3 février 2000, sur les dangers liés à la présence d’aluminium dans l’environnement des consommateursàtraverslesdifférentessourcesd’apportsenparticulierdansleseauxetlesaliments.Parallèlement à cette demande d’évaluation de risque, l’Agence Française de sécurité sanitaire des produits de santé (Afssaps) engageaituneréflexionportantsurl’aluminiumetlesproduitsdesanté. Enjuillet2000, l’unité 330 de l’INSERM a mis en évidence un risque accru de démences, notamment de typeAlzheimer,chezdessujetsexposésàdesconcentrationsenaluminiumdansl’eaudedistribution supérieuresà100mg/lrelançantundébatdébutédanslesannées1970surlerôleéventueldel’aluminiumdansla démencedégénératived’Alzheimer. Lalittératurescientifiqueayantsuggéréquel’aluminiumpouvaitêtreimpliquédansl’étiologied’autrespathologies,la réflexionaétéélargieàl’ensembledeseffetssanitairespossibles L’aluminiumestuncomposéubiquitaireprésentsousdifférentesformesdansl’environnement. L’étude de ses différentes formes chimiques, est complexe. A l’état naturel, l’aluminium est toujours combiné à d’autres éléments. La spéciation de l’aluminium dans l’eau et surtout dans les aliments est difficile à apprécier d’autant plus qu’elleestmodifiéeaucoursdutransit. Dans ce contexte, le dosage reste actuellement délicat en raison de l’ubiquité de cet élément et des risques de contaminationinteréchantillonsquienrésultent. Chezl’homme,lesprincipalesvoiesd’expositionreconnuessontlesvoiesorale, cutanéeetrespiratoire. Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page42/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences --Pourlavoieorale,endehorsdetouteexpositionprofessionnelle,l’ingestiond’alimentsconstitue95%desapports quotidiens;l’aluminiumprésentdanslesalimentsdebaseoul’eaudeboissonrésulted’unphénomènenaturel,d’un ajoutd’additifsalimentaires,d’untraitementdel’eauoud’unemigrationducontenantverslecontenu.Dans le cas de l’instauration d’une thérapeutique par médicaments anti-acide ou par pansements digestifs à base d’aluminium,l’expositionestmajorée. -L’inhalationdemeureunevoied’expositionmineure,saufenmilieuprofessionneloùl’atmosphèredesateliers peuvent contenir des teneurs élevées en aluminium. La quasi-totalité des effets observés chez l’homme relèvent du domainedelatoxicitéchronique. Les effets cliniques avérés de l’aluminium sur la santé humaine (neurologiques et osseux) ont toujours été observés dansdessituationsdeforteaccumulationd’aluminiumdansl’organisme. Cependant, à partir des données disponibles, rien ne permet d’affirmer que l’exposition à l’aluminium aux doses habituelles soit associée à une augmentation de risque. Par ailleurs, dans les cas où l’exposition pourrait être plus importante(traitementanti-acidesaulongcours),ilestnécessairederappelerquel’évaluationdoitprendreencompte lesbénéficesattendusdecesproduitsdesanté. A ce jour, l’évaluation des risques sanitaires liés à l’exposition à l’aluminium se heurte à un certain nombrededifficultés, liéesàlafoisàlamesuredel’expositionàl’aluminiumetàlamauvaiseconnaissancedela cinétique,dumétabolismeetdelatoxicitédesdifférentesformeschimiquesdel’aluminium. L'hydroxyde d'aluminium est utilisé dans de très nombreux vaccins comme adsorbant et adjuvant de l'immunité. La non-innocuitédecetypedepréparationaétéévoquéemaissansargumentconvaincant.Selondespublicationstrès récentesl'associationvaccin-hydroxyded'aluminiumestsusceptibledeprovoquerchezcertainsindividusdesréactions immunitairesavecdestroublesmusculairesouneurologiquesdurables.Cen’estpasuneraisonpournepassefaire vacciner,cescassontrarissimesparrapportauxeffetsbénéfiquesdesvaccinssurunepopulation. Pour les risques professionnels : voir le chapitre sur la chimie de l’aluminium et, en particulier, les mesures de sécurité. 2-Lapollutionparlesusinesd’aluminium La liste des polluants atmosphériques est longue. Aux classiques habituels mais toujours réels polluants tels que les poussières,leSO2,lesNOx,leCO,lesmétauxlourds,lescomposésorganiquesvolatils,lefluor,l'acidechlorhydrique, etc...sontvenuss'ajouterprogressivementd'autressubstancestellesquelesgazàeffetdeserre:leCO2,leCH4,le N2O,lesCFC,HFC,PFCetSF6 etd'autressubstancestellesquel'ozone,lesorganochlorés(dioxinesetfurannes),les HAP(HydrocarburesAromatiquesPolycycliques),etc. Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page43/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences ValléeduRhône Explication des images : En Valais, l'entreprise Alusuisse a connu des problèmes sociaux et des problèmes de pollution longtemps occultés, dénoncés à la fin des années 1970 : la « guerre du fluor ». On comprend aisément en regardantlaphotodelavalléeduRhôneàcetendroitquelapollutionyfutparticulièrementgrave,lacirculationd’air étantunidirectionnelle.Lesdifficilesannées1980sontàl'originedelarévisiondelastratégieindustrielle: réduction d'effectifs, fermeture des halles d'électrolyse vieillottes, d'où la vente en 1994 d'une partie du réseau électrique aux Forces motrices valaisannes, modernisation accélérée des installations, diversification dans le secteur desemballagesetc. Bien entendu les sources émettrices de polluants dans l'atmosphère sont fort nombreuses et concernent tous les secteurs relatifs aux activités humaines (domestique, industrie, agriculture, transports, etc.) ainsi que la nature.On constatera que la part des émissions dévolue à chaque secteur varie considérablement selon les constituants,notammentencequiconcernelessecteursprincipalementconsommateursd'énergie. 3-Lespolluantsprincipauxdel’industriedel’aluminiumsont: A)PFC-Perfluorocarbures SynthétisésexclusivementparvoiechimiquelesPFCsontlargementutiliséslorsdesétapesdeproductiondessemiconducteurs.Ilssontaussidessous-produitsdel'électrolysedel'aluminium.L'améliorationdesprocédésapermisde diminuernotablementlesémissionsdecesgazàeffetdeserredepuis1990. Emissionsen2005:1801ktCO2e Evolution2005/1990:-58% Secteursprépondérantsen2005(troispremiersdesémissionstotales): Métallurgiedesmétauxnonferreux73%aveclaproductiond'aluminiumdepremièrefusion,laproduction detrifluoroacétique(producteurdePFC–sous-produitCF4)etlafabricationdesemi-conducteur(utilisationde PFC). Biensd'équipement,matériauxdetransport17% Chimie10% Toutefois,aprèsavoirfortementrégresséparsuitedesprogrèsréalisésdansl’industriedelaproductiond’aluminium depremièrefusionauniveauducontrôledel’effetd’anode,lesémissionsontconnudesfluctuationstraduisant,d'une Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page44/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences part,uneprogressionsensibledelaproductiond'aluminiumassociéeàunemaîtrisenonoptimaledesrejetset,d’autre part,undéveloppementdel’industriedessemi-conducteurs (Source:CITEPA/CORALIEformatSECTEN-miseàjour15février2007) B)HF-Acidefluoridrique Le fluor est surtout émis au cours de la première fusion de l'aluminium ; l'électrolyse nécessite l'ajout de cryolithe (Na3AlF6)quidonneduHF.Dufaitquelefluorestprésentdansdenombreuxminéraux(argiles,phosphatesnaturels, charbon, dolomie, bauxite, etc.), les utilisateurs de ces minéraux sont donc des émetteurs potentiels.Les plus connussontlesbriqueteries,lesfabriquesdefibredeverre,d'émaux,lesaciéries,lasidérurgie,etc... quiépurentgénéralementleursgazavantrejetàl'atmosphère. Unexemple:lesprincipalessourcesdepollutionfluoréesontenNord-Pas-de-Calaislesindustriesdestuilesetdes briques, des céramiques, du verre et surtout de l’aluminium.Depuis 1992, la plus importante source d’émissions fluorées dans la région est l’usine Aluminium Dunkerque. Pourtant, cette usine est l’une des plusperformantesaumondeenmatièredemaîtrisedesémissionsdefluorissuesdel’électrolyse.Leséquipements antipollutiondel’usinecorrespondentauxmeilleurestechniquesdisponiblesactuellement.Ontouchelàleslimitesdela technologie. Quels que soient les investissements réalisés en matière de dépollution, certaines activités, comme la productiond’aluminium,restentpolluantes. 4-Lerecyclage Le recyclage de l’aluminium ne nécessite que 5% de l’énergie nécessaire à la production primaire d’aluminium :il permetdoncd’économiser95%d’énergie,maisaussi95%desémissionsdegazàeffetdeserre. Recycler 1 kg d’aluminium économise 8 kg de bauxite, le minerai de base de l’aluminium, et 14 kilowattheures d’électricité.Aujourd’hui,plus30%del’aluminiumconsomméestissudurecyclage. En 2005, 422 000 tonnes d’aluminium ont été recyclées en France (+ 5% par rapport à 2004) ; à titre comparatif,laproductionprimaires’estélevéepourlamêmeannéeà440000tonnes. Letauxderecyclagedel’aluminiumutilisédanslebâtimentestde85%;ilestde90à95%danslestransports.Or, cesdeuxsecteursreprésentent57%delaconsommationtotaled’aluminiumenFrance(2005). A) Le recyclage, une réponse à la demande croissante : Le taux de croissance devrait atteindre 6%, sans doute plus dans les transports, en particulier dans l’automobile. L’industrie de l’aluminium considère le recyclage commeunenjeumajeur. Danslesecteurdel'automobile,onrecycleunegrandepartdelaproduction.Plusde80%despiècesdevoitures en aluminium sont recyclées, et la quantité d'aluminium utilisée dans les voitures augmente d'année enannée.D'icipeu,nousauronsdesautomobilesentièrementrecyclables. La durée de vie assez longue des produits d’aluminium (12 ans pour le secteur automobile, environ 30 ans pour le bâtiment)limitel’offredeproduitsusagés. B)Leprocessusderecyclage Leprincipe:gisement,collecte,tri,affinage,refusion,utilisation Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page45/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences Recyclage,informationàlapopulation,LeHavre Lesemballagesconstituent,dufaitdesdifficultésdecollecte,ungisementd’aluminiumusagéplusdifficileàatteindre quedansletransportoulebâtiment:letauxderecyclagedansl'emballagesesitueautourde30%. L’industrie a réduit la quantité d’aluminium nécessaire à l’emballage des produits en optimisant leur conceptionetenaméliorantlatechnologiedesmatériaux:parexemple,l’épaisseuraétéréduited’environ33%en 15ans.Parailleurs,l’industriecoopèreavecdessystèmesdecollecteetdetri,quiontpermisdemettreenplaceavec succèslerecyclage. L’électricitéreprésentantunepartimportanteducoûtdeproduction,lesindustrielsonttoujoursétéincitésàmettreau pointdestechnologiespluséconomesenénergie.Laconsommationd'électricitéenEuropedansl'électrolyse aétéréduitede33%depuis1950. Lesemballagesàrécupérer C)Lecasdelarécupérationdescanettes Les canettes d'aluminium sont recyclables à 100 % ; elles n'ont pas d'étiquettes ou de bouchons qu’il faut enlever avant de les recycler. Leur recyclage permet de réduire la quantité de déchets, d'économiser l'énergie, de préserverlesressourcesnaturellesetd'amoindrirlefardeaudesdéchargesmunicipales,toutenoffrantauxentreprises Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page46/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences derecyclageetauxmunicipalitésunesourceimportantederevenus. Chaque année au Canada, deux milliards de canettes sont récupérées, déchiquetées, nettoyées et refondues pour produire de nouvelles canettes. La valeur de la canette d’aluminium est de 6 à 20 fois plus élevée que tout autre matériaud'emballageusagé.Ils'agitduseulcontenantdontlerecyclagerapportedavantagequ'ilcoûte. Par ailleurs, la canette d'aluminium d'aujourd'hui exige près de 40 % moins de métal que celle d’il y a 25 ans. Sa fabricationrequiertdemoinsgrandesquantitésd'énergieetdematièrespremières. Page12/12-Bibliographie 1-Bibliographie -C.König:notespersonnelles,coursdechimieetvisitesd’usines -Cahiersd'histoiredel'aluminium,publiésparl'Institutd'Histoiredel'Aluminium,parabonnement,sousladirectionde MauriceLAPARRA. IHA,TourManhattan,17°étage,92087PARISLaDéfenseCedex, Tél : 01 56 28 34 36. E-mail : histalu[at]histalu[.]org. [Notez que l'IHA risque de cesser ses activités faute de financement]. - GRINBERG Ivan, avec la collaboration de Florence HACHEZ-LEROY et de Jean PLATEAU, "L'Aluminium, un si léger métal",EditonsGallimard,CollectionDécouvertes,Pais,2003. -LesDECHETS,Dossiersdel’environnement,Georg,Genève 2-AliresurFutura-Sciences - http://www.futura-sciences.com/fr/sinformer/actualites/news/t/physique-1/d/naissance-dune-metallurgie-a-froid-versune-revolution_7993/ L'aluminiumdétrônera-t-ilunjourl'acier,notammentdanslessecteursdel'automobileetdel'aéronautique,enouvrant denouvellesvoiesd'utilisationauxindustriels?Unprocédédenitrurationdel'aluminiumvientd'êtremisaupoint,qui inaugureégalementunevéritablemétallurgieàfroid. -http://www.futura-sciences.com/fr/comprendre/dossiers/doc/t/technologie/d/la-voiture-du-futur_685/c3/221/p4/ Diminuerlepoidsdesvéhiculesestdevenul'undesobjectifsmajeursdesconstructeursautomobilesenvuederéduire la consommation en carburant. De nombreux matériaux légers tels que l'aluminium, le magnésium et certains plastiquessontdeplusenplussouventutilisésaucôtédel'acier. - http://www.futura-sciences.com/fr/comprendre/dossiers/doc/t/developpement-durable/d/modes-de-consommation-etde-production-durables_117/c3/221/p3/ Ce dossier fait partie d'une série de dossiers publiés à l'occasion de la tenue, du 26 août au 4 septembre 2002, du sommetpourledéveloppementdurabledeJohannesburg - http://www.futura-sciences.com/fr/comprendre/dossiers/doc/t/physique/d/generateur-de-lumiere-a-optiquefluide_192/c3/221/p3/ L'optiquefondamentaledecegénérateurestconstituéd'uneoptiquefluideenalliaged'aluminium,obturéeducôtédes sources par un hublot en verre borosilicaté chargé de recueillir toute l'énergie lumineuse des diverses sources fonctionnanttoutesensembles 3-Sitesinternet: -http://aluminium.matter.org.uk/content/html/FRE/default.asp?catid=&pageid=1 Lesitepourtoutsavoirsurlamétallurgiedel’aluminium -http://www.energymanagertraining.com/new_industryprocessmain.htm -http://www.webelements.com/ Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page47/48 Dossier>L'Aluminiumunmétald'exception Futura-Sciences -http://www.industrie.gouv.fr/ -http://www.mineralinfo.org/memento/liste.htm -L'industrieaméricainedel'aluminiumsurInternet:www.aluminum.org. -Lasociétéfrançaisedechimiewww.sfc.fr 4-Quelquesadressespourdesinfossurlerecyclagedel’aluminium -ALCAN 7PlaceduChancelierAdenauer 75218PARISCedex16 Tél.:0156282711 Fax.0156283357 Email:france-alu-recyclage[at]alcan[.]com Site:http://www.france-alu-recyclage.com -Associationfrançaisedel’aluminium 17rueHamelin 75016PARIS Tél.:0142252644 Fax.0153750213 Email:contact[at]aluminium-info[.]com Site:http://www.aluminium-info.com -EcoEmballages 44AvenueGeorgesPompidou BP306 92302LEVALLOISPERRETCedex Tél.:0140899999 Fax:0140899988 Email:comm[at]eco-emballages[.]fr Site:http://www.ecoemballages.fr Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminiummetal-exception-780/ Page48/48