Comment l'aluminium est-il fabriqué ?

Comment l'aluminium est-il fabriqué ?

L'aluminium est l'un des métaux les plus utilisés, que l'on retrouve dans de nombreux produits, des canettes de bière aux pièces de voitures et d'avions.

Bien que l'aluminium soit le métal le plus utilisé par l'homme après l'acier, il n'existe pas à l'état naturel dans l'environnement et sa production est un processus complexe et gourmand en énergie.

Les trois étapes de la production d'aluminium

Environ 390 millions de tonnes de bauxite sont produites chaque année dans le monde, dont 85% est utilisé dans la production d'aluminium.

La bauxite n'est pas un minéral spécifique, mais une roche sédimentaire argileuse, composée principalement d'oxydes d'aluminium hydratés (hydrargilite, bémite ou diaspore), qui se forme dans les climats tropicaux et subtropicaux. Les minéraux associés aux gisements de bauxite sont généralement des minéraux argileux, de la silice, des oxydes de fer et des hydroxydes. Ils se forment en plus grande quantité dans les sites d'altération des roches aluminosilicatées sous les climats chauds, ce qui explique pourquoi l'exploitation de la bauxite est mieux développée en Australie, au Brésil, en Chine, en Amérique centrale, en Afrique, en France et en Grèce. En Pologne, la bauxite se trouve notamment près de Nowa Ruda, en Basse-Silésie.

Après l'extraction, la bauxite est raffinée en alumine, qui est ensuite transformée en aluminium.

L'aluminium est transformé en métal à partir du minerai de bauxite en trois étapes.

Étape 1 : Extraction de la bauxite

La bauxite est généralement extraite du sol dans des mines à ciel ouvert. Seuls trois pays - l'Australie, la Chine et la Guinée - représentent la plus grande partie de la production de bauxite de l'Union européenne. pour 72% la production mondiale de bauxite.

2022 Production de bauxite à la mine
Pays 2022 Production de bauxite à la mine (tonnes) % en général
Australie 110,000,000 28.2%
Chine 86,000,000 22.1%
Guinée 85,000,000 21.8%
Brésil 32,000,000 8.2%
Inde 22,000,000 5.6%
Indonésie 18,000,000 4.6%
Russie 6,200,000 1.6%
Jamaïque 5,800,000 1.5%
Kazakhstan 5,200,000 1.3%
Arabie Saoudite 4,300,000 1.1%
Reste du monde 15,500,000 4.0%
Total 390,000,000 100.0%

L'Australie est le plus grand producteur de bauxite et abrite également la plus grande mine de bauxite au monde, appelée Weipa.

La Guinée, troisième producteur de bauxite, possède plus de sept milliards de tonnes de réserves de bauxite, soit plus que tout autre pays au monde. En outre, la Guinée est le plus grand exportateur de bauxite au monde. Autant que 76% Les exportations guinéennes sont destinées à la Chine.

Une fois la bauxite extraite du sol, elle est envoyée dans une fonderie pour produire de l'alumine, deuxième étape du processus de production.

Étape 2 : Production d'alumine

En 1890, le chimiste autrichien Carl Josef Bayer a inventé un procédé révolutionnaire pour extraire l'alumine de la bauxite. Aujourd'hui, plus de 100 ans plus tard, environ 90% Les fonderies utilisent encore le procédé Bayer pour raffiner la bauxite.

Les quatre étapes clés du processus de Bayer :

  • Minéralisation :
    La bauxite est mélangée à de l'hydroxyde de sodium et chauffée sous pression. À ce stade, l'hydroxyde de sodium dissout sélectivement l'alumine de la bauxite, laissant les autres minéraux comme impuretés.
  • Filtration :
    Les impuretés sont séparées de la solution et filtrées, formant un résidu appelé boue rouge. Une fois les boues précipitées, l'alun est transformé en aluminate de sodium.
  • Précipitations :
    La solution d'aluminate de sodium est refroidie et précipitée en une forme solide et cristallisée d'hydroxyde d'aluminium.
  • Calcination :
    Les cristaux d'hydroxyde d'aluminium sont lavés et chauffés dans des calcinateurs pour former de l'oxyde d'aluminium pur - un matériau blanc sableux.

Les boues générées par le processus de production d'alumine constituent un grave problème environnemental. Pour chaque tonne d'alumine, les fonderies produisent 1,2 tonne de boues rouges, qui sont stockées et dont on ne sait pas très bien ce qu'il faut faire. Actuellement, il existe plus de trois milliards de tonnes de ce matériel.

La Chine est le deuxième producteur d'alumine et le premier importateur de bauxite, fournissant plus de la moitié de l'alumine mondiale.

 

Production d'oxyde d'aluminium en 2022.
Pays Production d'oxyde d'aluminium en 2022 (tonnes) % en général
Chine 74,000,000 53%
Australie 21,000,000 15%
Brésil 11,000,000 8%
Inde 6,800,000 5%
Russie 3,100,000 2%
Allemagne 1,900,000 1%
Irlande 1,900,000 1%
Arabie Saoudite 1,800,000 1%
Ukraine 1,700,000 1%
Espagne 1,600,000 1%
Reste du monde 15,100,000 11%
Total 139,900,000 100%

L'oxyde d'aluminium a des applications dans de nombreuses industries, notamment les plastiques, les cosmétiques et les produits chimiques. Néanmoins, l'oxyde d'aluminium 85% l'aluminium est transformé en aluminium.

Étape 3 : Production d'aluminium

L'oxyde d'aluminium est transformé en aluminium par réduction électrolytique. Outre l'alumine elle-même, la production d'aluminium nécessite cryolithe et beaucoup d'électricité.

La cryolithe est principalement utilisée comme flux réducteur de température dans la production électrolytique. aluminium. En raison de sa forte demande et de sa rareté, un composé synthétique est désormais utilisé. 

Voici un processus simplifié de production de l'aluminium :

  • Dans les fonderies d'aluminium, des centaines de bains électrolytiques et de cellules de réduction sont remplis de cryolithe fondue.
  • L'oxyde d'aluminium (composé de deux atomes d'aluminium et de trois atomes d'oxygène) est ensuite plongé dans ces bains, où un courant électrique puissant brise la liaison chimique entre les atomes d'aluminium et d'oxygène.
  • L'électrolyse dépose de l'aluminium liquide pur au fond de la cellule, qui est ensuite purifié et coulé dans différentes formes et tailles.

Le plus grand producteur d'aluminium est la Chine, qui en est également le plus grand consommateur. L'Inde, voisine de la Chine, est le deuxième producteur, mais sa production ne représente qu'un dixième de celle de la Chine.

2021 Production des fonderies d'aluminium
Pays 2021 Production des fonderies d'aluminium (tonnes) % en général
Chine 39,000,000 59%
Inde 3,900,000 6%
Russie 3,700,000 6%
Canada 3,100,000 5%
Émirats arabes unis 2,600,000 4%
Australie 1,600,000 2%
Bahreïn 1,500,000 2%
Islande 880 1%
États-Unis 880 1%
Reste du monde 9,400,000 14%
Total 66,560,000 100%

Comme pour la production d'alumine, certains pays qui produisent de la bauxite et de l'alumine produisent également de l'aluminium. Il s'agit notamment de l'Inde, de l'Australie et de la Russie.

En 2022, le marché mondial de l'aluminium a été évalué à environ 245,7 milliards de dollarsLe marché de l'aluminium devrait presque doubler d'ici à 2030 pour atteindre 498,5 milliards de dollars.