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Copy of Extraction of Aluminium from Bauxite 2

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by

Fanny Dil

on 28 May 2013

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Transcript of Copy of Extraction of Aluminium from Bauxite 2

Procédé Bayer Extraction de l'Aluminium Que permet le procédé BAYER ?
Que permet le procédé HALL&HEROULT ?
Quelles sont les différentes sortes de pollution ? L'Aluminium est extrait à partir de la Bauxite grâce au procédé connu sous le nom
de Procédé Bayer .
Bauxite => Alumine ou oxyde d'aluminium. Procédé Bayer et Hall-Héroult Broyage et attaque Décantation Précipitation Calcination Après le lavage et filtrage, les cristaux sont chauffés à des températures supérieures à 1100ºC afin d'éliminer les molécules d'eau. Le produit final est une fine poudre blanche: l'ALUMINE. simultanément inventé par Héroult en France et Hall aux États-Unis en 1886!
L'alumine Al2O3 est dissoute dans un bain d’électrolyse (une cuve à anodes précuites) entre 950 et 1000°C. Le procédé Hall-Héroult Bibliographie
Electrolyse : un courant électrique circule de l’anode à la cathode. ( un courant continu à haute intensité). Couples mis en jeu lors de l'électrolyse : Al / Al (s) ; O2 (g) / O .
Conditions de travail : Tf (Al2O3)=2040°C : trop élevée, consommation énergétique énorme, pas possible en milieu aqueux...
On réalise donc la réaction dans un bain d'électrolyse dit « milieu sels fondus ». Ex : Halogénure (Fluorures, chlorures)
Composition : 80% Cryolithe (composé défini de NaF et AlF3), 10% AlF3 ou NaF, 5% CaF2, 5% Al2O3 ) Réactions :
Dissolution de l'alumine :
Réaction à l'anode :
Réaction à la cathode :
REACTION GLOBALE: Autres réactions :
à la cathode : endommagement
(à changer tous les 5 ans
= "rebrasquage")



à l'anode : consommation
(à changer tous les 25 jours)
blocage
pollution Le soutirage de l’aluminium (pur à 99%) s’effectue par aspiration, grâce à un tuyau plongé dans la couche de métal liquide. LA BAUXITE La bauxite est un minerai rouge riche en alumine qui tient son nom du village de "Les Baux", dans la région d'Arles (sud de la France), lieu de sa découverte en 1821 par P. Berthier. Où peut-on la trouver? Trois grandes zones apparaissent :
l'Afrique
l'Amérique Latine
l'Australie Composition Il n'y a pas de définition précise ni de formule chimique de la bauxite. Les différentes bauxites se distinguent selon la forme minéralogique dans laquelle l'alumine est engagée. Les conditions de mise en oeuvre du procédé Bayer peuvent être très différentes selon le type de bauxite utilisée. La bauxite dans le procédé Bayer Plus de 95% de l'alumine est produite à partir de bauxite selon le procédé Bayer
La bauxite est une matière première de choix car l'alumine y est présente en quantités importantes (30 à 65%). Le procédé Bayer en 4 étapes :
Broyage et Attaque
Décantation
Précipitation
Calcination
bauxite => morceaux de diamètre inférieur à 30 mm Poudres + liqueur (recyclée),
Cette liqueur contient:
soude (NaOH)
chaux (CaO)

=>conditions d'attaque plus "agressives" vis-à-vis de la bauxite mélange bauxite-liqueur(ou pulpe)

préchauffé (250º)

envoyé dans les autoclaves d'attaque
(pression: entre 1 et 10 bar)

la pulpe est diluée

décantation

L'alumine se solubilise => aluminate de soude (NaAlO2). Filtrage de la liqueur

hydrate humide liqueur appauvrie en alumine L'hydrate d'alumine précipite lentement à mesure que la température diminue.
Les grains d'hydrate sont maintenus en suspension afin de les recupérer au dernier bac. La liqueur :
refroidie

diluée avec l'eau de lavage des boues rouges

envoyée dans bacs agités La cristallisation de l'hydrate d'alumine L'hydrate d'alumine Al(OH)3 produit est ensuite filtré, lavé, essoré avant stockage. Objectif: séparer les deux phases de la pulpe :
- La liqueur contenant l'aluminate de soude
- Les boues appauvries en alumine La séparation des boues et de la liqueur composant la pulpe s'effectue par décantation.
Les particules solides tombent au fond du bac de décantation et sont extraites par pompage vers le lavage des boues. Objectifs :
Récupérer l'aluminate de soude qui sera réutilisé dans le cycle Bayer.
Appauvrir les boues en soude afin de permettre le stockage en milieu naturel. Broroyage plus fin => poudre
diamètre inférieur à 315 µm Le recyclage permanent de la liqueur, et plus généralement de l'eau, est à l'origine du synonyme du procédé Bayer : "Cycle Bayer" Quels phénomènes ont lieu? Au cours de l'étape d'attaque du procédé Bayer, deux phénomènes se produisent :
- Dissolution de l'alumine contenue dans la bauxite
- Formation de résidus solides : les boues rouges Décantation Lavage des boues Gonflement, fléchissement puis fissure.
Erosion du bloc. Géneration de fluorures de carbone et de CO qui se fixe sur l'anode. Quelques infos sur l'Aluminium Petit historique de l'Aluminium 1807 1860 Hans Christian Ørsted

forme impure du métal

légèreté 1er site industriel dans le Gard

Société Pechiney 1825
William Frishmuth

Washington Monument 1884 Procédé BAYER

Bauxite => Alumine 1886 procédé HALL-HEROULT

Alumine => Aluminium 1887 Humphry Davy

Na + K + X = alun

nomme le métal X : Aluminium En conclusion, le procédé Hall Héroult permet de fabriquer de l'aluminium à partir de l'alumine. 3+ 2- La précipitation est très lente. Afin de l'accélérer de l'hydrate, 90% de l'hydrate humide récupéré après filtration est recyclé et utilisé en tant qu'amorce de cristallisation. Cinétique Quels phénomènes sont mis en jeu? La précipitation est obtenue par dilution et refroidissement de la liqueur.
L'équilibre suivant s'établit: Plusieurs facteurs agissent sur l'équilibre en le déplaçant vers la gauche:
- La température
- La concentration en soude
- La concentration en alumine De plus, ces conditions détermineront la granulométrie, la morphologie et la quantité d'impuretés de l'alumine calcinée. Phénomènes Réaction de calcination de l'hydrate : Au cours de la montée en température :
250 - 400 ºC: dégagement massif de vapeur d'eau
1000-1250°C: transformation exothermique en alumine alpha (élevation de la température de plusieurs dizaines de degrés) L'alumine calcinée se présente sous la forme d'agglomérats de cristallites d'alumine alpha dont la taille varie typiquement de 0.5 à 10 µm. En FRANCE on consomme
20kg par personne par an 1.378 kg / s

43.5 million de tonnes / an Métal le plus abondant dans l'écorce terrestre
3ème élement sur Terre après O et Si
Métal non ferreux le plus consommé au Monde
Trop réactif pour exister à l’état natif Léger (2.7kg/L)
Résistant à la corrosion
Excellent conducteur thermique et électrique
Très ductile et malléable
Imperméable et sans odeur
Paramagnétique Mais concurrencé par les plastiques et matériaux composites. Les producteurs d'Aluminium en 2013 GRAPHIQUES 9.3 milliards USD
(2011) Etats-Unis France Canada 57 milliards USD (2011) Chine 33.9 milliards USD (2011) Russie 5.2 milliards USD
(2011) 0.9 milliard USD
(2011) Emballages : boites, canettes, conserves, couvercles
résistant à la corrosion, imperméable à la lumière, aux UV, à la vapeur d'eau, aux huiles et graisses, à l'oxygène et aux micro-organismes

Transport : aéronautique, spatial, automobile
légèreté et résistance

Bâtiment : vérandas, meubles
formes complexes possible, gamme de coloris étendue, bonne résistant au temps

Autres : matériels sportifs, outils, électroménager, electronique, etc. Les applications de l'Aluminium Aluminium sous forme de lingot Fabrication de produits finis Phase d'utilisation Ramassage & Tri Pressage & Refonte Le recyclage de l'Aluminium Nécessite très peu d’énergie (5%)

Possible même sur alliage

Pas besoin d’electrolyse 95 % dans le secteur automobile
85 % dans le secteur de la construction
42 % pour les canettes
~30 % dans les emballages usagés Taux de recyclage par secteur 100% recyclable
quasi indéfiniment
sans perte de qualité en France : 35%
en Europe : 70%
dans le monde : 20% Taux d'Aluminium issus du recyclage 1kg = 1.42€ Consommation d'energie La fabrication d'une tonne d'aluminium nécéssite:
1000 tonnes d'eau
4 tonnes de bauxite
2 tonnes d'alumine
415 kg de Carbone
50 kg de produit fluorés
14 MWh Pollutions engendrées Emissions polluantes dûes à la fabrication d'Aluminium:
1. Boues rouges caustiques
2. Emissions fluorées
acide fluoridrique (HF)
fluorures (CaF2, NaF2, )
perfluorocarbures (CF4, C2F6, etc.)
3. Rejets gazeux
gaz à effet de serre (CO2, CH4, etc.)
dioxyde de souffre (SO2) En moyenne dans le monde, un adulte consomme près de 60 canettes par an ! Risques sanitaires:

neurotoxique pour l'Homme

provoque des troubles cognitifs

risque accru d'Alzheimer Les impacts de la fabrication de l'Aluminium développement de la recherche

matière première abondante

excellent rendement de fabrication (~95%)

recyclage efficace et peu energétique Durée de vie dans la nature:

Boîte en aluminium : 100 à 500 ans
Canette : 100 ans
Boîte de conserve : 50 ans Pollutions importantes:

boues rouges

emmissions fluorées

rejets gazeux Dangers pour l'environnement:

acidification des sols

impacts sur la vie sauvage

dévastation de la flore Partie 1 :
fr.wikipedia.org/wiki/Aluminate_de_sodium
es.wikipedia.org/wiki/Bauxita
es.wikipedia.org/wiki/Proceso_Bayer
www.alteo-alumina.com/fr/fabrication-de-lalumine
www.specialty-aluminas.riotintoalcan.com/gardanne/EVO_WebSpecialtyGlobal.nsf/vwUrl/MondeAlumine_VF
www.procedebayer.blogspot.fr/

Partie 2 :
fr.wikipedia.org/wiki/Production_de_l'aluminium_par_électrolyse
lycees.ac-rouen.fr/galilee/alumine.html
anciens exposés de 2012 et 2011

Partie 3 :
www.futura-sciences.com
l'aluminium un métal d'exception _ Claire König
ressources6.techno.free.fr/mecanique/aluminium/alu.htm
www.developpement-durable.gouv.fr
www.af-aluminium.fr
www.planetoscope.com
www.consoglobe.com/duree-vie-dechets-nature-1386-cg Vicky AMONGERO
Marie BOUYX
Fanny DILLER envoyée à l'attaque de la bauxite où elle sera enrichie en soude et chaux
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