Production et transformation
Espace Hamelin, 17 rue de l’Amiral Hamelin , 75116 PARIS
En 2015, la production d’aluminium primaire approchait les 60 millions de tonnes au niveau mondial.
Quelques repères pour la production d’aluminium primaire : il faut environ 4 tonnes de bauxite pour obtenir 2 tonnes d’alumine, desquelles on extrait par électrolyse 1 tonne d’aluminium
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.
La 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.
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.
Une grande part de l’aluminium produit chaque année est issue du recyclage (60% en France).Deux filières distinctes sont utilisées pour le recyclage :
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 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 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 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.
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 ».