La fabrication de l'aluminium à partir de la bauxite

La fabrication de l'aluminium à partir de la bauxite

1. Extraction de la bauxite
La bauxite est une roche riche en minéraux contenant de l'aluminium, principalement sous forme d'oxydes et d'hydroxydes d'aluminium. Elle contient également diverses impuretés, notamment des oxydes de fer, de la silice et des composés du titane. Généralement exploitée dans de grandes carrières à ciel ouvert, elle est extraite, concassée puis transportée vers une raffinerie d'alumine.

2. Traitement de la bauxite : obtention de l'alumine
La bauxite finement broyée est traitée à chaud par une solution concentrée de soude, selon le procédé Bayer. Les composés contenant l'aluminium passent en solution, tandis qu'une grande partie des impuretés est séparée sous forme de résidus. Après plusieurs opérations de séparation et de précipitation, le produit obtenu est lavé, séché puis fortement chauffé. On obtient alors une poudre blanche très pure : l'alumine (Al₂O₃).

3. Préparation de l'électrolyse
L'alumine possède une température de fusion très élevée et ne peut être économiquement électrolysée seule. Elle est donc dissoute dans un bain fondu principalement constitué de cryolite, qui permet de travailler à une température voisine de 950 °C et améliore la conductivité électrique du milieu. Ce mélange constitue l'électrolyte des grandes cuves utilisées pour produire l'aluminium.

4. Électrolyse de l'alumine
Un courant électrique continu de très forte intensité traverse les cuves d'électrolyse. Celles-ci comportent des anodes en carbone et un revêtement carboné jouant le rôle de cathode. Sous l'action du courant, l'alumine dissoute est décomposée : les ions aluminium sont réduits en aluminium métallique liquide, qui s'accumule au fond de la cuve. Les anodes carbonées sont progressivement consommées au cours du procédé.

5. Récupération de l'aluminium
Plus dense que l'électrolyte fondu, l'aluminium liquide se rassemble au fond des cuves. Il est régulièrement prélevé par siphonnage, puis transféré vers des fours où sa composition peut être ajustée et où sont préparés différents alliages. Le métal est ensuite coulé sous forme de lingots ou de produits semi-finis destinés aux industries de transformation.

6. Transformation et utilisations
L'aluminium peut être laminé, extrudé, étiré ou moulé pour produire des tôles, feuilles, barres, tubes, profilés et pièces moulées. Sa faible masse volumique, sa résistance à la corrosion et sa facilité de mise en forme expliquent son utilisation dans les transports, le bâtiment, les emballages, les équipements électriques et de très nombreux objets manufacturés.

À retenir

La fabrication de l'aluminium comporte donc deux grandes transformations successives :

Bauxite → Alumine → Aluminium

La première, réalisée principalement par le procédé Bayer, permet d'extraire et de purifier l'alumine contenue dans la bauxite. La seconde repose sur une électrolyse à haute température, qui transforme l'alumine en aluminium métallique.

Cette dernière étape nécessite une quantité considérable d'électricité. C'est une caractéristique importante de cette industrie qui permet de prendre en compte les enjeux énergétiques et environnementaux. Le recyclage de l'aluminium, beaucoup moins énergivore que sa production à partir de bauxite, méritera également d'y occuper une place significative.