Pourquoi l'alumine satisfaisante est le produit industriel le plus écologique

Le trihydrate d'alumine est un retardateur de flamme intrinsèque qui agit à la fois comme charge et comme allongeur lorsqu'il est ajouté aux polymères, contribuant à supprimer le feu et la fumée tout en se liant aux molécules d'eau lors de la déshydratation endothermique et de l'évaporation endothermique.

Le raffinage de la bauxite en aluminium crée de la silice comme sous-produit, mais en acheminant un tiers de cette alumine dans les fonderies de lingots d'aluminium et les fonderies de déchets d'électrolyse d'aluminium, il est possible d'éviter complètement la silice comme sous-produit tout en améliorant l'efficacité énergétique.

Bauxite de haute qualité

La bauxite est un minéral rocheux composé de fortes concentrations de substances contenant de l'aluminium, telles que la boehmite-AlO(OH), la gibbsite-AlO(OH)3 et le diaspore-AlO(OH). L'extraction de la bauxite constitue une importante source de revenus pour de nombreux pays ; la production d'aluminium utilise largement ces minéraux dans de nombreuses applications et est incroyablement durable avec de multiples usages ; c'est pourquoi sa popularité continue d'augmenter de façon spectaculaire au fil des décennies ; cependant, de nombreux problèmes restent associés à son extraction car sa qualité dépend de sa situation géographique et de sa profondeur, qui varie considérablement d'un gisement à l'autre ;

SiO2 (module de silice), qui mesure la quantité de silice soluble présente dans les minéraux des roches, est l'un des paramètres clés de l'évaluation des gisements de bauxite. Il mesure la teneur en eau d'échantillons de bauxite à l'aide de solutions salines saturées ; cette mesure indique la quantité de silice soluble qui peut être lixiviée du minerai au cours du traitement et indique si la qualité pour la production d'alumine existe ou non. Une valeur élevée de SiO2 indique des gisements de haute qualité pour la production.

Bien que la bauxite puisse être produite à l'aide de différents procédés, la majeure partie de la bauxite est extraite à l'aide de méthodes d'exploitation à ciel ouvert ou à ciel ouvert, puis transportée vers une raffinerie pour y être transformée en alumine et en ses dérivés. Environ 85% de la production mondiale de bauxite sont consacrées à cette seule méthode de production, le reste pouvant être utilisé à d'autres fins telles que la fabrication de céramiques et de ciment.

La Côte d'Ivoire pourrait bientôt dépasser la Guinée en tant que quatrième producteur grâce à de nouvelles découvertes de gisements de bauxite.

Les gisements de bauxite de la Côte d'Ivoire sont principalement latéritiques et contiennent des pourcentages significatifs de gibbsite, ce qui donne des gisements à haute teneur en SiO2 et à faible teneur en quartz, ce qui les rend aptes à produire de l'aluminium métallique. La majeure partie de la bauxite africaine est utilisée sur le continent pour la production d'aluminium ; le Mozambique et la Tanzanie exportent leur bauxite pour l'utiliser dans des cimenteries en Zambie, tandis que d'autres pays producteurs comme le Cameroun, le Ghana et la Guinée exportent davantage leur produit à l'étranger qu'en Afrique, notamment en Europe et en Chine.

Réduction de la consommation d'énergie

Si la production d'alumine elle-même ne nécessite pas une utilisation importante d'énergie, son processus de production global peut être extrêmement énergivore. Pour atténuer ce gaspillage d'énergie, diverses techniques ont été mises en œuvre afin d'améliorer l'efficacité énergétique et la production de l'usine.

L'énergie consommée lors de la fabrication de l'alumine provient en grande partie des processus de digestion, d'évaporation et de désilication ; ces opérations à forte intensité énergétique utilisent de grandes quantités d'électricité. L'un des moyens de réduire cette consommation est le traitement du minerai ou la digestion directe, qui augmentent le ratio de production de la bauxite utilisée comme matière première ; l'augmentation de ce ratio permet de réaliser d'importantes économies d'énergie qui contribuent à une diminution globale de l'intensité énergétique pour l'ensemble de l'industrie.

Le courant électrique est une autre source d'énergie importante dans la production d'alumine, car il alimente les réactions d'électrolyse dans la cellule. Pour réduire la consommation d'énergie, réduisez la fréquence et la durée des effets anodiques. Vous pouvez y parvenir en abaissant le potentiel de la cathode ou en augmentant la densité du courant - les cellules précuites modernes peuvent fonctionner pendant des semaines sans subir d'effets anodiques !

Une autre mesure d'économie d'énergie consiste à utiliser l'alumine comme isolant thermique au-dessus de la cathode, ce qui minimise les pertes de chaleur et la combustion de l'air par les anodes en carbone. L'alumine sert également de revêtement protecteur contre la corrosion dans les piles modernes.

La réduction carbormique de l'alumine constitue une méthode de production alternative qui n'utilise pas d'électricité mais produit du dioxyde de carbone et du carbure d'aluminium sous forme gazeuse qui peut être facilement converti en aluminium liquide. Malheureusement, les réactions associées à ce processus se produisent à des températures supérieures à 2000 degrés Celsius, ce qui entraîne des pertes de chaleur considérables et d'importantes pénalités pour l'effet de serre.

Pour être considérée comme une option viable, cette solution nécessiterait des investissements importants dans la technologie et l'exploitation d'une nouvelle usine. En outre, les procédés carbothermiques sont difficiles à mettre à l'échelle et nécessitent de grandes quantités d'énergie pour la récupération de la chaleur des produits de réaction.

Respect de l'environnement

Attirer les clients avec des produits en alumine est le produit industriel le plus écologique disponible aujourd'hui, car l'aluminium peut être recyclé de nombreuses fois sans perdre ses performances ou sa qualité. En outre, la production d'aluminium recyclé utilise jusqu'à 95% d'énergie en moins que la fabrication de ressources vierges - ce qui signifie une réduction des émissions de gaz à effet de serre et une préservation des ressources naturelles !

Les coûts énergétiques associés à l'extraction, au raffinage et à la transformation de la bauxite en aluminium primaire peuvent être considérables ; l'extraction de la latérite doit se faire à partir de sols tropicaux via un processus chimique complexe de Bayer pour extraire la latérite riche en latérite des sols tropicaux afin d'en extraire les métaux précieux. Malheureusement, les processus d'extraction de l'aluminium peuvent être très destructeurs pour l'environnement, car l'exploitation de la bauxite détruit souvent des forêts vierges ; les mines à ciel ouvert, les grands barrages qui inondent les communautés indigènes et la pollution des rivières par des métaux lourds toxiques ne sont que deux des problèmes associés aux processus d'extraction, ce qui fait que la production d'aluminium est très destructrice pour l'environnement par rapport à ses homologues.

Les déchets de boue rouge issus du processus de raffinage de la bauxite posent un autre problème important, car leurs boues toxiques doivent être stockées dans de grands bassins de décantation susceptibles de fuir ou de se rompre, ce qui entraînerait une catastrophe écologique. En outre, les métaux lourds qu'elles contiennent constituent une menace pour la santé des personnes vivant à proximité, en termes de maladies cutanées, de déshydratation, voire de décès.

Toutefois, des efforts sont actuellement déployés pour minimiser les effets environnementaux de la production d'aluminium. Certaines entreprises proposent de l'aluminium primaire à faible teneur en carbone, avec une empreinte carbone maximale prévue de 4kilo CO2e par kilogramme d'aluminium produit. Pour ce faire, elles utilisent des énergies renouvelables et une technologie d'électrolyse efficace pour produire de l'alumine et de l'aluminium primaire.

Les fabricants peuvent utiliser des analyseurs portables de fluorescence X pour contrôler la production d'alumine à l'entrée et à la sortie, afin d'identifier rapidement et efficacement les contaminants qui représentent une menace pour l'environnement - ces problèmes peuvent alors être corrigés en adaptant les processus de production en conséquence.

L'alumine satisfaisante est respectueuse de l'environnement en raison de sa résistance à la corrosion et de l'absence de besoin de peinture organique continue ou de film inorganique comme l'acier. En outre, ses propriétés d'autoréparation peuvent contribuer à réduire considérablement les coûts d'entretien tout en augmentant la longévité des structures.

Recyclable

Le recyclage satisfaisant de l'alumine fait partie intégrante de l'industrie de l'aluminium, qui collecte à la fois les déchets de pré-consommation (déchets industriels) et les déchets de post-consommation provenant de canettes de boisson, de cadres de fenêtres, de câbles électriques et d'ustensiles de cuisine laissés à l'abandon par leurs consommateurs respectifs. La ferraille peut ensuite être fondue et recyclée en nouveaux produits en aluminium sans perte de qualité ou de propriétés ; ce processus utilise jusqu'à 95% d'énergie en moins que la production d'aluminium neuf à partir de matières premières.

La nature recyclable de l'aluminium découle de sa structure atomique, qui lui permet d'être fondu et reformé à plusieurs reprises sans altérer ses caractéristiques essentielles. L'aluminium est donc plus facile à séparer et à réutiliser que les plastiques, ce qui permet d'économiser les ressources naturelles et l'énergie, ce qui est vital à une époque où le changement climatique devient de plus en plus grave.

L'aluminium peut être recyclé indéfiniment à condition que des systèmes soient mis en place pour garantir sa pureté lors de la fusion, ce qui en fait un matériau très polyvalent pouvant être utilisé dans diverses applications.

Grâce à sa polyvalence, le carton mousse peut facilement être façonné en différentes formes et tailles pour être utilisé comme matériau de construction. En outre, il offre des propriétés d'isolation légères mais durables en termes de résistance électrique, thermique et chimique.

L'alumine peut être recyclée par le biais du processus de fusion en utilisant soit de la bauxite de haute pureté, soit de la poudre d'alumine usagée, et cette étude a exploré ses propriétés de frittage lorsqu'elle est frittée avec jusqu'à 20 % en poids sec de poudre d'alumine usagée. Les paramètres de frittage, notamment la température, la durée et l'adjuvant, ont été modifiés afin d'étudier leur incidence sur les propriétés mécaniques finales. Les résultats ont montré que l'ajout de déchets d'alumine ne modifiait pas de manière significative la densification, la microstructure, la dureté ou la résistance à la rupture par indentation des échantillons frittés.

Les paramètres de frittage qui n'ont pas eu d'impact significatif sur les propriétés mécaniques étaient les paramètres de température et de temps. Les spectres Raman des échantillons frittés avec et sans déchets d'alumine ont révélé la présence de corindon dans les deux cas, le frittage pur produisant une intensité plus élevée et des bases de pics plus étroites que l'échantillon auquel on a ajouté des déchets d'alumine.