Analyse de l'aluminium

La bauxite est la principale source mondiale d'aluminium et le minerai de bauxite est extrait dans des fosses ouvertes avant d'être trié en catégories. Le minerai est ensuite digéré chimiquement pour séparer l'oxyde d'aluminium précieux, appelé alumine, des déchets, connus sous le nom de boue rouge. Une fois purifié, le métal d'aluminium est extrait de l'alumine dans des bains électrolytiques. Ce procédé est assez semblable dans le monde entier, avec une production de bauxite à grande échelle dans de nombreux pays. Parmi les plus grands producteurs, on compte le Brésil, l'Australie, la Guinée, la Jamaïque, la Chine et la Russie.

Les minerais ne sont pas tous identiques ; la bauxite se trouve dans les trois phases principales de la gibbsite, de la bœhmite et du diaspore. Certains ont besoin de températures plus élevées pendant le procédé de digestion Bayer que d'autres, et la plupart des fabricants donnent la priorité à la gibbsite, car elle a besoin des températures les plus basses et consomme donc le moins d'énergie. Pour trier et classer ces différents minerais, une analyse précise est essentielle.

Tout procédé complexe et en plusieurs étapes nécessite un contrôle minutieux, et le traitement de la bauxite n'échappe pas à la règle. À la mine, un analyseur sur bande transporteuse CNA peut rendre le classement des minerais plus efficace, ce qui permet de mieux organiser les stocks et de réduire le gaspillage de ressources en aval. 

La phase cristalline joue un rôle clé dans le traitement des minerais, généralement mesurés sur un instrument comme l'Aeris par diffraction des rayons X. La fluorescence X est utilisée pour caractériser la composition élémentaire, et notre gamme populaire Zetium est proposée dans une édition Metals de Zetium, spécialisée et destinée à l'industrie. Enfin, la compréhension de la taille des particules est cruciale pour l'étape de l'alumine, avec le Mastersizer, solution standard pour la diffraction laser.

L'alumine (Al₂O₃) est une matière première intermédiaire produite lors de la production d'aluminium à partir de minerai de bauxite. Les paramètres de traitement, comme la taille des particules, les polymorphes Al2O3 ou les impuretés, ont des répercussions directes sur l'utilisation de l'énergie et des produits chimiques pendant le raffinage et la fusion et, par conséquent, affectent à la fois l'efficacité et la rentabilité du procédé. 

La taille des particules influe directement sur le taux de dissolution de l'alumine dans les bains électrolytiques de la fonderie. En outre, les fines constituent un problème de santé et de sécurité et de transport des produits. L'analyse de la taille des particules en ligne pendant la production d'alumine a permis d'augmenter le débit de 50 % et d'obtenir un amortissement en 12 mois en évitant de devoir retraiter les matériaux non conformes aux spécifications.

La connaissance des différentes modifications de l'Al₂O₃est essentielle pour prédire et optimiser son comportement pendant le procédé de fusion. γ-Al₂O₃ est le polymorphe souhaité pour l'électrolyse, car il se dissout plus facilement pendant le procédé de fusion que α-Al₂O₃. Pour cette raison, le rapport des différents polymorphes de l'alumine doit être surveillé par diffraction des rayons X (XRD). 

La recherche d'une fabrication durable des métaux et l'augmentation des exigences ESG rendent obligatoire une surveillance rapide et précise des impuretés dans les liqueurs et la boue rouge. Nos solutions de fluorescence X permettent l'analyse élémentaire en temps réel, pendant le procédé et en laboratoire. Les instruments XRD permettent de surveiller la composition de phase de la boue rouge, ce qui assure le respect des normes de sécurité et environnementales.

La production d'aluminium à partir d'alumine purifiée par électrolyse (procédé Hall-Héroult) nécessite une quantité considérable d'énergie électrique. La surveillance continue de la composition du bain est d'une importance capitale pour déterminer, régler et maintenir des conditions optimales, ce qui permet d'économiser des coûts et de l'énergie.

La diffraction des rayons X (XRD) permet de surveiller la composition des bains électrolytiques, ainsi que de prévoir rapidement et précisément les paramètres de procédés pertinents de différents types de bains électrolytiques (avec addition de CA, mg, Li et K). La méthode calcule le rapport de bain, l'excès d'AlF ₃ et de CaF ₂ , ainsi que la teneur en alumine libre et la température du liquidus.

La durée de vie respective des anodes de carbone, qui sont requises et consommées pendant la fusion de l'aluminium, est principalement contrôlée par la taille moyenne des cristallites (Lc) des plaquettes de graphite, ainsi que par la taille des particules et les contaminations. La XRD est une méthode standard (ASTM D5178) pour la détermination de la taille des cristallites et mise en œuvre dans la solution de Malvern Panalytical pour l'analyse des bains électrolytiques.

Pour garantir des analyses fréquentes et sûres, Malvern Panalytical propose des solutions de laboratoire entièrement automatisées, y compris des solutions de préparation d'échantillons, adaptées aux besoins spécifiques de chaque fonderie d'aluminium.

Le métal aluminium et ses alliages sont omniprésents dans notre vie quotidienne, dans les voitures, les boîtes de conserve, les smartphones et les avions. Pour garantir des normes de haute qualité en aluminium allié ou enduit, le contrôle permanent de la composition et des impuretés est obligatoire pour les fabricants, que l'aluminium soit produit à partir de matières premières primaires ou de matériaux recyclés. 

Nos solutions d'analyse à haut rendement basées sur la technologie XRF permettent la surveillance des métaux et alliages d'aluminium et peuvent être automatisées et adaptées à chaque procédé de fabrication. La XRD peut également vérifier les propriétés métalliques, comme la contrainte et la texture pour éviter la production de métaux non conformes aux spécifications.

À mesure que l'industrie des métaux s'oriente vers des procédés plus durables, le recyclage des matériaux devient une stratégie de plus en plus importante pour réduire l'impact environnemental. Outre la prévention des déchets, les matériaux recyclés nécessitent généralement moins de traitement et donc moins d'énergie. 

L'aluminium recyclé est déjà de plus en plus populaire en tant que produit de base à faible empreinte carbone. Cependant, le travail avec des matériaux recyclés rend le contrôle de la qualité et l'analyse précise très importants. Sans aucun contrôle sur le procédé de production, les fabricants ont besoin d'une compréhension approfondie des propriétés du matériau pour assurer la sécurité et la fiabilité des performances. 

Lorsque la précision est essentielle, une solution spécialisée est nécessaire. La gamme d'analyseurs par fluorescence X Zetium de Malvern Panalytical comprend une édition Metals, conçue pour répondre aux besoins spécifiques de l'industrie des métaux. Le Zetium est parfaitement adapté aux applications exigeantes de contrôle qualité et permet aux fabricants de tirer le meilleur parti des matériaux recyclés, réduisant ainsi l'impact environnemental et optimisant la rentabilité.