OXYDE D'ALUMINIUM HYDRATÉ
Nos connaissances sur la préparation et la purification de l’alumine hydratée, d'un usage si courant dans l'industrie, sont très avancées; moins nettes sont les nolions que nous possédons sur les hydrates définis de l'alumine, décrits en trop grand nombre pour avoir tous droit à l'existence.
Dans cette matière complexe, l'étude des hydrates définis que l’on trouve dans la nature est un guide sûr qui permet de s'orienter.
On trouve dans la nature trois hydrates d’alumine : le diaspore, la bauxite et la gibbsite.
APO,H20. — Le diaspore ABO*,H°0 ou APO?(OH} cristallise en prismes orthorhombiques, dont l'angle mm est de 129,47. Ces prismes sont ordinairement tronqués par g! et terminés par l’octaèdre b'. Cet hydrate est insoluble dans Jes acides. Lorsqu'il est chauffé, il perd de l’eau en décrépitant et se réduisant en poussière (ôtasrercw, je décrépite); en mème temps, il devient insoluble dans les acides (Damour),
De Sénarmont (loc. cit.) a obtenu cet hydrate cristallisé, en même temps que le corindon, en chauffant, en tube scellé vers 360, une solution de chlorhydrate d'alumine; il l'a caractérisé par sa forme cristalline et la propriété d'être insoluble dans l'acide sulfurique, mais de devenir soluble après qu'il a été chauffé. Mitscherlich a produit un hydrate de cette composition en chauffant vers 250°, en tube scellé, de l’eau et de l’alumine faiblement calcinée.
AP05,2H0. — La bauxite est considérée comme formée par l'hydrate APO,2H°0 ou APO(OH). On peut en rapprocher l'hydrate amorphe décrit par Péan de Saint-Gilles (!) et préparé par lui en faisant bouillir dans l’eau, pendant une vingtaine d'heures, le précipité gélatineux d'alumine obtenu par l'action de l’'ammoniaque sur un sel d’alumine. L'hydrate ainsi obtenu, séché à 100°, répond à la composition APO*,2H20 et est insoluble comme l'alumine calcince dans les acides et les alcalis étendus.
ALO',3H20. — La gibbsite ou hydrargillite AFO,3H?0 ou AP(OH) se rencontre dans la nature en petits cristaux monocliniques ou en stalactites. Elle perd peu à peu deux molécules d’eau lorsqu'on la chauffe à 300° et le reste au rouge vif. M. Ditte(?) a montré qu'il se produit des cristaux de lhydrate APO5,3H0 ou gibbsite lorsqu'on abandonne dans un vase clos une solution filtrée d'aluminate de potasse. Nous reviendrons sur ce phénomène. M. de Schulten(’) a préparé des cristaux plus développés de gibbsite en précipitant très lentement l’alumine de sa solution alcaline chaude
} PÉAN DE SAINT-GILLES, Ann. de Chim. et de Phys., (3), 46, p. 57, 1856. ) Drrre, Comptes rendus, 422, p. 1427, 1896.
) DE SeuuLrex, Comptes rendus, 422, p. 1427, 1896.
d0 M« FRANÇOIS.
au moyen de l'acide carbonique. La cristallisation commence après 8 ou 10 heures de traitement; les cristaux obtenus sont des prismes monocliniques limpides et brillants, de densité 2,425.
L'alumine amorphe que l’on obtient en précipitant la solution d'un sel d'aluminium à froid par l’'ammoniaque répond également à la formule Al0*,3H20. Pour préparer cet hydrate normal, on précipite par un excès d'’ammoniaque un sel d'alumine soluble. En laissant digérer quelque temps avec l'ammoniaque pour éviter la formation de sous-sels, on oblient une masse gélatineuse incolore, translucide, qu'on lave à froid. Desséchée lentement, elle se transforme en une poudre qui, séchée à 100°, renferme APO*,3H°20. Cet hydrate se dissout facilement dans les acides et les alcalis.
APO3,6H20. — M. Villiers(‘) a préparé à l’état cristallisé un hydrate à 6 molécules d’eau, en soumettant à un froid intense et prolongé de l'alumine précipitée en suspension dans l'eau.
Tous les hydrates d'alumine perdent difficilement leur eau, ils ne la perdent complètement qu'au rouge.
Préparation industrielle. — L'alumine hydratée, servant à la préparation des sels d'aluminium et à celle de l’alumine anhydre employée pour la préparation du métal, a une grande importance en industrie.
1° Par les sulfutes. — Nous venons de voir comment on préparait l’alumine hydratée en précipitant par l’ammoniaque ou le carbonate d’ammoniaque un sel d’alumine soluble. Ce procédé est fréquemment employé. On part du sulfate d'aluminium ou des aluns,
KSO‘,Al(SO$ + 3(AzH{CO5 + 3H20 — K?S0# + 3(AzHiŸS Ot + AR(OHY + 3CO?.
Généralement, l'industrie s'adresse à d’autres matières premières, elle s’est adressée autrefois à la cryolithe, elle emploie actuellement la bauxite. Que l’on parte de l’une ou l’autre de ces matières, on fait passer l’alumine du minerai à l'état d'aluminate soluble et on précipite l'alumine de l’aluminate.
2 Par la cryolithe. — D'après Sainte-Claire Deville (?), une partie de cryolithe finement pulvérisée est mélangée avec la chaux éteinte qui provient de l’hydratation de trois parties de chaux vive bien
() ViLuters, Bulletin Soc. Chimique, (3), 43, p. 509, 1895. (®) Devizee, De l'aluminium, p. 15.
cuite et pure; on ajoute de l’eau en assez grande quantité et on chauffe dans un vase en fonte avec un serpentin percé de trous qui amène de la vapeur d’eau. On conduit, en somme, l'opération comme dans la préparation de la potasse par le carbonate de potassium el la chaux,
ALF6,6NaëF E 6Ca0O — GCar? + APO’,3Næ0.
Il reste du fluorure de calcium assez lourd que l’on sépare facilement par décantalion et une solution d’aluminate de sodium qui, traitée par un courant d’anhydride carbonique, donne du carbonale de sodium et de l’alumine hydratée {rès dense, qu’on lave avec le plus grand soin.
2(ALOS.3N�) + 500? — 92AÏOS + 5CO3Na.
Les lavages ne peuvent néanmoins enlever les dernières portions de carbonate de sodium.
L'eau mère d'où s’est précipitée l’alumine contient du carbonate de sodium que l'on fait cristalliser par évaporation.
3 Par la bauxile, avec l'emploi de l'anhydride carbonique. — La bauxite est calcinée vers le rouge vif avec la moitié de son poids de carbonate de sodium. Il se produit de l’aluminate de soude fritté, car l’aluminate est infusible. On reprend la masse par l’eau qui dissout l’aluminate alcalin et laisse insoluble le fer à l’état de sesquioxyde de fer et la silice à l’état de silico-aluminate. La solution décantée et filtrée est soumise à l’action d’un courant de gaz carbouique, qui précipite l’alumine en produisant du carbonate de sodium, suivant l'équalion ci-dessus.
% Par la bauxite, sans emploi de l'anhydride carbonique. — L'alumine est préparée actuellement à l'élat de pureté dans l’industrie par un procédé très remarquable qui a été indiqué par M. Baeyer(!) el qui repose sur ce fait qu'une solution d’aluminale de sodium APO*,3Na°0 agilée avec une petite quantité d'hydrate d’alumine cristallisé APO?,3H20 abandonne peu à peu son alumine dans le même état cristallin, si bien que, lorsque l'équilibre est atteint, la solution ne contient plus qu’une molécule d'alumine AO pour six molécules de soude.
En
({) SUTHERLAND, Wonileur scientifique, p. 596, 1897. — MATIGNON, Moniteur scientifique, p. 490, 1900.
La bauxite légèrement calcinée, puis broyée, est altaquée sous pression par une solution de soude caustique de densité 1,45. Après filtration, on obtient une solulion d'aluminate de sodium d'où lon précipite la majeure partie de l'alumine par agitalion avec l'hydrate cristallin AP O3,2H°0, comme il vient d'être dit. L'eau mère qui est constituée par de la soude contenant un peu d'alumine en dissolu- Lion sert de nouveau à l'attaque de la bauxite, après une légère concentration qui l'amène de la densité 1,2 à la densité 1,4.
Ce procédé est donc très économique: il a en plus l'avantage de fournir une alumine d’une grande pureté, qualité précieuse au point de vue de la fabrication du mélal; en effet, les substances dissoutes dans la soude, telles que la silice et l'acide phosphorique, n'éprouvent aucun effet de la part de l'alumine cristallisée qui se dépose el restent dans les eaux mères après la précipilalion. Au contraire, dans le traitement de l’aluminate par un courant de gaz carbonique, la silice des silicates ct certains phosphates sont précipilés et restent mélangés à l'alumine.
M. Ditte(!) a établi le mécanisme, d’ailleurs assez compliqué, de celle réaction.
L'aluminate de soude formé par l'union de la soude avec l'alumine, qui fonctionne comme acide faible, est normalement décomposé par l’eau en alumine amorphe libre et soude libre. Cette décomposilion est limitée. Au moment où l'équilibre est établi, la liqueur contient de l'aluminate de soude non décomposé, de l'alumine en gelée, de la soude libre et de l’alumine en gelée dissoute dans la soude libre.
Si la lempéralure n'est pas rigoureusement constante, qu'elle s'élève si peu que ce soil, un peu d'aluminate se décompose de nouveau en donnant de l’alumine qui, dans ces conditions, se dépose à l’état d'hydrate crislallisé AFO*,3H?0 ou gibbsite. Mais cet hydrate cristallisé est moins soluble que l’alumine en gelée dans la soude. À son contact, la solution saturée d’alumine en gelée dans la soude libre donne des cristaux semblables de l'iydrate APO*. 3H20. Elle se désature donc d’alumine en gelée, ce qui provoque une nouvelle décomposition de l’aluminate.
L'équilibre normal ne peut se rétablir, l’alumine gélatineuse dissoute qui en est un des facteurs sorlant perpéluellement du champ
(t) Drrre, Comples rendus, 116, p. 185, 586, 909, 1895,
ALUMINIUM ET COMPOSÉS, no
de la réaction pour passer à l’état d'hydrate cristallisé. Le dépôt d'hydrate cristallisé se continue jusqu'à ce que la quantité d'alumine restée dissoute corresponde à la solubilité de l'hydrate APO3,3H°0 dans la solution de soude provenant de la décomposi- Lion de l'aluminate alcalin.
