CHAPITRE nr.— ALUMUnUM

L'espace manquerait ici pour faire un historique complet de l'aluminium, et pour pouvoir signaler autrement que par une sèche nomenclature les travaux de tous ceux qui, directement ou indirectement, de près ou de loin, ont contribué à Fintroduction dans nndustrie de ce nouveau métal '. Néanmoins il est un nom qu'on ne peut s'empêcher de citer quand on parle de l'aluminium, c'est celui du chimiste de Gôttingen, de M. Wôhler, nom

i De Vàhmmium, de ie$ proprUtéi, «fc, par H. Sainte-Oiaire-DeTille. Chez Mallefc-Bachelier.

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déjà illustre à tant d'autres titres. Dès 1827, raluminium était isolé par lui au moyen de la même réaction qui sert de base au procédé que nous considérons aujourd'hui comme le meilleur à suivre. Les détails ont changé, mais le fond est resté le même, et, en déânitive, la première part d'honneur doit être reportée à celui qui, par cettte brillante découverte scientifique, a tracé la route à suivre.

L^alumine, on le sait, a résisté à tous les agents de réduction directe; il est resté impossible de lui enlever son oxygène, sans faire entrer en même temps Taluminium dans une autre combinaison. Pour la métallurgie de Taluminium, Talumine n'est donc pas un minerai, ou, si c^en est un, on ne connaît pas son réducteur.

Mais si Taluminium combiné à l'oxygène ne peut pas être isolé directement, il n'en est plus de même lorsqu'il est uni à certains autres métalloïdes, par exemple au chlore. Quelle que soit, en effet, Taffinité du chlore pour l'aluminium, elle est encore plus grande pour les métaux alcalins, tels que le potassium et le sodium, et, à l'aide de la chaleur, chacun de ces métaux isole l'aluminium avec faciUté^ en décomposant son chlorure.

Nous devons donc exposer le mode de fabrication du minerai, c'est-à-dire du chlorure d'aluminium, puis du réducteur, c'est^-àdire du sodium. Enfin il restera à décrire le moyen employé pour la réaction finale qui produit l'aluminium.

Cependant, pour fabriquer du chlorure d'alimainium, il faut de l'alumine, et cette matière première, si abondante dans la nature, ne s'y trouve pas dans im état convenable pour être employée sans préparation. C'est cette préparation qui nous occupera d'abord.

PRÉPARATION DE l' ALUMINE.

L'alumine provenant de la calcination de l'alun ammoniacal a été, jusqu'en 1860, employée à la fabrication du chlorure d'aluminium. Pendant cette opération, qui se fait dans im four à réverbère, l'alun fond d'abord dans son eau de cristâlUsation, cette eau s'évapore, puis le sulfate d'ammoniaque disparait, et enfin le sulfate d'alumine se décompose. Il faut une température élevée pour obtenir l'expulsion des éléments volatils de Talun, et encore est-il presque impossible d'obtenir industriellement de l'alumine complètement exempte de sulfate. Certains aluns à base d'ammo-

niaque contiennent du sulfate de potasse qui reste indécomposé, et alors Talumine calcinée, au Jieu d'être légère et très-friable, est compacte et difficile à diviser. Quand le sulfate qui reste ainsi indécomposé dans Talumine est en faible quantité, sa présence n a pas d'inconvénient sérieux pour la production du chlorure d'aluminium. Mais s'il restait trop de sulfate lors du passage du chlore, il se produirait du chlorure de soufre susceptible de former avec le chlorure d'aluminium un composé défini. Ce serait, lors de la réduction du chlorure, une cause de consommation inutile de sodium.

On pourrait obtenir également l'alumine au moyen de la calcination du sulfate d'alumine ; mais ce produit contient toujours trop de fer, et ne fournirait, en fin de compte, qu'un aluminium de mauvaise qualité. Pour avoir une alumine suffisamment pure, il faut même avoir recours à l'alun épuré. En Angleterre, où les produits à base d'alumine, aluns ou sulfates simples, sont tous plus ou moins ferrugineux, il est presque impossible d'avoir un produit convenable par la calcination de ces sels.

On a essayé, dans une usine établie à Nanterre, d'employer pour la fabrication du chlorure l'alumine provenant de la cryolithe. On sait que la cryolithe (fluorure double de sodium et d'aluminium) , traitée par la chaux en présence de l'eau, donne, d'une part, comme produit insoluble, du fluorure de calcium, et d'autre part, comme produits solubles, de l'aluminate de soude avec un excès de soude caustique. En traitant les liqueurs par l'acide carbonique, on obtient du carbonate de soude, et de l'alumine qui se précipite. Mais cette alumine, très-dense [et peu friable, même après sa calcination, s'attaque mal par le chlore et donne toujours de mauvais rendements en chlorure. En outre, elle contient des quantités assez considérables de phosphates, au point que si on chauffe un certain temps le mélange dans la cornue avant d'y envoyer le chlore, on voit sortir par le tube abducteur des vapeurs abondantes de phosphore. Le chlorure, dans ce cas, retient toujours du phosphore, qui se retrouve jusque dans l'aluminium. Au reste, l'aluminium fabriqué au moyen de la réduction de la cryolithe par le sodium contient des quantités trèsappréciables de phosphore.

Aujourd'hui, et depuis plus de deux ans, Talumine est prise à une tout autre source que l'alun, le sulfate d'alumine et la cryolithe.

En 1821 , Berthier avait analysé un minerai de fer provenant du

village deg Baux, près de Tarascon, et l'avait trouvé exempt de silice, pauvre en fer et très-riche eu alumine. Cette observation, consignée dans le Journal des Mines^ était passée inaperçue, et n^avait pas empôdié toutes les forges du Midi d^essayer, à tour de rôle, ce minerai extraréfractaire, tout à fait impropre à faire des gueuses.

En 1858, ce minerai fut étudié à nouveau, et il fut reconnu très-propre, en raison de sa composition, à la fabrication d*un alumine exempt de fer. Très-facilement attaquable par la soude caustique à l'état de solution concentrée, ou par la voix sèche et au four à réverbère, par le carbonate de soude, il donne par la lixivation une solution d'aluminate de soude, dans laquelle ce sel possède ime composition constante, représentée par la formule 2Al'0*,3NaO. Ce sel, qu'on peut obtenir par évaporation et dessiccation à Tétat anhydre, ne peut pas contenir de fer à Tétat soluble, par suite de la. nature du dissolvant de l'alumine.

Dans une dissolution d'aluminate de soude, l'alumine se pré-, cipite par les acides carbonique, sulfhydrique, chlorhydrique, ou tout autre. C'est à l'acide carbonique qu'on a recours de préférence, attendu que, par ce mode de précipitation, on reconstitue du carbonate de soude, et qu'il n'y a de pertes que celles inséparable de toute manipulation.

L'alumine ainsi obtenue, lavée et calcinée, est très-propre à la fabrication du chlorure d'aluminium, et elle donne du métal d'une excellente qualité. Elle présente sur l'alumine de l'alun, outre sa plus grande pureté, l'avantage de coûter trois à quatre fois moins cher.

FABRICATION DU CffliiORURE DOUBLE D'aI^UMINIUM ET DE SODIUM.

Le chlorure double d'aluminium et de sodium est un produit bien défini, renfermant un équivalent de chlorure d'aluminium et un équivalent de sel marin. Il se présente sous la forme d'une masse solide couleur de soufre, assez fragile et facilement pulvérisable, laissant voir dans sa cassure une cristallisation en longues aiguilles. Il fond à 200 degrés environ en devenant très-fluide, et ne se volatise qu'à la température rouge. Il est peu altérable à l'air, lorsqu'il est en masses compactes, et, sous ce rapport, il est plus facile à manier et à conserver que le chlorure simple .

On peut le préparer en chauffant ensemble du chlorui^e simple d'aluminium et du sel marin bien desséché.

Dans l'origine, c'est de cette manière qu'on préparait le chlo-

rure double. Plus tard, on a reconnu qu'il y aurait avantage à éviter toute manipulation du chlorure simple isolé, et on a fait arriver les vapeurs de ce chlorure, au sortir de Tappareil de production, dans une capacité contenant du sel marin, et chaufTée à la température de fusion du chlorure double. La combinaison s'effectuait bien, mais les appareils étaient sujets à engorgement, et, par conséquent, le procédé était peu pratique. On est arrivé alors à produire du premier coup le chlorure double, en faisant agir le chlore sur un mélange d'alumine et^de charbon additionné de sel marin. C'est le procédé encore actuellement en usage.

Voici comment on opère. On mélange d'abord intimement, à sec, l'alumine, le charbon de bois et le sel marin. On ajoute peu à peu de l'eau, en continuant à mélanger, jusqu'à ce qu*en comprimant les matières avec la main elles restent agglomérées. On peut alors en confectionner des boulettes de la grosseur du poing, ou un peu plus, qu'on met sécher dans une étuve. Après leur dessiccation, qui n'a pas besoin d'être absolue, ces boulettes conservent encore assez de solidité pour pouvoir être. brisées en gros fragments sans tomber en poussière.

Le mélange (c'est le nom qu*on donne à cette préparation) est introduit dans des cornues où il doit être soumis à l'action du chlore.Ces cornues A,en terre réfractaire de bonne qualité, doivent être faites avec des soins spéciaux, pour résister à la fois à des changements de température qu'elles éprouvent pendant le travail, et à l'action éminemment destructive du sel marin. Elles sont de forme cylindrique, d'environ 18 centimètres de diamètre intérieur, sur une hauteur de 1 mètre 25 centimètres. Elles sont fermées par im bout et munies de deux tubulures situées latéralement près des deux extrémités. Chaque cornue est placée verticalement dans im fourreau en briques réfrac* laires, assez large pour qu'entre la cornue et les parois du fourreau il y ait passage pour la flamme, qui entre par. le haut et sort par le bas pour se rendre daus la traînée I d'une grande cheminée. L'ensemble du four à chlorure se compose donc d'im foyer, alimenté à la houille, et du fourreau vertical, dont les parois sont amincies et composées de briques mobiles aux deux endroits qui correspondent aux deux tubulures B et D de la cornue* Ces tubulures sont munies de tubes en grès réfractaire lûtes avec soin. La partie supérieure de la cornue, qui est ouverte, vient affleurer le dessus du four. On la bouche, pendant la marche, avec un grand couvercle à creuset dont on ferme le joint avec un peu de lut.