EXTRACTION DG L'ALUMINIUM

Extraction par le sodium et le chlorure d'aluminium, — On peut préparer l'aluminium en introduisant, dans un gros tube de verre de 4 centimètres de diamètre environ, 200' à 300 grammes de chlorure d'aluminium pur qu'on isole entre deux tampons d*amiante. Par une des extrémités du tube, on fait arriver de l'hydrogène desséché. On cha&ffe, dans ce courant de ^az, le chlorure d'aluminium, à l'aide de quelques charbons, afin de chasser l'acide chlorhydrique, les chlorures de soufre et de silicium dont il est toujours imprégné. On introduit ensuite dans le tube des nacelles de porcelaine aussi grandes que possible, contenant chacune quelques grammes de sodium préalablement écrasé entre deux feuilles de papier à filtrer bien sec. Le tube étant plein d'hydrogène, on fond le sodium, on chauife le chlorure d'aluminium qui distille et se décompose avec incandescence. L'opération est terminée lorsque lout le so« dium a disparu et que le chlorure de sodium formé a absorbé assez de chlorure d'aluminium pour en être saturé. L'aluminium se trouve immergé dans le chlorure double d'aluminium et de sodium, composé trèsfusible et volatil. On enlève les nacelles du tube de verre* on en fait entrer le contenu dans des nacelles de charbon de cornue qu'on a préalablement chauffées dans du chlore sec pour les débarrasser de toute matière siliceuse ou ferrugineuse. On les introduit dans un grand tube de porcelaine, muni d'une allonge et traversé par un courant d'hydrogène sec. On chauffe au rouge vif : le chlorure d'aluminium et de sodium distille sans décomposition, on le recueille dans l'allonge et on trouve, après l'opération, dans chaque nacelle, tout l'aluminium, rassemblé en un ou deux petits culots au plus. Les nacelles doivent être entièrement dépouillées de chlorure double d'aluminium et de sodium

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OU même de sel marin, quand on les retire du tube de porcelaine. On réunit les culots d'aluminium dans un petit creuset de terre qu'on chauffe aussi faiblement que possible, de manière cependant à fondre le métal, et on Técrase avec une petite baguette en terre; le métal se rassemble et on le coule dans une lingolière de fonte.

Extraction par la pile. — On peut extraire Taluminium par la pile, en décomposant un mélange con^posé de 2 parties de chlorure d'aluminium et 1 partie de sel marin sec et pulvérisé, que l'on fond dafts une capsule de porcelaine chauffée à 200 degrés. Bientôt la combinaison s'effectue avec dégagement de chaleur, et l'on obtient un liquide trèsfluide, que l'on soumet à la décomposition - dans un creuset de porcelaine que, par précaution, l'on introduit dans un creuset de terre plus grand; l'appareil est surmonté (/?^. 141) d'un couvercle de creuset, percé d'une fente pour laisser passer une lame de platine large et épaisse qui sert d'électrode négatif, et d'une ouverture dans laquelle on introduit à frottement dur un vase poreux bien sec. On y met un cylindre de charbon de cornue qui sert d'électrode positif. Le fond du vase poreux doit être maintenu à quelques centimètres de distance du fond du creuset de porcelaine. On emplit jusqu'à la môme hauteur le creuset de pordelaine et le vase poreux de chlorures d'aluminium et de sodium, et on chauffe. On introduit les électrodes et on fait passer le courant. L'aluminium se dépose avec du sel marin sur la lame de platine; le chlore avec un peu de chlorure d'aluminium se dégage dans le vase poreux ; on détruit les fumées qui se produisent pendant la réaction en introduisant de temps en temps du sel marin sec et pulvérisé dans les vases poreux. Ce sel se transporte, pendant l'opération, au pôle négatif en môme temps que l'aluminium. On enlève de temps en temps la plaque de platine quand elle est suffisamment chargée du dépôt métallique et salin. On la laisse refroidir, on brise rapidement la masse saline et on introduit de nouveau la lame dans le courant. On prend un creuset de porcelaine qu'on enferme dans un creuset de terre, et l'on y fond la matière brute détachée de l'électrode. Après je refroidissement, on traite par l'eau qui dissout une grande quantité de sel marin, et l'on obtient une poudre métallique grise qu'on réunit en culots par des fusions successives, en employant au besoin, comme fondant, le chlorure double d'aluminium et de sodium.

A la fin de l'opération, on trouve, dans le vase poreux, une grande quantité de charbon qui s'est détaché de l'électrode positif. Les premières portions de ce métal obtenues par ce procédé sont presque toujours cassantes : c'est de la fonte d'aluminium. On peut cependant, par la pile, l'obtenir aussi beau que par le sodium, mais il faut employer du

chlorure d'aluminium plus pur ou qui ait déjà servi. En effet, dans le procédé par le sodium, on enlève, au moyen de Thydrogène, le silicium, le soufre, el même le fer qui passe à l'état de protochlorure fixe, tandis que toutes ces impuretés restent dans le liquide que Ton décompose par la pile et sont enlevées avec les premières porlions du métal réduit.

Extraction par le $odium et lacryolithe, — M. le docteur Percy annonça, en 1855, qu'il avait extrait de l'aluminium de la cryolilhe (Voyez fluorure double d'aluminium et de sodium) au moyen du sodium.

Presque à la même époque, M. H. Rose publia des détails sur le mode d'opérer le plus convenable pour réussir dans cette préparation. Voici le mode opératoire : On pulvérise la cryolithe et on la mélange avec la moitié de son poids de sel marin; on met cette poudre dans un creuset de porcelaine par couches, en alternant avec des plaques de sodium jusqu'à ce que le creuset soit plein. La dernière couche doit être composée de cryolilhe pure que l'on recouvre avec du sel marin. On chauffe rapidement jusqu'à fusion parfaite, et on' laisse refroidir, après avoir agité la matière avec une baguette de terre cuite. En cassant le creuset, on trouve le plus souvent l'aluminium réuni en gros globules faciles à séparer. II contient presque toujours du silicium, ce qui augmente encore la teinte bleuâtre du métal et s'oppose à son blanchiment dans l'acide azotique, à cause de l'insolubilité du silicium dans cet acide. Le rendement de l'aluminium, à l'aide de ce procédé, est très-faible.

Extraction industrielle de l'aluminium. — Voici le mode opératoire de la première fabrication en grand de l'aluminium : le chlorure d'aluminium brut, introduit dans un cylindre A (fig, i42), chauffé par un foyer G, dis-

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Fi^. H2.

tille facilement et passe, au moyen du tube 6, d'ans un cylindre G contenant 60 à 80 kilogrammes de pointes de fer et chauffé au rouge sombre par un foyer H. Le fer arrête le perchlorure de fer qui se transforme en protochlorure, l'acide chlorhydrique et le chlorure de soufre qui passe à l'état de protochlorure et de sulfure de fer. Le cylindre G est suivi d'un tube très-large D, où s'arrêtent des lamelles minces de protochlorure de fer que les vapeurs entrailnent mécaniquement. Enfin celles-ci arrivent dans un cylindre de fonte E, placé sur le fourneau I et dans lequel sont

disposées trois grandes nacelles du même métal tf , b, c, recevant chacune 500 grammes de sodium. Le tube D est maintenu à une température de 300 degrés, suffisante pour empêcher la condensation du chlorure d'aluminium et à laquelle cependant le protochlorurede fer reste fixe. Quant au tube E, on le chauffe à peine au rouge sombre dans sa partie inférieure. Lorsque le chlorure d'aluminium arrive au contact du sodium, il se forme du sel marin et de l'aluminium. Bientôt après, le chlorure de sodium se combine avec Texcès de chlorure d'aluminium, et il se forme un chlorure double assez volatil pour aller se condenser sur le sodium de la nacelle voisine, où il se décompose de nouveau pour reconstituer de raluminium et du sel marin aux dépens du sodium. On s'aperçoit aisément que la réaction, qui ne commence dans une nacelle qu'après avoir été épuisée dans celle qui la précède, est terminée dans tout le cylindre, lorsque, en ouvrant le couvercle F, on voit le sodium de la dernière nacelle entièrement transformé en une matière mamelonnée noire et baignant dans un liquide incolore, qui est le chlorure d'aluminium et de sodium. On enlève alors les nacelles, que l'on remplace immédiatement par d'autres, et on les laisse refroidir en les recouvrant d'une nacelle vide.

On retire le contenu de chaque nacelle, et on l'introduit dans des pots de fonte ou dans des creusets de terre que l'on chauffe dans le réverbère du four à sodium, jusqu'à ce que la fusion de la matière soit complète et que le chlorure double commence à se volatiliser. Dans la plupart des cas, la réaction entre le chlorure d'aluminium et le soidium ne s'achève pas dans le cylindre, le sodium étant protégea une certaine épaisseur par le sel marin formé à ses dépens. Mais le chlorure double d'aluminium et de sodium qu'on trouve à la partie supérieure des nacelles suffit toujours pour que le &odium soit entièrement absorbé dans les pots ou creusets, et que l'aluminium re&te, au contact d'un grand excès de son chlorure; ce qui est indispensable pour le succès de la fabrication. Lorsque les pots ou les creusets sont froids, on extrait de leur partie supérieure une couche de sel marin qu'on met de e6té, et de la partie inférieure des globules de métal plus ou moins pur, par un lavage è l'eau ; mais cette eau, dissolvant le chlorure d'aluminium du fondant, exerce une action destructive très- rapide, et Ton ne retire de cette opération que les glo* bules plus gros que la tête d'une épingle. On les réunit, on les sèche, on les met dans un creuset de terre que l'on chauffe au rouge, et, lorsqu'ils commencent à fondre, on les écrase avec une, baguette de verre. Il se forme alors un seul culot que l'on coule dans une lingotière. Depuis cette époque, la fabrication industrielle de l'aluminium a été perfectionnée.

Le four qui est employé aujourd'hui présente toutes les dimensions relatives d'un four à soude. Les dimensions absolues sont d'ailleurs variables avec la quantité d'aluminium qu'on veut obtenir dans chaque opération et ne sont pas limitées. Avec une sole de 1 mètre carré dO' surface, on peut réduire dé 6 à 10 kilogrammes d'aluminium.

Comme chaque opéralion dure environ quatre heures et comme on peut recharger le four immédiatement après le déchargement des matières qu'on y a traitées, on voit qu*avec une sole aussi petite on fabriquerait, en vingt-quatre heures, 60 à 100 kilogrammes d*aluminium sans la moindre difficulté. Les proportions employées sont les suivantes :

Chlorure double d'aluminium et de sodium concassé. 10 parties.

Fluorure de calcium 5 —

Sodium en lingots 2 —

Le rendement est toujours un peu meilleur et la réunion du métal en un seul culot un peu plus facile quand on substitue au fluorure, de calcium la cryolithe, dont le prix, après avoir été assez élevé, a beaucoup, diminué dans ces derniers temps. Aussi on peut employer avec avantage le mélange suivant :

Chlorure double d'aluminium et de sodium. 10 parties.

Cryolithe 6 —

Sodium 2 —

La cryolithe et le chlorure double d'aluminium et de sodium pulvérisés sont mélangés avec le sodium coulé en petits lingots : la masse est ensuite jetée sur la sole du four que Ton a chauffée à Tavance. Les registres du four sont alors fermés pour empêcher autant que possible Taccès de Tair. Bientôt une réaction très-vive se manifeste avec production d'une quantité de chaleur telle, que les parois du four et la matière elle-même sont portées au rouge vif.

La fusion du mélange s'opère presque complètement sous celte in*fluence. Cependant, il faut ouvrir les registres, faire rendre la flamme sur la sole de manière à échauffer également toute la masse des scories et à réunir l'aluminium. Quand on juge l'opération finie, on coule par une ouverture faite à la face postérieure du four et on reçoit la scorie dans des bacs de fonte. A la fin de la coulée arrive l'aluminium en un seul jet qui vient se réunir à la partie inférieure de la scorie encore liquide qui s'est écoulée avant lui. L'aluminium ainsi formé se réunit en un seul culot qui iouvent pèse de 6 à 8 kilogrammes. On doit pulvériser la scorie grise qui est venue la dernière et la passer au tamis pour en retirer quelquefois 2 à 300 grammes de globules répartis dans une centaine de kilogrammes de scories. Cette pulvérisation est indispensable dans le traitement subséquent de ces matières pour en* obtenir l'alumine. Il existe deux sortes de scories : l'une fluide et légère, qui recouvre le bain^ et qui est très-riche en sel marin ; l'autre moins fusible et pâteuse, de couleur grise, qui est plus dense et qui est en contact avec l'aluminium. La matière colorante est du charbon provenant, soit du sodium, soit de l'huile dont ce métal est imprégné, soit enfin des fumées de houille. Il est probable que l'état un peu pâteux de cette scorie est dû & de l'alumiae que les fluorures dissolvent bien, mais

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en perdant leur fluidilé. Celle scorie est en grande partie composée de sel marin et de fluorure d'aluminium dans les proportions suivantes :

Sel marin . GO

Flaorure d'aluminium 40

' Quand on lave cette scorie, le sel se dissout et il reste du fluorure d'aluminium, un peu de cryolilbe et de Talumine. C'est l'alumine qui a été dissoute ou retenue par le bain de fluorure. Il n'est pas sans intérêt de remarquer que le bain de scories ne contient pas d'autre fluorure que le fluorure d'aluminium, qui n'attaque les creusets de terre et les matières siliceuses en général qu'à une température très-élevée. C'est pour cela que la sole et les différentes parties des fours à aluminium résistent avec facilité à une scorie fluorée uniquement composée de fluorure d'aluminium, qui n'a pas la propriété de se combiner avec le fluorure de silicium aux dépens de la silice des briques, comme le ferait le fluorure de sodium en pareille circonstance. Dans ce procédé, la cryolilbe ne joue que le rôle de fondant; dans le procédé de préparation de l'aluminium qui est basé sur la réduction de la cryolilbe seule par le sodium^ le fluoiiire de sodium qui en résulte est au contraire excessivement dangereux pour les creusets, et c'est à lui surtout qu'est due l'absorption rapide du silicium par l'aluminium; cette réaction se produit toujours dans celte métbode.

Le procédé suivant permet de purifier l'aluminium qui renferme des scories. On fond 3 à 4 kilogrammes d'aluminium dans un creuset de plombagine sans couvercle, et on maintient pendant très-longtemps, au rouge, le métal au contact de l'air. Presque toujours il s'exbale de sa surface des fumées acides qui indiquent la décomposition par l'air ou par l'bumidité de la substance saline interposée entre ses molécules. On retire le creuset du feu et on promène dans la masse métallique une écumoire de fonte dont la surface ne doit pas être décapée et qui, dans cette opération, n'est pas du tout mouillée par l'aluminium. On enlève ainsi des matières blancb&lres et scoriacées, en entraînant un peu d'aluminiutt que l'on meta part pour le refondre. Dans cette purification, en effet, on ne perd aucune portion du métal. Après avoir ainsi écume l'aluminium, on le coule dans une lingolière. On recommence cette opération trois ou quatre fois, jusqu'à ce que le métal soit parfaitement sain^ ce qui n'est pas facile avoir à son aspect, car, dès la première fusion, l'aluminium brut, coulé en lingots, possède une couleur et un éclat tels qu'on le jugerait tout à fait irréprocbable. Mais le métal n'est pas 5am quand il est ouvré, et surtout quand il est poli, il présente une multitude de petits points, de piqûresy qui donnent à la pièce un aspect désagréable, surtout après quelque temps. L'aluminium pur et dépouillé de scories gagne en couleur lorsqu'on en fait usage. C'est le contraire pour l'aluminium impur

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