Légende
  • Halogènes
  • Métaux alcalino-terreux
  • Actinides
  • Gaz nobles
  • Métaux de transition
  • Autres
  • Métaux alcalins
  • Lanthanides
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Al
Aluminium
Produit minéral

Les alumines hydratées se présentent sous forme d’hydroxydes ou d’oxyhydroxydes d’aluminium. La plus courante est l’hydrargillite qui est obtenue selon le procédé Bayer et qui est principalement employée pour élaborer l’aluminium. Les autres utilisations sont comme retardateur de flamme et à la base de l’élaboration des sels d’aluminium, les principaux étant le fluorure et la cryolithe employés dans l’élaboration de l’aluminium.

Données physico-chimiques

Données atomiques et physiques

Formules

On distingue

  • Les hydroxydes d’aluminium de formule : Al(OH)3 ou Al2O3,3H2O.
  • Les oxyhydroxydes d’aluminium de formule : AlOOH ou Al2O3,H2O.

Structures cristallines et propriétés physiques

En fonction de leurs structures cristallines les hydroxydes se présentent sous forme de :

  • Bayérite : alpha-Al(OH)3, de structure monoclinique de groupe d’espace P21/n, de paramètres a = 0,506 nm, b = 0,867 nm, c = 0,942 nm, bêta = 90,30°, de masse volumique : 2,53 g.cm-3.
  • Gibbsite ou hydrargillite : gamma-Al(OH)3, de structure monoclinique de groupe d’espace P21/n, de paramètres a = 0,868 nm, b = 0,508 nm, c = 0,964 nm, bêta = 94,54°, de masse volumique : 2,42 g.cm-3, de dureté : 2,5 à 3,5.
  • Nordstrandite : bêta-Al(OH)3, de structure triclinique de groupe d’espace P-1, de paramètres a = 0,875 nm, b = 0,507 nm, c = 1,024 nm, alpha = 109,3°, bêta = 94,54°, gamma = 88,3°, de masse volumique : 2,44 g.cm-3.

En fonction de leurs structures cristallines les oxyhydroxydes se présentent sous forme de :

  • Boehmite : gamma-AlOOH, de structure orthorhombique de paramètres a = 0,287 nm, b = 0,370 nm et c = 1,223 nm, de masse volumique : 3,01 g.cm-3, de dureté : 3,5 à 4.
  • Diaspore : alpha-AlOOH, de structure orthorhombique de paramètres a = 0,440 nm, b = 0,942 nm et c = 0,284 nm, de masse volumique : 3,44 g.cm-3, de dureté : 6,5 à 7.

Données industrielles

Élaboration

L’Hydrargillite est l’hydroxyde obtenu par le procédé Bayer et qui est à 95 % destiné à l’élaboration de l’aluminium. Voir ce chapitre.

Utilisation

Autres que l’élaboration de l’aluminium :

  • Retardateur de flamme dans des plastiques et textiles : la décomposition thermique de l’hydroxyde d’aluminium est endothermique et libère de la vapeur d’eau qui dilue les fumées. L’alumine formée, non toxique, adsorbe des produits de la combustion. Toutefois, Al(OH)3 ne peut être utilisé que dans des polymères (par exemple les résines thermodurcissables et le latex) mis en œuvre à des températures ne dépassant pas 200°C. La consommation dans ce domaine est de l’ordre de 250 000 t/an, dans le monde. Elle représente 11 % du marché des retardateurs de flamme aux États-Unis.
  • Agent polissant dans des dentifrices en concurrence ou association avec le gel de silice, le carbonate de calcium précipité, le phosphate dicalcique.
  • Charge et pigment de couchage du papier.
  • Élaboration du fluorure d’aluminium (AlF3) et de la cryolithe (AlF3,3NaF). Dans le monde, la production de ces sels est de plus de 400 000 t/an. Ils sont utilisés, principalement, dans l’électrométallurgie de l’aluminium.
    La cryolithe possède les propriétés suivantes : elle dissout les fluorures et les oxydes d’aluminium mais pas le métal. Elle fond à 1000°C et conduit, à l’état fondu, le courant électrique. Sa masse volumique est plus faible que celle de l’aluminium. Elle constitue 83 % de la masse du bain d’électrolyse lors de la production de l’aluminium. Elle est préparée par neutralisation de HF en solution par NaOH puis par l’aluminate de sodium.
    AlF3 réduit la solubilité de l’aluminium dans la cryolithe et abaisse la température de fusion de cette dernière à 960°C. Le fluorure est préparé soit par réaction de HF gazeux sur l’hydrargillite soit par dissolution de celle-ci dans une solution aqueuse de HF ou d’acide fluorosilicique (H2SiF6).
  • Produit de départ pour l’élaboration des autres sels d’aluminium :
    L’hydrargillite attaquée à chaud par l’acide sulfurique, l’acide chlorhydrique ou la soude donne les principaux sels d’aluminium : sulfate, chlorure et aluminate de sodium. Ces sels utilisés dans l’industrie papetière et le traitement des eaux apportent, en solution, l’ion Al3+ utilisé comme agent coagulant (il neutralise les charges négatives des colloïdes en suspension dans l’eau). La formation d’un gel d’alumine accélère la décantation (c’est la floculation). Dans le cas du traitement des eaux, Al3+ donne avec les ions phosphates et fluorures des sels insolubles et contribue donc à l’élimination d’ions indésirables.
    Les chlorohydrates d’aluminium (par exemple Al2(OH)5Cl) ou d’aluminium-zirconium sont utilisés comme antitranspirants en hygiène humaine.
  • Fabrication des zéolithes.