La cryolithe

[Denis41]

Bonjour à vous,
Nouveau membre depuis ce matin, je me suis inscrit suite à la découverte de quelques intérrogations que l'un des membres avait sur la cryolithe. Comme les réponses semblaient valable et plausible, je me suis donc dit que vous serriez peut être en mesure de répondre aux miennes.

Je me questionne sur la possibilité de réduire la température de la cryolithe utilisée dans le procédé d'électrolyse de l'aluminium à une température inférieur à 950°C ( genre 900°C ou moins ). Est il possible, en changent la chimie du bain, d'obtenir une température plus froide d'opération tout en conservant la même efficacité d'électrolyse ? Si oui, comment cela peut il se faire?

Ma seconde question est la suivante: Quel est le pourcentage de dissolution d'additif maximum qu'un bain électrolytique peut absorber, tout produit confondu ( ex: Al2O3, AlF3, CaF2 ).

Merci à l'avance.

[la chimie amusBOUM]

D'apres mes 2 bouquins de théorie sur l'aluminium; toutes les industries utilisent la cryolithe à 950° lors de l'electrolyse.
L'alumine (AL2O3 si je ne me trompe) se décompose en AL qui vas se déposer sur l'anode et en O qui vas se consumer avec l'anode qui est en carbone ce qui donneras du gas carbonique et de l'oxyde de carbone il y'a aussi un croute d'alumine qui se forme au contact de l'air

Mais si les industriels ne mettent pas de fondants (termes pour un matériau qui allié avec un autre abbaise sont point de fusion)(la cryolithe est déja un fondant pour l'alumine)
c'est parce que:

1. il y'en a pas
2. il est trop cher
3. il est pas rentable a mettre en oeuvre
4. il est (trop)polluant

donc ca risque d'etre dur a en trouver.
Mais bon, maintenant y'a les vrais chimistes qui vont pouvoir te dire si oui ou non il y'aurais un produit capable de ces prouesses.
(et la je serais Cassé soyons jeunes)

[Denis41]

Merci d'avoir pris quelques minutes pour me répondre. Je sais que mes interrogations ne sont pas banales. Suite à ta réponse, pour l'élément {a}, je ne suis pas convaincu qu'il n'y en a pas. Je crois que AlF3 permet le refroidissement de la cryolithe ( sans être certain jusqu'à quel point ). Pour l'élément {d}, le procédé d'électrolyse est déjà très polluant, alors ce n'est donc pas cette avenue qui devrait être un obstacle. Les éléments {b et c} peuvent être réellement un obstacle majeur, mais tu comprendras que j'aimerais beaucoup savoir, d'une façon ou d'une autre, s'il y a quelque chose qui permet un tant soit peu une baise de température, indépendamment des coûts, des polluants ou autres, j'aurais bien aimé avoir le début d'une piste ou d'un indice potentiel.

Super cette façon d'échanger de l'information.

N'hésitez pas à me répondre, c'est fort intéressant.

alp

[knucknuck]

Mais si les industriels ne mettent pas de fondants (termes pour un matériau qui allié avec un autre abbaise sont point de fusion)(la cryolithe est déja un fondant pour l'alumine)
c'est parce que:

1. il y'en a pas

donc ca risque d'etre dur a en trouver.
Mais bon, maintenant y'a les vrais chimistes qui vont pouvoir te dire si oui ou non il y'aurais un produit capable de ces prouesses.
(et la je serais Cassé soyons jeunes)

Faux, il y a des fondants qui permettent de baisser le point de fusion, tels LiF, MgF2 par exemple (en augmentant la quantité de fluorures dans le bain)
Le problème vient surtout que ça agit sur d'autres caractéristiques du bain qui sont critiques (resistivité électrique, miscibilité avec l'aluminium fondu...).

Le choix des industriels est un compromis avec tous ces paramètres.

Si tu as le courage, il existe des articles qui traitent de ce sujet. J'ai le nom d'un document à mon lieu de travail. Je te passerai les références si je le retrouve...

[moco]

la température des bains de cryolithe utilisés pour l'électrolyse de l'aluminium est maintenant par effet Joule. Il n'y a pas beaoin de chauffer.
Il y a beeaucoup de facteurs qui interviennent. Si on travaille à plus basse température, la mobilité des ions en solution diminue. Donc le rendement de l'électrolyse diminue. la résistance augmente. Si on veut maintenir une production rentable, on doit augmenter la tension, pour maintenir le courant à sa valeur nominale. Et si on augmente la tension, on augmente la puissance, donc on chauffe, et la température remonte à 950°C.
Il existe d'autres solvants pour remplacer la cryolithe, mais aucun n'esdt aussi bon. AlF3 pur ne va pas bien, car il est trop résistant à l'état fondu.
Il ne faut pas oublier que ce n'est pas Al2O3 qu'on électrolyse, mais la cryolithe, laquelle est Na3AlF6. A l'état fondu, elle se trouve sous forme de ions Na+ et AlF3^-. Quand on y dissout Al2O3, le ion AlF3^- réagit avec Al2O3 pour former des ions complexes comme AlOF2- :
Al2O3 + AlF6^3- --> 3 AlOF2^-^
C'est bizarre. mais personne ne sait comment se décharge ce ion.
AlOF2^- + 3e- ---> Al + ... ?
J'ai essayé de me renseigner en écrivant aux industries produisant de l'aluminium. Nous avons visité même leur usine et questionné les ingénieurs. Sans succès !

[knucknuck]

la température des bains de cryolithe utilisés pour l'électrolyse de l'aluminium est maintenant par effet Joule. Il n'y a pas beaoin de chauffer.
Il y a beeaucoup de facteurs qui interviennent. Si on travaille à plus basse température, la mobilité des ions en solution diminue. Donc le rendement de l'électrolyse diminue. la résistance augmente. Si on veut maintenir une production rentable, on doit augmenter la tension, pour maintenir le courant à sa valeur nominale. Et si on augmente la tension, on augmente la puissance, donc on chauffe, et la température remonte à 950°C.
Il existe d'autres solvants pour remplacer la cryolithe, mais aucun n'esdt aussi bon. AlF3 pur ne va pas bien, car il est trop résistant à l'état fondu.
Il ne faut pas oublier que ce n'est pas Al2O3 qu'on électrolyse, mais la cryolithe, laquelle est Na3AlF6. A l'état fondu, elle se trouve sous forme de ions Na+ et AlF3^-. Quand on y dissout Al2O3, le ion AlF3^- réagit avec Al2O3 pour former des ions complexes comme AlOF2- :
Al2O3 + AlF6^3- --> 3 AlOF2^-^
C'est bizarre. mais personne ne sait comment se décharge ce ion.
AlOF2^- + 3e- ---> Al + ... ?
J'ai essayé de me renseigner en écrivant aux industries produisant de l'aluminium. Nous avons visité même leur usine et questionné les ingénieurs. Sans succès !

En fait, l'électrolyse peut se faire a travers des dizaines de composés fluorés tous différents (faisant intervenir les élements Al, F, O, Na, voir Si), qu'il soit sous forme liquide ou gazeuse. Tout monde connait le résultats de l'électrolyse, mais personne ne peut dire avec certitude toutes les étapes intermédiaires.

Il faut aussi rappeler que le processus de fabrication n'a pas changé depuis le dépot du brevet à la fin du XIX° siècle.

[la chimie amusBOUM]

juste une petite question , knucknuck, pourquoi avoir enlevé les 3 autres reponses? pour faire plus sensationnel?

et il est vrai que l'electrolyse de l'aluminium est peu connue dans ses details

[knucknuck]

juste une petite question , knucknuck, pourquoi avoir enlevé les 3 autres reponses? pour faire plus sensationnel?

et il est vrai que l'electrolyse de l'aluminium est peu connue dans ses details

Je repondais uniquement au fait que tu disais qu'il n'y en avait pas.

Concernant la pollution, la cryolithe est recyclée.

[Denis41]

Bon, si je comprend bien, il y a peut être des alternatives pour trouver une autre solution fluorhydrique que celle utilisé de façon standard par les alumineries. Cependant, cela produirait probablement des changements, soit dans le rendement Faraday, la difficulté de bien contrôler l'opération d'une cuve ou encore la qualité du métal produit.

J'ai fait quelques recherches personnel pour me rendre compte que rien n'y personne n'a écrit sur d'autres type d'essai de bain électrolytique dans le procédé de fabrication de l'aluminium. En tout cas, je n'ais rien trouvé. C'est tu que tout le monde se contentent de la recette actuelle et que personne ne cherche à voir s'il est possible de faire mieux

Il y a surement plusieurs avantages à pouvoir baisser la température du bain dans ce type de procédé.

Merci à ceux qui participe à cette discution, pour ma part est très intéressante.

Cependant, je n'ai toujours pas su quel poucentage du dissolution la cryolithe pouvait absorber

Merci à vous tous et bonne journée.

[knucknuck]

fait une recherche sur "warren haupin", il a écrit des articles sur les propriétés du bain cryolithiques. Mais je ne sais pas si tu les trouveras sur le net