Minerais
L'aluminium est le troisième élément le plus abondant à la surface de la Terre. Seuls l'oxygène et le silicium sont plus courants. La croûte terrestre à une profondeur de 16 km (10 miles) contient 8% d'aluminium. L'aluminium a une forte tendance à se combiner avec d'autres éléments communs et se produit donc rarement dans la nature sous forme métallique. Ses composés, cependant, sont un constituant important de pratiquement toutes les roches communes. On le trouve dans l'argile, le schiste, l'ardoise, le schiste, le granit, la syénite et l'anorthosite.
Le minerai d'aluminium le plus important, une roche contenant du fer composée d'environ 52 pour cent d'oxyde d'aluminium, a été découvert en 1821 près des Baux dans le sud de la France. Le matériau a ensuite été nommé bauxite. La bauxite est mieux définie comme un minerai d'aluminium de divers degrés de pureté dans lequel l'aluminium sous forme d'hydroxyde d'aluminium ou d'oxyde d'aluminium est le plus gros constituant. Les impuretés sont en grande partie de l'oxyde de fer, de la silice et de l'oxyde de titane.
L'aspect physique de la bauxite varie considérablement en fonction de sa composition et de ses impuretés. Sa couleur varie du blanc jaunâtre au gris ou du rose au rouge foncé ou au brun s'il est riche en oxydes de fer. Il peut être terreux ou avoir une forme allant de l'argile à la roche. La bauxite a été trouvée sur tous les continents du monde à l'exception de l'Antarctique. Les gisements les plus riches se trouvent généralement dans des zones qui, pendant la formation, se trouvaient dans des climats tropicaux et subtropicaux, offrant des conditions optimales de fortes précipitations, de températures chaudes constantes et d'un bon drainage.
De grands gisements se trouvent dans les îles des Caraïbes, dans le nord de l'Amérique du Sud, en Australie, en Inde, en Indonésie, en Malaisie, en Chine, en Russie, au Kazakhstan, en Afrique de l'Ouest, en Grèce, en Croatie, en Bosnie-Herzégovine, au Monténégro, en Hongrie, en Italie et en France.
Toutes les bauxites ne sont pas économiques pour la production d'aluminium. Seule la terre avec une teneur en oxyde d'aluminium de 30% ou plus est considérée comme pratique. Seuls les minerais contenant des concentrations importantes de gibbsite et de boehmite, qui contiennent respectivement 65 et 85 pour cent d'alumine, sont généralement considérés comme économiques à traiter. Gibbsite se trouve en grande partie dans les zones tropicales de chaque côté de l'équateur, tandis que la boehmite se trouve en grande partie au nord de la ceinture subtropicale en Russie, au Kazakhstan, en Turquie, en Chine et en Grèce.
Les gisements connus de bauxite peuvent fournir au monde de l'aluminium pendant des centaines d'années aux niveaux de production actuels. Lorsque les gisements de bauxite à haute teneur sont épuisés, d'importantes réserves de minerais secondaires resteront à exploiter: gisements de latérite dans le nord-ouest des États-Unis et en Australie, anorthosite dans l'ouest des États-Unis, apatite et alunite en Europe, kaolinite dans le sud-est des États-Unis. D'autres sources d'alumine non bauxite sont également disponibles: argiles d'alumine, dawsonite, schistes alumineux, roches ignées et minéraux de saprolite et de sillimanite. En Russie, l'alumine est raffinée à partir de minerais non bauxitiques, à savoir la syénite et l'alunite de néphéline. De vastes développements de bauxite en Australie, en Guinée et en Indonésie ont eu tendance à retarder l'intérêt pour les minerais secondaires ailleurs.
Exploitation minière
La plus grande quantité de bauxite exploitée commercialement se trouve de loin à la surface de la Terre ou à proximité. Par conséquent, il est extrait dans des fosses ouvertes ne nécessitant qu'une élimination minimale des morts-terrains. Les lits de bauxite sont lâchés et déterrés à l'aide d'une pelle mécanique ou d'une dragline, et le minerai est transporté par camion, train ou convoyeur à bande jusqu'à une usine de traitement, où il est broyé pour une manipulation plus facile. Les usines de raffinage sont situées à proximité des sites miniers, si possible, car le transport est un élément majeur des coûts de la bauxite.
Environ 90% de toute la bauxite extraite est raffinée en alumine, qui est finalement fondue en aluminium. Les 10 pour cent restants sont utilisés dans d'autres applications, telles que les abrasifs, les réfractaires et les agents de soutènement dans la récupération du pétrole brut. Environ quatre tonnes de bauxite à haute teneur produisent deux tonnes d'alumine, à partir desquelles une tonne d'aluminium est produite.
Extraction et raffinage
La production d'aluminium à partir de bauxite est un processus en deux étapes: raffinage de la bauxite pour obtenir de l'alumine et fusion de l'alumine pour produire de l'aluminium. La bauxite contient un certain nombre d'impuretés, notamment de l'oxyde de fer, de la silice et de l'oxyde de titane. Si ces impuretés ne sont pas éliminées pendant le raffinage, elles s'allieront et contamineront le métal pendant le processus de fusion. Le minerai doit donc être traité pour éliminer ces impuretés. L'alumine purifiée contient généralement 0,5 à 1% d'eau, 0,3 à 0,5% de soude et moins de 0,1% d'autres oxydes. Le procédé Bayer, avec diverses modifications, est la méthode la plus largement utilisée pour la production d'alumine, et tout l'aluminium est produit à partir d'alumine en utilisant le procédé électrolytique Hall-Héroult.
