Alumine

Alumine, également appelée oxyde d’aluminium, oxyde d’aluminium produit synthétiquement, Al2O3, substance cristalline blanche ou presque incolore utilisée comme matériau de départ pour la fusion de l’aluminium métallique. Il sert également de matière première pour une large gamme de produits céramiques avancés et comme agent actif dans le traitement chimique.

alumine opaque
alumine opaque

Dans l’alumine solidifiée sans aides chimiques au frittage, les pores sont piégés dans les grains, diffusant la lumière et contribuant à l’opacité du matériau.

(En haut et au centre) W.H. Rhodes et G.C. Wei dans R.W. Cahn et M.B.Bever (éd.), Encyclopédie de la Science et de l’ingénierie des Matériaux, Vol supplémentaire. 3, © 1993 Presse Pergamon; (en bas) General Electric Company

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L’alumine est fabriquée à partir de bauxite, un minerai naturel contenant des quantités variables d’oxydes d’aluminium hydratés (contenant de l’eau). L’Al2O3 libre se produit dans la nature sous forme de corindon minéral et de ses formes de pierres précieuses, le saphir et le rubis; ceux-ci peuvent être produits synthétiquement à partir d’alumine et sont en fait parfois appelés alumine, mais le terme est plus correctement limité au matériau utilisé dans la métallurgie de l’aluminium, la céramique industrielle et le traitement chimique.

alumine translucide
alumine translucide

alumine translucide. Avec l’utilisation de la magnésie comme aide au frittage, les pores se diffusent du matériau et restent aux limites entre les grains, contribuant à la translucidité.

(En haut et au centre) W.H. Rhodes et G.C. Wei dans R.W. Cahn et M.B.Bever (éd.), Encyclopédie de la Science et de l’ingénierie des Matériaux, Vol supplémentaire. 3, © 1993 Presse Pergamon; (en bas) General Electric Company

Une partie de l’alumine est encore produite par fusion de bauxite dans un four électrique, selon un procédé conçu pour l’industrie des abrasifs au début du 20e siècle, mais la majeure partie est maintenant extraite de la bauxite par le procédé Bayer, développé pour l’industrie de l’aluminium en 1888. Dans le procédé Bayer, la bauxite est broyée, mélangée à une solution d’hydroxyde de sodium et ensemencée avec des cristaux pour précipiter l’hydroxyde d’aluminium. L’hydroxyde est chauffé dans un four afin de chasser l’eau et de produire plusieurs qualités d’alumine granulaire ou pulvérulente, y compris l’alumine activée, l’alumine de qualité fonderie et l’alumine calcinée.

L’alumine activée est une substance granulaire poreuse utilisée comme substrat pour les catalyseurs et comme adsorbant pour éliminer l’eau des gaz et des liquides. L’alumine de qualité fonderie représente 90% de toute l’alumine produite; elle est transportée vers les alumineries, où elle est électrolysée en aluminium métallique. L’alumine calcinée est transformée en une variété de produits céramiques, y compris des isolateurs de bougies d’allumage, des boîtiers de circuits intégrés, des implants osseux et dentaires, des articles de laboratoire, des grains de papier de verre et des meules, et des revêtements réfractaires pour fours industriels. Ces produits présentent les propriétés pour lesquelles l’alumine est bien connue, notamment une faible conductivité électrique, une résistance aux attaques chimiques, une résistance élevée, une dureté extrême (9 sur l’échelle de dureté de Mohs, la note la plus élevée étant 10) et un point de fusion élevé (environ 2 050 ° C, ou 3 700 ° F).

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La ténacité de l’alumine peut être améliorée par l’ajout de particules de zircone ou de moustaches en carbure de silicium, ce qui la rend adaptée aux outils de coupe industriels. De plus, le matériau normalement opaque peut être rendu translucide en ajoutant de petites quantités de magnésie. L’alumine translucide est utilisée comme réservoir de gaz dans les lampadaires à vapeur de sodium à haute pression.

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