INFORME AFFAIRES,
Le MENSUEL
économique d’ici •
NOVEMBRE 2014 •
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L’aluminium
de première fusion
Une aluminerie moderne est un vaste
complexe industriel où chaque secteur
est tributaire des autres secteurs – de
l’arrivée des matières premières par ba-
teau, par train ou par camion, jusqu’à
l’expédition des lingots d’aluminium. Le
processus de fabrication de l’aluminium
de première fusion se déroule en deux
grandes phases. Chacune comporte
plusieurs étapes.
1. L’extraction de l’alumine.
Il faut
entre quatre et cinq tonnes de bauxite
pour obtenir environ deux tonnes d’alu-
mine qui, à leur tour, donneront une
tonne d’aluminium.
2. La production de l’aluminium.
L’alu-
minium est tiré de l’alumine par un pro-
cédé électrolytique (procédé Hall-Hé-
roult, du nom de ses inventeurs) qui
s’effectue dans des cuves traversées
par un courant continu à haute intensité.
Une aluminerie se divise en trois grands
secteurs : le carbone, l’électrolyse et la
fonderie.
Le secteur carbone.
Dans le secteur
carbone de l’usine, on fabrique les ano-
des qui seront suspendues dans des
cuves électrolytiques et qui permettront
le passage d’un courant électrique. Les
anodes sont fabriquées à partir de coke
de pétrole et de brai liquide. Le coke
est broyée suivant une granulométrie
très précise et mélangée au brai liquide
pour former une pâte qui est ensuite
cuite pendant plusieurs jours à environ
1 100°C dans des fours chauffés au gaz
naturel ou au mazout. Des systèmes
très perfectionnés permettent de traiter
les fumées provenant de la cuisson des
anodes. Une fois cuites, les anodes sont
scellées par de la fonte en fusion à une
tige au moyen de laquelle elles seront
suspendues dans les cuves électroly-
tiques.
Le secteur électrolyse.
L’aluminium
est tiré de l’alumine par réduction élec-
trolytique, c’est-à-dire par la séparation
des atomes d’oxygène et d’aluminium.
La réduction de l’alumine calcinée en
aluminium s’effectue dans des cuves
électrolytiques que traverse un courant
continu. Les caissons d’acier rectangu-
laires sont revêtus de briques réfrac-
taires et de blocs de carbone qui forment
la cathode. Dans le bain électrolytique,
le courant électrique passe de l’anode à
la cuve et réduit les molécules d’alumine
en aluminium et en oxygène à une tem-
pérature d’environ 950 °C. C’est ce que
l’on appelle l’électrolyse. L’oxygène ré-
agit au carbone de l’anode pour former
des gaz carbonés. L’aluminium, plus
lourd que le bain, se dépose au fond de
la cuve. Ce procédé exige de grandes
quantités d’énergie, soit entre 13 et 17
kilowattheures par kilo d’aluminium.
À intervalles réguliers, l’aluminium en
fusion est siphonné dans des poches
de coulée ou creusets et transféré dans
des fours d’attente à la fonderie.
L’électricité, essentielle à la produc-
tion d’aluminium.
Un peu plus du tiers
(35 %) des coûts de production d’une
tonne métrique d’aluminium de pre-
mière fusion est consacré à l’énergie.
Pour produire un kilo d’aluminium, il faut
compter en moyenne 15 kilowattheures
(kWh). Aussi, des programmes de re-
cherche et des développements tech-
nologiques ont permis de retirer plus
d’alumine d’une tonne de bauxite et, au
cours des ans, d’améliorer de 50 % l’ef-
ficacité énergétique des cuves électro-
lytiques.
Le secteur fonderie.
C’est dans d’im-
menses fours pouvant contenir jusqu’à
90 tonnes d’aluminium liquide que le
métal est fabriqué, puis allié à d’autres
métaux.
La transformation
Le laminage.
Ilpermet d’obtenir des
tôles ou bandes d’aluminium pour la
fabrication de tous produits légers de
grandes surfaces nécessitant des pro-
priétés mécaniques performantes. Is-
sue de la première ou de la deuxième
fusion, une plaque d’aluminium qui fait
l’objet d’un premier laminage à chaud,
puis d’un laminage à froid, présente une
épaisseur pouvant atteindre 6 microns
(papier d’aluminium).
Le procédé de laminage à chaud
consiste à préchauffer la plaque d’alu-
minium pour l’amollir et/ou l’homogé-
néiser. Celle-ci est ensuite soumise
à un va-et-vient répété entre des cy-
lindres compresseurs qui se resserrent
à chaque passe. L’aluminium est ainsi
aminci et allongé, sans que sa largeur
soit modifiée.
Le procédé de laminage à chaud amé-
liore les qualités métallurgiques du mé-
tal sans provoquer d’écrouissage appré-
ciable. Le laminage à froid subséquent
réduit encore la dimension du métal et
lui confère la résistance mécanique pro-
venant de l’écrouissage.
L’extrusion.
Elle consiste à presser une
billette préalablement chauffée à travers
une filière d’acier. Le métal est façon-
né sur toute sa longueur selon le profil
de la filière, un peu comme le glaçage
décoratif qui sort de la douille du pâtis-
sier. Pour obtenir des tuyaux extrudés et
des profilés creux, on place un mandrin
dans l’ouverture de la filière; forcé entre
le mandrin et la filière, l’aluminium prend
la forme du mandrin à l’intérieur et la
forme de la filière à l’extérieur. Les pro-
filés qui en résultent, servent à la fabri-
cation de portes, de cadres de fenêtres,
de revêtements muraux, de lampa-
daires, de meubles de jardin, ainsi qu’à
la construction de voitures, de wagons,
de remorques, d’avions et de navires.
Autres techniques.
On peut obtenir
des formes diverses en coulant l’alumi-
nium en fusion dans des moules. Les
techniques utilisées sont la coulée sous
pression, le moulage en coquille et le
moulage en sable. Le forgeage permet
de former une pièce dans une matrice
à partir d’un pion métallique chaud.
Durant cette opération, une ébauche
adopte sous pression la forme d’une
matrice.
L’étirage.
Il permet de fabriquer le fil
d’aluminium ainsi que des tubes et
des barres. Ce procédé de laminage à
froid consiste à former et à réduire une
ébauche en la faisant passer dans une
filière de plus en plus petite, jusqu’à l’ob-
tention du diamètre souhaité.
Le filage par choc.
Il consiste en une
combinaison des procédés de filage
et de forgeage. On introduit dans une
matrice un pion métallique qui est sou-
mis à la forte pression d’un poinçon.
Le métal prend ainsi l’espace vertical
ou oblique ménagé entre le poinçon
et la matrice, sauf une partie qui reste
au fond et qui constitue le culot de la
pièce filée.
Démystifier la filière de l’aluminium
- Source : L’Association de l’aluminium du Canada (AAC)
413M10-14
