Valorisation des céramiques contenues dans les scories d’aluminium

Abstract

Dans le cadre de ce travail de thèse de doctorat,nous avons étudié la synthèse de l’alumine(α-Al2O3)et du spinelle(MgAl2O4)à partir des scories d’aluminium de l’industrie nationale de transformation d’aluminium.Nous avons adopté un processus de synthèse chimique constitué de trois étapes:lixiviation-précipitation-calcination. La synthèse de l’alumine alpha(α-Al2O3)a été effectuée par lixiviation à l’acide sulfurique(H2SO4)des fractions grossières des scories d’aluminium suivie d'une précipitation par NH4OH et enfin une calcination.La poudre synthétisée a révélé une grande pureté de la poudre synthétisée (99,2%) et un rendement d'extraction élevé (93,75 %). Les grains développés se présentent sous forme de fibres courtes submicroniques en état d’agglomération partielle de taille moyenne (d50)d'environ 400nm.La synthétise du spinelle(MgAl2O4)a été réalisée par ajout de l’oxyde de magnésium à la solution de lixiviation des fractions fines des scories d’aluminium.La lixiviation optimale a été atteinte avec la concentration C = 15% de la solution en acide H2SO4,pendant une durée de t =2 h sous la température T = 80 °C.L'ajout de 8 % en poids de MgO et la calcination à T = 1450 °C favorisent la réaction entre l'alumine libre et la magnésie ajoutée et conduit à la spinellisation presque complète(> 98 % en poids).Les particules de spinelle développées se présentent sous forme d'agglomérats de particules de forme plus ou moins équiaxes avec une taille comprise entre 11 nm et 2,5 μm et présentant une taille moyenne de particules proche de 550 nm.La poudre de spinelle synthétisée a été pressée sous forme de disques et puis frittée.L'augmentation de la température de frittage a conduit à une amélioration notable de la densité apparente (83% à T = 1500 °C,90% à T = 1600 °C et 93% à T = 1700 °C)et une croissance remarquable des grains(D≈15 μm à T = 1500 °C, D ≈ 35 μm à T = 1600 °C et D ≈ 70 μm à 1700 °C).La dureté Vickers a pu atteindre la valeur HV = 22 GPa et le module d'élasticité la valeur de E = 220 GPa après frittage à T = 1700 °C ce qui est comparable avec les valeurs trouvées dans la bibliographie.