Le procédé Bayer d'extraction de l'alumine est un procédé chimique largement utilisé dans l'industrie pour produire de l'alumine à partir de la bauxite. La bauxite est une roche sédimentaire à forte teneur en aluminium. Elle est souvent recouverte de plusieurs mètres de roche et d'argile, qu'il faut d'abord retirer avant de pouvoir l'extraire.
Le procédé Bayer a été inventé par l'ingénieur autrichien Karl Joseph Bayer en 1887. Son principe de base consiste à transformer l'hydroxyde d'aluminium en aluminate de sodium à l'aide d'une solution concentrée d'hydroxyde de sodium, puis à faire précipiter à nouveau l'hydroxyde d'aluminium par dilution et ajout de cristaux d'ensemencement d'hydroxyde d'aluminium. La solution d'hydroxyde de sodium restante était réutilisée pour traiter le lot suivant de bauxite, permettant ainsi une production en continu. Aujourd'hui, le procédé Bayer pour extraction de l'alumine est utilisé par 95% d'entreprises du secteur de l'aluminium à travers le monde.
Procédé Bayer d'extraction de l'alumine
Le procédé Bayer est utilisé pour traiter la bauxite à faible teneur en silice. Ce procédé est simple, son exploitation est aisée et la qualité du produit est élevée. Plus de 90% de l'oxyde d'aluminium et de l'hydroxyde d'aluminium produits dans le monde le sont selon le procédé Bayer.
La méthode Bayer comprend deux étapes principales : à température ambiante, le rapport molaire entre l'oxyde de sodium et l'alumine dans la solution d'aluminate de sodium est de 1,8. Il suffit d’ajouter de l’hydroxyde d’aluminium comme germe de cristallisation et d’agiter pour que l’oxyde d’aluminium présent dans la solution précipite progressivement sous forme d’hydroxyde d’aluminium. Lorsque le rapport molaire entre l’oxyde de sodium et l’oxyde d’aluminium atteint 6, la majeure partie de la solution d’hydroxyde d’aluminium s’est précipitée. Lorsqu’on chauffe le mélange, cela permet également de dissoudre l’alumine hydratée contenue dans la bauxite. L’alumine dissoute se fixe alors sur ces germes de cristallisation. Toutes les impuretés se déposent hors de la solution pour former un résidu appelé « boue rouge ». En alternant ces deux étapes, la bauxite peut être traitée par lots, ce qui permet d’obtenir des produits d’hydroxyde d’aluminium purs.
La solution d'aluminate de sodium est préparée en dissolvant de l'alumine issue de la bauxite dans une solution de soude caustique. Cette opération s'effectue en refroidissant la solution, en y ajoutant des cristaux d'ensemencement et en agitant le mélange. Pendant ce temps, l'aluminium se dissout dans la solution de soude caustique. Le produit final issu du procédé Bayer est l'alumine, ou oxyde d'aluminium, qui se présente sous la forme d'une poudre blanche.