METHODE DE CALCUL DES AVANCEMENTS DES TRANSFORMTIONS SUCCESSIVES DE L’ALLUMINE

METHODE DE CALCUL DES AVANCEMENTS DES TRANSFORMTIONS SUCCESSIVES DE L’ALLUMINE

Les alumines de transition obtenues par traitement thermique d’hydroxydes d’aluminium sont des mélanges de différentes phases métastables qu’il est difficile de quantifier avec précision (75-77). L’influence de certains paramètres (impuretés, atmosphère gazeuse, température … ) sur l’évolution thermique de ces alumines a fait l’objet d’un grand nombre d’études (5) (61) (63) (78). Mais la plupart de ces travaux sont consacrés uniquement à la cinétique d’apparitiçm de la phase stable a.Al2ÛJ ou corindon. Pourtant, nous avons vu que les alumines de transition subissent des modifications notables avant leur transformation en corindon (10) (11) (23).

Cependant, il existe peu d’informations sur les cinétiques de formation des phases intermédiaires, du fait de la difficulté de les différencier par leur spectre de diffraction des rayons X. La. méthode proposée dans cette étude permet de déterminer les fractions de chacune des phases y, ô, a et a-Al20 3 contenues dans un échantillon après calcination à 1378 K, puis de suivre l’avancement de chaque étape de la transformation. Nous verrons que l’analyse quantitative de ces quatre phases est possible grâce à l’étude de produits modifiés par l’addition d’éléments étrangers.

Pour ceci, nous reprendrons notre série de produits dopés: AI3+, Mg2+, Ca2+, K+, In3+, La3+, Zr4+, Th4+ (le pourcentage atomique est égal à 1,5 % par rapport aux ions aluminium). Les effets de l’addition d’un élément étranger sur les paramètres permettant de caractériser les différentes transformations des alumines seront donnés par comparaison au proouit de référence (imprégné avec une solution d’acide nitrique).

Diffraction des rayons X

Identification des phases d’alumine de transition L’identification des phases présentes dans un mélange est effectuée par diffraction des rayons X. Les spectres de référence utilisés pour déterminer qualitativement les phases y, 0 et e.A120 3 sont ceux donnés par Lippens (11). L’analyse détaillée des différents spectres montre l’existence des quatres phases distinctes y, 0, e et a.AI20 3, ce qui correspond à la séquence de transformation de l’alumine y donnée par Stumpf (10). La morphologie des particules d’alumine de transition n’évolue pratiquement pas pendant la séquence y ~ 0 ~ e.

La surface spécifique diminue du fait d’une forte variation de la microporosité. Les différences entre les spectres de diffraction des phases y, 0 et e sont dues à l’arrangement des lacunes et des cations dans le réseau cubique des atomes d’oxygène (structure spinelle) (23). On .peut donc supposer que les intensités relatives des raies de diffraction ne sont pas modifiées au cours des transformations par la croissance de la phase dans certaines directions cristallines préférentielles. Les trois phases y, 0 et e peuvent être différenciées dans la zone des distances interréticulaires comprises entre 0,27 et 0,29 nm (Tableau X).

Ainsi la phase 0 se distingue de la phase y.A120 3 par l’apparition d’un pic de diffraction à dhkl = 0,2728 nm. La phase e.A120 3 peut être différenciée des autres phases par l’apparition d’un pic à dhkl = 0,2859 nm. Enfin si le rapport des pics à dhkl = 0,2859 nm et dhkl = 0,2728 nm est inférieur à 0,6 la phase 0.A120 3 est présente dans le mélange (11). Les figures 25 et 26 montrent les spectres typiques d’alumines constituées d’un mélange y + 0 et 0 + e + a respectivement l1.b) Quantités d’alumines e et a formées lors de la calcination à 1378 K

La méthode décrite au paragraphe III. 1.2) du chapitre 4 permet de tracer pour chaque produit dopé les courbes des pourcentages de e et a.Al20 3 dans un échantillon en fonction du temps de calcination à 1378 K ainsi que le montrent les figures 27 et 28. Le tracé continu des courbes est réalisé à l’aide d’un programme de lissage par un polynôme. On constate qu’il existe deux types de courbes sur la figure 27 : certaines présentent un maximum (référence, Al3+, Mg2+, In3+), tandis que les autres sont constamment croissantes.