Brevet FR2152440A1 — publié le 19730427

L'invention concerne un procédé pour la production d'aluminium pratiquement pur dans des conditions dites carbothermiques i partir d'oxydes d'aluminium et de carbone. I1 a eté signalé dans le passé diverses méthodes pour tenter de produire de l'aluminium par mise en oeuvre d'un procédé dit carbothermique à partir d'un oxyde d'aluminium tel que de l'alumine. Généralement, toutefois, les méthodes antérieurement proposées ne fournissaient pas des moyens permettant de mettre en oeuvre le procédé avec succès. Dune façon générale, ces procédés carbothermiques consis- tent essentiellement à chauffer l'oxyde d'aluminium et un composé contenant du carbone tel qu'un carbure d'aluminium ou du carbone élémentaire de manière à former un mélange en phase gazeuse constitué par du monoxyde de carbone et des vapeurs d'aluminium. Après la formation de ce mélange gazeux, diverses tentatives ont été faites pour le condenser afin d'en recueillir l'aluminium élémentaire.Toutefois, dans tous les procédés de la technique antérieure basés sur ce principe, il n'a pas été possible de recueillir de l'aluminium pratiquement pur de cette manière parce que, lorsqu'il s'approche des conditions de condensation, l'aluminium se combine avec le carbone et les gaz carbonés présents au niveau des surfaces de condensation pour former du carbure d'aluminium, de sorte que jusqu' présent on n'est jamais parvenu å obtenir réellement de l'aluminium libre. Selon les variantes de ce procédé, il a été tenté de tourner le problème de la condensation en conduisant les opérations de réduction de façon telle que l'aluminium ne soit pas complètement vaporisé, mode opératoire qui aurait pour effet de séparer l'aluminium métallique subsistant å l'état condensé à partir des réactifs ayant servi à le préparer. Toutefois, les résultats de cette technique ont été similairement défavorables en raison des réactions inverses de l'aluminium avec des substances carbonées dérivées des réactifs. Un procédé pour la réduction carbothermique d'oxydes métalliques est celui décrit dans le brevet E.U.A. n0 2.979.449. Selon ce procédé, dans lequel le métal i recueillir peut être de l'aluminium, un mélange des oxydes métalliques å réduire et de carbone est converti en un jet de haute énergie de vapeurs élémentaires initialement constituées par du carbone, le métal libre et de oxygène, tous essentiellement sous la forme de gaz monoatomiques. Etant donné que le carbone est présent en quantités suffisantes pour fixer la totalité de l'oxygène sous forme de monoxyde de carbone, les vapeurs sont peu après constituées par un mélange de monoxyde de carbone et de vapeur du métal.Les vapeurs, selon le susdit brevet, sont ensuite condensées à une vitesse telle que, à l'allure de refroidissement adéquate, le métal initialement contenu dans la matière première soit recueilli sous une forme pulvérulente, tandis que le carbone reste combiné à l'oxygène. Ceci, bien entendu, présuppose une étroite surveillance exercée sur la teneur en carbone de la vapeur ; c'est-à- dire que la quantité de carbone présente doit être telle qu'elle reste en totalité combinée avec l'oxygène présent. En pratique, toutefois, le procédé décrit dans le susdit brevet ne donne pas de bons résultats en raison de la difficulté à rester maitre des quantités de carbone présentes et en raison du fait que la condensation s'effectue sur une surface froide.On ne peut donc recueillir que très peu d'aluminium pur parce que, lors du refroidissement des gaz, l'aluminium se recombine avec du carbone et/ou du monoxyde de carbone présents pour former du carbure d 'alumi- nium. Le paragraphe à cheval sur les colonnes 4 et 5 du susdit brevet fait allusion à ce problème, mais néglige de proposer une solution quelconque, se contentant d'indiquer que, si l'on établit une allure de refroidissement adéquate, il est possible de recueillir le métal sous une forme pulvérulente, tandis que le carbone capte la totalité de l'oxygène. Les auteurs du susdit brevet notent encore qu'ils refroidissent le mélange de gaz jusqu' une température de non-réactivité assez vite pour que la réaction inverse n'intervienne pas (colonne S, lignes 22-27). Toutefois, ainsi qu'on l'a mentionné ci-dessus, il est impossible de refroidir les gaz suffisamment vite pour éviter cette réaction inverse, car les lois de la nature exigent que le refroidissement passe par un stade de très haute réactivité où la réaction inverse, ou recombinaison d'aluminium avec le carbone, intervient. Par conséquent, en pratique, on ne peut recueillir que très peu d'aluminium. Donc le susdit brevet ne fait guère plus que poser simplement le problème. Un procédé similaire est décrit dans le brevet E.U.A. nO 3.230.072 selon lequel de l'oxyde d'aluminium et du carbone sont vaporisés de façon à former un mélange en phase vapeur de monoxyde de carbone et de vapeur d'aluminium å des températures extrêmement hautes. Toutefois, dans le susdit brevet, les inventeurs s'efforcent de tourner le problème de la condensation en tirant parti du fait que le poids spécifique de l'aluminium est plus faible que celui de l'oxyde d'aluminium fondu, et en faisant flotter l'aluminium sur la masse en fusion d'oxyde d'aluminium. Pour cela, on maintient une zone de monoxyde de carbone gazeux refroidi au-dessus de l'aluminium liquide afin de maintenir des conditions qui sont présumées réductrices au-dessus de l'alumi- nium, et on établit des moyens pour transférer å la zone de réduction d'un four électrique un mélange granulaire ou cohérent d'oxyde d'aluminium dans un état fondu exempt de fines ou de poudre entrainable. Mais ce deuxième brevet nwest pas plus satisfaisant que le premier, car le mode opératoire qui s'y trouve décrit, selon lequel la condensation se fait dans une atmosphère dotée de réactivité, empêche toute extraction convenable d'aluminium métallique. En résumé, la technique antérieure a songé à produire de l'aluminium dans un état condensé sans prévoir des moyens pour séparer l'aluminium de substances dotées de réactivité, ou bien encore, elle a songé è condenser de l'aluminium à partir de mélanges de vapeurs d'aluminium et de monoxyde de carbone par un rapide refroidissement pour éviter des réactions inverses. Aucune de ces approches n'a permis de mettre au point un procédé industriellement applicable avec succès. Il est donc clair que la technique a toujours besoin d'un procédé qui permettrait de condenser le mélange en phase vapeur d'aluminium et de monoxyde de carbone, de manière à recueillir des quantités substantielles d'aluminium libre sans qu'il se recombine avec les autres éléments présents dans le susdit mélange en phase vapeur. Parce qu'un déséquilibre entre le carbone et l'oxygène peut provoquer une formation de carbures ou d'oxycarbures, respectivement quand il y a prédominance de carbone ou d'oxygène, il existe aussi un besoin de moyens propres à assurer une maitrise adéquate pur les composants de ce mélange en phase vapeur. Un premier but de la présente invention est donc de réaliser un procédé pour la production d'aluminium pratiquement pur dans des conditions carbothermiques. Un autre but de l'invention est de réaliser un procédé pour la production d'aluminium pratiquement pur par réaction entre de l'oxyde d'aluminium et une matière contenant du carbone de façon à former un mélange complètement vaporisé, puis condensation dudit mélange vaporisé afin de recueillir de l'aluminium pratiquement pur. Encore un autre but de l'invention est de réaliser un mode opératoire consistant à condenser le mélange vaporisé dans une ambiance dépourvue de réactivité telle que l'aluminium puisse être recueilli sous une forme pratiquement non-combinée. Un autre but de l'invention est de réaliser un procédé isolé pour la production du carbure d'aluminium Al4C3 et son utilisation comme charge à traiter pour une réaction avec de 1 1oxyde d'aluminium afin de former du monoxycarbure d'aluminium Al20C que l'on utilise comme charge à traiter en vue de la production d'aluminium pratiquement pur par réduction carbothermique. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaI- tront au cours de la description suivante. Pour atteindre les buts sus-spécifiés, l'invention a pour objet un procédé pour la production d'aluminium métallique pratiquement pur, lequel procédé est caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement : (a) à introduire une charge comprenant un oxyde d'aluminium et au moins une matière choisie parmi le groupe constitué par du carbure d'aluminium et du carbone dans une zone de chauffage ; (b) à maintenir la zone de chauffage à une température élevée suffisante pour vaporiser rapidement la totalité des produits et produire pratiquement uniquement de l'aluminium gazeux et du monoxyde de carbone ; (c) à mettre ledit mélange vaporisé, en l'absence d'une ambiance dotée de réactivité, en contact avec de l'aluminium liquide à une température suffisamment basse telle que la tension de vapeur de l'aluminium liquide soit inférieure àla pression partielle de la vapeur d'aluminium en contact avec lui et à une température assez élevée pour empêcher la réaction entre le monoxyde de carbone et l'aluminium, et (d) à en recueillir de l'aluminium pratiquement pur. En vue des buts sus-spécifiés, il est aussi prévu un procédé carbothermique permettant d'isoler le monoxycarbure d'aluminium Al20C utilisable comme source de charge à traiter ayant une composition réglée avec précision pour constituer le mélange eapo- risé. Il est aussi prévu un procédé pour mettre en oeuvre une réaction isolée de carbure d'aluminium, Al4C3, avec de l'oxyde d'aluminium, Alto3 en vue de la production de monoxycarbure d'aluminium utilisable de la manière spécifiée ci-dessus comme source de composition réglée avec précision du susdit mélange vaporisé. Les fig. 1 et 2 des dessins ci-annexés illustrent schématiquement deux modes de réalisation de procédés carbothermiques selon l'invention. On décrit ci-après des modes de réalisation préférés de l'invention. Ainsi qu'on l'a indiqué ci-dessus, la présente invention concerne la production d'un aluminium de qualité commerciale ayant un degré de pureté d'au moins 99% à partir d'alumine ou d'oxydes d'aluminium de qualité métallurgique par réduction carbothermique, et elle concerne plus particulièrement les conditions de température et de pression dans lesquelles l'aluminium peut être condensé i partir d'un mélange gazeux essentiellement constitué par du monoxyde de carbone et de la vapeur d'aluminium. La portée de l'invention s'étend aussi à des modes opératoires et dispositifs permettant la mise en oeuvre de cette réaction. Au cours de cette réaction, des mélanges de carbure d'aluminium et/ou de carbone et d'oxyde d'aluminium, tel que de l'alusi- ne (A1203), sont chauffés jusqu'à une température suffisante pour produire un rapport ou mélange stoechiométrique de monoxyde de carbone et de vapeur d'aluminium par des moyens connus dans la technique. La température pour la formation de ce mélange ga eux est extrêmement haute, étant comprise entre au minimum 2600 K ou même, par exemple, 2700"K, et une valeur aussi élevée que 5000"K. Une température hautement préférée est comprise entre 2600"K et 2800 K. Dans un mode opératoire pour la conduite de ce stade initial de la réaction, l'alumine et le carbone ou le carbure d'aluminium sont mélangés ensemble selon les rapports préférés et on leur donne la forme d'électrodes cuites par des moyens bien connus des spécialistes. Une méthode consiste à faire réagir l'alumine et le carbone dans un réacteur à lit fluidifié chauffé par résistance ou électriquement pour produire du carbure d'aluminium et du monoxyde de carbone comme effluent gazeux qui est envoyé à la chambre de combustion d'un générateur d'énergie du type dit magnéto-hydrodynamique (MHD). Le carbure d'aluminium est ensuite refroidi et mélangé avec de l'alumine pour faire des électrodes. Selon un mode opératoire, le carbone est sous la forme de manchons en graphite à l'intérieur desquels on tasse en masse compacte l'alumine et le carbure d'aluminium.Si du méthane est utilisé au cours de la réaction, de la manière décrite ciaprès, il est prévu dans le manchon une conduite ou une ouverture pour l'introduction de méthane. On fait ensuite fonctionner conjointement ces électrodes pour former un arc électrique et atteindre la température désirée supérieure à 26000K. A la suite de cette opération, l'effluent gazeux produit est un mélange en phase vapeur de monoxyde de carbone et d'aluminium, le monoxyde de carbone se formant à la suite de la libération d'oxygène à partir de l'alumine à ces températures. Il convient généralement d'utiliser les matières premier res selon des rapports tels que la formation de l'effluent gazeux soit le résultat d'une combinaison de la totalité du carbone et de l'oxygène présents, ou tout au moins que seuls de l'aluminium et du monoxyde de carbone soient présents, exception faite de matières inertes qui peuvent aussi etre présentes lors de la mise en oeuvre d'un mode de réalisation séparé de l'invention. Lors de la conduite de cette réaction, et en ce qui concerne l'appareillage, il est nécessaire d'exclure d'autres réactifs possibles, en particulier ceux qui contiendraient du carbone élémentaire et, pour cette raison, les parois du réacteur sont de préférence construites en une matière réfractaire inerte ne contenant pas de carbone libre et telle qu'oxyde de calcium, carbure de titane ou oxyde de zirconium. Comme on l'a indiqué cidessus, en raison des proportions et de la nature des matières présentes, la substance en phase vapeur résultante sera essentiellement constituée uniquement par de l'aluminium gazeux et du monoxyde de carbone, ce dernier gaz étant formé dans ces conditions de température extrêmement élevée à partir du carbone présent et de l'oxygène provenant de l'oxyde d'aluminium. Selon un mode de réalisation séparé de l'invention mentionné ci-dessus, on peut aussi introduire, dans la zone de chauffage, une quantité d'un gaz inerte tel que de l'argon ou de l'hydrogè- ne ou un hydrocarbure quelconque qui se décompose avec production d'hydrogène. Si on se sert d'un hydrocarbure, il convient de régler la quantité utilisée et de mettre en oeuvre une quantité moindre correspondante de carbone ou zone carbure d'au- minium pour garantir que la totalité du carbone présent se trouvera finalement combinée sous forme de monoxyde de carbone lors du chauffage dans l'arc.Un hydrocarbure gazeux est donc utilisable comme source additionnelle de carbone et fournit aussi des moyens permettant de régler à volonté la pression régnant dans la zone de chauffage, l'hydrogène engendré évitant donc la nécessité d'éliminer les gaz par l'application d'un vide les aspirant à partir du système. Selon un autre mode de mise en oeuvre du stade initial de la réaction, les matières premières, carbone et/ou carbure d'alu- minium et l'oxyde d'aluminium, peuvent être converties en jets de haute énergie initialement constitués par des vapeurs de carbone, d'aluminium et de l'oxygène, tous principalement sous la forme de gaz monoatomiques. Cette technique est décrite en détail dans le brevet E.U.A. nO 2.979.449 sus-mentionné. Elle prévoit une zone de réaction auto-contenue caractérisée par les températures spécifiées et restreinte, quant à l'espace libre, à une géométrie spécifique où l'atmosphère environnante est sous une haute pression ou sous un vide poussé, ce qui élimine le problème de l'entretien des parois du four.Lors de la mise en oeuvre de cette technique, les réactifs sont introduits dans un réacteur à lit fluidifié chauffé par résistance ou éLectriquement où ils réagissent à une température d'environ 23000 pour produire du carbure d'aluminium, CO et, si on opère en présence de méthane, de l'hydrogène. Selon un aspect préféré, on se sert de deux réacteurs dont le fonctionnement cyclique se répartit entre la production d'hydrogène et de carbone dans le lit et la production de monoxyde de carbone. Toutefois, l'utilisation de deux réacteurs å lit fluidifié peut être évitée en introduisant le méthane directement dans le jet de plasma et en ajustant les quantités de carbone introduites à la quantité d'alumine présente dans le réacteur à lit fluidifié.L'avantage de l'introduction de méthane directement dans le jet de plasma est qu'il suffit alors de prévoir un seul réacteur à lit fluidifié avant le deuxième four de réduction ; en outre, la nécessité de manipuler de l'hydrogène se trouve ainsi éliminée. Ensuite, de l'alumine, du carbure d'aluminium et de l'hydrogène (ou un hydrocarbure gazeux) sont introduits dans un arc à plasma électriquement chauffé où ils réagissent à une température supérieure ou au moins égale à 26000K.Des températures de parois supérieures à celle de la surface de condensation sont maintenues à des valeurs supérieures ou au moins égales à 2400"K. Celles des parties de la paroi qui se trouvent au-dessous de 2600"K sont construites en matériaux ne contenant pas de carbone et tels qu'oxyde de calcium, carbure de titane ou oxyde de zirconium. L'utilisation du mode opératoire utilisant un arc à plasma ou jet de plasma constitue un aspect important car l'arc à plasma constitue une enveloppe gazeuse qui évite la nécessité de recourir à un équipement de contact avec des parois à 2600"K ; les réfractaires à utiliser peuvent donc être moins coûteux. Pour assurer un rendement maximum de production d'aluminium, il importe de régler la composition des réactifs de façon telle que l'oxygène et le carbone produits au cours du stade de chauffage se trouvent selon un rapport atomique de 1:1. Il n'est toutefois pas facile qu'il en soit ainsi. Si le susdit rapport correspond à un excès de carbone, le système tend à produire des carburés ; s'il correspond à un excès d'oxygène, le mélange tend à former des gouttelettes fondues de sous-oxyde d'aluminium et/ou d'oxycarbure complexe. Il est donc important que le mélange gazeux produit possède un rapport carbone:oxygène égal à celui existant dans le monoxyde de carbone, mais aussi qu'il soit manipulé dans des conditions où seule la vaporisation intervienne sans qu'une fusion puisse se produire. En raison de cette tendance à une fusion, il apparait clairement qu'un choix très soigneux des conditions est nécessaire pour obliger un simple mélange d'alumine et de carbure d'aluminium à réagir convenablement. Par exemple, il apparait qu 'une électrode formée avec des mélanges de carbure d'aluminium et d'alumine fond à des températures inférieures à 26000K et interrompt le fonctionnement de l'arc. On a découvert que le fait de chauffer de l'alumine et du carbure d'aluminium à des températures supérieures à 2600"K provoque une réaction exothermique spontanée entre le carbure et l'alumine, avec production d'une notable quantité de gaz et d'une poudre noire qui se condense sur des surfaces refroidies du réacteur. L'analyse par diffraction des rayons X prouve que cette poudre est à peu près entièrement constituée par Ai2 OC bien qu'un peu d'aluminium élémentaire soit présent dans le culot fondu subsistant au fond du creuset. il apparat que Al20C est doté des meilleures propriétés en vue de la mise en oeuvre de la réduction carbothermique d'alumine, parce que le rapport désiré du carbone à l'oxygène, 1:1, s'y trouve exactement établi et parce que, par sa composition, ce composé produit de la vapeur d'aluminium et du monoxyde de carbone selon le rapport molaire désiré de 2:1. De plus, à une température suffisamment haute et supérieure à 26000K, AU OC se décompose en un mélange en phase vapeur d'aluminium et CO sans passer par le stade d'une fusion qui serait désavantageuse du point de vue des vitesses de transfert de chaleur. A titre d'exemple de la mise en oeuvre de la réduction carbothermique de l'alumine, le composé Al20C est préparé par réaction de Al4C3 avec Au 203 à une température légèrement supérieure à 26000K, après quoi on recueille AU OC sous forme d'une poudre condensée sur les surfaces supérieures froides du récipient du réacteur, puis on le comprime en barres qui sont décomposées dans la zone chauffée d'un arc pour produire un mélange de vapeur d'aluminium et de monoxyde de carbone. A titre d'autre exemple, on amène Al20C pulvérisé à un arc à plasma où il est décomposé avec production d'un mélange d'aluminium vaporisé et de monoxyde de carbone que l'on fait passer sur une nappe de condensation constituée par de l'alumine en fusion selon le procédé compris dans la portée de l'invention. Dans ces deux exemples de décomposition de A1 > OC sans autre source de carbone ou d'alumine présente dans la zone de chauffage, il n'existe pas d'excès de carbone risquant de produire Al4C3 indésiré ni d'excès d'alumine risquant de produire des sous-oxydes et oxycarbures d'aluminium indésirés, dont certains peuvent provoquer des fusions indésirables. Comme avantage additionnel au cours de l'opération de chauffage pour produire un mélange réglé avec précision de monoxyde de carbone et de vapeur d'aluminium, le composé Al20C se décompose avec formation d'aluminium et de CO sans subir de fusion, tandis qu'il est difficile de régler des mélanges de Al203 et Al4C3 sans qu'il intervienne à un degré notable une fusion prématurée. Des tentatives de la technique antérieure en vue de la production d'aluminium, telles que celle ayant fait l'objet de la conférence de 1964 de la Division de Métallurgie Extractive de la Metallurgical Society of AIME, dans sa publication du 20 février 1964, se spnt appliquées à maintenir la totalité du système fonctionnel à l'état liquide. Au contraire, le composé Al2OC, plus éventuellement l'aluminium condensé qui peut s'être formé au cours de la réaction entre du carbure d'aluminium et de l'alumine, est transformé séparément, lors de la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention, à 1 'état de vapeur à partir de laquelle de l'aluminium est condensé à la haute température de condensation du procédé en question sans contamination notable. Après la formation de la phase gazeuse ou vapeur aux températures élevées, le mélange est ensuite condensé en l'absence d'une ambiance dotée de réactivité sur une couche d'aluminium liquide dans des conditions telles que la tension de vapeur de l'aluminium liquide soit inférieure à la pression partielle de la vapeur d'aluminium en contact avec la susdite couche, la pression partielle de monoxyde de carbone étant assez basse pour empêcher la réaction entre tant soit peu du monoxyde de carbone présent et l'aluminium. Lors de la mise en oeuvre de cet aspect du procédé selon l'invention, la vapeur d'aluminium est condensée sur une surface d'aluminium liquide maintenue à une température qui dépend de la pression et de la proportion de gaz inerte dans la chambre, et qui est de préférence aussi élevée que les réfractaires le permettent.Dans les exemples décrits, la surface de condensation est maintenue à 2400 OK. Aucune présence de carbone n'est permise dans la zone de condensation et, comme on l'a indiqué, aucune présence de carbone élémentaire n'est admise dans les sources réfractaires en contact avec les vapeurs d'aluminium et de monoxyde de carbone quand les températures des surfaces sont inférieures à 2600 K. La pression maintenue dans la région où se fait la condensation-est inférieure à celle qui donne une pression partielle de monoxyde de carbone suffisante pour provoquer une réaction inverse avec formation de mélanges d'oxyde d'aluminium, de carbure d'aluminium et/ou d'oxycarbure d'aluminium. Dans ces conditions, le taux de récupération d'aluminium par condensation dépend du rapport molaire du monoxyde de carbone à l'aluminium produit au cours de la réaction avec chauffage. Sous ces pressions, la totalité des gaz, à l'exception de la vapeur d'aluminium, est éliminée à partir de la zone de condensation, lesdits gaz comprenant du monoxyde de carbone, de l'hydrogène (si on se sert de méthane gazeux) et une portion de la vapeur d'aluminium. Par exemple, sur la base de huit moles d'aluminium et quatre moles de monoxyde de carbone produites dans la zone de chauffage, on constatera dans le présent exemple qu'environ 1,5 mole de vapeur d'aluminium quitte la zone de condensation avec le monoxyde de carbone.Par conséquent, un mélange chimiquement stable de monoxyde de carbone, d 'hydrogène et d'aluminium sort du système à une température d'au moins 2400 K. Comme on l'a indiqué ci-dessus, à la partie inférieure du four, ou dans la portion de condensation initiale du réacteur, une couche d'aluminium liquide est maintenue à une température d'au moins environ 2400 K. Cet aluminium liquide ou condensé communique en outre, au-dessous d'un joint étanche aux gaz, avec une chambre ou zone de refroidissement où il est refroidi jusqu'à une température d'environ tOOOK. On a constaté que ces deux températures différentes sur la même couche d'aluminium peuvent s'établir simplement par omission de calorifuge autour de la portion à refroidir.A la température de la zone de refroidissement, c'est-d-dire 10000K, on a aussi constaté que la surface exposée de la masse fondue se recouvre d'une croûte ou d'un flux qui sert à inhiber encore mieux toutes réactions qui pourraient intervenir dans la zone de refroidissement à 1000 K. Dans le réacteur principal où la couche d'aluminium est maintenue à une température de 2400"K pour réaliser une condensation initiale, une majeure portion de l'aluminium gazeux présent se condense sur la nappe liquide et se déplace ensuite dans les profondeurs de la couche jusqu'à la zone de refroidissement à 1000"K où, à l'abri de tout contact avec du carbone élémentaire, on peut recueillir le métal. Ainsi qu'on l'a indiqué ci-dessus, dans les conditions régnant dans le four, il est maintenu une pression suffisante pour faire échapper le mélange chimiquement stable de monoxyde de carbone, d'hydrogène et d'une petite portion de l'aluminium à partir de la zone de condensation, en permettant au reste de la vapeur d'aluminium de se condenser sur la nappe fluide en l'ab- sence d'une ambiance dotée de réactivité. Cette pression totale régnant dans la région de condensation est inférieure à celle suffisante pour donner une pression partielle de monoxyde de carbone suffisante pour provoquer des réactions réversibles aboutissant à une formation de composés de l'aluminium. On peut se rendre convenablement maître de cette pression totale grâce à l'introduction du gaz inerte.Bien que cette pression totale puisse varier selon d'autres conditions et puisse se trouver comprise entre environ 0,5 atmosphère et 100 atm., on a découvert que, à une température de 2400"K, une pression comprise entre environ 0,5 et 5 atm. est adéquate. il convient que la température dans la région de condensation soit maintenue à une valeur telle que la tension de vapeur de l'aluminium liquide soit inférieure à la pression partielle de la vapeur d'aluminium, mais il convient aussi qu'elle soit assez élevée pour empêcher la réaction entre le monoxyde de carbone et l'aluminium. Les températures spécifiées ici sont adéquates à cet égard. Il convient toutefois de bien comprendre que Si d'autres conditions de mise en oeuvre du procédé sont admises à varier, on doit aussi modifier les températures particulières susspécifiées. il faut aussi souligner à cet égard que plus la température régnant dans la zone de condensation est élevée, plus le procédé est efficace quand la température s'élève, et moins il se trouvera de vapeur d'aluminium contenue dans le mélange gazeux effluent chimiquement stable. On réalise donc la condensation à une température aussi supérieure que possible à 2400 K compte tenu des conditions de mise en oeuvre du procédé. Dans la zone de refroidissement (zone à 1000 K), l'atmosphère établie au-dessus de la couche d'aluminium est essentiellement un gaz inerte tel qu'hydrogène, argon, azote, hélium ou analogues, pour empêcher une réaction ultérieure de l'aluminium. Ceci est convenablement réalisable par introduction du gaz à l'aide d'une conduite séparée ou par d'autres moyens appropriés tels que l'utilisation du gaz inerte provenant de la chambre de condensation. Les gaz effluents provenant de l'opération de condensation, comprenant le mélange chimiquement stable de CO, H2 et aluminium à environ 24000 K, peuvent être traités de toute manière désirée. Toutefois, selon un aspect préféré, après leur sortie de la zone de condensation, ils sont réunis avec le CO provenant du réacteur à lit fluidifié et brûlés dans la zone de combustion d'un générateur MHD et peuvent donc servir à engendrer de l'énergie. Dans un mode de réalisation préféré, les gaz effluents sortent du système sous pression comme on l'a décrit. Il est toutefois aussi compris dans la portée de l'invention d'appliquer un vide au système afin d'assurer leur élimination. Si on a recours à cette variante, il faut bien entendu ne pas perdre de vue que l'on ne peut pas faire fonctionner le système sous les pressions sus-spécifiées. Si on se reporte maintenant aux dessins ci-annèxés, on y trouve représenté un procédé cyclique complet dans lequel tous les composants récupérables du système servent à recueillir de l'aluminium et à engendrer de l'électricité. Comme le montre le dessin schématique de la fig. 1, de 1'a- lumine (A1203) (1,0 mole) et du carbone (1,5 mole) provenant d'une zone 1 servent à préparer des électrodes dans une zone de préparation 2. Des électrodes 3 et 4 sont ensuite admises à coopérer dans un four 5 chauffé par de l'électricité engendrée en 6. Lors de la préparation des électrodes, un conduit 7 est ménagé dans l'électrode 3 pour l'introduction de 1,5 mole de méthane. Les électrodes sont admises à coopérer dans une zone A à une température d'au moins 2700"K et sous une pression de 1,86 atmosphère. A la suite de la réaction résultante, il se forme une vapeur constituée par 3 moles de monoxyde de carbone, 2 moles d'aluminium et 3 moles d'hydrogène. Dans ces conditions, la majeure partie de la vapeur d'aluminium se condense sur la surface de condensation 8 d'une couche d'aluminium liquide 9, la température à ladite surface de condensation étant d'environ 2400 K. L'aluminium ainsi condensé dans une zone B passe ensuite, au-dessous d'un joint étanche aux gaz, dans une zone C maintenue à environ 1000 K. Dans cette zone C, la couche 9 d'aluminium liquide se recouvre d'un flux ou d'une croûte 10.Au-dessus du flux 10, une atmosphère inerte est établie dans une zone il pour empêcher toute réaction de l'aluminium, dans ce cas par introduction d'hydrogène gazeux par une conduite 12. L'aluminium pratiquement pur est ensuite recueilli à partir de la zone C par une conduite 13. Par mise en oeuvre des rapports molaires sus-spécifiés, on recueille ainsi environ 1,52 mole d'aluminium. A partir de la zone de condensation, après que l'aluminium s'est condensé, les gaz, comprenant un mélange chimiquement stable de 3 moles de monoxyde de carbone, 3 moles d'hydrogène et 0,48 mole de vapeur d 'aluminium, sont enlevés du système par une conduite 14 sous l'effet de la pression régnant dans le réacteur et ils sont conduits à une zone de combustion 15 à l'intérieur de laquelle ils sont brûlés dans de l'air à environ 2400 K. Cette zone de combustion 15 est la zone de combustion d'un générateur 16 d'énergie électrique MHD à vapeur d'eau, représenté schématiquement.Ces gaz chauds suffisent pour engendrer environ 5,75 kWh d'électricité par kilogramme d'aluminium (cette électricité apparaissant sur la ligne 17), ainsi qu'environ 3,75 kWh d'électricité par kilogramme d'aluminium apparaissant sous la forme de déchet résiduaire en 18. A partir du générateur MHD 16, l'aluminium provenant du mélange de gaz effluents brûlé est recueilli sous la forme d'oxyde d'aluminium, environ 0,24 mole, que l'on peut recycler dans le système par une conduite 19 en vue de son incorporation à des électrodes fraiches. Il apparaît donc que le procédé fournit le moyen de produire de l'aluminium pratiquement pur à partir d'oxyde d'aluminium, et que les sous-produits servent à engendrer de l'électricité pour la mise en oeuvre du procédé, A1203 récupéré étant recyclable dans le système. il est clair que de nombreuses variantes peuvent être adoptées, y compris l'utilisation de jets et d'arc à plasma tels que décrits ci-dessus. Il apparait aussi que d'autres varia- tes peuvent être incorporées à la mise en oeuvre du procédé. Par exemple, il n'est pas nécessaire d'utiliser les gaz effluents pour faire fonctionner un générateur MHD, mais on peut les traiter de toute manière désirée, telle par exemple qu'en les faisant passer au travers d'un filtre. Ci-après sont donnés différents exemples, bien entendu non limitatifs, de mise en oeuvre de l'invention. Exemple 1.- On mélange 1 mole d'oxyde d'aluminium et 1,5 mole de carbone, et avec le mélange obtenu on forme des électrodes cuites. On fait ensuite fonctionner ces électrodes l'une contre l'autre pour former un arc électrique atteignant une température de 2700"K, comme le montre la fig. 1, et on introduit 1,5 mole de méthane. Dans la zone de chauffage, la phase vapeur produite s'établit selon le rapport de 3 moles de CO pour 2 moles d'aluminium. Les parois du four à une température inférieure à 2700 K sont construites en un matériau ne. contenant pas de carbone élémentaire ; dans le présent exemple, on utilise de l'oxyde de calcium.La surface condensante d'aluminium liquide est maintenue à 2400"K et, des deux moles d'aluminium à condenser, il s'en échappe 0,48 mole avec le CO. L'aluminium condensé communique, audessous d'un joint étanche aux gaz, avec une chambre de refroi dissement où il est refroidi jusqu'à 10000K sous une atmosphère d'hydrogène. La surface de la masse en fusion dans la zone de refroidissement est recouverte d'un flux. Les gaz s'échappant hors de la zone de condensation, comprenant CO, H2 et 0,48 mole de Al, sont brûlés avec de l'air pour produire de l'énergie dans un générateur MHD avec un rendement correspondant à une récupération de 60% de la chaleur apportée par les gaz admis dans le générateur.Une pression de 1,86 atmosphère est maintenue dans la zone de chauffage afin qu'il s'établisse dans la zone de combustion une pression suffisante pour provoquer une circulation dans le conduit du générateur MHD. Cette pression, qui est su périeure aux pressions partielles à l'équilibre de CO + aluminium, est atteinte par l'introduction de méthane passant par un conduit ménagé dans une des électrodes comme le montre la fig. 1. Exemple a.- De l'alumine et du carbone sont admis à réagir dans un réacteur à lit fluidifié chauffé par résistance pour produire du carbure d'aluminium et un effluent gazeux formé de CO qui est envoyé & la chambre de combustion d'un générateur MHD. Le carbure d'aluminium est refroidi et mélangé avec de l'alumine pour former des électrodes. Le carbone est introduit sous la forme de manchons en graphite. Le mélange d'alumine et de carbure d'aluminium est tassé à l'intérieur du manchon en y ménageant un conduit pour l'admission de méthane. Les réactifs sont présents dans des proportions relatives correspondant à 2 moles d'alumine, 1 mole de carbure d'aluminium, 3 moles de méthane et 3 moles de carbone. Dans la zone de chauffage, on fait ensuite coopérer les électrodes de façon à produire une température supérieure à 2700 K qui provoque la formation d'une phase gazeuse selon le rapport de 8 Al pour 6 CO. Comme dans l'exemple 1, toutes les parois situées au-dessus de la surface de condensation sont à une température supérieure à 2400K, et celles de ces parois dont la température est inférieure à 2700"K sont construites en matériaux ne contenant pas de carbone élémentaire ; dans le présent exemple, on utilise de 1 'oxyde de calcium. La surface condensante est maintenue à 2400K. L'aluminium condensé est déplacé, dans la profondeur de la nappe liquide d'aluminium, vers la zone de refroidissement où la température est abaissée jusqu'à 1000 K,le métal étant placé hors de tout contact avec du carbone élémentaire et sous une atmosphère protectrice d'azote. Un flux recouvre la couche d'aluminium dans la zone de refroidissement. Le gaz qui s'échappe hors de la zone où se trouve la surface de condensation est un mélange de CO, d'hydrogène et d'une portion de l'aluminium chimiquement stable à l'égard de CO à 24000K. Ce mélange de gaz est combiné avec le CO provenant du réacteur à lit fluidifié et est brûlé dans la zone de combustion d'un générateur d'énergie MHD. Afin d'établir une pression suffisante pour obtenir un déplacement dans le conduit du générateur MHD, du méthane est introduit au travers des électrodes dans la zone de chauffage pour qu'il y règne une pression de 1,86 atmosphère. Exemple 3.- De l'alumine, du méthane et du carbone sont introduits dans un réacteur à lit fluidifié chauffé par résistance où ils réagissent à une température de 23000K pour produire du carbure d'aluminium, CO et de l'hydrogène. On utilise deux réacteurs dont le cycle de fonctionnement s'établit en se répartissant entre la production d'hydrogène et de carbone dans le lit et la production de CO.Une mole d'alumine, une mole de carbure d'aluminium et trois moles d'hydrogène sont ensuite introduits dans un arc à plasma chauffé électriquement où ils réagissent à une température supérieure ou au moins égale à 2700"K en formant un mélange gazeux où s'établit un rapport molaire de 6 aluminium pour 3 CO. Les températures des parois au-dessus de la surface de condensation sont maintenues a' des valeurs supérieures ou au moins égales à 2400-K. Celles des parties de la paroi qui sont au-dessous de 2600"K sont construites en matériaux ne contenant pas de carbone élémentaire ; dans le présent exemple, on utilise de l'oxyde de calcium.La surface condensante de la couche d'aluminium est maintenue à 2400 K. L'aluminium condensé est ensuite déplacé vers la zone de refroidissement où il est refroidi comme dans les exemples 1 et 2 sous une atmosphère gazeuse d'hydrogène. Les réfractaires utilisés dans la zone de re fvoidissement ne contiennent pas de carbone élémentaire. Le gaz effluent sortant de la zone de condensation est brûlé dans la zone de combustion d'un générateur MHD d'énergie électrique comme dans les exemples 1 et 2. Dans le présent exemple, l'utilisation de deux réacteurs à lit fluidifié peut être évitée en introduisant du méthane directement dans le jet de plasma et en réglant les proportions de carbone introduites avec 1' alumine dans le réacteur à lit fluidifié.Une telle introduction directe de méthane dans le jet de plasma a pour avantage qu'il suffit de seulement un réacteur à lit fluidifié agencé avant le deuxième four de réduction, et élimine la nécessité de manipuler de lthy- drogène. Comme dans les exemples 1 et 2, on utilise de l'hydrogène ou du méthane pour établir et maintenir, dans la zone de chauffage, une pression suffisante pour en chasser les gaz effluents et les entraîner dans le conduit du générateur MHD. Exemple 4.- Cet exemple est identique à l'exemple 1, à l'ex ception du fait que l'on n'utilise pas les gaz effluents pour engendrer de l'énergie électrique ; ils sont simplement éliminés hors de la zone de chauffage et rejetés. Le mode de réalisation de l'invention concernant la production et l'utilisation de monoxycarbure d'aluminium, illustré schématiquement par la fig. 2, y est représenté sous la forme d'un procédé cyclique complet dans lequel tous les coaposants ré cupérables du système servent à recueillir de l'aluminium et à engendrer de 1 'électricité. Comme le montre schématiquement la fig. 2, du carbone 20 et de l'alumine 21 sont admis à réagir, par exemple dans un réacteur 22 à lit fluidifié chauffé électriquement par du courant provenant d'une source de courant alternatif 41, pour produire Al4C3 et CO. Ce dernier est amené par une conduite 31 à une zone de combustion 34.Le Al4C3 est amené au réacteur 23 où Al4C3 est admis à réagir avec de l'alumine arrivant par une conduite 40 pour former une masse en fusion à partir de laquelle sont produits AI2OC, Al et CO gazeux, la condensation de AI2CC étant provoquée par refroidissement du mélange jusqu'à une température d'environ 2400"K dans une conduite 24, de telle façon que AI 2oe devienne une poudre qui se trouve balayée en même temps que de l'aluminium condensé (environ 12 % du courant) et CO. Après incorporation d'hydrogène arrivant par une conduite 30, les matières sont envoyées dans un arc à plasma 25, alimenté par une source de courant continu 42, à l'intérieur d'un four 39, où Al20C est décomposé en vapeur d'aluminium et CO, de sorte que le mélange de produits provenant de l'arc à plasma 25 comprend de la vapeur d'aluminium, CO et H2. A partir de ce mélange, de l'aluminium est condensé en 1 'ab- sence d'une ambiance dotée de réactivité sur la surface d'une couche 26 d'aluminium liquide dans des conditions de température telles que la tension de vapeur de l'aluminium liquide soit in inférieure à la pression partielle de l'aluminium en contact avec la susdite surface de la couche 26, et dans des conditions de formation de aélange telles que la pression partielle de CC soit assez basse pour empêcher la réaction d'une proportion quelconque du CO présent avec la vapeur d'aluminium. De l'aluminium non-condensé plus le CO et le H2 sortent de la chambre de condensation 39 par une conduite 32 qui rejoint la conduite 31 par laquelle CO en excès provenant du réacteur 22 est admis dans une zone de combustion 34 par une conduite 33. Les produits provenant de la zone de combustion 34 pénètrent ensuite dans un générateur MHD 35 d'énergie électrique fonctionnant à la vapeur d'eau qui donne dela chaleur résiduelle en 43 et de l'électricité en 37, l'alumine Al203 restante étant séparée de CO, N2 et H20 du courant d'échappement dans un séparateur 36. Cette alumine Al203 ainsi séparée est transférée par une conduite 38 pour devenir la charge 21 destinée au réacteur 22, une portion de cette charge étant détournée par une conduite 40 vers le réacteur 23. L'aluminium liquide à l'intérieur du four 39 se déplace en passant sous un joint étanche aux gaz jusque dans une zone C relativement froide au-dessus de laquelle une atmosphère inerte d'hydrogène pur est maintenue en 27, par introduction d'hydrogène provenant de 28. L'aluminium pratiquement pur est recueilli à partir de la zone C par une conduite 29. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs ddjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé carbothermique pour la production d'aluminium métallique pur, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement (a) à introduire une charge à traiter comprenant un oxyde d1alu- minium et au moins une substance choisie parmi le groupe constitué par du carbure d 'aluminium, du carbone et leurs mélanges dans une zone de chauffage ; (b) à maintenir la zone de chauffage à une température élevée pour vaporiser complètement tous les produits avec formation uniquement d 'aluminium gazeux et de mono xyde de carbone ; (c) à mettre en contact le mélange vaporisé, en l'absence d'une ambiance dotée de réactivité,avec de l'aluminium liquide à une température assez basse pour que la tension de vapeur de l'aluminium liquide soit inférieure à la pression partielle de la vapeur d'aluminium en contact avec le susdit aluminium liquide et assez élevée pour empêcher la réaction entre le monoxyde de carbone et l'aluminium, et (d) à recueillir l'alu- minium pratiquement pur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fait réagir du carbure d'aluminium avec de l'oxyde d'aluminium. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fait réagir du carbone avec de oxyde d'aluminium. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on forme, avec la charge à traiter spécifiée sous (a), des électrodes cuites que l'on fait ensuite fonctionner conjointement à une température supérieure à 26000K pour former le mélange vaporisé d'aluminium gazeux et de monoxyde de carbone. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on introduit la charge à traiter spécifiée sous (a) dans la zone de chauffage d'un arc à plasma produisant une température supérieure à 26000 K. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on condense la vapeur d'aluminium sur de l'aluminium liquide maintenu à une température supérieure à environ 2400"K. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on introduit une atmosphère inerte dans la zone de chauffage pour y régler la pression. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on utilise un hydrocarbure pour constituer ladite atmosphère inerte. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on enlève un mélange chimiquement stable constitué par du monoxyde de carbone, de l'hydrogène et une petite proportion de vapeur d'aluminium à partir de la zone de condensation et on le transfère à un générateur d'énergie électrique pour engendrer de 1 'électricité. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'on utilise un générateur électrique dont au moins un étage est un générateur du type magnéto-hydrodynamique. 11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'on transfère l'aluminium condensé sur la surface d'aluminium liquide à une zone de refroidissement maintenue à une température d'environ 1000 K. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'on opère dans des conditions telles que la couche d'aluminium dans la zone de refroidissement se recouvre d'une couche de flux. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'on entretient dans la zone de refroidissement, au-dessus de la couche d'aluminium, une atmosphère comprenant un gaz inerte. 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'on recueille l'aluminium pratiquement pur à partir de la zone de refroidissement au-dessous du flux. 15. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'on retire de l'oxyde d'aluminium à partir du générateur d'énergie électrique et on le recycle dans le système pour l'y faire réagir avec des matières choisies parmi le groupe constitué par du carbone, du carbure d'aluminium et des mélanges d'au moins deux de ces substances. 16. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on opère à une température de réaction, pour former le mélange en phase vapeur d'aluminium et de monoxyde de carbone, comprise entre environ 2600"K et 5000-K. 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'on retire le mélange chimiquement stable d'aluminium et de monoxyde de carbone à partir du réacteur en appliquant un vide au système. 18. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'on retire du système le mélange en équilibre d'aluminium et de monoxyde de carbone en faisant fonctionner le système sous une pression comprise entre environ 0,5 et environ i0O atmosphères. 19. Procédé carbothermique pour la production d'aluminium métallique pur, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement (a) à décomposer le monoxycarbure d'aluminium Al20C à une température comprise entre environ 2600"K et 50000K pour vaporiser complètement tous les produits avec formation essentiellement uniquement d'aluminium gazeux et de monoxyde de carbone ; (b) à mettre en contact le mélange vaporisé, en l'absence d'une ambiance dotée de réactivité, avec de l'aluminium liquide à une tempe- rature assez basse pour que la tension de vapeur de l'aluminium liquide soit inférieure à la pression partielle de la vapeur d'aluminium en contact avec ledit aluminium liquide et assez élevée pour empêcher la réaction entre le monoxyde de carbone et l'aluminium ; et (c) à recueillir l'aluminium pratiquement pur qui se trouve ainsi condensé. 20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que l'on réalise ladite décomposition de Al20C à une température comprise entre 26000K et 28000K. 21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'on condense ledit monoxycarbure par refroidissement jusqu'à une température inférieure à 2400 K. 22. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'on condense ledit monoxycarbure en une poudre que l'on comprime en barres qui sont décomposées dans la zone chauffée d'un arc pour produire ledit mélange vaporisé. 23. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'on produit ledit monoxycarbure sous la forme d'une partie d'un premier mélange vaporisé en faisant réagir du carbure d'aluminium, A14C3 avec de l'oxyde d'aluminium, Au203, au cours d'une réaction isolée. 24. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que l'on condense ledit monoxycarbure, contenu dans ledit premier mélange vaporisé, sous la forme d'une poudre entrainée qui est balayée le long d'un arc à plasma dans lequel ledit monoxycarbure est décomposé pour produire ledit mélange vaporisé.