SODIUM

Extraction du métal

C'est par électrolyse de l'hydroxyde NaOH fondu que Davy isola l'élément pour la première fois en Angleterre, en 1807, quelques jours après le potassium. Joseph-Louis Gay-Lussac et Louis-Jacques Thenard, en France, l'obtenaient à leur tour l'année suivante, en réduisant l'hydroxyde par le fer au rouge.

La première fabrication industrielle du sodium est liée à l'élaboration de l'aluminium par le procédé Sainte-Claire Deville (1854) qui l'utilisait pour réduire le chlorure d'aluminium. Il était alors préparé en réduisant par le carbone, ou par une fonte carbonée, le carbonate ou l'hydroxyde de sodium (procédés Deville en France, Castner aux États-Unis).

À la fin du xix^e siècle, le développement de l'aluminium électrolytique (procédé Hall-Héroult) risquait de compromettre le marché du sodium : Castner lui trouva de nouveaux débouchés en proposant la synthèse à partir du métal des amidure, cyanure et peroxyde de sodium. Simultanément, il montait à Niagara Falls la première unité de production de sodium par électrolyse ignée de son hydroxyde (1895).

Dans les cellules Castner, la température modérée de fusion de l'hydroxyde (320 ⁰C) simplifiait les problèmes technologiques, mais le rendement en courant était relativement faible (50 p. 100) par suite de réactions secondaires tendant à réoxyder le sodium formé (diffusion de l'eau formée à l'anode).

L'électrolyse ignée du chlorure de sodium autorisait un meilleur rendement : le procédé Downs remplaça le procédé Castner et fut utilisé par Du Pont de Nemours à Niagara Falls dès 1921. La température de fusion du chlorure de sodium étant très élevée (800 ⁰C), on utilise pratiquement un mélange de chlorure de sodium (28 p. 100 en masse), de chlorure de calcium (26 p. 100) et de chlorure de baryum (46 p. 100) qui permet d'abaisser la température du bain à 600 ⁰C environ. L'anode est en graphite, la cathode en fer. Le sodium qui se dépose contient moins de 1 p. 100 de calcium, que l'on élimine jusqu'à la teneur de 0,05 p. 100 par filtration ou décantation à 115 ⁰C. Le calcium est l'impureté principale du sodium marchand.

Une cellule Downs comprend 4 anodes cylindriques en graphite entourées par 4 cathodes en acier séparées par une fine toile d'acier, contient environ 8 t de sels, fonctionne sous 7 volts avec une intensité de 50 000 ampères. Le rendement en courant atteint 80 à 90 p. 100 ; la consommation énergétique est de 10 kWh/kg de sodium.

La manipulation du métal, qui doit se faire sous azote sec, demande de grandes précautions du fait des dangers d'explosion ou d'incendie en présence d'eau. Son transport est réglementé. Il est livré en bâtonnets dans de l'huile, en lingots, en fûts ou citernes d'acier (90 p. 100) d'où on l'extrait par fusion. Il est également vendu sous forme de dispersion dans du xylène ou du kérosène.

Utilisations du métal

La production mondiale annuelle de sodium est passée de 25 000 t en 1930 à 140 000 t en 1952. Elle était de 202 000 t en 1972, dont 13 000 t pour la France. En 1989, la production mondiale était de 110 000 t.

En tonnage, les principales utilisations du sodium sont la fabrication du plomb tétraéthyle en diminution à cause du développement de l'essence sans plomb, de métaux tels que le titane, la synthèse organique et les circuits d'échange des centrales surrégénératrices. Les utilisations métallurgiques du métal ne représentent qu'un tonnage beaucoup plus faible (fonderie, alliage, etc.).