L'eau et l'aluminium fondu sont une combinaison dangereuse

Il n'est pas rare qu'un écrivain Hackaday parcoure la section commentaires d'un article donné, à la recherche d'informations ou pour apprendre quelque chose de nouveau. Souvent, ceux qui ont de l’expérience dans divers domaines partagent des connaissances ou soulèvent des questions sur un sujet particulier. Récemment, j'ai lu avec intérêt un article sur le moulage d'aluminium, compte tenu de ma propre expérience dans le domaine. Un commentaire a particulièrement retenu mon attention.

Et non, l’eau ne provoquera pas d’explosion de vapeur. Il y a un gars sur YouTube (myfordlover, je pense) qui réfute ce mythe avec du fer en fusion, en versant le fer dans l'eau, en versant de l'eau dans une louche de fer en fusion, etc. Nous serons heureux de réaliser une vidéo démontrant cela avec l'aluminium si vous le souhaitez.

Ayant travaillé pendant un certain temps dans une usine de moulage sous pression d'aluminium, j'espère sincèrement que [John] n'a pas tenté cet exploit. Bien qu’il existe un certain nombre de vidéos YouTube montrant que cela peut être fait sans calamité, nombreuses sont celles qui montrent exactement le contraire. Le mélange de l'aluminium fondu et de l'eau se termine souvent très mal, provoquant des blessures graves, voire la mort, sur le lieu de travail. Approfondissons pour voir pourquoi.

L’une des raisons pour lesquelles l’aluminium est un matériau si prisé est sa résistance à la corrosion. L'aluminium brut forme facilement une couche d'oxyde résistante lorsqu'il est exposé à l'air, ce qui protège le métal d'une corrosion supplémentaire ou de réactions avec de nombreux produits chimiques. Cette couche d’oxyde peut se former incroyablement rapidement et c’est l’une des raisons pour lesquelles de nombreux YouTubers ont réussi à verser de l’aluminium fondu dans l’eau sans se blesser. Dans de bonnes conditions, l’aluminium peut former une couche d’oxyde lorsqu’il se déplace dans l’air depuis une poche vers un seau d’eau. Beaucoup utilisent cette démonstration dangereuse et risquée comme « preuve » que les explosions majeures d’aluminium et d’eau sont un « mythe ».

Bien sûr, trouvez un emploi dans une usine de fonderie et vous vous rendrez vite compte de la gravité de l'affaire. Il n'est pas rare que les installations interdisent complètement les contenants d'eau et les boissons gazeuses jetables, de peur qu'un contenant jeté ne finisse dans une poubelle et transporte de l'humidité dans un four de fusion. Dans mon travail d'ingénieur de casting, apporter une bouteille d'eau ou une canette de boisson gazeuse sur place entraînait un avertissement pour la première infraction et un licenciement immédiat pour la seconde. Le danger est tout simplement trop grand pour prendre des demi-mesures en matière de sécurité. Les opérations de coulée exigent généralement que tous les employés regardent des vidéos de sécurité expliquant clairement les risques, avant de travailler sur la surface de coulée.

Des exemples du danger sont facilement disponibles. Souvent, des incidents peuvent survenir lorsque de l’aluminium en fusion est versé dans un moule contenant de l’humidité. Un autre domaine à risque concerne le chargement de déchets dans un four. Les déchets d'aluminium eux-mêmes peuvent être mouillés ou des bouteilles contenant du liquide peuvent être accidentellement mélangées au matériau. Lorsque la ferraille est ajoutée au métal en fusion dans le four, d’énormes éruptions peuvent se produire.

En raison d’une multitude de facteurs, des explosions intenses peuvent se produire lorsque l’aluminium fondu et l’eau se mélangent dans les bonnes conditions. La première est la plus évidente : l’eau entrant en contact avec du métal en fusion à plus de 660 °C a tendance à se vaporiser en vapeur presque instantanément. La vapeur augmente rapidement de volume, projetant le métal en fusion sur de grandes distances, ce qui peut à lui seul causer des blessures et des dommages graves. Cela brise également l'aluminium fondu, ce que l'on appelle la fragmentation. Cela a pour effet de provoquer un plus grand mélange entre le métal en fusion, l'eau et la vapeur. Cela augmente encore le taux de transfert de chaleur vers le fluide et augmente la vitesse de réaction entre la vapeur et l'aluminium en raison de la plus grande surface de contact entre les deux.

De plus, la réaction chimique entre l’eau et l’aluminium ne fait qu’ajouter à l’intensité de l’explosion. Dans ce cas, les atomes d’aluminium réagissent avec les molécules d’eau, formant de l’oxyde d’aluminium et de l’hydrogène gazeux. Il s’agit d’une réaction exothermique qui libère beaucoup de chaleur – plus de 2,5 fois la quantité générée par une quantité similaire de nitroglycérine. Naturellement, l’hydrogène gazeux généré est alors libre de brûler avec l’oxygène de l’atmosphère environnante. De plus, tout aluminium fondu atomisé par l’explosion peut également s’oxyder rapidement dans l’air, libérant ainsi plus de chaleur au cours du processus.