Présentation
Auteur(s)
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Jacques DUGUA : Docteur-Ingénieur CNAM - Responsable du Secteur « Chlore-soude, phosphore et dérivés » à la Direction Technique d’Elf Atochem
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Michel SIBONY : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Ingénieur de recherche au Centre de Recherches de CEZUS
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Lire l’articleINTRODUCTION
Mise à jour du texte de Jean ANDRIOLY et Daniel PILLET (PCUK), paru en 1982 dans ce traité.
L’importance des chlorations directes des métaux ou des carbochlorations d’oxydes est bien moindre que celle des chlorations organiques (cf. articles séparés dans ce traité).
Les chlorations directes des métaux concernent principalement Al, Fe, Ti, Sb pour obtenir les chlorures anhydres correspondants. Les carbochlorations des oxydes se limitent industriellement à celles du rutile pour l’obtention du TiO2 via T iCl4 , du zircon pour l’obtention de Zr via ZrCl4 et de l’alumine pour l’obtention de AlCl3 . Dans les années 1975-1985, la carbochloration des oxydes, en particulier kaolin et alumine, a été beaucoup étudiée surtout aux États-Unis. L’idée était d’utiliser l’électrolyse de AlCl3 pour obtenir l’aluminium, voie permettant d’économiser de l’énergie tout en évitant de dépendre des pays fournisseurs de bauxite. Les conditions économiques ayant évolué et probablement devant les difficultés d’extrapolation à grande échelle de ce procédé, celui-ci n’a pas été industrialisé.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 1982 par Jean ANDRIOLY, Daniel PILLET
DOI (Digital Object Identifier)
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Production du chlorure ferriqueArticle inclus dans l'offre
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5. Production du tétrachlorure de zirconium
5.1 Carbochloration du silicate de zirconium
Le tétrachlorure de zirconium est obtenu par carbochloration du zircon ZrSiO4 .
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Ancien procédé
Initialement, la carbochloration était effectuée en lit fixe. Des boulets constitués de zircon, de poudre de graphite et de brai étaient préparés. Après cokéfaction dans un four, ces boulets étaient chargés au rouge dans un réacteur briqueté. La température de 800 à 900 oC était maintenue grâce à l’enthalpie de réaction et à l’énergie thermique de combustion suite à un apport d’oxygène sur l’excès de charbon.
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Nouveau procédé
Rapidement, la technique de carbochloration a évolué par utilisation d’un réacteur en lit fluidisé pour éviter l’opération d’agglomération de la charge et augmenter la productivité.
Actuellement, on utilise généralement des réacteurs en graphite dont le diamètre peut atteindre 1 m et qui résistent parfaitement à l’attaque chimique tout en ayant une excellente tenue aux chocs thermiques.
L’attaque du zircon a lieu à environ 1 130 oC pour obtenir une vitesse de réaction convenable. L’expérience montre que l’on obtient un mélange gazeux caractérisé par un rapport CO2 / CO = 1 / 10.
Les équations chimiques sont les suivantes :
ZrSiO4 + 4 Cl2 + 2 C ® ZrCl4 + SiCl4 + 2 CO2( 3 )ZrSiO4 + 4 Cl2 + 4 C ® ZrCl4 + SiCl4 + 4 CO( 4 )La réaction [4] est prépondérante et se produit cinq fois plus que la réaction [3].
Le calcul de l’enthalpie de réaction...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - WICKS (C.E.), BLOCK (F.E.) - Thermodynamic properties of 65 elements, their oxides, halides, carbides and nitrides. - US Bureau Mines Bull. no 605 (1963).
-
(2) - HULTGREN (R.), ORR (R.L.), ANDERSON (P.D.), KELLEY (K.K.) - Selected values of thermodynamic properties of metals and alloys. - Wiley (1963).
-
(3) - ELLINGHAM (H.J.T.) - Reductibility of oxides and sulfides in metallurgical processes. - J. Soc. Chem. Ind. 63, p. 125 (1944).
-
(4) - BERTHOUD (A.) - Précis de Chimie Physique, - p. 112 Gauthier-Villars (1939).
-
(5) - WEILL (L.) - Énergétique. - Tome I Éléments de thermodynamique p. 46 Bibliothèque de la science, Bordas (1958).
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(6) - GLASNER (A.) - The thermochemical properties of the oxides, fluorides and chlorides to 2 500 K. - Argonne National Laboratory...
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