Bibliographie & annexes
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
-
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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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.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 1982 par Jean ANDRIOLY, Daniel PILLET
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Présentation
Production du tétrachlorure de titane3. Production du chlorure d’aluminium
3.1 Chloration directe de l’aluminium
C’est le procédé le plus utilisé à ce jour dans le monde et, en particulier, par Elf Atochem dans son site de Jarrie (Isère).
Le chlorure d’aluminium est obtenu en faisant réagir du chlore gazeux dans un bain d’aluminium fondu, à pression atmosphérique.
La réaction est très exothermique et a lieu à une température comprise entre 700 et 800 oC :
avec :
- ΔH :
- = – 1 275 kJ/mol.
En phase solide et jusqu’à 400 oC, le chlorure d’aluminium est sous la forme dimère Al2Cl6. À la sortie du réacteur, les vapeurs d’AlCl3 sont désublimées dans des condenseurs à parois refroidies (point triple : 192 oC).
La fusion du bain d’aluminium ne consomme que 5 % de la chaleur de réaction, ce qui nécessite d’en évacuer la plus grande partie à travers les parois des réacteurs appelés creusets.
On utilise en général des lingots d’aluminium de 15 à 25 kg qui sont introduits manuellement dans les creusets, mais aussi des déchets d’Al (dans ce cas, la pureté d’AlCl3 peut être beaucoup plus faible).
-
Le creuset
De forme cylindrique avec un diamètre de l’ordre de 1 à 1,6 m, il est construit en béton réfractaire et refroidi par une ventilation extérieure naturelle ou forcée. Le chlore est introduit sous forme gazeuse au moyen de tuyères en céramique et béton réfractaire, qu’il faut régulièrement changer car peu de matériaux résistent à ce milieu très corrosif.
La marche de ces creusets est très peu flexible : en cas d’arrêt du chlore, le bain prend en masse en moins d’une heure. En pratique, leur fonctionnement n’est jamais interrompu et la durée de vie des creusets est de deux à trois ans au plus.
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Le condenseur
Les vapeurs d’AlCl3 s’échappent du creuset à travers un sas, puis sont condensées sur une paroi...
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Production du chlorure d’aluminium
BIBLIOGRAPHIE
-
(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).
-
(6) - GLASNER (A.) - The thermochemical properties of the oxides, fluorides and chlorides to 2 500 K. - Argonne National...
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