Métallurgie extractive. 1 , Bases thermodynamiques et cinétiques

Auteur(s) :

Vignes, Alain Découvrir l'auteur

Résumé

Les bases thermodynamiques et cinétiques des transformations mises en oeuvre dans les opérations de métallurgie primaire et secondaire.

Éditeur(s)
- Hermès science publications
Date
- 2009
Notes
- Index
Langues
- Français
Description matérielle
- 383 p. : ill. ; 24 x 16 cm
Sujet(s)
- Métallurgie extractive
ISBN
- 978-2-7462-2333-2
Indice
- 669 Métallurgie
Quatrième de couverture
- Cet ouvrage, en trois volumes, traite des transformations, des procédés et des opérations correspondantes. Il décrit les grandes familles de transformations (pyrométallurgie, hydrométallurgie, chlorométallurgie, électrométallurgie) qui se produisent dans les opérations de :
  
  séparation ou extraction des constituants des minerais et scories,
  
  réduction d'oxydes, de sels et de chlorures,
  
  conversion des fontes, sulfures et des mattes,
  
  affinage de métal primaire ou de métaux recyclés.
  
  Les bases physicochimiques des transformations indispensables à la maîtrise des opérations (optimisation des conditions opératoires) et les bases de la conception, du dimensionnement et de la conduite des unités mettant en oeuvre ces opérations sont aussi exposées dans cet ouvrage.
  Métallurgie extractive étudie successivement :
  
  les bases thermodynamiques et cinétiques des transformations,
  
  les transformations se produisant dans les procédés et opérations,
  
  et les procédés, opérations et filières d'élaboration des principaux métaux.
Tables des matières
- - Métallurgie extractive 1
  - Bases thermodynamiques et cinétiques
  - Alain Vignes
  - Lavoisier
  - Avant-propos 13
  - Chapitre 1. Grandeurs caractéristiques et bases thermodynamiques des transformations 21
  - 1.1. Introduction21
  - 1.2. Grandeurs caractérisant l'état d'un système et son évolution22
  - 1.2.1. Les types d'opérations22
  - 1.2.2. Description stoechiométrique d'un système chimique24
  - 1.2.3. Evolution de l'état d'un système. Degré d'avancement d'une réaction25
  - 1.2.4. Grandeurs caractéristiques de la composition d'une phase31
  - 1.3. Les bases thermodynamiques des transformations36
  - 1.3.1. Enthalpie de réaction36
  - 1.3.2. Enthalpie libre d'un système, potentiel chimique d'un constituant et affinité d'une réaction38
  - 1.3.3. Expressions du potentiel chimique et des activités d'un constituant présent dans une phase41
  - 1.3.4. Affinité d'une transformation. Loi d'action de masse (modélisation thermodynamique d'une transformation)49
  - 1.3.5. Applications52
  - 1.4. Diagrammes de phases55
  - 1.4.1. Diagrammes binaires55
  - 1.4.2. Diagrammes ternaires56
  - 1.5. Bibliographie58
  - Chapitre 2. Données thermodynamiques sur les oxydes, sulfures, carbures, chlorures 59
  - 2.1. Introduction59
  - 2.2. Les diagrammes de phases métal-oxygène/métal-soufre et les activités des constituants dans les phases intermédiaires60
  - 2.2.1. Les diagrammes de phases60
  - 2.3. Les diagrammes d'Ellingham-Richardson des oxydes69
  - 2.3.1. Cas des oxydes stoechiométriques69
  - 2.3.2. Cas des composés non stoechiométriques73
  - 2.3.3. Données thermodynamiques figurant sur ce diagramme sur la réduction des oxydes par un gaz réducteur76
  - 2.4. Données thermodynamiques pour les sulfures et les chlorures77
  - 2.4.1. Diagramme d'Ellingham des sulfures77
  - 2.4.2. Diagrammes de stabilité des composés des systèmes (M-O₂-S₂)79
  - 2.4.3. Diagramme d'Ellingham des chlorures80
  - 2.4.4. Diagrammes de stabilité des composés des systèmes M-O₂-Cl₂81
  - 2.5. Diagrammes de phases métal-carbone et diagramme d'Ellingham des carbures82
  - 2.6. Les réactions du carbone et de l'oxyde de carbone85
  - 2.6.1. Les réactions du carbone et de l'oxyde de carbone85
  - 2.6.2. La réaction de Boudouard86
  - 2.6.3. Les différents types de charbon88
  - 2.7. Bibliographie88
  - Chapitre 3. Thermodynamique des solutions 91
  - 3.1. Introduction91
  - 3.2. Solutions liquides métalliques92
  - 3.2.1. Solutions liquides métal-métal92
  - 3.2.2. Solutions métal-métalloïde101
  - 3.2.3. Solubilité et précipitation de composés (oxydes, sulfures) dans une phase métallique110
  - 3.3. Thermodynamique des mattes111
  - 3.3.1. Constitution et propriétés physiques111
  - 3.3.2. Données thermodynamiques relatives aux mattes des systèmes binaires : Fe-S, Ni-S, Cu-S, Pb-S112
  - 3.3.3. Données thermodynamiques relatives aux mattes Fe-Cu-S et Fe-Ni-S114
  - 3.3.4. Données thermodynamiques relatives aux mattes Ni-O-S, Fe-O-S et Cu-O-S117
  - 3.4. Thermodynamique des laitiers124
  - 3.4.1. Constitution et propriétés physiques des laitiers124
  - 3.4.2. Diagrammes de phases et activités des constituants128
  - 3.4.3. Laitiers à base d'oxydes difficilement réductibles : CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO129
  - 3.4.4. Laitiers à base CaO-SiO₂ (oxydes de fer, de manganèse, de chrome)135
  - 3.5. Bibliographie147
  - Chapitre 4. Thermodynamique des solutions aqueuses et des flux 149
  - 4.1. Introduction149
  - 4.2. Thermodynamique des solutions électrolytiques aqueuses149
  - 4.2.1. Potentiels chimiques et activités des constituants de solutions aqueuses d'électrolytes150
  - 4.2.2. Solutions aqueuses d'acides et bases156
  - 4.2.3. Solutions aqueuses de sels métalliques : complexation, diagrammes de spéciation167
  - 4.2.4. Solubilité des oxydes et des hydroxydes175
  - 4.2.5. Solubilité des sels183
  - 4.2.6. Solubilité des gaz dans une phase aqueuse190
  - 4.3. Thermodynamique des flux192
  - 4.3.1. Constitutions et propriétés physiques des flux fondus193
  - 4.3.2. Propriétés thermodynamiques193
  - 4.3.3. Solubilité des oxydes dans les halogénures196
  - 4.4. Bibliographie198
  - Chapitre 5. Bases cinétiques 201
  - 5.1. Introduction201
  - 5.2. Vitesse d'une réaction202
  - 5.2.1. Définitions202
  - 5.2.2. Expressions de la vitesse d'une réaction204
  - 5.3. Précipitation homogène208
  - 5.3.1. Bases thermodynamiques de la germination primaire209
  - 5.3.2. Processus de formation des germes et particules primaires210
  - 5.3.3. Précipitation par «germination secondaire»212
  - 5.4. Cinétique et mécanisme des réactions hétérogènes212
  - 5.4.1. Mécanisme des réactions hétérogènes212
  - 5.4.2. Les réactions hétérogènes des systèmes fluide-solide213
  - 5.4.3. Lois cinétiques expérimentales de réactions de gazéification216
  - 5.4.4. Réactions de lixiviation des oxydes et des sulfures par réaction acido-basique221
  - 5.4.5. Les réactions hétérogènes dans les systèmes fluide-fluide225
  - 5.5. Transformation in situ d'une particule solide230
  - 5.5.1. Réduction d'un oxyde à l'état solide par l'oxyde de carbone ou l'hydrogène230
  - 5.5.2. Grillage d'une particule de sulfure de zinc233
  - 5.6. Précipitation hétérogène234
  - 5.6.1. Processus de formation du dépôt235
  - 5.6.2. Dépôt de silicium par décomposition thermique hétérogène du silane236
  - 5.7. Bibliographie236
  - Chapitre 6. Cinétique des transformations hétérogènes et des processus de transfert 239
  - 6.1. Introduction239
  - 6.2. Les équations de continuité et les relations de comportement242
  - 6.2.1. Les équations de continuité ou bilans locaux243
  - 6.2.2. Les relations de comportement245
  - 6.2.3. Les expressions des flux et des conductances dans les systèmes hétérogènes247
  - 6.3. Cinétique des transformations «en régime de diffusion»250
  - 6.3.1. Transformations contrôlées par le processus de transport d'un constituant dans une phase250
  - 6.3.2. Transformations contrôlées par les processus de transport dans les deux phases255
  - 6.4. Les conductances257
  - 6.4.1. Transferts de chaleur et de matière entre deux phases immobiles et semi-infinies257
  - 6.4.2. Transfert de matière ou de chaleur entre un fluide en écoulement bidimensionnel et une paroi. Modèle de la couche limite260
  - 6.4.3. Transformations entre deux phases semi-infinies263
  - 6.4.4. Transformations entre une phase continue et une phase dispersée264
  - 6.5. Cinétique des transformations hétérogènes268
  - 6.5.1. Transformation hétérogène268
  - 6.5.2. Processus de transfert270
  - 6.5.3. Note sur la règle d'additivité des résistances en série271
  - 6.6. Bibliographie273
  - Chapitre 7. Cinétique des transformations particulaires 275
  - 7.1. Introduction275
  - 7.2. Gazéification-lixiviation d'une particule solide276
  - 7.2.1. Cas d'une particule dense276
  - 7.2.2. Cas d'une particule poreuse281
  - 7.3. Précipitation hétérogène : croissance d'un précipité286
  - 7.4. Transformation in situ d'une particule avec formation d'une seconde phase solide287
  - 7.4.1. Cas d'une particule dense287
  - 7.4.2. Transformation in situ d'une particule poreuse291
  - 7.5. Transformation mettant en jeu des réactions fortement exo ou endothermiques292
  - 7.5.1. Réactions exothermiques292
  - 7.5.2. Réactions endothermiques298
  - 7.6. Transformation mettant en jeu deux phases fluides, dont le contact est assuré par dispersion d'une phase dans l'autre299
  - 7.6.1. Transfert de chaleur299
  - 7.6.2. Transfert de matière300
  - 7.6.3. Exemple : déshydrogénation de l'acier par injection de bulles de gaz neutre301
  - 7.7. Bibliographie302
  - Chapitre 8. Bases thermodynamiques et cinétiques des processus électrochimiques 305
  - 8.1. Vue d'ensemble des processus électrochimiques305
  - 8.2. Potentiel électrique d'équilibre d'une réaction électrochimique. Equation de Nernst307
  - 8.2.1. L'équation de Nernst307
  - 8.2.2. Potentiels d'électrode dans les solutions aqueuses311
  - 8.2.3. Potentiels d'électrodes de métaux dans les chlorures fondus314
  - 8.3. Les diagrammes d'équilibre électrochimiques (diagrammes de Pourbaix)315
  - 8.3.1. Diagramme potentiel - pH de l'eau315
  - 8.3.2. Diagrammes E-pH des systèmes métal-H₂O316
  - 8.3.3. Diagrammes E-log[Cl-] de systèmes Fe, Cu, Zn-Cl-H₂O322
  - 8.3.4. Diagrammes de Pourbaix de systèmes M-NH₃-H₂O324
  - 8.3.5. Diagrammes de Pourbaix de systèmes M-CN-H₂O325
  - 8.3.6. Diagrammes de Pourbaix de systèmes M-S-H₂O327
  - 8.4. Cinétique d'un processus électrochimique328
  - 8.4.1. Vitesse des réactions électrochimiques. Loi de Tafel328
  - 8.4.2. Vitesse contrôlée par un processus de transport333
  - 8.4.3. Cinétique d'une réaction chimique d'oxydoréduction335
  - 8.5. Les réactions électrochimiques d'oxydo-réduction336
  - 8.5.1. Réactions de cémentation ou de déplacement336
  - 8.5.2. Lixiviation des métaux341
  - 8.6. Lixiviation des sulfures344
  - 8.6.1. Caractéristiques de base345
  - 8.6.2. Lixiviation oxydante par les ions Fe³⁺ ou Cu²⁺350
  - 8.6.3. Lixiviation oxydante sous pression d'oxygène357
  - 8.7. Bibliographie363
  - Nomenclature 365
  - Index 375
  - Sommaires volume 2 et 3 383
Origine de la notice:
- Electre