| Libellé du cours : | Chimie minérale industrielle |
|---|---|
| Département d'enseignement : | CMA / Chimie et Matière |
| Responsable d'enseignement : | Madame ROSE-NOELLE VANNIER |
| Langue d'enseignement : | |
| Ects potentiels : | 0 |
| Grille des résultats : | Grade de A à F |
| Code et libellé (hp) : | ENSCL_CI_M6_3_2_2 - Chim. miné. industr. |
Equipe pédagogique
Enseignants : Madame ROSE-NOELLE VANNIER / Madame CHARLOTTE BECQUART / Monsieur BERTRAND MOREL
Intervenants extérieurs (entreprise, recherche, enseignement secondaire) : divers enseignants vacataires
Résumé
Ce cours a pour objectif de sensibiliser les apprenants aux aspects industriels de la chimie minérale que ce soit au travers de l’exposé de procédés électrochimiques, le cycle du nucléaire, les différentes voies de production de l’hydrogène et des technologies de la métallurgie haute température. Il aborde dans une première partie la production par électrolyse de chlore, de fluor et d’hydrogène. Les propriétés et la chimie des halogènes, l’évolution des procédés électrochimiques de production de chlore et de fluor sont traités dans cette partie. Le cycle du combustible nucléaire est ensuite présenté, avec un accent mis sur la production du zirconium et de l’uranium, La production d’hydrogène par vaporeformage, son stockage et la production d’ammoniac et d’acide nitrique et la séparation de l’oxygène et de l’azote de l’air sont présentés dans une deuxième partie. La métallurgie extractive appliquée au cas du fer et de l’aluminium fait l’objet de la troisième partie. Après une introduction sur les métaux qui présente les caractéristiques générales des métaux et alliages métalliques, ainsi que leurs utilisations typiques, le cours aborde différents aspects (historiques, socio-économiques…) de la métallurgie extractive et la décarbonation dans les deux filières étudiées. Le dernier chapitre est consacré à un rappel et un approfondissement du lien entre diagrammes de phase et courbes d’enthalpie libre des différentes phases.
Objectifs pédagogiques
A l'issue de ce cours l'apprenant disposera des compétences nécessaires à la compréhension et à la mise en place de procédés de synthèses pour la production de matériaux d’intérêt industriel. Il sera en mesure de décrire les contraintes et l’environnement industriel autour de l’électrolyse et de procédés haute température pour la production de gaz, de combustible nucléaire ou l’élaboration de l’acier et de l’aluminium. Il aura des notions des propriétés typiques des métaux et alliages métalliques et leurs utilisations classiques. Il saura prévoir les équilibres entre un métal et ses oxydes en fonction de la température et de la pression, ainsi que connaître les réactions d'oxydoréduction thermodynamiquement possibles entre deux espèces. Il aura de bonnes connaissances des procédés d’élaboration de l’acier et de l’aluminium et du choix des méthodes utilisées pour ce faire en industrie à l’aide des diagrammes d’Ellingham. Il saura tracer un diagramme de phase à partir des courbes d’enthalpie libre des différentes phases et vice-versa. Le cours permettra également de sensibiliser l’apprenant aux aspects industriels relatifs à la sécurité, aux procédés et au génie chimique, à la corrosion et à la durabilité des équipements, aux coûts de mise en œuvre et couts énergétiques.
Objectifs de développement durable
Modalités de contrôle de connaissance
Contrôle Continu
Commentaires: Evaluation sur table (1h) sur l’électrolyse, le cycle du combustible et la métallurgie extractive (75% de la note finale).
Notes de synthèse issues du travail en autonomie (25% de la note finale).
Outre l’examen écrit, des quizz rapides en début de séance pourront avoir lieu pour vérifier l’acquisition et surtout la bonne compréhension des notions nécessaires à la poursuite du cours. Le résultat des quizz pourra être utilisé pour moduler la note de l’examen écrit.
Ressources en ligne
Barralis & G. Maeder, Métallurgie, Tome 2: alliages ferreux, ENSAM (1983), Editions communications actives, ISBN 2 85932 004.2 J. Philibert, A. Vignes, Y. Bréchet & P. Combrade, Métallurgie : du minerai au matériau, DUNOD, Paris 2002, ISBN 2 10006313 8. G. Béranger, G. Henry & G. Sanz, Le livre de l’acier, techniques & documentation- Lavoisier,1994, ISBN 2-85206-981-4. P. Perrot, Dictionnaire de thermodynamique, 1994, InterEditions, Paris Phase transformations in metals and alloys, D. A. Porter and K.E. Easterling, Van Nostrand Reinhold (UK) Co. Ltd 1981 Thermodynamique des matériaux, de l’élaboration des matériaux à la genèse des microstructures, G. Lesoult, Traité des matériaux, Presses polytechniques et universitaires Romandes, 2010. Techniques de l'Ingénieur, Actualité chimique, Cours de chimie minérale, Maurice Bernard, Ed. Dunod, Chimie industrielle, Robert Perrin, Jean-Pierre Scharff, ed. Masson Chimie Inorganique, R.B. Heslop, P.L. Robinson, Ed. Flammarion Médecine Sciences Descriptive Chemistry, Mc Quarries, Rock, Ed. freeman and co, New-York
Pédagogie
Cours en présentiel, supports disponibles sur Moodle. Cours en autonomie avec remise d’une note de synthèse
Séquencement / modalités d'apprentissage
| Nombre d'heures en CM (Cours Magistraux) : | 20 |
|---|---|
| Nombre d'heures en TD (Travaux Dirigés) : | 4 |
| Nombre d'heures en TP (Travaux Pratiques) : | 0 |
| Nombre d'heures en Séminaire : | 0 |
| Nombre d'heures en Demi-séminaire : | 0 |
| Nombre d'heures élèves en TEA (Travail En Autonomie) : | 5 |
| Nombre d'heures élèves en TNE (Travail Non Encadré) : | 0 |
| Nombre d'heures en CB (Contrôle Bloqué) : | 0 |
| Nombre d'heures élèves en PER (Travail PERsonnel) : | 0 |
| Nombre d'heures en Heures Projets : | 0 |
Pré-requis
Chimie et analyse des solutions (ENSCL_2324_CI_C5_2_1) Chimie et structure de l’état solide (ENSCL_2324_CI_C5_2_2) Génie Chimique I – Mise en équation (ENSCL_2324_CI_C5_3_1) Cinétique (ENSCL_2324_CI_C5_3_3) Thermochimie (ENSCL_2324_CI_C5_3_4)