Diplome

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a) Les propositions pour le traitement des gaz

La recuperation des liaisons de fluor permet de resoudre deux problemes importants:
-la diminution de la concentration de HF et SiF4 dans les rejets aux normes toleres ( les concentrations des gaz apres leur dispersion ne depassent pas les normes(mg/m3) a un niveau (H=2m)
- Le gaz de fluor represente une matiere primaire riche pour la production de: AlF3,xNaF.AlF3,etc...

Dans l'industrie de production d'acide phosphorique, les gaz de fluor s'absorbent generalement avec l'eau, ou avec les solutions chlorures d'ammonium et carbonate d'ammonium pour obtenir le H2SiF6. Pour le nettoyage sanitaire, on utilise de 1a 2% CaO.

Dans quelques cas pour des cycles fermes des productions du sel de fluor on utilise les solutions mathoniques qui sont produites pendant la production de xNaF.AlF3 et NaF a partir de H2SiF6 et NH4.HF2. La recuperation des solutions mathonique dans la production du sel de fluor , permet l'organisation partielle de la proprete.

Ces solutions contiennent des matieres solides, c'est pour cela que leur utilisation plus qu' une fois est difficile (la cristallisation des differents sels empeche l'absorption a l'etat normal).
L'acide fluosilicique est le produit de base qui se forme lors de recuperation des gaz.


Le H2SiF6 se trouve uniquement dans les solutions . Sa concentration depend du stade de production de H3PO4, elle varie jusqu'au 20%H2SiF6. On peut l'utiliser pour la production des fluorures et les fluosilicates, sauf si la concentration varie entre 10 a 20 % H2SiF6. Dans le cas d'absorption du gaz de fluor avec l'eau, le H2SiF6 se forme selon les reactions ci dessous:

3SiF4+3H2O=2H2SiF6+H2SiO3.
SiF4+2HF+as=H2SiF6+aq.

Dans la deuxieme reaction, la phase solide n'existe presque pas. Dans les solutions qui contiennent le SiF4, il y aura la possibilite de la formation de SiF5:
(10 a 20% H2SiF6 de 30 jusqu'au 70°c avec l'acide silicique)
SiF4+HF=H+SiF5.

L'equilibre de H2SiF6 dans les solutions peut s'ecrire:

5SiF4+6H2O=H2[SiF6]+2H[SiF5.H2O]+SiF4x2H2O+SiO2.

Avec l'augmentation de la concentration d'acide, l'existence des complexes de fluor SiF4 (OH2)2 augmente, tandis que le SiF6 diminue.
H2SiF6 : c'est un liquide incolore et corrosif ,il est l'un des acides le plus fort. Une grande concentration de l'ion hydrogene dans ces solutions conduit a une dissociation de HF:
2HF=2H+2F
2F+SiF4(sol)=SiF6
F+SiF4(sol)=SIF5

La densite de H2SiF6 varie dans des grandes intervalles avec l'augmentation de la concentration des solutions.

La vitesse de transformation des gaz de fluor a l'etat liquide, est la meme que celle des autres gaz, en utilisant des solutions d' absorption .
la vitesse des masses transmises est proportionnelle a la surface de contact des phases.
En general l'equation a la forme suivante:

G=KHSf.(Cen-C*)-(Cso-Ci*)/2.3lg(Cen-C*)-(Cso-Ci*)/Csortie-Ci*; ou

G:quantite du fluor transmise de l'etat gazeux a un autre etat,(kg/h).
K: le coefficient de la masse transmise,(m/h).
H: l'hauteur de l'appareil d'absorption,(m).
S: surface de l'intersection, (m?).
C*, Ci*: l'equilibre des concentrations du fluor dans les gaz, a la sortie et a l'entree dans le liquide,(kg/m3).
Cen,Cso: concentration du fluor a l'entree et a la sortie de l'appareil, (kg/m3).

A partir de l'equation ci-dessus, on deduit que les facteurs principaux, qui influent sur la vitesse de transformation de l'etat gazeux a l'etat liquide, sont le coefficient de la masse transmise, la surface de contact entre les phases et la force d'absorption. Ces facteurs determinent la construction de l'appareil concu pour la recuperation des gaz de fluor.

Au niveau de l'appareil d'absorption, on doit augmenter la valeur des coefficients de la masse transmise, la surface de contact entre phases et les forces de mouvements du procede

Le coefficient de la masse transmise depend des facteurs physiques geometriques et dynamiques. Il est determine d'apres les methodes experimentales a l'aide de la theorie de (Podobia).
b) Etude d'absorption de HF et le SiF4 par la methode "seule- goutte"

La methode "seule- goutte" permet d'une part l'absorption de HF et SiF4 et l'absorption de HF et SiF4 avec l'eau, et des differentes solutions et d'autre part d'etudier l'influence des vapeurs d'eau sur l'absorption.
En utilisant des solutions d'ammoniaque, de fluor d'ammonium, de potasse,etc...,le coefficient de la masse transmise de HF augmente en absence des vapeurs d'eau. En variant la temperature d'absorption(de 20 jusqu'au 70°c),ce coefficient augmente aussi de (3 a 7fois).

Dans le cas d'absorption de HF seul avec le vapeur d'eau, le coefficient de la masse transmise diminue La plus grande influence de vapeur d'eau se distingue lors des relations molaires H2O:HF=6:8
.
L'augmentation de la concentration des vapeurs d'eau, n'influe pas sur la vitesse d'absorption de HF.L'abscence de vapeur d'eau diminue beaucoup l'efficacite des solutions prises pour l'absorption.

Par exemple, lors de l'utilisation de la solution de soude (de 30 a 40g/l), la vitesse de HF transforme a l'etat liquide augmente seulement de 1,20 a 1,25 fois. L'influence de vapeur d'eau sur l'absorption de HF provoque le brouillard.

Dans le cas ou la concentration de HF est superieure a 1,5g/m3, et pour augmenter l'efficacite d'absorption de HF; on Augmente la surface de contact des phases.
La vitesse d'absorption de SiF4 ne depend presque pas de la temperature. L'absorption des solutions de HF et SiF4 limite la resistance dans la phase gazeuse, La vitesse d'absorption de HF et SiF4 (relation molaire 2:1), est de 1,5 plus grande que la vitesse d'absorption de SiF4.La relation F:SiO2 est stable dans la phase gazeuse et ne l'est pas dans la phase liquide : elle augmente .Ce qui explique que la vitesse d'absorption de l' HF par rapport au SiF4 est plus grande.