Obiettivi Formativi

Descrizione delle principali metodologie attualmente in uso nell’industria chimica inorganica e struttura dell’industria chimica inorganica di base (i.e. fertilizzanti). Obiettivo del corso è di fornire allo studente conoscenze specifiche su processi e prodotti, confrontando scelte tecniche e motivazioni che ad esse hanno portato.

Learning Goals

Description of the main methods currently in use in the chemical structure of inorganic chemistry and inorganic base (ie fertilizer). The course aims to provide students with knowledge of specific processes and products, comparing the technical choices and motivations that led to them.

Metodi didattici

Il corso prevede 60 ore di lezioni frontali ed esercitazioni integrate, ove possibile, con visite guidate ad industrie, impianti di produzione ed istituti di ricerca.

Teaching Methods

The course includes 60 hours of lectures supplemented, when possible, with guided tours to factories, production plants and research institutes.

Prerequisiti

Conoscenze di base già acquisite nei primi anni di Ingegneria Industriale

Prerequisites

Basic knowledge already acquired in the early years of the course.

Verifiche dell'apprendimento

L’esame orale sarà basato sugli argomenti trattati nel corso delle lezioni frontali. La discussione terrà conto, oltre che delle nozioni acquisite, anche delle capacità critiche del candidato e della sua capacità di esposizione (buona proprietà di linguaggio e capacità di sintesi). L’esame sarà considerato superato una volta accertato che lo studente possegga le nozioni basilari sulla catena di produzione dei composti di più largo impiego nell’industria inorganica (HNO3, H2SO4, Cl-NaOH, derivati di Si-Al, etc.)

Assessment

The oral examination will be based on the topics covered during the lectures. The discussion will take into account not only of knowledge acquired, including the critical skills of the candidate and his presentation skills (good properties of language and ability to synthesize). The exam will be considered outdated once it establishes that the student possesses the basic knowledge on the production chain consisting of several widely used in inorganic (HNO3, H2SO4, Cl-NaOH, derived from Si-Al, etc..)

Programma del Corso

ACQUA OSSIGENATA. Proprietà e caratteristiche chimico-fisiche. Produzione mondiale e fabbisogno industriale. Metodi di produzione del perossido di idrogeno. Processi di autossidazione. Autossidazione di antrachinoni. Autossidazione di alcoli. Autossidazione di idrobenzene. Processi elettrolitici. Processo all'acido persolforico. Altri processi di produzione (cenni). Purificazione e concentrazione. Impieghi industriali. Trattamento delle acque. Il perborato di sodio. Industria dei detergenti (cenni). DERIVATI AZOTATI. Produzione industriale di ammoniaca (richiami). L'inquinamento nell'industria dell'NH3. Trasporto e stoccaggio. Derivati dell'ammoniaca: acido nitrico (cenni), urea (cenni), idrazina e idrossilammina. Metodi di produzione dell'idrazina. Processo Rasching. Processo all'urea. Processo all'acqua ossigenata. Idrossilammina. Importanza economica ed applicazioni. Processo Rasching. Produzione da ossido di azoto. Processo DSM-HPO Stamicarbon. Applicazioni industriali dell'idrazina e dell'idrossilammina. ALLUMINA e ALLUMINIO. Estrazione della Bauxite e primi trattamenti del minerale. Processo Bayer per la produzione di allumina. Processo combinato. Processi pirogenici. Attacchi acidi (solforoso, solforico, cloridrico e nitrico). Processo Blanc. Elettrolisi dell'allumina. Processo Hall-Heroult. Cella ad anodi precotti. Cella Söderberg. Purificazione dell'alluminio con metodi elettrochimici. Cella di raffinazione Pechiney. Impieghi dell'alluminio e dell'allumina. Impieghi catalitici dell’allumina. SILICIO. Generalità. Produzione del silicio grado metallurgico (MG). Produzione del silicio policristallino (EG). Preparazione del clorosilano a letto fluido. Processo Dupont, processo van Arkel e processo Siemens. Purificazione del Si col metodo della fusione a zone. Produzione di monocristalli di Si. Metodo Czochralski. Impurezze di ossigeno, azoto e ferro. Introduzione di dopanti in fase gassosa o liquida. Drogaggio per bombardamento neutronico. Diagramma di stato e leghe ferro-silicio. MATERIALI CERAMICI. Definizione e classificazione dei prodotti ceramici. Terre cotte, faenze, terraglie, gres, porcellane, refrattari. Materie prime e materiali complementari. Ceramiche a base di silicati, ceramiche ossidiche e ceramiche non ossidiche. Trattamenti preliminari delle argille. Lavorazione allo stato plastico e allo stato secco. Preparazione degli impasti. La foggiatura per stampatura, per estrusione, al tornio. Trattamento termico e modifica delle fasi cristalline e amorfe. Cottura dei prodotti ceramici. Forni continui e discontinui. Fornaci Hoffman e forni a tunnel. Materiali ceramici compositi: tecniche di preparazione. Hot e cold pressing, tape casting, chemical vapour infiltration, processo "sol-gel". Sinterizzazione. Metodi di caratterizzazione dei prodotti ceramici: porosimetria, granulometria, BET, SEM, TEM , XRD. ZEOLITI. Importanza industriale. Struttura e classificazione (cenni). Zeoliti A e X. Processi di produzione (idrogel, gel preformato, da caolino). Commercializzazione e trattamenti di Z. naturali. Trattamenti idrotermali. Proprietà ed usi delle zeoliti. Adsorbimento selettivo, essiccamento, scambio ionico e impighi catalitici (cenni). Produzione di ZSM e processo Mobil. Caratterizzazione catalitica: a-test, indice di constraint.

Course Syllabus

HYDROGEN PEROXIDE. Chemical and physical properties and characteristics. World production and industrial uses. Methods of production of hydrogen peroxide. Autoxidation processes. Autoxidation of anthraquinones. Autoxidation of alcohols. Autoxidation of idrobenzene. Electrolytic processes. Persolforico acid process. Other production processes (introduction). Purification and concentration. Industrial uses. Water treatment. The sodium perborate. Detergent industry (outline). NITROGENOUS DERIVATIVES. Industrial production of ammonia (references). Pollution dell'NH3 industry. Transport and storage. Ammonia derivatives: Nitric acid (notes), urea (notes), hydrazine and hydroxylamine. Methods of production of hydrazine. Rasching process. Urea process. Process water oxygenated. Hydroxylamine. Economic importance and applications. Rasching process. Production of nitric oxide. DSM-HPO process Stamicarbon. Industrial applications of hydrazine and hydroxylamine. Alumina and aluminum. Extraction of bauxite ore and early treatment. Bayer process for alumina production. Combined process. Pyrogenic processes. Attacks acids (sulfuric, sulfuric, hydrochloric and nitric acids). Blanc process. Electrolysis of alumina. The Hall-Héroult. Cell anode pre-cooked. Söderberg cell. Purification of aluminum with electrochemical methods. Pechiney refining cell. Uses of aluminum and alumina. Purpose of the alumina catalyst. SILICON. Generalities. Production of metallurgical grade silicon (MG). Production of polycrystalline silicon (EG). Preparation for the silicones fluidized bed. Process Dupont, van Arkel process and the Siemens process. Purification of the method is the fusion zone. Production of single crystals of Czochralski Method Yes. Impurities of oxygen, nitrogen and iron. Introduction of dopants in the gas phase or liquid. Doping to neutron bombardment. State diagram and iron-silicon alloys. CERAMIC MATERIALS. Definition and classification of ceramic products. Terracotta, faience, pottery, stoneware, porcelain, refractory. Raw materials and supplementary materials. Ceramics based on silicates, oxides and ceramics unfired ceramics. Preliminary treatment of the clay. Working in a plastic state and dry state. Preparation of the mixtures. The molding for embossing, extrusion, lathe. Heat treatment and modification of the crystalline and amorphous phases. Firing of ceramic products. Continuous furnaces and discontinuous. Hoffman kilns and tunnel kilns. Ceramic composite materials: preparation techniques. Hot and cold pressing, tape casting, chemical vapor infiltration, a process "sol-gel". Sintering. Methods for characterization of ceramic products: porosity, particle size, BET, SEM, TEM, XRD. ZEOLITE. Industrial importance. Structure and classification (overview). Zeolites A and X. Production processes (hydrogels, gels preformed by kaolin). Marketing and processing of Z. natural. Hydrothermal treatments. Properties and uses of zeolites. Selective adsorption, drying, ion exchange and catalytic impighi (outline). Production process and ZSM-Mobil. Catalytic characterization: a test, index constraint.