ZINC
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Le zinc (symbole Zn, numéro atomique 30) est un élément chimique métallique blanc bleuâtre appartenant au sous-groupe II b de la classification périodique. Quoiqu'il soit de grande consommation et que ses applications se rencontrent dans la vie courante, il est peu connu. Le zinc est cité pour la première fois sous sa dénomination actuelle par Paracelse dans son traité De re metallurgica, au début du xvie siècle. Son exploitation industrielle a commencé en Angleterre en 1740.
Métallurgie
Les minerais de zinc se trouvent dans la nature sous deux formes principales : d'une part, les variétés sulfurées, blende (ou sphalérite) et wurtzite ; d'autre part, les variétés oxydées, smithsonite, hydrozincite (carbonates), franklinite, zincite (oxydes), hémimorphite (ou calamine), willemite (silicates). La blende (ZnS) représente 95 p. 100 de la production minière.
Cristaux rhomboédriques de smithsonite (Chessy, Rhône). Ce carbonate de zinc, autrefois appelé «spath de zinc», a ainsi été renommé en l'honneur de James Smithson, à l'origine de la fondation de la célèbre Smithsonian Institution de Washington.
Crédits : C. Bevilacquia/ De Agostini/ Getty Images
La calamine, sorosilicate hydraté de zinc, est le nom donné à l'hémimorphite lorsque celle-ci s'exprime en masses concrétionnées ou stalactitiques.
Crédits : CSP_JENYA/ Fotosearch LBRF/ Age Fotostock
Les teneurs en zinc du minerai varient de 4 à 20 p. 100. Le minerai sous forme de blende est enrichi par flottation. Les minerais oxydés, qui se prêtent mal à la flottation, sont moins exploités.
Grillage des minerais
Les minerais concentrés sont le plus souvent des blendes contenant de 28 à 32 p. 100 de soufre. Il est nécessaire de transformer le sulfure en oxyde par un grillage :
Le grillage s'effectue dans un four spécialement conçu ; on a utilisé successivement les fours Delplace, les fours Spirlet, les fours Wedge, les fours Flash et les fours à lit fluidisé.
Dans les fours à lit fluidisé, le minerai est maintenu en suspension par l'air de grillage soufflé par le bas à un débit convenable. Dans certaines conditions, le lit de minerai en suspension se comporte comme un fluide ; le contact air-particules de minerai est excellent, ce qui favorise la rapidité d'oxydation des sulfures. L'alimentation peut être constituée par du minerai fin ou granulé, la granulation permettant d'éviter un entraînement de poussière important. Cette technique s'est développée rapidement et tend à remplacer les autres procédés. Le minerai grillé obtenu convient très bien au procédé d'extraction par voie hydrométallurgique qui est, de loin, le plus utilisé actuellement. La granulométrie du concentré grillé garde sa finesse initiale, ce qui est favorable à sa dissolution ultérieure. La teneur en soufre résiduel, principalement sous forme de sulfate, est de 1 à 2 p. 100, ce qui n'est pas gênant pour ce genre de traitement.
Lorsque le zinc est obtenu par voie pyrométallurgique (cf. Réduction du minerai grillé), la teneur résiduelle en soufre doit être très faible, ce qui nécessite un chauffage à température plus élevée, de 1 000 0C à 1 200 0C. Le grillage est alors réalisé sur des machines Dwight et Lloyd, qui se présentent sous forme d'une bande sans fin de chariots mobiles munis de grilles, glissant sur des caissons étanches. L'air est soufflé à travers les grilles. La réaction de grillage étant très exothermique, afin de maintenir une température comprise entre 1 000 et 1 200 0C, du minerai déjà grillé est ajouté au minerai à griller. La teneur en soufre du minerai grillé est inférieure à 0,5 p. 100. La température atteinte permet un frittage partiel du concentré grillé ce qui améliore sa résistance à l'écrasement, indispensable à une réduction par voie pyrométallurgique dans un four de type haut fourneau. La haute température à laquelle est porté le concentré permet la volatilisation d'une grande partie du cadmium initialement contenu dans le minerai. Le cadmium est récupéré, sous forme de poussières, au cours de la purification des gaz de grillage et sert de matière premi [...]
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Écrit par :
- Noël DREULLE : directeur de recherche au Centre technique du zinc
- Paule DREULLE : chef des laboratoires de recherche et de contrôles de la Compagnie royale asturienne des mines
- Jean-Louis VIGNES : professeur d'université à l'I.U.F.M. de Créteil, chercheur au Centre d'études de chimie métallurgique (C.N.R.S.)
- Bernard WOJCIEKOWSKI : responsable zinc information de l'Union minière France
Classification
Autres références
« ZINC » est également traité dans :
BLENDE ou SPHALÉRITE
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Dans le chapitre « Propriétés » : […] Les propriétés physiques sont données dans le tableau 1 . Par ses propriétés chimiques et celles de ses composés, le cadmium a beaucoup de similitude avec le zinc. Ce dernier le déplace de ses sels : Cette propriété est exploitée dans les procédés d'élaboration du cadmium. Le cadmium a une bonne résistance à la corrosion dans les diverses atmosphères et, plus particulièrement, en milieu marin. S […] Lire la suite
CARBONATES
Dans le chapitre « Smithsonite » : […] Bien que sa structure soit identique à celle de la calcite, ce minéral présente rarement des cristaux ayant la forme du rhomboèdre ou du scalénoèdre. Le fer ferreux, le manganèse, le calcium, le magnésium, le cadmium peuvent se substituer en petites quantités au zinc. La couleur est variable : blanc, brun, vert, bleu, rose ou incolore. L'effervescence avec l'acide chlorhydrique à froid, la densit […] Lire la suite
CONGO RÉPUBLIQUE DÉMOCRATIQUE DU
Dans le chapitre « Les productions minières » : […] Les produits miniers fournissent à la R.D.C. les deux tiers de ses revenus d' exportation. Il s'agit principalement du cuivre, du cobalt, du coltan, du diamant et du zinc. L'or, l'argent, le cadmium et d'autres métaux sont aussi extraits, mais en petites quantités. La grande zone minière se trouve dans le sud du pays, au Katanga, autour des villes de Kolwesi, la capitale du cuivre, et de Likasi. […] Lire la suite
CUIVRE
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Dans le chapitre « Pathologies non transmissibles » : […] Une étude épidémiologique difficile illustre bien la complexité du problème. Elle porte sur l'intervention éventuelle d'un « facteur eau » dans l'étiologie de cette maladie plurifactorielle qu'est l' athérosclérose, qui combine l'athérome (infiltration graisseuse des parois artérielles) et la sclérose vasculaire. En 1957, l'attention a été attirée sur le rôle de l'eau par un Japonais, Kobayashi, […] Lire la suite
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Voir aussi
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- CÉMENTATION
- CHLORURES
- DÉSULFURATION
- EAU physico-chimie
- ÉLECTROLYSE
- EXTRACTION métallurgie
- FOURS
- GALVANISATION métallurgie
- GRILLAGE DES MINERAIS
- HAUT-FOURNEAU
- HYDROMÉTALLURGIE
- JAROSITE
- MÉTALLISATION
- OXYDATION
- OXYDE DE ZINC
- PRÉCIPITATION chimie
- PURIFICATION physico-chimie
- RAFFINAGE métallurgie
- RÉDUCTION chimie
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Pour citer l’article
Noël DREULLE, Paule DREULLE, Jean-Louis VIGNES, Bernard WOJCIEKOWSKI, « ZINC », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 19 janvier 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/zinc/