HYDROMÉTALLURGIE DU ZINC

Page 2 sur 5
HYDROMÉTALLURGIE DU ZINC.
En pratique, la lixiviation est une attaque acido-basique d'un minerai et suivant le domaine de
pH dans lequel on opère, on parlera de lixiviation acide, neutre ou basique. Parfois, plusieurs lixiviations sont
nécessaires pour éliminer des produits non voulus (impuretés, autres cations métalliques).
La mise en solution effectuée industriellement n’est pas aussi simple car, dans la
calcine, il y d’autres éléments métalliques qu’on veut éliminer au mieux, et quelquefois,
des métaux importants qu’on veut récupérer ! Dans la chimie du zinc, on réalise deux
lixiviations :
1. Lixiviation neutre.
On traite d’abord la calcine provenant du grillage (ZnO impur) par une solution d’acide sulfurique à 2
mol.L -1 , en présence d’air (parfois même de dioxygène)
Le zinc passe en solution (pendant plusieurs heures) sous la forme d’ions Zn 2+ selon la réaction :
2
ZnO 2H
Zn H O
( s) aq ( aq)
2
Cette réaction acide-base exothermique élève la température vers 60 °C et augmente le pH.
Ainsi, à ce stade :
La solution aqueuse, vers pH = 5, contient les ions
Zn 2+ , mais aussi des ions Cd 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Co 2+
chimiquement proches des ions zinc, ainsi que des
ions Fe 2+ qui proviennent du grillage de la pyrite
? Ces ions ferreux sont en faible quantité, du
fait de leur oxydation par le dioxygène de l’air et
de la précipitation de l’hydroxyde de fer III qui en
résulte.
Le solide, lui, contient le complément de zinc (> 10
%) sous la forme d’un oxyde associé à l’oxyde de
fer Fe 2 O 3 dans une structure stable et complexe,
une ferrite de zinc de formule (ZnO, Fe 2 O 3 ).
2. Lixiviation acide.
Pour récupérer au maximum le zinc, le résidu solide est attaqué à chaud (vers 90 °C) par la solution
aqueuse provenant de l’électrolyse : celle-ci contient en effet de l’acide sulfurique formé par l’électrolyse
et encore quelques ions Zn 2+ qui n’ont pas été réduits. La ferrite est dissoute et la solution contient maintenant
des ions Zn 2+ et des ions Fe 3+ . Elle contient aussi les ions métalliques qui avaient initialement précipités
sous formes d’hydroxydes.
De la partie solide, on peut récupérer du plomb, de l’argent et de l’or (en quantités
faibles mais non négligeables).
À ce stade, la solution acide contient des ions Zn 2+ et des ions Fe 3+ , dont
l’élimination est difficile !
Pour résoudre cette difficulté, plusieurs procédés sont utilisés qui permettent tous d’obtenir des précipités
plus complexes, mais facilement filtrables, ce qui n’était pas le cas de l’hydroxyde de fer III.
Après les lixiviations, la solution (acide) contient, outre les ions Zn 2+ , un certain
nombre de cations métalliques : Cd 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Co 2+ , Mn 2+
II. Cémentation de la solution.
L’élimination des impuretés est nécessaire, d’abord pour obtenir du zinc très pur, et aussi parce que
les aspects cinétiques des réactions d’électrolyse pourraient se trouver modifiés du fait de leur présence
!
L’élimination de la plupart d’entre eux est effectuée par cémentation, c’est à dire par réduction des
cations métalliques par un autre métal. Comme on ne veut pas introduire d’autres ions métalliques en
solution, il faut utiliser du zinc, lui même comme réducteur.
Le terme cémentation définit (du moins dans ce contexte d'hydrométallurgie) une
opération qui consiste à faire précipiter un métal en solution à l'aide d'un autre
métal.