HYDROMÉTALLURGIE DU ZINC

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HYDROMÉTALLURGIE DU ZINC.
Rappel :
On définit le « rendement en courant » ou rendement faradique F d’un électrolyseur, comme le rapport
de la masse de métal effectivement obtenue sur la masse de métal calculée selon la loi de Faraday :
mexpérimentale Iutile
F .
m I
calculée appliquée
Les pertes d’énergie sont principalement dues :
au rendement en courant, voisin de 90 %, dû à la concurrence de la réaction de réduction du
proton : 2Haq2eH2( g)
;
à la diminution de la concentration en ions Zn 2+ dans le bain. On ne mène pas
l’électrolyse à terme en laissant de 10 à 20 g de Zn 2+ par litre.
à la présence d’impuretés dans la solution (Mn 2+ , Mg 2+ , Ca 2+ ).
2°) Choix des électrodes ; courbes intensité – potentiel.
Deux espèces peuvent être réduites : aq H et Zn 2+ .
Si l’on ne considérait que l’aspect thermodynamique, la réduction de aq H inter-
viendrait avant celle de Zn 2+ .
Mais il existe une forte surtension de dégagement
de H 2 sur l’aluminium et sur le zinc. Dès
que l’électrolyse a commencé, celle-ci se recouvre de zinc,
la transformant de fait en cathode de zinc présentant une
surtension favorable à la réduction de Zn 2+ en Zn.
Ainsi, la formation de zinc à la cathode
au lieu de H 2 est permise car la réaction
se fait sous contrôle cinétique.
À l’anode, seule l’oxydation de l’eau est possible.
(aux températures usuelles, les ions sulfate ne
sont pas cinétiquement actifs et on peut les considérer comme indifférents).
Le choix du métal doit obéir à un certain nombre de critères :
- prix de revient (ce qui exclut l’utilisation industrielle du platine),
- stabilité en milieu acide.
Le plomb assure un bon compromis, comme on va le justifier plus loin.
La figure ci-contre montre la courbe I= f(E) pour un
électrode de travail en plomb sur une solution aqueuse
d’acide sulfurique à 0,5 mol/L.
Quand l’électrode de travail fonctionne en cathode,
la réaction observée est l’habituelle réduction des
ions aq H avec une surtension cathodique d’environ 1
V.
Quand l’électrode de travail fonctionne en anode, on
constate un début d’oxydation, vers 0,60 V, suivie
d’une chute brutale du courant.
Ensuite, vers 2 V, on observe l’oxydation de l’eau,
avec dégagement de O2 (la surtension anodique est
d‘environ 0,8 V)