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Auteur(s)
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Laurent RIZET : Ingénieur du Conservatoire national des arts et métiers - Président-directeur général de la société RVX (Recyclage-Valorisation-Expertise)
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Pierre-Emmanuel CHARPENTIER : Docteur de l’Institut national polytechnique de Grenoble (Génie des procédés) - Ingénieur de l’École supérieure d’ingénieurs de Chambéry (Génie de l’environnement) - Responsable scientifique à la société RVX
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Lire l’articleINTRODUCTION
La métallurgie extractive peut être divisée en deux parties : la pyrométallurgie et l’hydrométallurgie.
La pyrométallurgie a été la première employée, cela dès l’Antiquité.
L’hydrométallurgie, quant à elle, n’a vu le jour qu’à partir de la fin du XIX e siècle : le procédé de cyanuration de l’or a été développé en 1887, celui de l’argent en 1900. L’électrolyse du zinc n’a été réalisée qu’à partir de 1916.
L’hydrométallurgie s’est fortement développée depuis le début du siècle et a souvent pris le pas sur des procédés pyrométallurgiques pour la production de nombreux métaux (Zn, Ni, Cu). Tout d’abord utilisée pour le traitement de minerais ou de concentrés, elle est employée, depuis une quinzaine d’années, dans le traitement de déchets métalliques.
Par rapport à la pyrométallurgie, l’hydrométallurgie est moins coûteuse en énergie du fait que les opérations sont effectuées à des températures bien inférieures. Le facteur de taille est aussi à considérer car de petites unités peuvent être conçues à des coûts réduits. Elle permet aussi le traitement de minerais plus pauvres tout en améliorant le raffinage et le rendement d’extraction.
Nous verrons tour à tour, dans cet article, les diverses étapes d’un traitement hydrométallurgique, des éléments de dimensionnement ainsi que des exemples de traitements de minerais et de déchets.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1988 par André CHESNÉ, Dominique PAREAU
- Version archivée 2 de juin 2000 par Laurent RIZET, Pierre-Emmanuel CHARPENTIER
- Version courante de juin 2022 par Alexandre CHAGNES
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9. Procédés de recyclage de déchets : cas du zinc
Les aciéries électriques rejettent 20 kg de poussières par tonne d’acier produite. La quantité annuelle de poussières recueillie est de l’ordre de 600 000 tonnes en Europe. Ces poussières contiennent environ 20 à 25 % de zinc et cette proportion devrait encore augmenter du fait de la part croissante de la galvanisation. Elles contiennent également du plomb (5 %), du fer (20 à 25 %) des sels (5 %) et de la chaux. Les métaux se trouvent sous forme d’oxydes et de ferrites. Des procédés de recyclage de ces poussières ont été étudiés afin d’éviter leur mise en centre d’enfouissement contrôlé en tant que déchets ultimes. Deux procédés ont été développés à des stades avancés ; ces deux procédés permettent de recycler le zinc, le plomb et le résidu de traitement.
9.1 Procédé EZINEX
Le procédé EZINEX, développé par Engitec Inpianti, emploie comme agent de lixiviation une solution mixte de chlorure d’ammonium et de sodium. Le procédé se décompose en trois parties.
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La lixiviation des poussières est effectuée dans une solution de chlorure d’ammonium (200 g/L) et de chlorure de sodium (100 g/L) contenant 10 à 15 g/L de zinc, à une température de 70 C durant 1 h. Le zinc est dissous par le chlorure d’ammonium sous forme de complexes à hauteur de 70 %. Le plomb est dissous par le chlorure de sodium à raison de 50 %. Le résidu de lixiviation (60 à 70 % de la masse initiale) peut être recyclé en aciéries électriques après lavage à l’eau, séchage et adjonction de poudre de carbone.
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La cémentation par adjonction de poudre de zinc permet d’extraire le plomb lixivié. Cette opération réalisée à 70 C durant 30 min permet d’obtenir une solution contenant 35 g/L de zinc et quelques milligrammes par litre de plomb.
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L’électrolyse effectuée à 50 C et à une densité de courant de 300 A/m2 permet, grâce à des conditions opératoires très strictes, d’obtenir des cathodes de zinc massif. Ce zinc, d’une pureté de 99,7 %, peut être vendu en l’état. La solution appauvrie en zinc est renvoyée en lixiviation.
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