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RÉSUMÉ
Le zinc se place aujourd’hui au troisième rang des métaux non ferreux. Matériau ancien, le minerai de fer a longtemps contribué à la fabrication d’alliages de bronze et de laiton, avant d’être employé pour ses propriétés protectrices, puis ensuite dans la réalisation de toitures, gouttières et mobilier urbain. Avec le développement de l’automobile, il a été utilisé après guerre pour la galvanisation des carrosseries. Aujourd’hui, l’industrialisation du monde moderne a favorisé l’augmentation de la consommation en zinc (transport, infrastructure, bâtiment, équipement industriel), grandement apprécié pour ses propriétés chimiques, notamment son caractère fortement réducteur.
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Jean Michel HAU : Ingénieur ESEM Orléans
INTRODUCTION
Le zinc est un matériau ancien connu depuis l’antiquité. Avant d’être identifié sous sa forme métal, le minerai de zinc était utilisé avec les minerais de cuivre et d’étain pour la fabrication d’alliages de bronze et de laiton.
C’est au 18e siècle que naît véritablement la métallurgie du zinc. En 1742, Malouin découvrit les propriétés protectrices du zinc sur le fer et, en 1743, William Champion installait à Bristol en Angleterre la première unité de production de zinc métal à partir de calamine.
Durant le second empire, le zinc prend rapidement son essor, car il s’avère un matériau de choix pour la construction. Le zinc voit son usage se généraliser en France suite, notamment, aux travaux de modernisation de la ville de Paris entrepris par le Baron Hausmann : le zinc est alors utilisé pour la réalisation des toitures, des gouttières et du mobilier urbain.
La deuxième grande étape viendra après guerre, avec le développement de l’automobile : l’utilisation par les carrossiers de la tôle fine galvanisée permettra de remédier à l’épidémie de rouille qui sévissait en Europe en raison du salage des routes l’hiver.
Aujourd’hui, le zinc se place au troisième rang des métaux non ferreux, après l’aluminium et le cuivre.
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- Version archivée 1 de oct. 1988 par Michel DARCY
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5. Métallurgie thermique
C’est par un procédé thermique que fut assuré au début du XIXe siècle le démarrage de la production de zinc à dimension industrielle. La matière première était alors constituée par des minerais oxydés que le charbon permettait de réduire directement pour en extraire le métal. L’épuisement rapide de ces minerais conduit à s’orienter vers les blendes et, donc, à passer par une première étape de grillage pour arriver à l’oxyde.
La caractéristique principale de la métallurgie thermique du zinc résulte du fait que la température de réduction de l’oxyde par le carbone ou l’oxyde de carbone est supérieure à la température d’ébullition du métal. Le zinc étant gazeux lors de sa formation, sa séparation de la gangue du minerai est facilitée mais, en revanche, la cinétique de condensation des vapeurs devra être rapide pour éviter la réaction inverse d’oxydation quand la température s’abaisse.
5.1 Grillage des sulfures
Si l’objectif premier de cette étape est de transformer le sulfure en oxyde, dit « calcine », il est, plus largement, de préparer une charge dont les caractéristiques physico-chimiques induiront directement le rendement métallurgique ultérieur. Les éléments autres que le zinc sont à prendre en compte, par exemple pour la formation d’un laitier, si bien que les conditions particulières de grillage sont à adapter en fonction de l’outil à alimenter.
Dans tous les cas, la charge devra être suffisamment poreuse pour permettre un bon échange entre les phases gazeuse et solide. Elle devra, surtout dans les procédés continus, avoir la résistance mécanique voulue pour éviter l’écrasement.
Enfin, il faudra abaisser le plus possible, à moins de 0,5 %, la teneur en soufre total (sulfure plus sulfate). C’est pourquoi on utilise, pour la pyrométallurgie, un grillage agglomérant au cours duquel on atteint des températures plus élevées que dans les grillages alimentant une hydrométallurgie (on parle quelquefois de supergrillage).
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La transformation du sulfure de zinc en oxyde se fait par une réaction...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Mémoires de l'Académie royale des sciences - p. 76 (1742).
-
(2) - McNEIL (I.) - An Encyclopaedia of the history of technology - Routledge (1990).
-
(3) - FOWLER (P.) - * - . – Nyrstar – International Conference – CEO (2008).
-
(4) - BERISLAV GALOVIC CHELYABINSK - Recent Developments and Outlook of the Russian Zinc Sector - Zinc Plant, Russia 53rd Session of ILZSG, Lisbon, Portugal (2008).
-
(5) - Annual report on Chinese Zinc Market - Asian Metal Ltd (2007).
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(6) - HARVEY (E.B.) - Zinc oxide – Properties and applications - International Lead Zinc Research Organization.
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