PRÉPARATION DU ZINC
La métallurgie du zinc sera décrite avec soin au tome V de cet ouvrage {article de M. Lodin).
Nous nous bornerons ici à indiquer succinctement et sans entrer dans le détail, le principe des opérations.
Ainsi qu’on l’a vu un peu plus haut, les minerais de zinc sont le zinc rouge, oxyde presque pur, le sulfure ou blende, et la calamine, mélange variable de silicate et carbonate, quelquefois formée par du carbonate pur.
On commence par ramener, autant que possible, tout le minerai à l’état d’oxyde de zinc.
Cette opération est inutile pour le zinc rouge. Pour le carbonate, il suffit d’une calcination pour chasser l’eau et l’acide carbonique ; le silicate perd seulement son eau s’il est hydraté.
La blende, au contraire, doit être soumise à un grillage prolongé, qui élimine la majeure partie du soufre à l’état d’acide sulfureux ; une partie est toujours conservée à l’état de sulfate non complètement décomposé par la chaleur.
L’oxyde obtenu, on le mélange d’oxyde et de silicate, doit être réduit par le charbon à une température très élevée. A cet effet, le minerai grillé est réduit en poudre fine et mélangé intimement avec du charbon : cette matière, placée dans des tubes disposés dans un four, est portée au rouge blanc vers 1300 degrés. La réduction a lieu, et le zinc volatil à cette température vient se condenser dans des récipients extérieurs de forme variable.
Cette réduction donne lieu à des remarques importantes. Elle exige une température fort élevée, qui doit être maintenue pendant un temps très iong, pour que l’opération soit aussi complète que possible. Pourtant, quoi qu’on fasse, il reste toujours environ 10 pour 100 de zinc dans le résidu de la chauffe.
La réaction chimique est assez nettement exprimée par la formule :
ZnO -I- C = Zn -t- CO.
C’est ce qui résulte de l’examen des gaz qui se dégagent. Les analyses suivantes, publiées par Fischer {Ding 1er s PolytechJi. Journal, CC.AXXYII,q). 387), se rapportent à la méthode silésienne; le charbon employé pour la réduction est formé de poussier de houilles.
Un peu avant le commencement d(
co=
CO
cm'
la distillation.
traces
Commencement de la distillation...
Cours de la distillation.
trace
Fin de l’opération.
trace
La première période correspond à la décomposition de la houille : quand la
ZINC
distillation a commencé, on voit que les gaz sont à peu près e.xclusivement lo;més d’oxyde de carbone.
Les vapeurs de zinc sont mélangées de gaz, et par suite difficiles à condenser. Elles saut d’ailleurs très oxydables ; aussi voit-ou toujours sortir des appareils de condensation une flamme bleuâtre très belle, produite par la combustion d’une partie du métal : l’oxyde formé ne pouvant être recueilli que très imparfaitement, il en résulte une perte notable.
Même dans les appareils de condensation, les vapeurs de zinc s’oxydent toujours un peu, et une portion, au lieu de passer à l’état liquide, se condense à leur extrémité en une poussière gi’ise très fine, que l’on nomme tuthie ou gris de zinc.
Sa proportion atteint quelquefois 10 pour 100 du métal recueilli à l’état liquide.
La composition du gris de zinc est très variable : il contient parfois jusqu’à 95 pour 100 de zinc métallique. Habituellement la quantité d’oxyde y est beaucoup plus grande. Voici l’analyse d’un gris de zinc (Aldendorff, Ann. de Pogg. CXXVIII, 466) :
Zinc méiallique. 39,99
Oxyde de zinc. 49,76
Carbonate de zinc. 3,29
Plomb. 2,47
Jlatière insoluble. 0,39
Cette poudre de zinc est très oxydable, à cause de l’extrême division du métal: aussi possède-t-elle des propriétés réductrices très actives, qui ont généralisé son usage dans l’industrie chimique. La majeure partie est retraitée dans les usines, comme oxyde de zinc.
Le zinc condensé dans les récipients, est en général assez impur ; il contien le plus souvent une assez forte proportion de plomb. Pour s’en débarrasser, on fond le zinc brut, et on le maintient longtemps à une température peu supérieure au point de fusion : une liquation se produit, et le plomb plus lourd s’accumule en majeure partie dans une poche située à la partie inférieure de la sole inclinée du four de fusion (voy. Métallurgie du zinc, Encyclopédie chimique, t. Y).
composition du zinc du commerce.
Le zinc du commerce n’est pas tout à fait pur ; il retient toujours des traces de divers métaux, et on peut y trouver du carbone, du soufre, du plomb, du cadmium, de l’arsenic, du manganèse, du fer, de l’antimoine, de l’étain, du nickel, du cobalt et du cuivre. Le plus souvent, il contient seulement un peu de plomb et quelques traces de fer.
Les zincs les plus purs proviennent du traitement du zinc rouge et de la franklinite, minerais abondants dans l’Amérique du Nord.
Les analyses suivantes donnent la composition de zincs de diverses prove-
lances.
Silésie.
Pensylvanic.
New-Jersey.
Indes.
Zinc.
Plomb.
Cadmium.
traces
Fer.
Le carbone existe en
proportions
variables.
toujours
faibles : d’après
Wackenroder, Elliot et Storer, il se trouve à l’état de brindilles, provenant des cornues à réduction, et qui sont englobées dans le métal pendant sa solidification. D’après Green, lierzelius et Schindler, il est uni au zinc en un véritable carbure.
Le zinc contient quelquefois un peu de soufre, d’après Elliot et Storer, mais en quantité très petite, inférieure à 0,1 pour 100.
L’arsenic accompagne fréquemment le zinc, mais il y est toujours en faible proportion, qui suffit pourtant à proscrire l’usage du zinc du commerce dans les recherches toxicologiques. Schâuffele a cherché à évaluer la quantité d’arsenic contenu dans les zincs de diverses origines: le zinc, attaqué par l’acide sulfurique, fournissait de l'hydrogène impur, qui, traversant un sel d’or, le réduisait en un précipité métallique facile à peser; il a trouvé ainsi pour 100 de métal essayé :
France. 0,000426 arsenic.
Silésie. 0,000097 —
Vieille-Montagne (Belgique). 0,000062 —
Corphalie (Belgique). 0,0000038 —
Les zincs d’Amérique ne paraissent pas en contenir une quantité appréciable; cependant Elliot et Storer ont constaté sa présence dans un zinc de New-Jersey. Au contraire, ils n’ont pas trouvé d’arsenic dans le zinc de Belgique. Cette opposition avec les résultats précités de Schâuffele s’expliquerait peut-être par la présence d’antimoine dans le zinc belge, qui en contient effectivement une certaine proportion (1).
Le cadmium existe presque toujours à côté du zinc dans ses minerais : aussi le métal en retient-il toujours une quantité variable. Le zinc de Silésie, le plus riche en cadmium, en renferme jusqu’à 1,63 pour 100 (Himly).
L’indium se trouve en très petite proportion dans le zinc de Freiberg, environ
(voy. Indium, article spécial de l’Encyclopédie chimique).
(1) L. L’Hôte a toujours trouvé de l’arsenic dans les zincs du commerce; le zinc laminé de la Vieille-Montagne lui a fourni par kilogramme, 36 à 20 milligrammes d’arsenic ; le zinc d’art en saumons, seulement des traces (Comptes rendus, XCVllI, 188i, p. 1491).
ZINC
Le fer se rencontre à peu près constamment, en quantité inférieure à 0,25 pour 100.
L’étain a été rencontré dans un grand nombre de zincs, en particulier dans du métal de Swansea (Grande-Bretagne) et New-Jersey (Elliot et Storer).
Le plomb constitue la plus abondante des impuretés du zinc, bien que sa proportion soit très variable. Les zincs d’Amérique n’en contiennent souvent que des traces, le zinc de Belgique ne renferme pour 100 que 0,3 de plomb (Elliot et Storer); au contraire, le métal de Silésie en contient jusqu’à 2,4 pour 100.
Le cuivre est rare dans les zincs du commerce : Elliot et Storer en ont trouvé une seule fois 0,13 pour 100.
Le zinc contient quelquefois de l'argent, provenant sans doute de galènes argentifères qui accompagnaient ses minerais. D’après Von Pufahl, le zinc de Silésie est assez argentifère : la proportion d’argent variait dans les échantillons étudiés de 0,002 à 0,0006 pour 100 de métal; au contraire, le zinc de la Vieille-Montagne, le zinc du Missouri ne renferment pas d’argent.
Quand on dissout le zinc du commerce dans un acide étendu employé en excès, il reste une poudre noire floconneuse, dont on a fait de nombreuses analyses. Sa composition paraît variable avec la qualité du métal dissous.
D’après Wackenroder, le zinc de Silésie laisse 2 pour 100 de résidu noir formé par du sulfure de plomb et par de menus éclats de charbon.
Rodwell trouva 0,5 pour 100 de charbon, associé à du sulfure de plomb, du sous-oxyde de plomb et un peu de fer. Jacquelain, Vogel trouvèrent dans le résidu, du charbon, du fer, du plomb, un peu de soufre : telle paraît être la composition ordinaire de cette matière, qui contient sans doute du zinc, car Barruel a obtenu en la chauffant au rouge avec du charbon, un alliage ainsi composé ;
Zinc. 58,6
Plomb. 34,5
Soufre. 5,5
Manganèse.j ’
