ZINC

L’extraction du zinc a donné lieu à un grand nombre de recherches ; mais les résultats obtenus ne sont pas encore très brillants. Les conditions ne sont plus les mêmes, en effet, que dans le cas du cuivre : le métal a beaucoup moins de valeur; il faudrait donc que les frais de traitement fussent beaucoup moins élevés ; or c’est précisément l’inverse qui a lieu.

En ce qui regarde l’extraction du métal de ses minerais, question qui n’est pas encore résolue, il est vrai, pour le cuivre, il n’y faut guère songer pour le zinc, ses minerais n’étant pas du tout conducteurs, à moins d’essayer des méthodes détournées.

A l’inverse du cuivre, le zinc ne se dépose bien que lorsque la densité de courant cathodique est considérable; d’autre part, la chaleur de formation des sels de zinc est beaucoup plus élevée que celle des sels de cuivre : la différence de potentiel aux bornes et, par conséquent, la dépense d’énergie sera, pour ces deux raisons, considérable.

Recheuches sim l’électholvse des sels de zixc. — La difficulté que présente la précipita" lion électrolytique des sels de zinc a eu pour résultat de donner naissance à un grand nombre de recherches. Le zinc, en effet, tend à se déposer sous forme spongieuse et inutilisable par conséquent; or, ce qu’il importe d’obtenir, c’est un métal pouvant directement être laminé et travaillé sans refonte préalable, d’autant plus que l’éponge de zinc s’oxyde très facilement.

Pour avoir un bon dépôt de zinc, il faut une grande densité de courant, sinon le dépôt est spongieux et on obtient un fort dégagement d’hydrogène à la cathode.

La qualité du dépôt varie également avec la température et d’une façon assez considérable.

ÉLECT ROMETALLU RGIE

Enfin, il importe de remarquer l’état d’acidité de la solution. Les oxydes qui se forment par la décomposition de l’eau sont cause de la production de zinc spongieux. L’éponge de zinc obtenue par voie électrolytique renferme toujours de l’oxyde de zinc ou un sel basique. Ce zinc spongieux, en effet, laisse un résidu lorsqu’on le dissout dans le mercure ; de plus, cette formation d’éponge de zinc est provoquée par les agents oxydants. Une solution de sulfate de zinc donnant un dépôt de zinc uni et blanc fournit immédiatement un dépôt spongieux si on y ajoute 0,01 0/0 d’ eau oxygénée ou 0,1 0/0 d’azotate de zinc.

De même, certains métaux qui facilitent l’oxydation du zinc, tels que le cuivre, l’antimoine, l’arsenic, donnent naissance à un dépôt spongieux s’ils se trouvent en solution.

Le zinc ne se déposant à l’état spongieux que lorsqu’il peut y avoir formation d’oxyde, on peut en conclure que, pour avoir un bon dépôt, il faut opérer en solution acide.

Il faut également éviter le trop grand excès d’acide qui donne un dégagement d’hydrogène très abondant à la cathode, de sorte que le dépôt a peu de cohésion par suite des bulles emprisonnées. En outre, Tacide libre favorise la solubilité des impuretés de l’anode. On maintien l'acidité constante par addition d'acide, ce qui a l’inconvénient d’exiger une certaine surveillance et augmente la teneur de l’électrolyte en sels métalliques. Il est plus simple d'employer une électrode insoluble supplémentaire, calculée de telle façon qu elle compense la perte d’acidité.

Extraction du zinc. — Procède Hœpfner. — On électrolyse une solution de chlorure de zinc, obtenue en traitant une solution de sulfate, par des eaux-mères du procédé Solvay. L’électrolyse se fait à chaud dans des électrolyseurs spéciaux munis de diaphragmes en cellulose nitrée. Les anodes sont en charbon. Les cathodes rotatives, dans les conditions où elles sont établies, évitent le dépôt de zinc spongieux et les autres inconvénients des procédés préconisés pour l’extraction du zinc par électrolyse.

On peut obtenir 5 kg de zinc et 15 kg de chlorure de chaux par cheval-jour. On peut même arriver à 16 kg de zinc par l’emploi d’un dépolarisant, en transformant un sel au minimum en sel au maximum ; mais, dans ce cas naturellement, on n’obtient pas de chlorure de chaux.

Le zinc obtenu titre 99,9-99,95. Il ne renferme pas d’arsenic. Le procédé a été employé d’abord à Fuerfuhrt (Allemagne) en 1897 ; en 1898, cette usine a produit 700 tonnes.

On l’utilise également dans l’usine Brunner, Mond et C° de Northwich (Angleterre), qui produisait, en 1898, 400 tonnes. Cette dernière usine exposait un bel échantillon de zinc, obtenu par ce procédé, dans la section anglaise des produits chimiques. Elle livre au commerce un produit donnant à l'analyse :

Zinc . ’. . 99,988 0/0

Fer . 0,0076

Plomb.... . 0,0034

Cuivre . 0,001

Électrozincage. — On a donné le nom de galvanisation, nom impropre s’il en fut, à l’opération consistant à recouvrir le fer préalablement décapé d’une couche de zinc, obtenue en plongeant l’objet dans un bain de ce métal en fusion. La couche obtenue est cristalline, irrégulière, grossière; mais le procédé coûte excessivement bon marché. On a pensé déposer également le zinc par électrolyse ; la dépense est plus considérable, mais le dépôt est plus régulier, homogène ; de plus, on peut recouvrir des pièces plus fouillées et même l'intérieur de.longs tubes, tels que ceux employés dans les chaudières.

Actuellement, les chaudières des maisons Belleville, Normand, Thornycroft..., sont, en grande partie, électrogalvanisées. Ces procédés sont devenus pratiques depuis 1895; mais de grandes améliorations ont été faites, depuis, pour rendre le procédé automatique. Comme pour tout dépôt électrolytique, l’opération consiste à dégraisser, décaper, neutraliser et recouvrir d’un dépôt de métal, en employant des anodes solubles. En général, c’est au fer que s’applique l’électrozincage.

Le dépôt de zinc électrolytique possède l’avantage suivant : le zinc précipité, même en

couche extrêmement mince, présente des irrégularités et des solutions de continuité aux endroits du métal où se trouvent des pailles, craquelures, etc., qui pourraient échappera l’examen. Cela permet donc de contrôler la qualité des pièces à recevoir. C’est pour cette raison que l’électrozincage des tubes de chaudières marines est exigé par l’Amirauté anglaise et la Marine française.

Décapage tlu fer. — Le décapage du fer est particulièrement délicat; ce métal est, en effet, recouvert la plupart du temps d'une couche d’oxyde salin (oxyde des battitures, en terme de métier : calamine) excessivement adhérente et très dure, sur laquelle les agents mécaniques et chimiques n’ont que peu d’action. Dans les petites installations, le décapage se fait à la main, soit au sahle, soit aux acides. Dans les grandes installations, on emploie le décapage aux acides

ou le décapage au sable et à l'air comprimé.

Décapage aux acides. — En général, on se contente de décaper dans une solution à 1, 2 ou 3 0/0 d’acide sulfurique commercial. L’Amirauté anglaise exige que tous les tuyaux d’acier des navires, les chaudières, les tubes collecteurs et toutes les plaques soient décapées dans l’acide chlorhydrique à 5 0/0, jusqu’à ce qu’il ne reste plus tracé de l’oxyde noir et des scories formées pendant la fabrication. Les plaques doivent être placées dans le bain sur le côté et non à plat ; quand elles sont retirées de la solution acide, toutes les surfaces doivent être brossées et lavées avec soin, mises dans un bain d’eau fraîche et finalement rincées sous un jet d'eau.

On se contente souvent de rincer les pièces dans un lait de chaux ou dans une solution alcaline, puis de les laver à grande eau.

Le décapage par les acides est long et coûteux ; la dépense d'acide est considérable, car les battitures ne se détachent que lentement et se dissolvent peu à peu dans l’acide qu’elles usent inutilement.

Pour remédier à cette usure de l’acide, M. Cowper-Coles a imaginé un collecteur magnétique de battitures, qui n'est autre chose qu’un électro-aimant muni de points conséquents dans le but d’étendre, autant que possible, le champ magnétique. Pour éviter l’attaque, l’appareil est enveloppé dans une gaine en cuivre, il est relié au circuit d'électrolyse et consomme 6 volts et 10 ampères. On le promène dans les cuves et il réunit ainsi les écailles en suspension et celles qui ne sont plus que peu adhérentes. De temps en temps, l’appareil est retiré du bain et l'oxyde est enlevé en rompant le circuit ou en frottant avec une brosse ou un racloir.

Un de ces appareils figurait dans l’Exposition anglaise (groupe V, Electricité) ; la figure 123 en représente un sortant du bain et garni de battitures.

On réalise ainsi une économie considérable. Dans les grands électrolyseurs, on peut disposer plusieurs de ces collecteurs.

M. Cowper-Coles emploie également l’action du courant pour faciliter le détachement des battitures, en opérant avec un bain chaud à 1 0/0 d’acide sulfurique et renversant de temps en temps le sens du courant au moyen d’un commutateur spécial. Au bout de dix minutes environ, les écailles sont toutes détachées ; on les enlève alors au moyen du collecteur.

Fig. 123. — Collecteur d’écailles à leur sortie du bain.

ÉLECTROMËTA l,LU RAIE

Un autre procédé, employé à l’usine de Teplitz (Bohême), consiste à employer comme électrolyte du sulfate de sodium à 20 0/0, de sorte que l’alcali produit au pôle négatif dégraisse la plaque, tandis que l’acide produit au pôle positif la décape. On opère avec une densité de courant de 0,6 à 1,2 amp : dm2 et une différence de potentiel de 4 volts. 11 y a formation d’hydrate de fer que l’on peut recueillir en faisant circuler le liquide et le filtrant. Ce procédé s’applique aux autres métaux et permet ainsi de récupérer le métal provenant de l’attaque, lorsqu’il a une certaine valeur.

Décapage au sable. — Le décapage à la main se fait en frottant les objets avec un chiffon humide imprégné de sable; il est très imparfait et très onéreux. On ne l’emploie que dans les petites installations.

L’emploi de l’air comprimé facilite beaucoup l’opération, la rend plus rapide, plus propre et plus économique.

L’installation ( flg . 124 et 125) comprend un compresseur d’air, A (à 0,7 kg : cm2), qui l’envoie par un tube B dans un récipient C, d’où on peut le diriger dans la soufflerie D où se trouve le sable; celui-ci, entraîné par le courant d’air, est dirigé, au moyen d’une lance E, sur les objets à décaper, placés dans une chambre spéciale F, dont le fond perforé, G, permet de recueillir le sable au moyen de trémies FI. Lorsque les trémies sont pleines, un tuyau d’aspiration 1 entraîne le sable dans un appareil pour le tamisage de l’air J, d’où on peut le retirer de temps en temps pour le renvoyer dans la soufflerie. Le réglage du débit de l’air comprimé et du sable se fait au moyen de deux soupapes L, commandées de la chambre de décapage.

On peut employer soit du sable quartzeux, dont la perte est de 10 0/0 environ à chaque passage, ou plus simplement une fine grenaille de fonte trempée dont la perte est insignifiante, la matière traitée restituant ainsi les 9/10 de la perte apparente. Lorsque les pièces sont de grandes dimensions, elles sont montées sur un chariot qui se déplace d’une façon continue dans la chambre de décapage et sont attaquées de chaque côté par un jet de sable.

D’une façon générale, pour le fer, le décapage au sable est le plus avantageux et celui qui donne les meilleurs résultats ; il permet même de supprimer l’opération du dégraissage.

Mode opératoire. — M. Cowper-Coles emploie des anodes insolubles en plomb, de sorte que l’acidité du bain augmente d’une façon continue ; cette acidité ne gêne pas lorsqu'elle ne dépasse pas une certaine limite ; lorsqu’elle devient trop considérable, on régénère l’électrolyte en le filtrant à travers des déchets de zinc ; on a ainsi une tension aux bornes plus élevée ; mais la dépense d’énergie est compensée par l’économie résultant de l’emploi de déchets de zinc et la simplification de la main-d’œuvre de ce fait.

L’installation (fîg. 126 et 127) comprend : une cuve de décapage A, une cuve de lavage B, auxquelles on peut ajouter : cuve de passage à l’eau de chaux, cuves de passage à la soude, cuve de rinçage, etc... La cuve de galvanisation est en bois ; l’électrolyte renferme environ 250 g r

Fio. 124 et 125. — Décapage au sable d'objets en fer pour l’électrozincage.