Zinc

30

Zn

Zinc

Données physico-chimiques

Données atomiques

Numéro atomique	Masse atomique	Configuration électronique	Structure cristalline	Rayon métallique pour la coordinence 12
30	65,38 g.mol-1	[Ar] 3d10 4s2	hexagonale compacte de paramètres a = 0,2665 nm et c = 0,4947 nm	139,4 pm

Données physiques

Masse volumique	Dureté	Température de fusion	Température d’ébullition	Conductibilité électrique	Conductibilité thermique	Solubilité dans l’eau
7,14 g.cm-3	2,5	419,58°C	907°C	16,6.106 S.m-1	116 W.m-1.K-1	insoluble

Données chimiques

Électronégativité de Pauling	pKa : Zn2+aq/ZnOH+aq	pKs : Zn(CN)2	pKs : Zn(OH)2	pKs : ZnS blende	pKs : ZnS wurtzite	pKs : Zn(IO3)2
1,65	9	22,6	16,1	23,7	21,5	5,4

Potentiels standards :

Zn(OH)2 + 2e = Zn(s) + 2OH–	E° = -1,24 V
Zn(OH)42- + 2e = Zn(s) + 4OH–	E° = -1,21 V
Zn2+ + 2e = Zn(s)	E° = -0,76 V

Données thermodynamiques

Zinc cristallisé : Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 41,63 J.K-1mol-1 Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 25,4 J.K-1mol-1 Enthalpie molaire standard de fusion à la température de fusion : 6,7 kJ.mol-1 Enthalpie molaire standard d’ébullition à la température d’ébullition : 114,8 kJ.mol-1

Zinc gazeux : Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : 130,42 kJ.mol-1 Enthalpie libre molaire standard de formation à 298,15 K : 94,9 kJ.mol-1 Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 160,87 J.K-1mol-1 Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 20,8 J.K-1mol-1

Données industrielles

Matières premières

La teneur moyenne en zinc de l’écorce terrestre est de 80 ppm.

Les émissions atmosphériques naturelles de zinc liées au volcanisme, à l’érosion des roches… sont estimées à 5,9 millions de t/an. Les émissions liées aux activités humaines sont estimées à 57 000 t/an.

Dans les minerais, le zinc est très souvent associé à Pb et Cd ainsi qu’à Fe, Cu, Bi, Sb, As, Ge, In, Ag, Au…. Les minerais de zinc sont la principale source de cadmium, germanium et indium.

Minerais : le principal est la blende ou sphalérite (ZnS), les autres sont la smithsonite (ZnCO₃), l’hémimorphite ou calamine (Zn₄Si₂O₇(OH)₂,H₂O). La blende représente 95 % de la production minière.

La teneur des minerais tout venant est comprise entre 4 et 20 % de Zn. 80 % des exploitations minières représentant 64 % de la production sont souterraines, 8 % (15 % de la production) à ciel ouvert et 12 % (21 % de la production) associent les 2 types d’exploitation. En 2009, il y avait 144 mines en exploitation dans le monde.

Principales mines en activité, d’après la production de 2022 :

en milliers de t zinc contenu dans les concentrés miniers

Red Dog (États-Unis), en 2023	540		Gamsberg (Afrique du Sud), en 2022-23	208
Rampura Agucha (Inde), en 2022-23	485		San Cristóbal (Bolivie), estimation	200
Antamina (Pérou), en 2023	464		Peñasquito (Mexique)	173
Mount Isa (Australie), en 2023	287		Dugald River (Australie)	173
Mc Arthur River (Australie), en 2023	262		Wulagen (Xinjiang, Chine)	141

• La plus grande mine de zinc au monde, jusqu’en 2008 et depuis 2015, est celle de Red Dog, en Alaska. L’exploitation, à ciel ouvert, par Teck, a démarré en 1990, le gisement avait été découvert en 1968. Fin 2022, les réserves prouvées et probables sont de 38,5 millions de t de minerai contenant 12,4 % de Zn, 3,6 % de Pb et 66,2 g/t d’argent. En 2023, la production a été de 539 80 t de Zn, 93 400 t de Pb et 358 t d’argent, en 2021. 30 % de la production de concentrés de zinc est traité dans la raffinerie exploitée par Teck, à Trail, au Canada, en Colombie Britannique. L’épuisement de la mine principale (Red Dog « Main ») est compensé par l’exploitation de gisements adjacents dont Red Dog « Aqqaluk » également à ciel ouvert. Les conditions climatiques ne permettent l’exportation des concentrés miniers que durant 100 jours entre les mois de juillet et octobre.
  Aux États-Unis, la production avec 7 mines en exploitation provient, en 2022, à 79 % d’Alaska avec la mine de Red Dog (553 100 t de Zn) et celle de Greens Creek exploitée par Hecla Mining avec 52 312 t de Zn.
• De 2008 à 2014, la plus importante mine de zinc dans le monde a été celle de Rampura Agucha, dans le Rajasthan, en Inde, exploitée par Hindustan Zinc, détenu à 64,9 % par Vedanta et 29,5 % par l’État indien. Sa production a été, en 2022-23, de 486 326 t de zinc et 49 341 t de plomb. Les réserves prouvées et probables sont de 44,8 millions de t de minerai renfermant 11,2 % de Zn, 1,3 % de Pb et 42 g/t de Ag. La mine a effectué une transition entre une exploitation à ciel ouvert et une exploitation souterraine.
• La mine de zinc d’Antamina, au Pérou, est détenue par Glencore à 33,75 %, BHP-Billiton à 33,75 %, Teck à 22,5 % et Mitsubishi à 10 %. Elle est située dans la cordillère des Andes entre 4 200 et 4 700 m d’altitude, dans la province de Huari. Le minerai, extrait à ciel ouvert, est concentré puis mis en suspension dans l’eau et envoyé à l’aide d’un minéralduc de 302 km de longueur jusqu’au port de Punta Lobitos situé près de Port Huarmey afin d’être exporté. Le minéralduc de 21 à 25 cm de diamètre est enfoui à 1 m de profondeur. Le trajet dure environ 50 h, avec une capacité de 2,5 millions de t/an. Les réserves prouvées et probables sont, fin 2022, de 283 millions de t avec 0,74 % de Zn, 0,94 % de Cu, 0,03 % de Mo et 10 g/t de Ag, ainsi que du plomb et du bismuth. En 2023, la production a été de 464 000 t de Zn, 421 900 t de Cu, 360,6 t d’argent et, en 2021, 7 407 t de plomb, 2 234 t de molybdène. La production a débuté en 2001 et devrait se poursuivre jusqu’en 2026.
• En Australie, exploitée par Glencore, la mine de Mc Arthur River a produit, en 2023, 262 200 t de Zn, 50 400 t de Pb et 40,2 t de Ag. Les réserves prouvées et probables sont, fin 2022, de 81 millions de t renfermant 8,99 % de Zn, 4,18 % de Pb et 42 g/t de Ag. Les mines de Mount Isa, regroupées avec celles de Lady Loretta et George Fisher, en Australie au nord-ouest de la province du Queensland, exploitées également par Glencore ont produit, en 2023, 287 200 t de zinc, 96 700 t de plomb et 173,8 t d’argent. Ce complexe minier produit également du cuivre, avec 69 100 t. Les réserves prouvées et probables sont, fin 2022, de 17,2 millions de t de minerai de cuivre contenant 1,84 % de cuivre ainsi que 67 millions de t de minerai de zinc contenant 7,00 % de zinc, 3,56 % de plomb et 64 g/t d’argent.
• En février 2019 a été inaugurée la mine de Gamsberg, en Afrique du Sud, développée par le groupe indien Vedanta, avec une production qui devrait atteindre 250 000 t/an de Zn. En 2022-23, la production a été de 207 421 t de Zn et 180 t de Pb. Les réserves sont de 91,6 millions de t renfermant 6,0 % de Zn et 0,5 % de Pb.
• La mine à ciel ouvert de San Cristóbal, en Bolivie, est exploitée par le groupe japonais Sumitomo Corporation. En 2021, la production de concentrés de zinc-argent a été de 394 000 t et celle de concentrés de plomb-argent de 86 000 t. Les concentrés sont transportés par voie ferrée jusqu’au port de Mejillones, au Chili.
• La mine de Peñasquito, au Mexique, est exploitée par le groupe Newmont. Elle a été acquise, début 2019, auprès de Goldcorp. C’est une mine d’or qui a produit, en 2022, 17,6 t d’or, 865 t d’argent, 172 821 t de zinc et 81 194 t de plomb. Fin 2022, les réserves prouvées et probables sont de 316 millions de t renfermant 0,79 % de Zn, 0,32 % de Pb, 34 g/t de Ag et 0,53 g/t de Au.
• En novembre 2017, la mine de Dugald River, dans la province du Queensland, en Australie, exploitée par MMG, détenu par le groupe chinois China Minmetals, est entrée en production. En 2022, la production a été de 173 395 t de Zn, 20 869 t de Pb et 41,7 t de Ag. Les réserves prouvées et probables sont de 22 millions de t renfermant 10,5 % de Zn, 1,4 % de Pb et 39 g/t de Ag.
• La mine à ciel ouvert de Wulagen, dans la province du Xinjiang, en Chine, est exploitée par le groupe chinois Zijin Mining avec, en 2022, une production de 140 760 t de Zn et 20 225 t de Pb.
• Les mines de Cerro Lindo, au Pérou, et Vazante, au Brésil, sont exploitées par Nexa Resources, filiale du groupe brésilien Votorantim. En 2022, la production de Cerro Lindo a été de 84 392 t de Zn, 32 758 t de Cu, 15 641 t de Pb, 128,4 t de Ag et 129 kg de Au et les réserves prouvées et probables sont de 41,43 millions de t renfermant 1,57 % de Zn, 0,59 % de Cu, 0,22 % de Pb, 22,5 g/t de Ag. La production de Vazante a été de 131 527 t de Zn, 1 160 t de Pb et 14,7 t de Ag et les réserves prouvées et probables sont de 13,5 millions de t renfermant 9,64 % de Zn, 0,27 % de Pb et 15,2 g/t de Ag.
• La plus importante mine européenne est celle de Tara en Irlande, exploitée par Boliden. En 2022, la mine a produit 103 000 t de Zn, 14 000 t de Pb et 2,750 t de Ag. Les réserves prouvées et probables sont de 15 millions de t de minerai contenant 5,5 % de Zn et 1,5 % de Pb.
• La mine souterraine de Neves Corvo, dans la province de l’Alentejo, au Portugal, est exploitée par Lundin Mining. Elle comporte deux zones, l’une riche en cuivre, l’autre riche en zinc. En 2022, la production est de 82 435 t de Zn, 31 906 t de Cu et, en 2021, 4 890 t de Pb et 30 t de Ag. Les réserves prouvées et probables sont, pour la zone riche en cuivre de 21,2 millions de t renfermant 2,1 % de Cu, 0,6 % de Zn, 0,2 % de Pb et 32 g/t de Ag et pour le zone riche en zinc de 22,3 millions de t renfermant 0,3 % de Cu, 7,5 % de Zn, 1,7 % de Pb et 63 g/t de Ag. Courant 2022, la capacité de production en concentrés de zinc est passée de 75 000 à 155 000 t/an de zinc contenu et est devenue la plus importante mine européenne de zinc.

Minéralurgie ou concentration :

Après extraction du minerai, celui-ci subit un traitement physique consistant à éliminer une grande partie de la gangue. Dans le cas des minerais sulfurés, une flottation est généralement effectuée. Elle consiste à séparer d’une part les parties valorisables d’un minerai et d’autre part la gangue, en jouant sur leurs propriétés de surface et plus particulièrement sur le caractère hydrophobe ou hydrophile (mouillant) de celles-ci.

Avant de pouvoir séparer les constituants du minerai, il faut « libérer » les particules valorisables par broyage qui sera d’autant plus poussé que, par exemple les sulfures métalliques à récupérer, seront disséminés dans le minerai sous forme de fines particules. Ainsi, les blocs de quelques m³ extraits de la mine seront broyés jusqu’à atteindre quelques dizaines à quelques centaines de micromètres.

La flottation est réalisée dans des cuves dans lesquelles le minerai broyé est mis en suspension aqueuse. Des ajouts éventuels sont effectués pour ajuster le pH, modifier les propriétés de surface des particules à l’aide de collecteurs, former des mousses stables. D’autres ajouts permettent de moduler l’action des agents collecteurs : des déprimants augmentent le mouillage, des activateurs annihilent les effets des déprimants. Par ailleurs, une arrivée d’air permet de former des bulles qui entraînent en surface les éléments valorisables qui se retrouvent dans des mousses en formant une écume. Cette dernière, après séchage, donne des concentrés.

Il est également possible de séparer sélectivement divers sulfures métalliques d’une part de la gangue et d’autre part entre eux.

Après flottation les concentrés contiennent de 40 à 60 % de Zn (en moyenne 53 %) sous forme de sulfure de zinc ZnS. Lors de la flottation le zinc n’est pas transformé chimiquement, il reste sous forme de sulfure.
En général, la concentration est effectuée dans des installations voisines de l’extraction minière, les concentrés étant évacués, souvent par voie maritime, vers les installations de traitement métallurgique. Le schéma ci-dessous illustre les opérations de concentration par flottation.

Schéma de principe d’un circuit de flottation différentielle

Exemple de flottation concernant un minerai contenant de la blende, de la pyrite et de la galène, dans une gangue de calcite et de dolomie.

Broyage : le minerai a été broyé pour que 80 % du produit passe au tamis de 170 microns.

Flottation : les résultats moyens du traitement par flottation sont les suivants :

Consommations de réactifs :

Composition des concentrés obtenus :

Productions minières

Production minière de zinc

En milliers de t de zinc contenu, en 2023, sur un total mondial de 12 millions de t. Source : USGS

en milliers de t de Zn contenu

Chine	4 000		Mexique	690
Pérou	1 400		Bolivie	490
Australie	1 100		Kazakhstan	330
Inde	860		Russie	310
États-Unis	750		Afrique du Sud	230

La production de l’Union Européenne (Suède, Irlande, Portugal, Espagne, Pologne, Finlande…), en 2017, est de 683 400 t.

Commerce international : en 2022.

Principaux pays exportateurs sur un total mondial de 12,490 millions de t de concentrés, en 2019.

en milliers de t de concentrés

Australie	2 064		Belgique	535
Pérou	1 313		Afrique du Sud	533
Turquie	865		Suède	428
Bolivie	772		Portugal	403
États-Unis	651		Chili	340

Les exportations de l’Australie sont destinées à la Chine à 57 %, à la Corée du Sud à 20 %, au Japon à 10 %, à l’Espagne à 5 %.

Principaux pays importateurs.

en milliers de t de concentrés

Chine	4 128		Canada	608
Corée du Sud	1 690		Pays Bas	389
Espagne	982		Norvège	350
Belgique	970		Allemagne	312
Japon	867		France	230

Les importations chinoises proviennent d’Australie à 26 %, du Pérou à 16 %, d’Afrique du Sud à 11 %, de Russie à 6 %.

Principaux producteurs : en 2022.

en milliers de t de Zn contenu dans les concentrés miniers

Glencore (Suisse), en 2023	918		Industrias Peñoles (Mexique)	269
Hindustan Zinc (Inde), en 2022-23	839		Boliden (Suède)	260
Teck (Canada), en 2023	644		Volcan (Pérou)	225
Zijin Mining (Chine)	402		MMG (Chine)	224
Nexa Resources (Brésil)	296		Sumitomo Corporation (Japon), en 2021	220

• Glencore exploite, en 2023, des mines de zinc :
  • en Australie, dans le Queensland, à Mount Isa et Lady Loretta avec une production de 287 200 t de zinc et Mc Arthur River avec 262 200 t,
  • au Kazakhstan avec 173 900 t, la mine de Zhairem, est entrée en production, en 2021, avec une capacité prévue de 150 000 t/an,
  • au Canada, à Kidd avec 38 600 t,
  • au Pérou à Antamina avec 156 600 t,

A acquis, fin 2017, 23 % de La Compañia Minera Volcan, qui exploite, au Pérou, diverses unités minières, Yauli (4 mines souterraines) avec, en 2022, 148 000 t de Zn, 22 000 t de Pb, 3 000 t de Cu, 218 t de Ag, Chungar (2 mines souterraines) avec, 47 000 t de Zn, 19 000 t de Pb, 1 000 t de Cu, 65,3 t de Ag, Alpamarca (une mine souterraine et une à ciel ouvert) avec, 5 800 t de Zn, 4 000 t de Pb, 200 t de Cu, 21,8 t de Ag et Cerro de Pasco avec 24 000 t de Zn, 9 000 t de Pb, 40,4 t de Ag. En 2022 a produit un total de 225 000 t de Zn, 55 000 t de Pb, 4 000 t de Cu et 435 t de Ag. Fin 2022, les réserves prouvées et probables de Volcan sont de 31,5 millions de t renfermant 3,7 % de Zn, 0,9 % de Pb, 0,1 % de Cu et 75 g/t de Ag.

• Vedanta exploite, en Inde, à Rampura-Agucha, dans le Rajasthan, l’une des plus importantes mines au monde, ainsi que 4 autres mines, toutes souterraines, Kayad, Sindesar, Rajpura et Zawar, au travers de Hindustan Zinc Limited (HZL), société possédée à 64,9 %, l’État indien en détenant 29,5 %, avec, en 2022-23 une production de 839 051 t de zinc, 223 039 t de plomb et 714 t d’argent. En mai 2010, Vedanta a acquis les activités d’Anglo American dans le zinc et le plomb, avec les mines de Skorpion en Namibie (fermée en 2020) et Black Mountain en Afrique du Sud (22 388 t de Zn, 42 723 t de Pb et 5 016 t de Cu, 48 t de Ag, en 2017-18), détenue à 74 %. En Afrique du Sud, développe le projet de la mine de Gamsberg avec une production de 207 421 t de Zn, en 2022-23 et 180 t de Pb et des réserves prouvées et probables de 91,6 millions de t renfermant 6,0 % de Zn et 0,5 % de Pb.
• Teck, a produit, en 2023, 644 000 t de zinc contenu dans des concentrés lors de l’exploitation des mines :
  • de Red Dod, en Alaska, avec 539 800 t,
  • Antamina, au Pérou avec une participation de 22,5 % d’une production de 464 000 t, soit 104 200 t.
• Zijin Mining exploite des mines de zinc en Chine, en Russie et en Érythrée. A produit, en 2022, 402 321 t de zinc, 39 661 t de plomb, 387,5 t d’argent et 56,4 t d’or.
  • Les mines chinoise sont celles de Wulagen dans le Xinjiang, à ciel ouvert, avec 140 760 t de Zn et 20 225 t de Pb et de Miaogou en Mongolie Intérieure, souterraine, avec 45 302 t de Zn et 9 984 t de Pb, ainsi que la mine souterraine de cuivre de Habahe Ashele dans le Xinjiang, détenue à 51 %, avec 9 419 t de Zn et 45 124 t de Cu,
  • en Russie détient 70 % de la mine de Kyzyl-Tash Turk, dans la République de Tuva, avec 85 382 t de Zn et 6 219 t de Pb,
  • en Erythrée exploite la mine à ciel ouvert de Bisha avec 120 529 t de Zn.
• Nexa Resources détenu à 64,25 % par Votorantim, exploite :
  • au Pérou les mines de Cerro Lindo, avec, en 2022, une production de 84 392 t de zinc contenu, El Porvenir avec 51 561 t, Atacocha avec 9 552 t,
  • au Brésil, dans l’État du Minas Gerais, les mines de Vazante avec 131 527 t et de Morro Agudo avec 18 700 t. Développe, au Brésil, dans l’État de Mato Grosso, le projet d’Aripuaña, avec une capacité de production prévue de 80 000 t/an à compter de mi-2023.
• Industrias Peñoles exploite, au Mexique, de nombreuses mines, avec, en 2022, une production de 269 262 t de zinc contenu. En 2022, dans l’État de Durango, la mine de Velardeña a produit 86 525 t, dans l’État de Zacatecas, celle de Sabinas 15 219 t, dans l’État de Mexico, celle de Tizapa, détenue à 51 %, 37 770 t, dans l’État de Guerrero celle de Capela 27 042 t. Par ailleurs Industrias Peñoles détient 74,99 % de la société Fresnillo qui exploite des métaux précieux, au Mexique, dans 8 mines dont 5 produisant du zinc, avec 99 163 t.
• Boliden exploite :
  • en Suède, les mines de Renstrom, Kristineberg, Kankberg et Mouliden qui ont produit, en 2022, 57 000 t de Zn, 4 000 t de Cu, 4 000 t de Pb, 32,7 t de Te, 72,6 t de Ag et 2,9 t de Au ainsi que les mines de Garpenberg avec 100 000 t de Zn, 700 t de Cu, 36 000 t de Pb, 273 t de Ag et 595 kg de Au,
  • en Irlande, la mine de Tara avec 103 000 t de Zn, 14 000 t de Pb et 2,750 t de Ag.
• MMG, détenu par le groupe chinois China Minmetals, exploite, en Australie, la mine de Dugald River, dans la province du Queensland, avec, en 2022, une production de 173 395 t de Zn et celle de Rosebery, en Tasmanie, avec 51 156 t de Zn.
• La production de Sumitomo Corporation, société japonaise, provient principalement de la mine de San Cristobal, en Bolivie. Par ailleurs Sumitomo détient une participation de 10 % dans la mine de Tizapa, au Mexique.

Réserves minières de zinc

En millions de t zinc contenu, en 2023, sur un total mondial de 220 millions de t. Source : USGS

en milliers de t de Zn contenu

Australie	64 000		Inde	7 400
Chine	44 000		Kazakhstan	6 700
Russie	25 000		États-Unis	6 600
Pérou	21 000		Afrique du Sud	6 200
Mexique	14 000		Bolivie, en 2022	4 800

Situation française : en 2023.

Production : Les mines, exploitées par Metaleurop, ont fermé en décembre 1991 pour les Malines (30) et en décembre 1993 pour St Salvy (81).

Commerce extérieur :

Les exportations étaient de 73 486 t avec comme principaux marchés à :

• 37 % la Norvège,
• 24 % la Finlande,
• 23 % les Pays Bas,
• 17 % la Belgique.

Les importations s’élevaient à 251 375 t en provenance principalement à :

• 17 % d’Allemagne,
• 13 % du Canada,
• 11 % de Bolivie,
• 10 % du Chili,
• 8 % des États-Unis.

Métallurgie de première fusion

Elle s’effectue en 2 étapes : un grillage est suivi par une réduction.

Grillage

Il est réalisé par chauffage, à 900 – 1100°C, en présence d’air, selon la réaction :

ZnS + 3/2 O₂ = ZnO + SO₂                         Δ_r H°₂₉₈ = – 460 kJ/mole.

Des réactions parasites sont susceptibles de se produire, principalement, la formation de sulfate selon des réactions qui ont lieu à 500-600°C, le sulfate formé étant décomposé vers 900°C :

ZnO + SO₂ + 1/2 O₂ = ZnSO₄

ZnS + 2 O₂ = ZnSO₄

Lorsque le concentré est riche en fer, ce qui est souvent le cas, il se forme des ferrites, oxydes mixtes de zinc et de fer, selon la réaction :

ZnO + 2 FeS + 7/2 O₂ = ZnFe₂O₄ + 2 SO₂

Ces ferrites sont insolubles dans l’acide sulfurique dilué utilisé lors des opérations hydrométallurgiques et leur présence a longtemps été un obstacle à ces opérations.

Les autres éléments métalliques qui accompagnent le zinc dans le concentré minier subissent le même type de transformation : les sulfures sont transformés en oxydes.

Le dioxyde de soufre formé, avec une teneur de 6 à 7 % dans le gaz évacué du grillage, est récupéré et transformé en acide sulfurique (jusqu’à 2 t de H₂SO₄/t de Zn). Ainsi, les producteurs de zinc, ainsi que ceux de plomb, sont également producteurs d’acide sulfurique. A l’usine d’Auby, en France, 99,5 % du SO₂ produit lors du grillage est transformé en H₂SO₄ selon le procédé de contact à double catalyse, la production a été, en 2018, de 167 000 t d’acide pour une production de 155 000 t de zinc.

Le concentré de zinc, après grillage, est appelé calcine.

La réalisation industrielle du grillage dépend des procédés métallurgiques de réduction utilisés par la suite.

• Si la réduction est effectuée par hydrométallurgie, il faut que la finesse initiale du concentré soit préservée afin de faciliter l’attaque acide. Il faut donc éviter tout frittage de la calcine et opérer plutôt à basse température (900-950°C). La présence de sulfate, en faible teneur, n’est pas gênante.
  Dans ce cas, un grillage en lit fluidisé est utilisé : les particules à griller sont mises en suspension dans de l’air qui est insufflé à travers des orifices, de 5 mm de diamètre, présents dans la sole du four. Le débit d’air est d’environ 10 m³/min/m² de sole. La combustion a lieu vers 900-950°C. La teneur résiduelle en soufre, principalement sous forme de sulfate, est de 1,5 à 2 %. En France, lors du grillage de ses concentrés de zinc, l’usine Nyrstar d’Auby (59) utilise ce procédé (procédé Vieille Montagne – Lurgi qui est le plus répandu dans le Monde). Le four de grillage de Nyrstar à Balen, en Belgique, grille 850 t de concentrés/jour.
• Si la réduction est effectuée par pyrométallurgie (qui concerne les concentrés riches en plomb), selon des techniques proches de celles du haut fourneau, il faut que la calcine puisse supporter la charge du four et donc posséder une bonne résistance mécanique à l’écrasement tout en restant poreuse pour que le monoxyde de carbone puisse la réduire. La calcine est agglomérée par frittage lors d’un grillage effectué à haute température (1000°C et plus). La teneur en soufre total (sous forme de sulfure et de sulfate) doit être la plus faible possible (< 0,5 %).
  Dans ce cas, un grillage sur machines Dwight et Lloyd est utilisé : ce type de grillage est également utilisé pour les concentrés de plomb qui sont, en général, réduits par pyrométallurgie. Les machines Dwight et Lloyd se présentent comme une bande sans fin de chariots mobiles munis de grilles, glissant sur des caissons étanches. L’air est soufflé à travers les grilles. La température de grillage est d’environ 1000°C (voir le chapitre consacré au plomb). La réaction de grillage étant très exothermique, afin d’éviter des températures trop élevées qui en faisant fondre le sulfure de plomb diminueraient la porosité de la charge, le concentré cru est dilué dans de la calcine déjà formée à des taux de 12 à 20 %.

Diaporama sur : le grillage des concentrés de zinc

Réduction

Elle est effectuée selon 2 procédés :

• Hydrométallurgique qui concerne 90 % de la production.
• Pyrométallurgique (ou procédé thermique).

Hydrométallurgie

Elle se déroule en 4 étapes.

Lixiviation : la calcine est attaquée par une solution diluée d’acide sulfurique (180 à 190 g/L). Cette solution est récupérée, à la fin de l’électrolyse, pour être recyclée en amont des opérations hydrométallurgiques. Elle contient également de 30 à 50 g/L d’ions Zn²⁺ qui n’ont pas été récupérés totalement par électrolyse et qui sont ainsi recyclés. La dissolution est effectuée vers 55 à 65°C, la chaleur étant apportée par la dissolution des oxydes. L’oxyde de zinc passe en solution selon la réaction représentée par l’équation chimique suivante :

ZnO + 2 H⁺ + SO₄^2- = Zn²⁺ + SO₄^2- + H₂O

Les autres oxydes métalliques présents dans la calcine passent également en solution sauf l’oxyde de plomb qui donne du sulfate de plomb très peu soluble. Les métaux précieux, argent et or, restent insolubles ainsi que, en général, la gangue, si celle-ci est siliceuse.

La dissolution de ZnO et des autres oxydes se traduit par une consommation d’acide et donc par une augmentation de pH. Cette dissolution dure de 1 à 4 heures et de 75 à 90 % du zinc passe en solution. Le zinc qui reste insoluble est celui qui, lors du grillage, a formé, avec l’oxyde ferrique, des ferrites. Ce zinc est récupéré par une opération complémentaire.

Élimination des ions ferriques : lors de la lixiviation, appelée lixiviation neutre, le milieu est rendu oxydant par injection d’air ou de dioxygène ou par ajout de dioxyde de manganèse ou de permanganate de potassium afin, principalement, d’oxyder les ions Fe²⁺, éventuellement présents, en ions Fe³⁺. A ce stade, tous les ions Fe³⁺ ne sont pas dissous, une partie est incluse dans les ferrites insolubles. La solution passe, de façon continue, de cuves en cuves, le pH de la solution augmentant progressivement, par ajout de calcine, pour atteindre 5 dans la dernière cuve. A ce pH, l’hydroxyde ferrique précipite. Une décantation permet de séparer la solution des résidus insolubles.

Le résidu solide peut contenir, si le minerai de départ est riche en fer, une part importante du zinc initialement présent dans le minerai. Il est nécessaire de récupérer ce zinc en attaquant ce résidu, à chaud, vers 90-95°C, par la solution d’acide sulfurique provenant de l’électrolyse. Dans ces conditions, la ferrite est dissoute et les ions contenus, Fe³⁺ et Zn²⁺, passent en solution. Cette opération est appelée lixiviation acide.

Toute la difficulté de l’hydrométallurgie du zinc réside, pour les minerais riches en fer, ce qui est le cas de ceux actuellement exploités, dans l’élimination des ions ferriques. En effet, par élévation de pH, l’hydroxyde ferrique Fe(OH)₃ précipite. Celui-ci peut être séparé d’une solution par décantation : c’est ce qui se produit lors de la « lixiviation neutre ». Mais, si on souhaite, et cela est le cas industriellement, récupérer au maximum les ions Zn²⁺ de la solution, il est nécessaire de filtrer et de laver le précipité. Or, l’hydroxyde ferrique est très difficile, sinon impossible industriellement, à filtrer. Pour résoudre cette difficulté, plusieurs procédés sont utilisés, le plus employé a été longtemps celui dit « à la jarosite », les jarosites formant une famille de composés de formule Fe₆(OH)₁₂(SO₄)₄M₂ avec M = Na⁺, K⁺, NH₄⁺, Ag⁺, H₃O⁺… Le procédé le plus employé actuellement est celui dit « à la goethite ». La solution provenant de la lixiviation acide est traitée, à 95°C, par de la blende non grillée. Les ions Fe³⁺ sont réduits en Fe²⁺ selon la réaction :

2 Fe³⁺ + ZnS = 2 Fe²⁺ + Zn²⁺ + S

Le résidu solide, contenant le soufre formé et la blende non dissoute, réintègre le circuit de traitement en amont du grillage.

Le pH de la solution est augmenté, par ajout de calcine, pour atteindre environ 3, en présence de dioxygène pur ou d’air afin d’oxyder les ions Fe²⁺. La réaction mise en jeu est la suivante :

4 Fe²⁺ + 4 ZnO + O₂ + 2 H₂O = 4 FeO(OH) + 4 Zn²⁺

Les ions Fe³⁺ précipitent sous forme de goethite FeO(OH) et sont ainsi éliminés de la solution qui contient moins de 1 g/L d’ions Fe³⁺.

La solution issue de la lixiviation acide réintègre le circuit de traitement, en amont de la « lixiviation neutre ». En même temps que les ions ferriques, les éléments suivants sont éliminés par précipitation : Al, Ga, In, Sb, Sn, As et Ge.

Purification de la solution : après lixiviation, dans la solution, outre Zn²⁺, les ions suivants sont encore présents : Cu²⁺, Cd²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Mn²⁺. L’élimination de la plupart d’entre eux est effectuée par réduction à l’aide de poudre de zinc. L’emploi de zinc permet d’éviter l’introduction d’ions étrangers. Les ions Mn²⁺, non réduits, resteront en solution, mais par contre, les autres ions seront réduits selon la réaction, avec M = Cu, Cd, Ni, Co :

Zn + M²⁺ = Zn²⁺ + M

Les ions Cu²⁺ et Cd²⁺ sont très facilement réduits, cela est plus difficile pour Ni²⁺ et Co²⁺ qui demandent la présence d’activateurs et une température de 75 à 95°C. Ces métaux se déposent sur les particules de zinc, d’environ 30 micromètres de diamètre, en excès. La quantité de zinc utilisée dépend de la teneur en impuretés, elle varie de 16 à plus de 100 kg/t de zinc produit. Cette opération de purification, appelée cémentation, est réalisée, en continu, durant plusieurs heures (de 1 à 8 h). Une filtration sur toile très fine permet de récupérer les particules de zinc enrobées par les métaux déposés. Ce solide, appelé cément, est traité afin de récupérer les métaux contenus et en particulier le zinc.

La teneur finale de la solution est, en général, pour chacun des ions Cu²⁺, Cd²⁺, Ni²⁺ et Co²⁺ inférieure à 0,5 mg/L. La solution de Zn²⁺, est ainsi purifiée des ions susceptibles de se déposer, par électrolyse, en même temps que Zn.

Électrolyse : elle est réalisée, dans des cuves en ciment revêtue de PVC, vers 30 à 40°C. La solution contient initialement de 125 à 170 g/L de Zn²⁺.

Les anodes sont en alliage de plomb contenant de 0,5 à 1 % de Ag inattaquable en milieu sulfate, les cathodes sont en aluminium. L’intérêt de l’emploi de cathodes en aluminium réside dans le fait que celles-ci, au pH utilisé – vers 5, sont recouvertes par une couche d’alumine qui évite le contact direct du zinc déposé avec l’aluminium et ainsi la formation à l’interface d’un alliage qui empêcherait la récupération facile du zinc sans détérioration de la cathode.

La tension est comprise entre 3,2 et 3,7 V, avec une densité de courant de 400 à 700 A/m². L’intensité atteint jusqu’à 115 000 A.

Le zinc se dépose sur la cathode d’où il est décollé toutes les 24, 48 ou 72 heures par pelage (ou stripping). La production, par cellules qui contiennent jusqu’à 86 cathodes de 1,6 m², peut atteindre 3 t/jour. La consommation d’énergie est de 3 000 à 3 500 kWh/t de Zn produit. Le zinc obtenu très pur (99,995 %) contient moins de 50 ppm d’impuretés, la principale étant le plomb. Il n’a pas besoin de subir un raffinage ultérieur. Les ions Mn²⁺ qui restent dans la solution s’oxydent en MnO₂ sur l’anode en plomb.

La solution, après épuisement partiel (au 2/3) des ions Zn²⁺ et régénération de l’acide à l’anode, avec dégagement de dioxygène, est recyclée en amont des lixiviations neutre et acide.

Diaporama sur : l’hydrométallurgie du zinc

Pyrométallurgie

Concerne les minerais riches en plomb et en autres impuretés métalliques valorisables. La réduction a lieu dans des fours horizontaux ou verticaux par réduction avec le carbone ou selon le procédé Imperial Smelting par réduction avec le dioxyde de carbone (voir le chapitre consacré au plomb). Un raffinage du zinc d’œuvre (à 98,5 %) ainsi obtenu est nécessaire. La difficulté principale de la pyrométallurgie du zinc réside dans la température d’ébullition du zinc, 907°C, inférieure aux températures de réduction possibles thermodynamiquement avec le carbone ou le monoxyde de carbone. Le zinc, à l’état gazeux, peut ainsi être rapidement réoxydé par le monoxyde ou le dioxyde de carbone formé lors de son refroidissement. En conséquence, la vapeur doit être refroidie le plus rapidement possible (voir les diagrammes d’Ellingham dans le diaporama ci-dessous). La réduction par le carbone est cinétiquement facilitée par la formation de zinc gazeux mais le chauffage du four doit être réalisé par l’extérieur de ce dernier afin d’éviter que les produits de la combustion, en particulier le dioxyde de carbone, réoxydent le zinc.

Le raffinage est réalisé par distillations fractionnées selon le procédé New Jersey. Le plomb est éliminé dans une première colonne, puis le cadmium dans une seconde (température d’ébullition de Cd : 767°C). On obtient du zinc à 99,99 % qui est coulé en lingots de 25 kg.

Diaporama sur : la pyrométallurgie du zinc

Productions métallurgiques

Production métallurgique (primaire et secondaire) de zinc

En milliers de t, en 2022, sur un total de 13,286 millions de t. Sources : ilzsg et USGS

en milliers de tonnes

Chine	6 358		Espagne, en 2021	510
Corée du Sud	880		Australie	358
Inde	838		Mexique, en 2021	357
Japon	517		Pérou	346
Canada	471		Kazakhstan	266

La production de l’Union européenne est, en 2020, de 1,515 million de t.

Commerce international du zinc brut : en 2022.

Exportations :

en milliers de t

Corée du Sud	569		Espagne	355
Pays Bas	452		Pérou	260
Belgique	441		Norvège	175
Canada	394		Kazakhstan	169
Australie	359		Singapour	153

Les exportations de la Corée du Sud sont destinées aux États-Unis pour 23 %, à l’Inde pour 18 %, au Vietnam pour 15 %, à Taipei chinois pour 8 %.

Importations, sur un total de 5,392 millions de t, en 2019 :

en milliers de t

États-Unis	725		Belgique	271
Allemagne	392		Taipei chinois	242
Turquie	368		Thaïlande	166
Pays Bas	330		Vietnam	159
Italie	292		Inde	152

Les importations des États-Unis proviennent à 52 % du Canada, 15 % du Mexique, 12 % de Corée du Sud, 10 % d’Australie.

Principaux producteurs mondiaux, en 2022.

en milliers de t

Korea Zinc Group (Corée du Sud), en 2021	1 200		Boliden (Suède)	475
Trafigura (Suisse), en 2021	1 060		Shaanxi Non ferrous Metals (Chine), en 2021	430
Hindustan Zinc (Inde)	821		Hechi Nanfang (Chine), en 2021	380
Glencore (Suisse)	809		Zijin Mining (Chine)	318
Nexa Resources (Brésil)	607		Teck Resources (Canada), en 2023	267

• Korea Zinc Group, produit :
  • en Corée du Sud, à Onsan, avec, en 2021, des ventes de 636 799 t de Zn, 429 022 t de Pb, 27 443 t de Cu, 2 226 t de Ag et 13,9 t de Au et à Sukpo, avec 400 000 t/an de Zn par sa filiale Young Poong,
  • en Australie, par sa filiale Sun Metals Company, à Townville, dans le Nord Queensland, avec, en 2021, une production de 206 780 t de Zn.
• En 2018, la production de Nyrstar depuis devenu filiale de Trafigura, groupe de négoce, a été de 1,064 million de t de zinc, 1,364 million de t d’acide sulfurique, 160 000 t de plomb, 4 300 t de cuivre, 42,6 t d’indium, 423 t d’argent, 2,27 t d’or. La production de zinc est réalisée dans les usines :
  • de Balen/Overpelt (Belgique) avec 285 000 t/an,
  • Hobart (Australie) avec 265 000 t/an,
  • Budel (Pays-Bas) avec 293 000 t/an,
  • Clarksville (Tennessee, États-Unis) avec 101 000 t/an,
  • Auby (France) avec 172 000 t/an.
  • Par ailleurs, Nyrstar possède des participations dans des usines chinoises, en particulier à Kunming (Yunnan).
• En 2022-23, la production de Hindustan Zinc, en Inde, a été de 821 000 t de Zn, 211 000 t de Pb et 714 t de Ag. Les fonderies sont situées au Rajasthan, à Chanderiya avec une production, en 2021-22 de 585 000 t de Zn et 90 000 t de Pb, Debari avec 88 000 t de Zn et Dariba avec 240 000 t de Zn et 120 000 t de Pb.
• En 2022, Glencore a produit :
  • au Kazakhstan, à Ust Kamenogorsk et Ridder, 125 700 t de zinc, avec sa filiale Kazzinc,
  • en Italie, en Sardaigne, à Portovesme, avec une capacité de 150 000 t/an,
  • en Espagne, à San Juan de Nieva, par la société Asturiana de Zinc, avec 510 510 t, en 2020,
  • en Allemagne, à Nordenham, avec 175 000 t/an,
  • en Argentine, à Santa Fé, avec 26 100 t de zinc,
  • au Canada, province du Québec, à Salaberry-de-Valleyfield, avec la raffinerie CEZ (Canadian Electrolytic Zinc) et une part de 25 % d’une production, en 2021, de 264 046 t.
• Nexa Resources, produit du zinc au Pérou, dans sa raffinerie de Cajamarquilla avec, en 2022, 332 824 t de Zn, ainsi qu’au Brésil, à Três Marias avec 189 915 t de Zn et 40 322 t d’oxyde de zinc et à Juiz de Fora avec 84 160 t de Zn.
• En 2022, Boliden, en Suède, a produit 475 000 t de zinc dans ses raffineries de Kokkola avec 294 000 t de Zn et 322 000 t d’acide sulfurique et de Odda, avec 181 000 t de Zn et 122 000 t d’acide sulfurique.
• Teck Resources, produit du zinc dans sa raffinerie de Trail en Colombie Britannique, au Canada. En 2023, la production est de 266 600 t de Zn, 56 400 t de Pb, en 2022 et 364 t de Ag en 2021.
• Le groupe russe Chelyabinsk possède une capacité de production de 215 000 /an. En 2020, la production est de 211 781 t de Zn.

Principales usines :

en milliers de t de capacités annuelles de production

Onsan (Korea Zinc), Corée du Sud	645		Sukpo (Korea Zinc), Corée du Sud	400
Chanderiya (Hindustan Zinc), Inde	558		Cajamarquilla (Nexa Resources), Pérou	342
San Juan de Nieva (Glencore), Espagne	504		Mian Xian (Shaanxi Non ferrous Metals), Chine	340
Zhuzhou (Minmetals), Chine, Hunan	420		Trail (Teck), Canada	310

L’usine de Chanderiya, exploitée par Hindustan Zinc, possède une capacité de production de 480 000 t/an par hydrométallurgie et 105 000 t/an par pyrométallurgie. En 2019-20, la production a été de 425 780 t de zinc et 94 916 t de plomb.

L’usine de San Juan de Nieva, en Espagne, exploitée par l’Asturiana de Zinc, propriété du groupe Glencore, est l’usine de production de zinc la plus importante en Europe avec, en 2020, 510 510 t.

Recyclage

Métallurgie de seconde fusion (affinage) : le zinc obtenu est appelé secondaire.

Le zinc récupéré après usage ainsi que les chutes et déchets des usines métallurgiques sont soit réutilisés directement, soit réemployés après refusion (c’est le cas, par exemple, des alliages de fonderie) soit encore retraités en suivant le circuit de la métallurgie de 1^ère fusion (c’est le cas, en particulier, des oxydes de zinc).

Le zinc recyclé représente 45 % de la consommation mondiale. En 2020, aux États-Unis, la production de zinc secondaire est de 70 000 t, à côté d’une production primaire de 110 000 t. Dans ce pays, en 2022, le recyclage représente 60 % de la production. En Europe de l’ouest, le zinc utilisé comme couverture de toitures et pour recueillir les eaux pluviales est recyclé à 90 % ce qui représente 110 230 t/an.

Le zinc de galvanisation se retrouve dans les ferrailles recyclées par la sidérurgie et peut être récupéré par traitement des poussières des aciéries électriques dans lesquelles Zn est sous forme de ZnO. 1 t d’acier produit 20 kg de poussières contenant de 15 à 30 % de Zn.

L’usine Recytech, détenue à 50 % par Recylex, à Fouquières-lez-Lens (62) traite, dans un four tournant selon le procédé Waelz, des poussières d’aciéries électriques, de fonderies et d’autres résidus zincifères pour récupérer, principalement de l’oxyde brut, appelé oxyde Waelz, contenant de 50 à 60 % de ZnO. La réduction est effectuée à l’aide de carbone, vers 1200°C. Le zinc se volatilise puis se réoxyde lors de son refroidissement. Cet oxyde est destiné à alimenter les usines de production de zinc raffiné. Recylex recycle également des poussières d’aciéries électriques et des déchets zincifères à Goslar-Oker, en Allemagne. Le groupe, en 2020, a produit 43 000 t d’oxydes Waelz à partir de poussières d’aciéries électriques.

L’économie circulaire du zinc, en 2018, en millions de t. Schéma simplifié d’après A. Green, « Overview of key initiative for zinc« , IZA (les variations des stocks ne sont pas prises en compte).

Situation française

Productions :

• Zinc primaire raffiné, en 2021 : 168 000 t.
• Zinc recyclé, en 2007 : 75 000 t.

Commerce extérieur : en 2023.

Exportations :

• Zn brut à teneur ≥ 99,99 % : 59 578 t vers la Belgique à 74 %, les Pays Bas à 24 %.
• Déchets : 66 238 t vers la Belgique à 34 %, l’Italie à 28 %, les Pays Bas à 21 %, l’Espagne à 6 %.
• Poussières : 586 t vers la Belgique à 70 %, l’Italie à 10 %, le Sénégal à 9 %.

Importations :

• Zn brut à teneur ≥ 99,99 % : 50 127 t d’Espagne à 26 %, de Belgique à 19 %, des Pays Bas à 15 %, de Finlande à 11 %, du Pérou à 5 %.
• Déchets : 45 317 t à 93 % d’Espagne.
• Poussière : 6 736 t de Belgique à 75 %, des Pays Bas à 23 %.

Usines :

Hydrométallurgie et grillage à Auby (59) par le groupe Nyrstar. En 2018, la production a été de 155 000 t de zinc, de 42,6 t d’indium et de 167 000 t d’acide sulfurique.

Recyclage avec Recytech (détenu 50/50 par Befesa Steel Service et Recylex) à Fouquières-lez-Lens (62) qui recycle les poussières d’aciéries électriques, de fonderies et d’autres résidus zincifères. En 2020, le traitement de 120 000 t de poussières et résidus de zinc a donné 43 000 t d’oxyde brut (oxyde Waelz).

Utilisations

Consommations mondiales : Monde, en 2022 : 13,592 millions de t, Union européenne, en 2014 : 2,361 millions de t.

en milliers de t, en 2022

Chine	6 515		Allemagne, en 2020	377
États-Unis	973		Turquie, en 2020	267
Inde	644		Italie, en 2020	263
Corée  du Sud	428		Espagne, en 2020	251
Japon	396

La consommation mondiale était de 3 millions de t en 1959 et de 10,57 millions de t, en 2005.

Formes d’utilisation du zinc

En 2020, dans le monde. Source Teck

	Monde, en 2020	États Unis en 2020	France, en 2007
Galvanisation	52 %	88,2 %	49 %
Laiton et bronzes	16 %	7,5 %	11 %
Autres alliages (Zamak…)	15 %	3,7 %	–
Demi produits	6 %	0,6 %	35 %
Usages chimiques	7 %		4 %
Autres produits	4 %		1 %

En Chine, en 2017, la galvanisation représente 60 % des utilisations, les alliages autres que le laiton, 15 %, l’oxyde de zinc, 12 %, le laiton, 9 %, les batteries, 3 %.

En France, la production de demi-produits représente une part importante de la production, liée à l’utilisation importante des feuilles de zinc dans le bâtiment.

Secteurs d’utilisation : en 2021, dans le monde.

Construction	51 %		Équipements industriels	7 %
Transports	20 %		Produits de consommation	6 %
Infrastructures	16 %

Source : Teck

Principales utilisations :

Revêtements anticorrosion dans l’acier zingué, voir ce chapitre. On estime que 10 % de la production mondiale d’acier est zinguée (80 % galvanisée, 20 % électrozinguée).

• Bâtiment : outre les utilisations dans l’acier galvanisé (avec parfois des revêtements à l’aide des alliages 55 % Al, 43,5 % Zn, 1,5 % Si ou 95 % Zn, 5 % Al, utilisés pour les toitures de bâtiments industriels), le zinc est utilisé pur ou faiblement allié. Le zinc est protégé de la corrosion par une couche passive de carbonate-hydroxyde de zinc (2ZnCO₃,3Zn(OH)₂). La vitesse moyenne annuelle de corrosion est de 1 micromètre en atmosphère rurale et de 10 micromètres en atmosphère industrielle. L’épaisseur moyenne du zinc laminé est de 0,7 mm. Des ajouts de Cu (0,1 % minimum) et Ti (0,05 % minimum) permettent de diminuer le coefficient de dilatation du zinc. Paris couvre ses toits, depuis le baron Haussmann, de zinc laminé : 5 millions de m² de surface.
• Laitons : alliages avec Cu : 5 à 40 % de Zn (voir le chapitre alliages de cuivre). Le cuivre contenu dans le laiton confère à celui-ci un pouvoir bactéricide.
• Fonderie : les alliages « Zamak » (ZA4G, ZA4U1G, ZA4U3G) contenant de 3,9 à 4,3 % de Al, ainsi que Cu jusqu’à 3,5 % et Mg jusqu’à 0,06 % représentent 90 % de la production d’alliages de zinc de fonderie. Autres alliages de fonderie : ZA 8, ZA 27, Ilzro 12, Kayem. Dans les automobiles les pompes à essence sont en Ilzro. Dans un véhicule automobile moyen, de type européen, entre 10,2 kg de zinc dont 4,9 kg d’alliages, 3,2 kg dans le zingage des tôles et 0,5 kg dans les pneus.

Autres applications :

• Anodes sacrificielles : 450 t/an en France pour protéger les coques de navires, les citernes enterrées…
• Poussière de zinc : pour la fabrication de l’aniline, la stabilisation de matières plastiques, la cémentation de métaux précieux, la purification ultime des solutions d’électrolyse (voir le paragraphe hydrométallurgie), comme agent réducteur dans la fabrication des hydrosulfites de sodium et de la formaldéhyde, comme revêtement protecteur de l’acier dans les procédés dits de matoplastie et de shérardisation.
• Sel, poudre et zinc laminé : pour les anodes des piles salines et alcalines. Dans ces piles, le pôle positif est relié à un mélange de dioxyde de manganèse et de carbone (voir le chapitre consacré au manganèse). Les solutions d’électrolyte sont gélifiées (par de l’amidon) afin d’obtenir des piles sèches. Le pôle négatif est en zinc dont l’état dépend du type de pile.
  Dans le cas des piles salines cylindriques, dans lesquelles l’électrolyte est soit du chlorure de zinc pur soit une solution fortement concentrée de ZnCl₂ et de NH₄Cl, le pôle négatif est constitué par un alliage de zinc (avec ajouts de Pb : 0,2 %) sous forme de godet. Le pôle positif est axial.
  Dans le cas des piles alcalines, dans lesquelles l’électrolyte est KOH, le pôle négatif, axial, est constitué par un crayon de zinc entouré d’un aggloméré de poudre de zinc et est en contact avec la partie inférieure de la pile. Le boîtier, en acier, constitue le pôle positif.
• Au début des années 80, aux États-Unis, les pièces de 1 cent qui étaient traditionnellement en cuivre ont été remplacées, par soucis d’économies, par des pièces de zinc recouvertes de Cu. La consommation de ces pièces est particulièrement importante, plusieurs milliers de t/an, du fait de la tradition de jeter ces pièces dans les fontaines.
• Agriculture : on estime que la moitié des sols agricoles ont un déficit en zinc. En 2015, la consommation mondiale de zinc est de 255 000 t dont 160 000 t en fertilisation, le reste dans l’alimentation animale. Dans ce secteur le sulfate de zinc représente 66 % de la consommation (77 % en fertilisation, 23 % en alimentation animale), l’oxyde de zinc représentant 34 % de la consommation (40 % en fertilisation, 60 % en alimentation animale). Les consommations en fertilisation en 2015, sont les suivantes :

en tonnes de zinc

Inde	60 000 t		Europe	12 500 t
Chine	52 400 t		Australie	12 400 t
Reste de l’Asie	49 500 t		Afrique	10 000 t
Amérique du Nord	41 700 t		Europe de l’est et Asie centrale	3 000 t
Amérique latine	15 600 t

Source : IZA

• Organisme humain : les besoins sont de 12 à 15 mg/j nécessaires à l’activité de plus de 300 enzymes. L’organisme d’un homme de 70 kg contient de 2 à 3 g de zinc. Sa déficience entraîne en particulier, le nanisme… 1/3 de la population mondiale est affectée par un déficit en zinc ce qui entraîne 800 000 morts/an dans le monde.

Oxyde de zinc : préparé, par oxydation de produits de récupération et de déchets de zinc après vaporisation du zinc (procédé français) ou par réduction de concentrés miniers et combustion du zinc formé (procédé américain) ou encore par précipitation puis calcination à partir de solutions. Il entre dans la fabrication des caoutchoucs et pneumatiques car il accélère la vulcanisation, dans l’agriculture et l’alimentation animale (oligo-élément), en pharmacie (élément cicatrisant, crèmes pour protection UV), dans les varistances, les émaux et céramiques, les parafoudres moyenne tension du réseau électrique de l’EDF. En 2015, la production mondiale est de 1,6 million de t.

Umicore est un producteur important, avec 70 000 t/an, en Belgique, à Zolder, aux Pays Bas, à Eijsden, en Norvège, à Larvik, en Inde, à Goa.

Secteurs d’utilisation de ZnO : dans le monde, en 2015.

Pneumatiques et caoutchoucs	56 %		Agriculture	7 %
Céramiques et verres	19 %		Peintures	3 %
Produits chimiques	8 %

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