APPLICATION À LA PRÉPARATION DU ZINC PAR ÉLECTROLYSE
307
la méthode suivante dite « méthode à la jarosite » : une jarosite (composé de formule
Fe 6 (OH) 12 (SO 4 ) 4 M 2 avec M = Na, K, NH 4 . . .) est formée par action de sulfate d’ammonium, vers 90 °C et à pH = 5 sur la solution contenant les ions Fe 3+ . La jarosite
précipite sous forme d’un solide facilement filtrable qui permet in fine l’élimination
du fer.
e) Cémentation
Les ions Cu 2+ , Cd 2+ , Ni 2+ , et Co 2+ encore présents sont éliminés par cémentation.
Cette élimination est effectuée par réduction à l’aide de poudre de zinc (l’emploi de
cette poudre évite la formation d’ions étrangers) selon la réaction :
Zn (s) + M
2+
=
Zn
2+
+ M (s).
Notons qu’à l’occasion de cette réaction les ions Cu 2+ et Cd 2+ sont facilement réduits
alors que la situation est moins favorable pour les ions Ni 2+ et Co 2+ (pour lesquels
une température comprise entre 75 °C et 95 °C, ainsi que l’utilisation d’activateurs
sont requises). Une filtration sur fine toile permet de récupérer des particules de zinc
enrobées par les métaux déposés. Ce solide est appelé cément ; un traitement ultérieur
permet de séparer le zinc initial des métaux déposés. La teneur finale de la solution
est en général inférieure à 0,5 mg·L −1 pour chacun des ions métalliques autres que
Zn 2+ . Notons que la prévision thermodynamique des réactions de cémentation peut
être réalisée par superposition des diagrammes E−pH (voir figure 9.14). Le zinc
solide ne possède aucune zone commune de stabilité avec les ions M 2+ : une réaction
qui fournira Zn 2+ et M (s) (pour lesquels il existe une zone commune de stabilité) est
par conséquent envisageable.
f) Électrolyse
La réduction des ions Zn 2+ en métal Zn(s) est réalisée par électrolyse : un courant
électrique assuré par un générateur permet la réalisation d’une réaction chimique non
spontanée sur chacune des deux électrodes trempant dans la cuve contenant les ions
Zn 2+ . L’électrolyse est réalisée dans des cuves en ciment recourvert de polychlorure de vinyle (PVC). La température est comprise entre 30 °C et 40 °C. La solution
initiale contient entre 125 et 170 g·L −1 d’ions zinc(II). Les anodes sont en plomb
(alliage contenant 0,5 à 1 % d’argent), inattaquables par une solution contenant des
ions sulfate. Les cathodes sont en aluminium. La tension appliquée par le générateur
est voisine de 3,7 V tandis que l’intensité peut atteindre 115 000 A. La densité de
courant est comprise entre 400 et 700 A·m −2 . Le zinc se dépose à la cathode où a
lieu la réaction :
Zn
2+
+ 2 e
−
=
Zn (s)
307
la méthode suivante dite « méthode à la jarosite » : une jarosite (composé de formule
Fe 6 (OH) 12 (SO 4 ) 4 M 2 avec M = Na, K, NH 4 . . .) est formée par action de sulfate d’ammonium, vers 90 °C et à pH = 5 sur la solution contenant les ions Fe 3+ . La jarosite
précipite sous forme d’un solide facilement filtrable qui permet in fine l’élimination
du fer.
e) Cémentation
Les ions Cu 2+ , Cd 2+ , Ni 2+ , et Co 2+ encore présents sont éliminés par cémentation.
Cette élimination est effectuée par réduction à l’aide de poudre de zinc (l’emploi de
cette poudre évite la formation d’ions étrangers) selon la réaction :
Zn (s) + M
2+
=
Zn
2+
+ M (s).
Notons qu’à l’occasion de cette réaction les ions Cu 2+ et Cd 2+ sont facilement réduits
alors que la situation est moins favorable pour les ions Ni 2+ et Co 2+ (pour lesquels
une température comprise entre 75 °C et 95 °C, ainsi que l’utilisation d’activateurs
sont requises). Une filtration sur fine toile permet de récupérer des particules de zinc
enrobées par les métaux déposés. Ce solide est appelé cément ; un traitement ultérieur
permet de séparer le zinc initial des métaux déposés. La teneur finale de la solution
est en général inférieure à 0,5 mg·L −1 pour chacun des ions métalliques autres que
Zn 2+ . Notons que la prévision thermodynamique des réactions de cémentation peut
être réalisée par superposition des diagrammes E−pH (voir figure 9.14). Le zinc
solide ne possède aucune zone commune de stabilité avec les ions M 2+ : une réaction
qui fournira Zn 2+ et M (s) (pour lesquels il existe une zone commune de stabilité) est
par conséquent envisageable.
f) Électrolyse
La réduction des ions Zn 2+ en métal Zn(s) est réalisée par électrolyse : un courant
électrique assuré par un générateur permet la réalisation d’une réaction chimique non
spontanée sur chacune des deux électrodes trempant dans la cuve contenant les ions
Zn 2+ . L’électrolyse est réalisée dans des cuves en ciment recourvert de polychlorure de vinyle (PVC). La température est comprise entre 30 °C et 40 °C. La solution
initiale contient entre 125 et 170 g·L −1 d’ions zinc(II). Les anodes sont en plomb
(alliage contenant 0,5 à 1 % d’argent), inattaquables par une solution contenant des
ions sulfate. Les cathodes sont en aluminium. La tension appliquée par le générateur
est voisine de 3,7 V tandis que l’intensité peut atteindre 115 000 A. La densité de
courant est comprise entre 400 et 700 A·m −2 . Le zinc se dépose à la cathode où a
lieu la réaction :
Zn
2+
+ 2 e
−
=
Zn (s)