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Procédé d'extraction du zinc de solutions contenant du zinc.
Convention Internationale - Demande de brevet allemand principal 1. 58.338 VI/40c déposée le 21 Juin 1937 et Demandes d'addition allemandes y rattachées : 1 58.841 VI/40c - 1 58. 842 VI/40o - 1 58.853 VI/40o déposées toutes trois le 17 Août, - 1 58.856 VI/40c déposée le 18 Août 1937 et I 59.034 VI/400 déposée le 7 Septembre 1937.
On sait que 1!extraction éleotrolytique du zino par les procédés employés précédemment, peut se heurter à certains inconvénients qui résultent du caractère fortement électro
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négatif de ce métal, par exemple la séparation de l'hydrogène en même temps que le zinc, des corrosions considérables dues à des couples électriques locaux, même lorsque l'électrolyte ne renferme que des traces d'impuretés, la formation de zinc spongieux, etc... La séparation du zinc est annulée en partie par sa redissolution dans l'éleotrolyte de sorte qu'on doit interrompre l'électrolyse dès que la surface de la cathode, qui détermine l'importance de la redissolution, a augmenté au-delà d'une certaine limite par suite d'inégalités, de verrues et de boutons.
On extrait presque toujours le zinc de solutions de sulfate, les ions chlore devant être soigneusement maintenus éloignés de l'électrolyte. L'électrolyse du chlorure, qui dans certaines circonstances est plus avantageuse en raison de la possibilité d'extraire en même temps le chlore, est sujette d'une manière particulièrement intense à des corrosions qui diminuent le rendement, également au premier chef, du fait de la présence du chlore dissous dans l'électrolyte.
L'emploi de diaphragmes, qui renchérissent les bains et rendent plus difficile leur surveillance, est donc une condition préalable pour l'électrolyse du chlorure de zinc. Dans tous les cas, on doit travailler avec des électrolytes particuliè- rement purs, car même les plus faibles quantités de certaines impuretés, telles que le cobalt ou le nickel, diminuent d'une manière inacceptable l'effet utile du courant.
On connaît déjà depuis longtemps dans la technique l'emploi, comme matière pour la cathode, du mercure qui ne permet pas d'obtenir directement les métaux purs, mais des amalgames, u'est ainsi qu'on emploie des cathodes de mercure pour débarrasser, des métaux appartenant au groupe du fer qu'elles contiennent, les solutions industrielles de sulfate d'aluminium, après quoi, à un petit reste près, on élimine, par dissolution au moyen du nitrate mercureux ou d'acides,
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ces métaux du groupe du fer de l'amalgame obtenu, pour permettre l'utilisation, en circuit fermé, du mercure coûteux. Pour l'extraction de l'étain on a produit dans des cathodes de mercure soumises à une forte agitation, un amalgame à teneur élevée en étain, dont on extrait l'étain pur par distillation du mercure.
Dans la description de ce procédé, on déclare que la distillation d'amalgames pauvres n'est pas considérée comme économique, de sorte qu'on enrichit l'amalgame à environ 60 % d'étain avant de prooéder à la distillation. Pour la production d'alliages nettement définis, de grande valeur, on a préparé en outre par voie électrolytique, des amalgames, d'une teneur de 10 à 15 %, contenant plus de deux composants et qu'on a soumis à la distillation. Pour la préparation de pigments métalliques finement répartis, on a également produit par électrolyse des amalgames, deux ou plusieurs composants, qu'on a soumis à la distillation.
Dans le domaine de l'électrolyse du zinc, on a déjà essayé également à diverses reprises l'em- ploi de cathodes de mercure ; a, ici aussi, fait suivre le plus souvent le stade de l'électrolyse d'une distillation de l'amalgame de zino ainsi obtenu. Mais on a proposé aussi d'employer l'amalgame de zinc obtenu comme anode dans un deuxième stade d'électrolyse et de précipiter une deuxième fois le zinc, cette fois sur une cathode solide. L'emploi du mercure, comme matière constituant la cathode dans l'électrolyse du zinc, offre une série d'avantages qui, du reste, n'ont pas été signalés jusqu'ici; les amalgames ont, pour un même rendement, une surface sensiblement plus petite que les cathodes solides, d'où il résulte que, pour ce motif déjà, la redissolution est moins forte.
Les amalgames se comportent en outre mieux, en général, à l'égard des composants corrosifs de l'électrolyte que le zino métallique, ce qui permet d'effectuer simplement, par exemple sans l'emploi..de diaphragmes, l'électrolyse des solutions de
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de chlorure de zinc. Il n'y a pas de tendance à la formation de couples électriques locaux, de sorte qu'on peut être beaucoup moins exigeant pour l'épuration de l'électrolyte que lorsqu'on emploie des cathodes solides. Une préparation particulière du bain, par exemple l'addition de colloïdes, etc..., est superflue, Comme les amalgames d'une composition convenable sont fluides, leur production et leur traitement ultérieur peut avoir lieu d'une façon complètement continue et automatique.
Malgré cela, tous les procédés proposés jusqu'à présent pour l'obten- tion du zinc au moyen de cathodes de mercure n'ont pas pu entrer dans la pratique.
La demanderesse a constaté maintenant qu'il est possible de profiter aussi dans l'industrie des avantages de l'électrolyse à l'amalgame pour l'extraction du zinc, des solutions qui en contiennent, en transformant le zinc des bains, par électrolyse et par l'emploi, à des températures élevées, de préférence à 550 ou davantage, du mercure comme matière pour la cathode, en un amalgame "à grande fluidité- et en décomposant celui-ci, par distillation, en zinc et en mercure qui rentre dans le cycle du procédé.
On parvient notamment par cette façon de procéder à écarter quelques unes des difficultés rattachées à l'emploi de cathodes de mercure et présentant une importance particulière pour le succès industriel; c'est ainsi que les cathodes de mercure reliées à une source de courant tendent à l'agitation, des sillons et des crêtes se formant à la surface du mercure, sillons et crêtes qui provoquent des courts-circuits avec l'anode ou qui, tout au moins empêchent un rapprochement sensible des deux électrodes et par là, rendent impossible le travail à des tensions relativement basses dans le bain.
Il arrive souvent qu'en outre l'amalgamation n'a pas lieu facilement, et souvent le zinc se sépare plutOt, sous forme d'une
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boue grise, très susceptible d'entrer en réaction, à la surface du mercure, ce qui encrasse les bains et fait baisser fortement l'effet utile du courant. La boue engendre de l'hydrogène et, de plus, ne se laisse guère transformer en zinc pur ; enfin, les avantages d'un travail continu et automatique sont souvent ren- dus illusoires du fait que les tuyauteries et les pompes sont obstruées par des dépôts pâteux ou boueux.
Le fonctionnement à des températures relativement élevées supprime, comme l'a constaté la demanderesse, la tendance à l'agitation du mercure et au dépôt de boues de zinc, même lorsqu'on applique des den- sités de courant élevées, de sorte que les bains coulent sans perturbations dans les cuves et que l'anode et la cathode peu- vent être rapprochées à quelques millimètres de distance, ce qui permet d'abaisser considérablement la tension, Pour la mar- che régulière de l'électrolyse, une grande fluidité de l'amal- game est aussi très importante.
Par "une grande fluidité* on entend, en ce qui concerne le présent procédé, que l'amalgame doit avoir une fluidité égale à celle du mercure pur, qu'en par- ticulier il ne renferme pas de particules solides d'amalgame et qu'il n'ait pas de tendance à se séparer en pâtes plus ou i moins épaisses d'amalgame , La grande fludité de l'amalgame de zinc est, en premier lieu, fonction de la température et de la concentration de l'amalgame, d'où il résulte que ces deux gran- deurs doivent être surveillées méticuleusement. On peut consi- dérer comme ayant une grande fluidité : des amalgames à 2 % de zino, à 25 C.
" " " 4 % de " à 70 C.
" " " 5 % de " à 80 C.
Si l'on dépasse ces limites, l'amalgame reste bien tout à fait fluide, mais il n'a plus une "grande fluidité" dans le sens du présent procédé, car de tels amalgames ne sont plus complètement
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homogènes et ont une tendance à la séparation de croûtes et d'amalgames pâteux. L'importance considérable de la température pour l'électrolyse à l'amalgame se manifeste donc ici également, car cette température permet de fournir aux appareils de dis- tillation des amalgames beaucoup plus concentrés et "d'une gran- de fluidité- et de moins charger la distillation. C'est ainsi que, pour distiller le mercure d'un amalgame à 2 %, une instal- lation deux fois aussi grande et une consommation d'énergie environ deux fois plus grande que dans le cas d'un amalgame à 4 % sont nécessaires.
La consistance des amalgames peut toutefois subir de fortes variations, même à teneur constante en zinc et à tempéra- ture constante ; del'amalgame sec, à grande fluidité, surtout lorsqu'il est en mouvement, se remplit graduellement de scories épaisses et spongieuses qui suppriment la grande fluidité et obstruent à la longue les tuyauteries et les appareils. On peut oombattre ce phénomène en soustrayant soigneusement l'amal- game à l'action de l'oxygène atmosphérique, par exemple par l'emploi d'appareils et de tuyauteries fermés et (ou) en lais- sant s'écouler sur la surface de l'amalgame un gaz inerte.
On peut aussi, avec un avantage partioulier, travailler en recou- vrant l'amalgame, dans les gouttières destinées à le oonduire ainsi que dans d'autres parties des appareils, d'eau faiblement acidifiée, par exemple d'acide chlorhydrique, les gouttières pouvant être divisées en sections au moyen de barrages à im- mersion, à passage par-dessous; ici également, il y a avantage à éviter le contact avec l'air atmosphérique.
On a constaté en outre qu'avec des cathodes de mer- moins cure soumises à mouvement on obtient des effets utiles/élevés qu'avec des cathodes au repos et la diminution de l'effet utile est d'autant plus grande que le mouvement est plus prononcé.
C'est ainsi que, par exemple, on peut travailler des solutions
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de chlorure de zino, comme le propose un brevet, avec des cathodes verticales de mercure, par conséquent à écoulement rapide mais sans résultat industriel satisfaisant, parce que l'effet utile du courant est extraordinairement mauvais, Pour réaliser des effets utiles satisfaisants du courant, les densités de courant ne peuvent d'ailleurs pas être trop basses; elles doivent être d'autant plus élevées que le mercure s'écoule plus rapidement. Dans tous les cas, le mouvement de l'amalgame doit être lent et aussi uniforme que possible et nullement turbulent, car autrement, l'effet utile du courant diminue fortement et on obtient en outre des amalgames moins purs et contenant, en particulier, du nickel et du cobalt..
Il y a avantage à limiter le mouvement à un point où. il suffit tout juste à maintenir une concentration uniforme de l'amalgame en travail continu et à éviter, en particulier, la formation d'îlots à teneur plus élevée en zino. On réalise par exemple ce degré de mouvement en donnant à la cathode de mercure la forme d'une bande horizontale, présentant une inclinaison uniforme de 1 à 2 millimètres par mètre.
On a constaté qu'on peut obtenir des effets utiles particulièrement satisfaisants du courant en n'effeotuant pas l'enrichissement de l'amalgame en zino dans une cuve électrolytique unique, mais par stades successifs, dans plusieurs cuves qui fonctionnent les unes à la suite des autres; on peut alors, par exemple, procéder de façon à mener suivant un circuit fermé l'amalgame dans chaque cuve, mais en soutirant oontinuellement une partie déterminée de l'amalgame pour le conduire à la cuve suivante.
La quantitéd'amalgame prélevée ainsi de chaque cuve doit, en général, être de la même importance que celle qui correspond à la quantité de zino précipité pendant le même temps par le courant électrique. La concentration de l'amal-
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game qui se trouve dans chaque cuve peut être réglée par la diminution momentanée de la section du passage pour l'amenée de l'amalgame ou par l'Addition de mercure frais ; de préférence, on travaille de manière que la concentration de l'amalgame s'élève de 1 % dans chaque cuve.
Pour conduire l'amalgame et réaliser la coupure nécessaire du courant, on a constaté qu'il y avait avantage à disposer les cuves du même groupe l'une audessus de l'autre dans l'espace et de façon que l'amalgame s'écoule d'une cuve à l'autre, sans recours à des pompes ou d'autres dispositifs transporteurs, simplement par l'effet de la pesanteur.
Il y a avantage à effectuer l'électrolyse à l'aide de solutions riches en zinc, par exemple d'une teneur initiale de 100 g. de zinc par litre, mais le présent procédé présente la caractéristique qu'il est approprié également au traitement de solutions plus pauvres en zinc. Ce procédé offre par exemple la possibilité de traiter aisément les solutions du produit du grillage chlorurant des résidus du grillage des pyrites en vue d'en extraire du zino électrolytique et du chlore. On sait que ces solutions renferment comme constituants principaux le cuivre et le zinc accompagnés de plomb, de nickel, de cobalt, de cadmium, d'or, d'argent et de nombreuses autres impuretés.
Les divers métaux sont séparés l'un après l'autre, à la façon connue, par des opérations appropriées de précipitation jusqu'à ce que, dans les solutions finales, il n'y ait plus que le zinc, dissous à l'état de chlorure de zinc à concentration relativement faible, à côté de chlorures alcalino-terreux et de grandes quantités de sel marin ainsi que diverses impuretés constituées par des métaux lourds. Comme on n'avait pas encore pu trouver un procédé utilisable d'electrolyse des chlorures pour des solutions finales de zinc de ce genre, il n'y avait, pour la production du zino électrolytique que la possibilité de précipiter
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le zino à l'état d'hydroxyde, de le dissoudre dans l'acide sulfurique et, après une épuration poussée convenable, de l'élec- trolyser à l'état de sulfate.
Cette transformation d'un éleotrolyte, formé de chlorure fort impur en un éleotrolyte formé de sulfate de zino fortement épuré, est relativement compliqué et difficile et le succès économique de ce mode de travail est problématique. L'application du présent procédé d'extraction du zino à de telles solutions finales de zinc n'exige par contre qu'une simple cémentation de la poussière de zinc, et, contrairement aux exigences des procédés d'éleotrolyse usuels du zinc, l'élimination souvent difficile et coûteuse des dernières traces de tous les métaux lourds étrangers n'a pas d'importanoe ici.
Conformément à l'invention, l'épuration ne doit être poussée que jusqu'au point exigé par le degré de pureté du zino finalement obtenu, Parmi ces impuretés, le cuivre, le plomb et le cadmium passent totalement dans l'amalgame du zinc au cours de l'électrolyse, tandis que le nickel n'est séparé en même temps qu'en partie et que le cobalt ne l'est qu'à peine; comme il ne se forme pas de couples électriques locaux, l'effet utile du courant ne subit pour ainsi dire aucune influence. La présence du magnésium et de métaux aloalino-terreux dans l'électrolyse est indifférente, la présence de grandes quantités de sel marin comme oelles qu'on trouve habituellement dans les solutions obtenues après le grillage chlorurant est tout à fait désirable.
Contrairement à l'électrolyse du sulfate dans laquelle des traces de chlorures dans l'éleotrolyte provoquent une forte corrosion des anodes, l'électrolyse du chlorure avec des cathodes de mercure et des anodes résistant au chlore n'est pas influencée par le sulfate présent, lorsqu'il ne s'y trouve pas en quantités absolument trop grandes. Le chlore dégage à l'anode a la pureté usuelle et peut être soutiré, séché et li- quéfié à la façon connue.
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L'effet utile du oourant qu'on peut atteindre avec des cathodes de mercure baisse lorsque l'extraction du zinc des solutions a atteint un certain degré; c'est pourquoi, conformément à l'invention, on interrompt l'électrolyse, dans l'application du présent procédé aux solutions obtenues après le grillage chlorurant, lorsque la teneur en zino a baissé à environ 15 à 20 g. par litre ; précipite alors la solution par de la chaux et on utilise l'hydrate de zinc ainsi obtenn pour éliminer le fer des solutions initiales.
L'insensibilité des cathodes d'amalgames aux impuretés de l'électrolyte n'est cependant pas tout à fait générale; on a constaté que, même à des températures plus élevées et sous des conditions de l'électrolyse qui, par ailleurs, n'entratnent pas de perturbations, du zino peut se séparer à l'état spongieux lorsque l'électrolyte renferme des combinaisons d'arsenic et (ou) d'antimoine, Conformément à l'invention, on peut écarter ces inconvénients en séparant complètement des bains électrolytiques ces deux éléments étrangers. A cet effet, on peut par exemple, précipiter à la manière connue à l'état d'hydroxyde ferrique le fer contenu à l'état ferrique dans les bains ou qu'on y ajoute préalablement dans ce but.
On a constaté en outre qu'on peut diminuer ou même supprimer complètement les effets de très petites quantités de combinaisons d'arsenic et (ou) d'antimoine par l'addition de faibles quantités d'acides minéraux. De préférence, on ne dépasse pas une certaine acidité; d'environ PH = 1.
Quant à l'opération de distillation qui fait suite à l'électrolyse et par laquelle le mercure doit être régénéré pour son réemploi et le zino contenu dans l'amalgame doit être obtenu à l'état pur, il est d'une importance décisive qu'elle soit réalisée avec la meilleure utilisation possible de la chaleur, avec des sources de chaleur peu coûteuses, sans pertes de mercure et
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d'une façon aussi continue que possible ; lesmatériaux du four doivent résister aux attaques de l'amalgame riche fondu et du zinc pur fondu; le meroure doit être éliminé du zinc d'une fa- çon pratiquement complète, (Jette dernière exigence ne peut être remplie que par l'application de températures auxquelles la question des matériaux est déjà très embarrassante.
Ou bien les matériaux à considérer, tels que les matières céramiques par exemple, résistent au zinc et à l'amalgame de zinc chauds, et alors ils ne sont pas imperméables aux gaz et excluent en outre l'application de procédés de chauffage économiques, ou bien ils permettent bien, comme les matières métalliques par exemple, un travail économique, mais ils sont détruits rapidement par les amalgames riches et chauds, et le zinc qu'on désire produire sera ainsi rendu impur dans une mesure inadmissible. Les propositions connues jusqu'à présent pour la distillation de l'amalgame indiquent des appareils et des procédés tellement primitifs qu'on ne peut avec eux produire d'une façon satisfaisante du point de vue industriel du zinc pur et, en particulier, môme seulement approximativement exempt de mercure.
On a constaté qu'on peut chasser la majeure partie du mercure à des températures relativement très basses et qu'il est nécessaire, pour obtenir les produits les plus purs, de chauffer le zinc pendant peu de temps jusqu'à ou presque jusqu'à son point d'ébullition. Aussi la distillation peut avoir lieu avec grand avantage en deux stades principaux, notamment en opérant de façon que, au cours du premier stade, on enrichisse, par exemple, à une teneur de 50 à 60 % en zinc, l'amalgame venant des cuves d'électrolyse, dans un ou plusieurs appareils à distiller communiquant les uns avec les autres, recouverts d'une' couche protectrice appropriée et aménagée dans les parties oonstruites en matières métalliques, bonnes conductrices de la chaleur,
ces appa-
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reils étant chauffes de l'extérieur et travaillant sous un vide poussé, tandis qu'au cours du deuxième stade, on chasse, au moyen d'un autre appareil de distillation, jusqu'au dernier reste le mercure encore présent, éventuellement sans application du vide, à des températures sensiblement plus élevées, produites par exemple par chauffage par induction. On peut employer l'émail par exemple comme couche protectrice pour les appareils du premier stade, car les températures de distillation se pla- cent, .par l'action du vide, au-dessous de la limite dangereuse pour l'émail.
Tant que l'amalgame est encore relativement dilué, par exemple jusqu'à uneteneur en zinc de 10 %, on peut supprimer complètement la couche protectrice et employer comme matériaux le fer doux, la fonte ou la "thermisilid". Le chauffage a lieu de l'extérieur et, avec un avantage particulier, soit au moyen de vapeurs de mercure provenant directement d'une chaudière à mercure et retournant sans pompe à cette chaudière, soit au moyen de la vapeur d'échappement d'une turbine à mercure ; mais on peut employer aussi de la vapeur de mercure à pression plus élevée, du gaz produit à distance ou d'autres sources appropriées et peu coûteuses de chaleur.
A ce stade de distillation, on peut employer, par exemple, des évaporateurs en couche mince à fonctionnement continu ou des évaporateurs à oirculation d'une construction appropriée, reliés l'un à la suite de l'autre et travaillant à des températures différentes. ues températures augmentent d'une chambre à l'autre à mesure qu'augmente la richesse de l'amalgame, et elles peuvent généralement être d'autant plus basses que le vide est plus poussé et que le tuyau de communication avec l'installation de condensation est plus large. La température de chaque agrégat individuel doit être supérieure au point de fusion de l'amalgame qui s'y trouve, ce qu'on peut réaliser par le choix convenable du vide et par la vitesse correcte de passage.
La grandeur des agrégats indivi-
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duels diminue fortement à mesure que s'élève la concentration de l'amalgame; la quantité de mercure distillée à partir de chaque chambre doit être contrôlée d'une façon continuelle. La condensation des vapeurs de mercure produites peut être effectuée par exemple dans des refroidisseurs ou des échangeurs de chaleur montés au point le plus élevé de toute l'installation, grâce à quoi on réalise une diminution de la quantité de mercure en circulation et une rentrée plus simple au mercure dans les cuves électrolytiques.
La chaleur de condensation est utilisée avec avantage pour la production de vapeur, Au cours de ce premier stade de distillation, plus des neuf dixièmes de la quantité totale de mercure peuvent être distillés; la plus grande partie de la chaleur nécessaire doit donc être employée à ce stade, d'où il résulte qu'il est de la majeure importance pour l'ensemble de la distillation de pouvoir employer à ce stade des sources de chaleur peu coûteuses.
Pour la régénération du reste du mercure a lieu ensuite, comme deuxième stade, une fusion pour la production du zino pur, qui s'opère de préférence dans des appareils qui sont oonstruits en produits céramiques ou en pièces en graphite, moulées à la presse, et qui travaillent sans vide ou sous un faible vide seulement. L'amalgame peut être introduit continuellement par un trop-plein à tube barométrique et le zino pur peut être soutiré, continuellement aussi, par un trop-plein à siphon rempli d'azote. On peut) par exemple, donner à l'appareil pour cette fusion destinée à la production du zinc pur la forme d'une oolonne, mais on peut aussi employer d'autres appareils, pour autant qu'ils permettent de réaliser les températures élevées nécessaires.
Il y a avantage à apporter à l'agrégat une quantité de chaleur suffisante pour permettre qu'une légère distillation ou même une distillation plus forte du zino ait lieu, De plus,
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il y a avantage à la division de la masse en fusion en de grandes surfaces, à remuer cette masse et à faire passer à sa surface un courant rapide de gaz. On a trouvé particulièrement avantageux, à ce stade du procédé, le chauffage à la façon des fours dits à haute fréquence. On a constaté que, pour éviter des incrustations de zinc, il y a avantage à construire le oondenseur, relié à l'appareil de fusion pour l'obtention du zino pur, d'âpres le principe des condenseurs à injection et à le faire fonctionner au moyen de l'amalgame initial.
Enfin on a trouvé qu'on peut diminuer considérablement les dimensions de l'installation de aistillation en ne soumettant pas directement l'amalgame de zinc chaud et très fluide venant de l'électrolyse à la distillation, mais en le refroidissant, par exemple en le laissant couler dans de l'eau froide faiblement acidifée, et en l'épuisant, en le tamisant, en le turbinant ou en le soumettant à une autre opération mécanique appropriée pour le séparer en un ooncentré riche en zino destiné à la distillation et en une partie pauvre en zino qui, diluée par le mercure obtenu par la distillation, est ramenée aux cuves électrolytiques.
Il y a avantage alors à concentrer encore davantage, par une légère pression, l'amalgame concentré qui peut avoir la consistance du sable, du beurre ou de l'argile; on atteint ainsi, par exemple, une teneur en zinc de 12 %. L'amalgame appauvri est d'autant plus pauvre en zinc qu'on la refroidi une température plus basse avant ou pendant la séparation.
Exemple 1.
Une solution de sulfate de zinc, produite aux dépens d'une matière première contenant des oxydes et d'acide sulfurique et épurée par les procédés usuels, solution qui possède une teneur de 100 à 105 g. de zinc au litre, est électrolysée à 70 0' par un courant d'une densité de 1000 A. par mètre carré, avec
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emploi d'une cathode de mercure et d'une anode Tainton jusqu'à ce qu'il se soit formé un amalgame contenant 3,65 % de zinc.
On soutire pendant cette opération une partie de l'électrolyte et on l'utilise en circuit fermé, pour dissoudre de nouvelles quantités de matières premières, en neutralisant en même temps l'acide sulfurique engendré par éleotrolyse. L'amalgame à grande fluidité est soutiré alors et séché sous le vide; enfin on le sépare, dans un appareil de distillation également sous le vide et à une température s'élevant graduellement à 640 , en un distillat de mercure, renfermant 0,23 % de zino, et une masse de zinc fondu qu'on coule dans des moules; le mercure récupéré est réemployé dans l'opération d'électrolyse. Le zinc obtenu a une pureté de 99.98 %.
Exemple 2.-
Un résidu du grillage de pyrites, qui contient 55,10 % de fer, 1,99 % de cuivre, 2,39 % de zinc, 240 g, de cobalt par tonne, 300 g. de manganèse par tonne, 0,04 % d'antimoine, 3,45 % de soufre, 0,11 % d'arsenio, 1,40 % de plomb, 4,05 % de silice, 62,0g. d'argent par tonne et 1,02 g. d'or par tonne, subit un grillage ohlorurant après addition de 10 % de sel marin et est lixivié.
La solution est débarrassée du cuivre par addition de grenaille de fer et est refroidie ensuite à 0 pour en éliminer la plus grande partie du sulfate de soude. Le soufre restant est précipité, à PH= 5.5, en même temps que le fer, l'arsenic, l'antimoine, le manganèse et le cobalt, par de la chaux avec introduction simultanée de chlore. Après filtration, on obtient une solution de chlorure de zinc riche en sel marin et renfermant de petites quantités de chlorure de magnésium et de calcium. La teneur en zinc est de 60 g. au litre ; la solution contient encore au litre 12 mg. de fer, 13 mg. de cobalt, 5 niµ;.
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de nickel et de petites quantités de 'plomb et de cadmium.
Cette solution est électrolysée dans des cuves analogues à celles qu'on emploie pour l'électrolyse des chlorures alcalins; le mercure de la cathode est conduit en circuit fermé à l'intérieur de chacun des agrégats et s'écoule, sous la forme d'une bande horizontale, à une distance de 8 mm, au-dessous des anodes en graphite et à une vitesse d'environ 9 cm. par seconde.
On travaille à la température de 70 ; la densité de courant est de 1200 A. par mètre carré. A chacune des diverses cuves, du mercure est amené continuellement, de manière que, de chaque cuve, de l'amalgame contenant de 4 à 4.5 % de zinc s'écoule sans arrêt, par un trop-plein, L'électrolyte passe, aussi sous la forme d'un courant ininterrompu, par les cuves électrolytiques et quitte les bains avec une teneur d'environ 20 g. de zinc par litre. Ce zinc est précipité par de la chaux, et l'hydrate de zinc obtenu est employé au lieu de chaux pour l'épuration de la solution initiale. L'amalgame est conduit continuellement à une installation de concentration constituée par quatre chambres et il est amené, sous le vide, jusqu'à une teneur de 55 %.
On a distillé ainsi, de la quantité totale de mercure à séparer,
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<tb> 80 <SEP> % <SEP> à <SEP> la <SEP> température <SEP> de <SEP> 2200 <SEP> environ
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La quantité de chaleur nécessaire a été fournie par de la vapeur de mercure aux agrégats de distillation ; trans- mission de chaleur a lieu à travers les parois en fer des chambres, protégées par une couche d'émail contre l'action de l'amalgame chaud. Le concentré obtenu à ce stade de la distillation coule dans un réservoir et passe de là, continuellement,
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à un four construit en produits céramiques.
Ce four contient une fusion de zinc maintenue à la température d'ébullition par chauffage à haute fréquence, Les derniers restes de mercu- re s'évaporent ici et sont condensés, en même temps que les vapeurs de zinc qui se dégagent également, par un condenseur à injection alimenté par l'amalgame initial. Les vapeurs de mercure du premier stade de distillation sont par contre con- densées dans des échangeurs de chaleur situés à un niveau éle- vé, de la vapeur d'eau sous tension étant engendrée ainsi. Le mercure condensé reflue par gravité dans les cuves d'électroly- se. L'évaporateur à haute fréquence produit du zinc d'une pu- reté de 99,95 %.
Le chlore gazeux produit est séché et liqué- fié à la façon ordinaire ; contrairement au chlore gazeux obte- nu par électrolyse des chlorures alcalins, il est exempt d'hy- drogéne,
Exemple 3.-
Un concentré de flottation totale "allflotation" d'un minerai de zinc et de plomb est mélangé avec une quantité 24 fois plus grande d'un résidu de grillage de pyrite.
Le mé- lange renferme alors 57,90 % de fer, 0,64 % de cuivre, 3,57 % de zinc, 200 grammes de cobalt par tonne, 15 gr. de nickel par tonne, 20 gr. de cadmium par tonne, 300 gr. de manganèse par tonne, 0,04 % d'antimoine, 0,09 % d'arsenic, 2,18 % de plomb, 4,y5 % de silice, 3,20 % de soufre, 49,0 gr, d'argent par ton- ne et 1,26 gr. d'or par t onne. On le mélange à 12 % de sel marin et on produit, à la façon indiquée dans l'exemple 2, une solution de zinc qui est encore soumise à, une opération ulté- @ rieure de cémentation avec du zinc en poudre.
La solution pos- sède alors une teneur en zinc de 65 g. par litre et le zinc en est extrait dans quatre cuves électrolytiques superposées, l'amalgame traversant, sous l'action de la pesanteur, la série
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de cuves, successivement et graduellement de haut e bas. Dans chacune des cuves, l'amalgame se déplace en circuit fermé: la quantité d'amalgame soutiré est fixée de façon à maintenir dans la première cuve une teneur de 1,0 %, dans la deuxième une te- neur de 1,8 %, dans la troisième une teneur de 2,6 % et dans la quatrième une teneur de 3,4 % en zino. L'électrolyse a lieu à la température de 75 ; la densité de courant est de 1000 A, par mètre carré. On obtient un effet utile de 95 à 97 % pour le courant.
L'amalgame traité comme dans l'exemple 2 donne du zinc d'une pureté de 99.995 %.
Exemple 4. -
Le résidu du grillage d'une pyrite de Meggener est mélangé à parties égales à des résidus du grillage d'une pyrite % renfermant du cuivre. Le mélange renferme 53,00 de fer, 0,55 % de cuivre, 5,20 % de zinc, 240 g. de cobalt par tonne, 750 g. de manganèse par tonne, 0.04 % d'antimoine, 0,14 % d'arsenic, 0,53 % de plomb, 8,30 % de silice, 3,95 % de soufre, 25.00 g. d'argent par tonne et 0. 82 g. d'or par tonne. On y mélange 12 % de sel marin et on obtient, à la façon de l'exemple 2, une solution de zinc, à 65 g. de zinc au litre, dont on extrait le zinc dans quatre cuves électrolytiques, à la façon indiquée dans l'exem- ple 3, à 75 C et avec une densité de courant de 800 A. par mè- tre carré.
L'amalgame à 4,35 % ainsi obtenu est refroidi à 5 en le laissant couler dans de l'eau froide exempte d'air et contenant u.5 g, d'acide chlorhydrique par litre et est divisé par une hélice à tamis en 56 parties d'une fraction à grande fluidité contenant 1,65 % de zinc et 44 parties d'un concentré pâteux renfermant 7.80 % de zinc. Le concentré est refoulé, par une boudineuse à marche continue, dans les appareils de distillation. On obtient alors par distillation 40. 6 parties de
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mercure, tandis que, si l'on n'avait pas procédé à une concentration mécanique, on eut dû en distiller 75.4 parties. On réu- nit le distillat et l'amalgame appauvri et on obtient ainsi une teneur de 1 % en zinc; cet amalgame est repris dans les cuves électrolytiques.
Les derniers restes de mercure sont chassés par le chauffage dans un four en graphite porté à 900 par un appareil "Kryptol" et on obtient du zinc d'une pureté de 99.96 %.
Exemple 5,-
Un amalgame à 4.35 % de zinc obtenu suivant l'exemple 4 est refroidi à 18 en le laissant couler dans de l'eau oontenant de l'acide chlorhydrique et représentant une solution acide 0.01 normale. En faisant passer l'amalgame sur un tamis à secousses et en le pressant légèrement, on obtient 21.5 parties d'un concentré à 12. 2 % de zino et 78.5 parties d'un amalgame appauvri renfermant 2.2 % de zino. La distillation produit 18.9 parties de mercure au lieu de 57.6 parties, d'ou il résulte que 66 % de la distillation sont économisés.
Exemple 6.-
L'installation de tamis à secousses destiné suivant l'exemple 5 à tamiser l'amalgame est enclose de tous cotes et on y fait passer lentement un courant de gaz, contenant 97 % d'azote et 3 % d'hydrogène, qui a passé préalablement par un four chauffé à 5000 et rempli de toile en fil de cuivre.
Exemple 7,-
Une gouttière, recouverte à sa partie supérieure de manière à empêcher l'accès de l'air et servant au circuit fermé de l'amalgame à l'intérieur d'une cuve, est fermée à ses extrémités par des barrages à immersion, à passage par-dessous, fermant toute la section de la gouttière qui n'est pas remplie d'amalgame, ces barrages ne plongeant dans l'amalgame qu'à une
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profondeur telle que celui-ci peut encore passer par la gouttière. A l'intérieur de cette gouttière, on fait ruisseler sur la surface de l'amalgame de l'eau chauffée à 70 renfermant 3.5 g. d'acide chlorhydrique au litre.
Exemple 8.-
On ajoute à une solution de chlorure de zinc, contenant du sel marin et renfermant 0.03 g. d'arsenic au litre et 0.04 g. d'antimoine au litre, un excès de chlorure ferrique et le fer est reprécipité par addition de chaux; par addition d'acide chlorhydrique, on amène la solution filtrée à PH = 1.5 et on produit, suivant l'exemple 3, à 80 C et avec une densité de courant de 1500 A. par mètre carré, un amalgame de zinc qu'on traite pour séparer le zinc et le mercure.
REVENDICATIONS:
1.- Procédé d'extraction du zinc de solutions contenant du zinc, caractérisé en ce qu'on transforme le zinc des solutions, par voie électrolytique et par l'emploi de mercure comme matière pour la cathode, à des températures élevées, de préférence 55 environ et à des températures plus élevées, en un amalgame à "grande fluidité" et qu'on décompose celui-ci par distillation, en zinc et en mercure qui est repris dans le travail.