Le zinc est utilisé depuis des millénaires sous forme d’alliage ou de minerai. Des objets en laiton, alliage de zinc et cuivre, ont été retrouvés et datés du 3ème millénaire avant J.C. Malgré cette utilisation ancienne, le nom zinc, de l’allemand zinke pointe acérée, n’a été donné qu’au XVIème siècle par Paracelsus en référence à la forme du métal après fusion.
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 |
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 |
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 |
Zinc cristallisé :
|
Zinc gazeux :
|
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 2023 :
Red Dog (États-Unis) | 540 | Gamsberg (Afrique du Sud), en 2022-23 | 208 | |
Rampura Agucha (Inde), en 2022-23 | 485 | San Cristóbal (Bolivie), estimation | 200 | |
Antamina (Pérou) | 464 | Dugald River (Australie) | 152 | |
Mount Isa (Australie) | 287 | Vazante (Brésil) | 146 | |
Mc Arthur River (Australie) | 262 | Wulagen (Xinjiang, Chine) | 141 |
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 :
Produits | Masse en % | Teneur en Pb | Teneur en Zn |
Tout-venant | 100,0 % | 5,7 % | 6,9 % |
Concentré de galène | 7,2 % | 70,9 % | 3,6 % |
Concentré de blende | 10,3 % | 0,5 % | 52,1 % |
Rejet final | 82,5 % | 0,7 % | 1,6 % |
Consommations de réactifs :
Circuit plomb | Circuit zinc | ||||
CaO | 1500 g/t | CaO | 2560 g/t | ||
NaCN | 70 g/t | CuSO4 | 300 g/t | ||
Ethyl et amylxanthate | 70 g/t | Ethyl et amylxanthate | 120 g/t | ||
Huile de pin | 5 g/t |
Composition des concentrés obtenus :
Éléments | Zn | S | Pb | Cu | Cd | Fe | Sn | Bi | CaO | MgO | SiO2 | Al2O3 | Ag | Sb | As |
Concentré de galène | 4,7% | 16,7% | 70,0% | 1,0% | 6,0% | 0,02% | 0,6% | 0,4% | 800g/t | 0,2g/t | 0,3g/t | ||||
Concentré de blende | 50,3% | 31,5% | 1,0% | 0,50% | 0,15% | 11,1% | 0,007% | 0,5% | 0,3% | 0,25% | 0,8% | 70g/t | 0,01g/t | 0,15g/t |
En milliers de t de zinc contenu, en 2023, sur un total mondial de 12,258 millions de t. Source : ilzsg et USGS
Chine | 4 060 | Mexique | 673 | |
Pérou | 1 468 | Bolivie | 490 | |
Australie | 1 097 | Kazakhstan | 342 | |
Inde | 854 | Russie | 310 | |
États-Unis | 748 | Afrique du Sud | 230 |
Sources : ilzsg et USGS
En 2023, la production minière mondiale est de 12,258 millions de t.
La production de l’Union Européenne (Suède, Irlande, Portugal, Espagne, Pologne, Finlande…), en 2017, est de 683 400 t.
Commerce international : en 2023.
Principaux pays exportateurs sur un total mondial de 11,698 millions de t de concentrés.
Pérou | 2 176 | Bolivie | 569 | |
Australie | 2 060 | Kazakhstan | 529 | |
Turquie | 871 | Afrique du Sud | 436 | |
États-Unis | 646 | Portugal | 420 | |
Belgique | 621 | Russie | 364 |
Les exportations péruviennes sont destinées à la Chine à 44 %, à la Corée du Sud à 15 %, à l’Espagne à 10 %, au Brésil à 7 %.
Principaux pays importateurs, sur un total de 12,421 millions de t, en 2022.
Chine | 4 716 | Canada | 579 | |
Corée du Sud | 1 777 | Iran | 523 | |
Belgique | 968 | Pays Bas | 421 | |
Japon | 694 | Norvège | 298 | |
Finlande | 608 | France | 251 |
Les importations chinoises proviennent d’Australie à 24 %, du Pérou à 19 %, d’Afrique du Sud à 10 %, de Bolivie à 6 %.
Principaux producteurs : en 2023.
Glencore (Suisse) | 918 | Industrias Peñoles (Mexique) | 282 | |
Hindustan Zinc (Inde), en 2022-23 | 839 | Trafigura (Suisse) | 250 | |
Teck (Canada) | 644 | Volcan (Pérou) | 242 | |
Zijin Mining (Chine) | 422 | MMG (Chine) | 203 | |
Nexa Resources (Brésil) | 333 | Boliden (Suède) | 195 |
Sources : Boliden et rapports des sociétés
A acquis, fin 2017, 23 % de La Compañia Minera Volcan, qui exploite, au Pérou, diverses unités minières, Yauli (4 mines souterraines) avec, en 2023, 166 900 t de Zn, 28 400 t de Pb, 2 800 t de Cu, 243 t de Ag, Chungar (2 mines souterraines) avec, 49 900 t de Zn, 21 000 t de Pb, 1 200 t de Cu, 68,4 t de Ag, Alpamarca (une mine souterraine et une à ciel ouvert) avec, 5 800 t de Zn, 4 000 t de Pb, 300 t de Cu, 31,1 t de Ag et Cerro de Pasco avec 19 000 t de Zn, 7 000 t de Pb, 45,4 t de Ag. En 2023 a produit un total de 242 000 t de Zn, 60 800 t de Pb, 5 200 t de Cu et 473 t de Ag. Fin 2023, les réserves prouvées et probables de Volcan sont de 29,7 millions de t renfermant 3,9 % de Zn, 0,9 % de Pb, 0,1 % de Cu et 71,5 g/t de Ag.
En millions de t zinc contenu, en 2023, sur un total mondial de 220 millions de t. Source : USGS
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 :
Les importations s’élevaient à 251 375 t en provenance principalement à :
Elle s’effectue en 2 étapes : un grillage est suivi par une réduction.
Il est réalisé par chauffage, à 900 – 1100°C, en présence d’air, selon la réaction :
ZnS + 3/2 O2 = ZnO + SO2 Δr 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.
Diaporama sur : le grillage des concentrés de zinc
Elle est effectuée selon 2 procédés :
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+ + SO42- = Zn2+ + SO42- + 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
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
En milliers de t, en 2023, sur un total de 13,935 millions de t. Sources : ilzsg et USGS
Chine | 6 850 | Japon | 485 | |
Corée du Sud | 878 | Australie | 443 | |
Inde | 836 | Mexique, en 2021 | 357 | |
Espagne | 504 | Pérou | 346 | |
Canada | 502 | Kazakhstan | 272 |
Sources : ilzsg et USGS
La production de l’Union européenne est, en 2020, de 1,515 million de t.
Commerce international du zinc brut : en 2023.
Exportations :
Corée du Sud | 609 | Canada | 363 | |
Belgique | 486 | Pérou | 282 | |
Australie | 449 | Inde | 278 | |
Pays Bas | 431 | Finlande | 259 | |
Espagne | 429 | Kazakhstan | 235 |
Source : ITC
Les exportations de la Corée du Sud sont destinées à l’Inde pour 26 %, au Vietnam pour 13 %, à la Chine pour 11 %, à Singapour pour 9 %.
Importations, sur un total de 5,392 millions de t, en 2019 :
États-Unis | 700 | Pays Bas | 307 | |
Allemagne | 443 | Turquie | 291 | |
Chine | 429 | Inde | 228 | |
Belgique | 334 | Vietnam | 228 | |
Singapour | 321 | Taipei chinois | 165 |
Source : ITC
Les importations des États-Unis proviennent à 50 % du Canada, 16 % du Mexique, 9 % du Pérou, 7 % de Corée du Sud.
Principaux producteurs mondiaux, en 2023.
Korea Zinc Group (Corée du Sud), en 2021 | 1 200 | Boliden (Suède) | 458 | |
Trafigura (Suisse), en 2021 | 1 060 | Shaanxi Non ferrous Metals (Chine), en 2021 | 430 | |
Glencore (Suisse) | 866 | Hechi Nanfang (Chine), en 2021 | 380 | |
Hindustan Zinc (Inde) | 821 | Zijin Mining (Chine) | 318 | |
Nexa Resources (Brésil) | 554 | Teck Resources (Canada) | 267 |
Principales usines :
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 2022, 504 011 t.
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 1ère 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 contenu dans les laitons (600 000 t de Zn/an) est recyclé par l’industrie du cuivre.
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).
Productions :
Commerce extérieur : en 2023.
Exportations :
Importations :
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).
Consommations mondiales : Monde, en 2023 : 13,659 millions de t, Union européenne, en 2014 : 2,361 millions de t.
Chine | 6 970 | Allemagne, en 2020 | 377 | |
États-Unis | 909 | Turquie, en 2020 | 267 | |
Inde | 745 | Italie, en 2020 | 263 | |
Corée du Sud | 407 | Espagne, en 2020 | 251 | |
Japon | 342 |
La consommation mondiale était de 3 millions de t en 1959 et de 10,57 millions de t, en 2005.
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).
Autres applications :
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
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 % |
Source : IZA
Diaporama sur : les utilisations du zinc