Academic literature on the topic 'Zinc – Électrométallurgie'

L'influence des ions Pb2+ sur le dépôt de zinc a été étudiée dans l'électrolyte acide de sulfate de zinc avec et sans Mn2+. La polarisation galvanostatique, la polarisation potentiodynamique, la voltammétrie cyclique (VC), les mesures de bruit électrochimique (MBE) et la spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE) en conjonction avec la microscopie électronique à balayage (MEB) et la diffraction des rayons-X (XRD) ont été considérés. L'effet de différents paramètres de fonctionnement tels que la concentration de Zn2+, la concentration d’acide sulfurique, la densité de courant, l'agitation de l’électrolyte et la température a été étudié en présence de Mn2+ et Pb2+. Les résultats galvanostatiques utilisant un électrolyte standard de zinc contenant 12 g/L de Mn2+ (ES) ont montré que les ions de plomb ajoutés à l’ES conduisaient à une augmentation du potentiel cathodique et de l'efficacité de courant (EC) du dépôt de zinc. L'augmentation de la concentration de Mn2+ dans l'électrolyte a entraîné une diminution du potentiel cathodique et d’EC du dépôt de zinc à cause de l'effet de dépolarisation du MnO4- formé. En outre, l'augmentation de la densité de courant de 45 à 60 mA/cm2 et de l'agitation de 60 à 412 tr/min ont donné lieu à une augmentation du potentiel et à une diminution d’EC. L'augmentation de la température de 35 à 45°C a conduit à une diminution du potentiel cathodique. Pour l'électrolyse de longue durée (72 h), la teneur de Pb dans le dépôt de zinc en utilisant l'anode Pb-0,7%Ag était de 1,90-1,98 ppm, presque équivalente à celle employant l'anode de Pt avec l’addition de 0,15-0,2 mg/L de Pb2 +. L'électrolyse à 40°C et 52,5 mA/cm2 en présence de plomb jusqu'à 0,1-0,2 mg/L dans un électrolyte contenant 12 g/L Mn2+ pourrait être considérée comme des meilleurs paramètres opérationnels pour le procédé d'extraction électrolytique. Les études SIE ont montré que le dépôt de zinc sur le zinc est plus facile que celui du zinc sur l'aluminium. L’analyse des MBE a révélé que l'augmentation des concentrations de Pb2+ (0,05-0,8 mg/L) dans l'électrolyte de zinc sans Mn2+ s'accompagne d'une diminution de l'inclinaison et d'une augmentation des valeurs du kurtosis qui puissent être corrélées à la morphologie du dépôt de zinc.
The influence of Pb2+ ions on zinc deposition was investigated in acidic zinc sulfate electrolyte with and without Mn2+ ions. Galvanostatic polarization, potentiodynamic polarization, cyclic voltammetry (CV), electrochemical noise measurements (ENM) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in conjunction with scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) have been considered. Effects of different operating parameters such as Zn2+ ions concentration, sulfuric acid concentration, current density, electrolyte agitation and temperature were investigated in presence of Mn2+ and Pb2+ ions. The galvanostatic results using standard zinc electrolyte containing 12 g/L Mn2+ (SE) showed that lead ions added to the SE led to an increase in the cathodic potential and current efficiency (CE) of zinc deposit. Increasing Mn2+ concentration in the electrolyte resulted in decrease of cathodic potential and CE of zinc deposit due to the depolarization effect of formed MnO4-. In addition, increases of current density from 45 to 60 mA/cm2 and agitation from 60 to 412 rpm resulted in an increase of overpotential and decrease of CE. Increase of temperature from 35 to 45°C led to a decrease of cathodic potential. For long time electrolysis (72 h), the Pb content in zinc deposit using Pb-0.7%Ag anode was 1.90-1.98 ppm, almost equivalent to that employing Pt anode with addition of 0.15-0.2 mg/L of Pb2+. Electrolysis at 40°C and 52.5 mA/cm2 in presence of lead up to 0.1-0.2 mg/L in an electrolyte containing 12 g/L of Mn2+ could be considered as best conducted operating parameters for electrowinning process. EIS studies showed that zinc deposition on zinc is easier than that of zinc on aluminum. ENM revealed that increase of Pb2+ concentration (0.05-0.8 mg/L) in zinc electrolyte without Mn2+ is accompanied with a decrease of skew and increase of kurtosis values that could be correlated to the morphology of zinc deposit.

Ce projet de travail est divisé en deux études principales: (a) l'influence des certains additifs organiques sur la consommation d'énergie et la pureté du métal de zinc déposé dans le processus d'extraction électrolytique, et (b) l’électrodéposition des alliages binaires et ternaires de Fe-Mo et Fe-Mo-P sur des substrats d’acier doux afin d’agir comme cathodes pour la production de chlorate. (a) Parmi les sept différents additifs organiques examinés, les sels des liquides ioniques ont réussi à augmenter le rendement du courant jusqu'à 95,1% comparé à 88,7% qui a obtenu à partir de l'électrolyte standard en présence des ions de Sb3+. La réduction maximale de la consommation d'énergie de ~173 kWh tonne-1 a été obtenue en ajoutant de 3 mg dm-3 du chlorure de 1-butyl-3-méthylimidazolium dans le même électrolyte. La teneur en plomb dans le dépôt de zinc est réduite de 26,5 ppm à 5,1-5,6 ppm en utilisant les sels des liquides ioniques. (b) Des différents binaires Fe-Mo et ternaires Fe-Mo-P alliages ont été électrodéposés sur des substrats d’acier doux. Les alliages préparés ont une tenure en Mo entre 21-47 at.% et une tenure en P de 0 à 16 at.%. L'activité électrocatalytique de ces alliages vers la réaction de dégagement d'hydrogène (RDH) a été étudiée dans des solutions de chlorure de sodium. La réduction maximale de la surtension de RDH de ~313 mV a été obtenue par l’alliage ternaire préparé Fe54Mo30P16 par rapport à celle obtenue pour l'acier doux. La rugosité de surface et l'activité intrinsèque des revêtements de Fe-Mo-P peuvent être l'origine du comportement prometteur de ces électrocatalyseurs vers la RDH.
This work project is divided into two main studies: (a) the influence of certain organic additives on the power consumption and the purity of deposited zinc during electrowinning process, and (b) the electrodeposition of binary and ternary alloys of Fe-Mo and Fe-Mo-P on mild steel substrates to act as cathodes for chlorate production. (a) Among seven different examined organic additives, the ionic liquid salts succeeded to increase the current efficiency up to 95.1% compared to 88.7% obtained from standard electrolyte in presence of Sb3+ ions. Maximum reduction of power consumption of ~173 kWh ton-1 was observed by addition of 3 mg dm-3 of 1-butyl-3-methylimidazolium chloride to the same electrolyte. Lead content in the zinc deposit is reduced from 26.5 ppm to 5.1-5.6 ppm by using the ionic liquid salts. (b) Different binary Fe-Mo and ternary Fe-Mo-P alloys have been electrodeposited on mild steel substrates. The prepared alloys have Mo content between 21-47 at.% and P content from 0 to 16 at.%. The electrocatalytic activity of these alloys towards the hydrogen evolution reaction (HER) was investigated in sodium chloride solutions. The maximum reduction of HER overpotential of ~313 mV was achieved from the prepared ternary alloy Fe54Mo30P16 compared to that obtained from mild steel. The surface roughness and intrinsic activity of Fe-Mo-P coatings could be the origin of the promising behavior of these electrocatalysts towards the HER.

L’augmentation de la démographie mondiale (de 2,5 milliards en 1950 à 10 milliards d’habitants en 2050 selon l’Organisation des Nations Unies) entraine une augmentation des besoins en métaux. Ces métaux proviennent des mines, mais leur production à partir des minerais engendre d’énormes quantités de résidus. Ces derniers occupent de grands espaces de stockage et contiennent encore des métaux qui peuvent être extraits. La valorisation de ces résidus permettrait non seulement de réduire leurs volumes et leurs empreintes écologiques, mais aussi et surtout de produire des métaux à forte valeur ajoutée pour répondre aux besoins des nouvelles technologies. Deux types de résidus riches en fer ont été étudiés dans ce travail afin d’extraire le fer et le zinc qu’ils contiennent par électrodéposition : les boues rouges et la jarosite. Dans le premier cas, il s’agit des résidus provenant de la production de l’alumine à partir du minerai de bauxite par le procédé Bayer (procédé alcalin). Le deuxième type de résidu, la jarosite, provient de la production du zinc par le procédé « jarosite » en milieu acide. Pour ce faire, deux approches expérimentales ont été mises en place. Une électrodéposition directe dans le cas de boues rouges : les échantillons sont directement mis en suspension dans une solution de NaOH 12,5 mol/L et le fer (sous forme d’hématite et/ou de goethite) est électrodéposé sur une cathode en graphite à une température de 110°C. Pour le cas de la jarosite, une démarche différente a été mise en place : (i) une lixiviation de la jarosite en milieu acide sulfurique, (ii) une lixiviation de blende pour réduire le fer ferrique en fer ferreux et enrichir le bain en zinc, (iii) une cémentation du cuivre par une poudre de zinc et enfin (iv) une étape d’électrodéposition d’alliage fer-zinc. Dans les deux cas de résidus, plusieurs paramètres opératoires ont été testés afin d’optimiser les rendements de lixiviation, de cémentation, la qualité des dépôts et les rendements faradiques. En ce qui concerne les boues rouges, les meilleurs rendements faradiques (72%) ont été obtenus pour un ratio solide/liquide de 1/3 (g/mL), une concentration en NaOH de 12,5 mol/L, une densité de courant de 41 A/m² et une température de 110°C. Les dépôts du fer électrolytique, analysés par ICP-AES, DRX, MEB/EDX, présentent une pureté supérieure à 97% massique en fer. Pour la jarosite, les meilleurs rendements de lixiviation (en zinc et en fer étaient de 73% et 70% respectivement) ont été obtenus pour une concentration d’acide sulfurique égale à 1,5 M, un rapport solide/liquide 1/10 (g/mL) et une température de 80°C pendant 7 heures. Les essais d’électrodéposition ont permis de produire des alliages zinc –fer à différentes teneurs en fer. Les rendements faradiques obtenus dans les conditions optimales (densité de courant de 800 A/m² et une température de 20°C) étaient de l’ordre de 89%. Les résultats obtenus dans cette étude confirment la faisabilité technique d’électrodéposition du fer et d’alliage fer-zinc à partir des matrices complexe. Cela ouvre une nouvelle alternative à la valorisation des résidus miniers par la technique d’électrodéposition des métaux
The increase in world population (from 2.5 billion in 1950 to 10 billion in 2050 according to the United Nations) is leading to an increase in the need for metals. These metals come from mines, but their production from ores generates huge quantities of tailings. These tailings occupy large storage areas and very often contain metals that can be extracted. The recovery of these metals would not only make it possible to reduce their volume and ecological footprint, but also and above all to produce metals with high added value to meet the needs of new technologies. Two types of iron-rich residues were studied in this work in order to extract iron and zinc by electroplating: red mud and jarosite. In the first case, these are residues from the production of alumina from bauxite ore by the Bayer process (alkaline process). The second type of residues, jarosite, comes from the production of zinc by the "jarosite" process. Two experimental approaches have been set up for this purpose. Direct electrodeposition in the case of red mud: the samples are directly suspended in a 12.5 mol/L NaOH solution and the iron (in the form of hematite and/or goethite) is electrodeposited on a graphite cathode at a temperature of 110°C. In the case of jarosite, a different approach has been used: (i) a leaching of the jarosite in a sulphuric acid medium, (ii) a blende leaching to reduce the ferric iron to ferrous iron and to enrich the bath in zinc, (iii) a cementation of the copper by a zinc powder and finally (iv) an iron-zinc alloy electrodeposition step. In both cases of residues, several operating parameters were tested in order to optimize leaching yield, electrodeposition, deposit quality and faradaic yield. For the red mud, the best faradaic yield (72%) were obtained for a solid/liquid ratio of 1/3 (g/mL), a NaOH concentration of 12.5 mol/L, a current density of 41 A/m² and a temperature of 110°C. The electrolytic iron deposits, analyzed by ICP-AES, DRX, SEM/EDX, have a purity of more than 97% iron by mass. For jarosite, the best leaching yield (for zinc and iron were 73% and 70% respectively) were obtained for a sulphuric acid concentration of 1.5 M, a solid/liquid ratio of 1/10 (g/mL) and a temperature of 80°C for 7 hours. Electrodeposition tests produced zinc-iron alloys with different iron contents. The faradaic yield obtained under optimal conditions (current density of 800 A/m² and a temperature of 20°C) was of the order of 89%. The results obtained in this study confirm the technical feasibility of iron and iron-zinc alloy electroplating from complex matrices. This opens up a new alternative to the valorisation of mining residues by the metal electrodeposition technique

Un essai accelere de corrosion doit, tout en les activant, reproduire les memes mecanismes de degradations que ceux observes sur site. Son but est de pouvoir selectionner rapidement de nouveaux materiaux. Une synthese bibliographique sur la corrosion atmospherique du zinc et des calculs thermodynamiques previsionnels permettent de definir les bases de l'essai accelere representatif et refutent la validite des essais existants. Les produits de corrosion susceptibles de se former sont recherches ainsi que les principaux parametres qui controlent la tenue a la corrosion du zinc: humidite relative, pressions partielles en dioxyde de carbone et en dioxyde de soufre, ions chlorures, frequence des sequences d'humidification et sechage. La nature des revetements zingues etudies est precisee. Les conversions chromatees sont obtenues par immersion dans un bain acide de chrome hexavalent. La reduction du chrome vi en chrome iii associee a l'oxydation du zinc permet, en presence d'anions specifiques, de former une couche protectrice en surface du metal. Quatre techniques analytiques complementaires sont retenues pour caracteriser la surface des echantillons avant et apres exposition naturelle et acceleree: microscopie electronique a balayage, analyse elementaire par spectrophotometre, spectroscopie infrarouge a transformee de fourier, mesures de tensions disruptives et d'impedance electrochimique. Le suivi des couches de corrosion obtenues en exposition naturelle constitue la reference pour selectionner l'essai representatif. Celui-ci, en integrant les polluants gazeux retenus, des variations d'humidite relative et des sequences d'humidification et sechage, provoque, en une semaine, des degradations qui s'apparentent, pour les revetements zingues, a celles obtenues apres six mois sur site. La cristallisation de ces couches artificiellement formees, leur composition elementaire de surface ainsi que leur cohesion et leur pouvoir protecteur sont suffisamment proches de celles issues de l'exposition naturelle pour retenir cet essai