Plomb et zinc : des métaux aux applications multiples
Le plomb et le zinc sont largement utilisés dans de nombreux secteurs industriels : électrique, mécanique, militaire, métallurgique, chimique, ainsi que dans les industries légères et pharmaceutique. Le plomb trouve également des applications importantes dans l'industrie nucléaire et pétrolière. Plus de 80 % du plomb produit dans le monde est destiné à la fabrication de batteries au plomb-acide.
Le zinc est une matière première non ferreuse essentielle, se classant au troisième rang des métaux non ferreux les plus consommés, après le cuivre et l'aluminium. Grâce à ses excellentes propriétés de laminage, sa résistance à l'usure et à la corrosion, le zinc est largement utilisé pour former des alliages aux propriétés physiques et chimiques améliorées. Les produits principaux des producteurs de zinc primaire sont le zinc métal, les alliages à base de zinc et l'oxyde de zinc, dont les applications sont variées :
1. Galvanisation (46 % de la consommation de zinc)
Utilisée comme revêtement anticorrosion (tôle galvanisée), elle est essentielle dans les industries automobile, de la construction navale, du bâtiment et les industries légères.
La superbe résistance du zinc à la corrosion atmosphérique en fait le matériau de choix pour le revêtement de surface de l'acier et des structures. Après galvanisation à chaud, une couche protectrice d'hydroxyzincate (ZnCO₃·3Zn(OH)₂), fine et uniforme, se forme à la surface, empêchant également la croissance de moisissures. En raison de cette excellente résistance à la corrosion, les tôles en alliage de zinc sont désormais utilisées directement comme matériau de toiture en Occident, avec une durée de vie de 120 à 140 ans et un potentiel de recyclage, contrairement aux tôles en acier galvanisé dont la durée de vie ne dépasse généralement pas 5 à 10 ans.
2. Fabrication d'alliages de cuivre (laiton) (15 % de la consommation de zinc)
Utilisés dans la fabrication automobile et la mécanique.
Le zinc possède des propriétés mécaniques adaptées. Bien que sa résistance et sa dureté intrinsèques soient limitées, l'ajout d'éléments d'alliage comme l'aluminium et le cuivre les améliore considérablement. L'émergence d'alliages zinc-cuivre-titane, dont les performances mécaniques globales sont proches de celles des alliages d'aluminium, du laiton et de la fonte grise, et dont la résistance au fluage est nettement supérieure, a conduit à leur utilisation généralisée dans la fabrication de quincaillerie.
3. Alliages de zinc pour moulage (15 % de la consommation de zinc)
Principalement utilisés pour les pièces moulées sous pression, dans les secteurs automobile et des industries légères.
De nombreux alliages de zinc offrent d'excellentes propriétés d'usinage, avec un taux de réduction par passe de 60 % à 80 %. Leur bonne aptitude à l'emboutissage profond, leur lubricité naturelle (prolongeant la durée de vie des outils), leur soudabilité (par brasage, soudage par résistance ou à l'arc sous hélium) et leur usinabilité en font des matériaux de choix. Ils présentent également une superplasticité remarquable dans des conditions spécifiques.
Autres applications notables :
Le zinc présente une bonne résistance aux champs électromagnétiques. Avec une conductivité électrique représentant 29 % de celle du cuivre standard, les tôles de zinc sont des écrans efficaces contre les interférences radiofréquences. Leur nature non magnétique les rend adaptées à la fabrication de composants d'instruments, de boîtiers et même de pièces de monnaie. Enfin, l'absence d'étincelles lors de chocs entre le zinc et d'autres métaux en fait un matériau idéal pour les équipements antidéflagrants en milieu minier.
Paramètres | Mine du Katanga, RDC | Mine de Tsumeb, Namibie |
Plomb (Pb) | 45-60% min | 50-65% min |
Zinc (Zn) | 30-45% min | 35-50% min |
Soufre (S) | ≤ 35% | ≤ 30% |
Fer (Fe) | ≤ 10% | ≤ 8% |
Dioxyde de silicium (SiO₂) | ≤ 8% | ≤ 5% |
Impuretés (As, Cd) | ≤ 0,1% | ≤ 0,05% |
Granulométrie | -200 mesh (80%) | -150 mesh (90%) |
Emballage | Big bag / Vrac | Big bag |
Remarque : Les minerais de plomb-zinc de la RDC contiennent souvent de l'argent (Ag) en teneur de 50 à 200 g/t. Les modalités de valorisation de l'argent doivent être explicitement définies dans le contrat.
Le plomb fut l'un des premiers métaux extraits par l'homme à partir de minerais de plomb-zinc. C'est l'un des métaux lourds les plus tendres et les plus denses, de couleur gris-bleué, avec une dureté de 1,5, une densité de 11,34, un point de fusion de 327,4 °C et un point d'ébullition de 1 750 °C. Très malléable, il se combine facilement avec d'autres métaux (zinc, étain, antimoine, arsenic, etc.) pour former des alliages.
Le zinc a été extrait plus tardivement et fut le dernier des sept métaux non ferreux connus dans l'antiquité (cuivre, étain, plomb, or, argent, mercure, zinc). De couleur blanc bleuté, il a une dureté de 2,0, un point de fusion de 419,5 °C et un point d'ébullition de 911 °C. Lorsqu'il est chauffé entre 100 et 150 °C, il devient très malléable et peut être laminé, sa densité après laminage étant de 7,19. Le zinc peut être allié à de nombreux métaux non ferreux pour former des alliages zincifs, dont le plus important est le laiton (zinc avec cuivre, étain, plomb). Il est également utilisé dans des alliages pour moulage sous pression avec aluminium, magnésium et cuivre.
