Zink-Chemie » Darstellung

Zink wird überwiegend aus Zinksulfid-Erzen gewonnen. Um diese zu verwenden, müssen sie zunächst in Zinkoxid umgewandelt werden. Das geschieht durch Rösten an der Luft. Dabei entstehen neben dem Zinkoxid große Mengen Schwefeldioxid, die zu Schwefelsäure weiterverarbeitet werden können.

Wird Smithsonit als Rohstoff verwendet, kann dies durch Brennen unter Abspaltung von Kohlenstoffdioxid erfolgen.

Die Weiterverarbeitung kann durch zwei mögliche Verfahren geschehen, das nasse und das trockene Verfahren. Über das trockene Verfahren werden heute nur noch etwa 10 % der weltweite produzierten Zinkmenge gewonnen. Dabei wird das Zinkoxid mit feingemahlener Kohle vermengt und in einem Gebläseschachtofen (Imperial-Smelting-Ofen) auf 1100–1300 °C erhitzt. Dabei bildet sich zunächst Kohlenstoffmonoxid. Dieses reduziert dann das Zinkoxid zu metallischem Zink. Aus dem entstandenen Kohlenstoffdioxid bildet sich nach dem Boudouard-Gleichgewicht wiederum Kohlenstoffmonoxid.

Da im Ofen Temperaturen oberhalb des Siedepunktes von Zink herrschen, entweicht das Zink als Dampf am oberen Ende des Ofens. Dort wird nun Blei eingesprüht und das Zink so auskondensiert.

Das dabei entstandene Rohzink enthält große Mengen Verunreinigungen, insbesondere Blei, Eisen und Cadmium. Durch fraktionierte Destillation kann das Rohzink weiter gereinigt werden. In einer ersten Stufe wird das Rohprodukt so erhitzt, dass nur Zink und Cadmium verdampfen, während Eisen und Blei zurückbleiben. Cadmium und Zink können durch Kondensation voneinander getrennt werden. Dabei kondensiert Zink bei höheren Temperaturen und bildet so 99,99 % reines Feinzink. Cadmium ist leichter flüchtig und wird an einer anderen Stelle als Cadmiumstaub gesammelt. Als Nebenprodukt der Destillation entsteht feinpulvriges Zink, der sogenannte Zinkstaub.

Das nasse Verfahren wird angewendet, wenn dafür billiger elektrischer Strom bereitsteht. Für das Verfahren wird das rohe Zinkoxid in verdünnter Schwefelsäure gelöst. Verunreinigungen von edleren Metallen wie Cadmium werden durch Zinkpulver ausgefällt. Anschließend wird die Lösung unter Verwendung von Bleianoden und Aluminiumkathoden elektrolysiert. Wie beim trockenen Verfahren, entsteht an der Kathode 99,99 % reines Elektrolysezink.