DE10010316A1 - Vorrichtung zum außenstromlosen Auflösen von Zink - Google Patents

Abstract

Außenstromlos aufzulösendes Zink (5) wird in einer basischen wässrigen Lösung (3) mit einem Metalloxid elektrisch leitend verbunden. Dabei ist das Metalloxid zumindest ein Eisenoxid. Das Zink (5) wird in der basischen wässrigen Lösung (3) unter Abgabe von Wasserstoff gelöst. Die Auflösung von Zink (5) wird kostengünstig beschleunigt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum außen­ stromlosen Auflösen von Zink in einer basischen wässrigen Lö­ sung unter Anwesenheit von Metalloxid, das mit dem Zink elek­ trisch leitend verbunden ist.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der Offen­ legungsschrift DE 197 11 717 A1 bekannt. In der Offenlegungs­ schrift wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Auflösen von unedlen Metallen wie z. B. Zink beschrieben. Das aufzulö­ sende Zink wird innerhalb einer basischen Lösung mit Nickel und/oder Cobalt in elektrisch leitenden Kontakt gebracht. Als geeignete Cobalt- und Nickelverbindungen werden insbesondere Oxide und Mischoxide dieser Metalle genannt.

Durch die Anwendung der Lehre der Offenlegungsschrift wird die Auflösegeschwindigkeit des Zinks erhöht. Die Elemente Co­ balt und Nickel sowie die daraus hergestellten Verbindungen sind kostenintensive Materialien. Zusätzlich entstehen bei der Verwendung von Cobalt und Cobaltverbindungen Kosten für deren Entsorgung nach dem Erreichen der Grenznutzungsdauer.

Bei der großindustriellen Nutzung entsteht somit ein nicht unerheblicher Aufwand durch den Einsatz von Nickel- und Co­ baltmaterialien zur beschleunigten Auflösung von Zink.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschleunigte Auflösung von Zink mit dem Einsatz preiswerter Materialien zu erreichen.

Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Metalloxid zu­ mindest ein Eisenoxid ist.

Eisenoxide sind industriell leicht herstellbar und zu günsti­ gen Preisen zu beziehen bzw. selbst zu erzeugen. Das Eisen­ oxid beschleunigt die Auflösung von Zink in einer basischen wässrigen Lösung in ausreichendem Maße. Aufgrund des günsti­ gen Beschaffungspreises ist es möglich, das Eisenoxid in grö­ ßeren Mengen in die wässrige Lösung einzubringen, so dass das aufzulösende Zink großflächig mit dem Eisenoxid in elektrisch leitenden Kontakt treten kann. Damit sind günstige Umgebungs­ bedingungen für die Lösung des Zinks geschaffen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Eisenoxid in der Form FeO, Fe₂O₃ oder Fe₃O₄ vorliegt.

Je nach konkret vorliegenden Bedingungen kann es vorteilhaft sein, verschiedene Oxide des Eisens mit dem aufzulösenden Zink in elektrisch leitenden Kontakt zu bringen. Dadurch ist es möglich, in Abhängigkeit der Bedingungen das jeweils am besten geeignete Eisenoxid zur Erzielung einer hohen Lösege­ schwindigkeit einzusetzen.

Des Weiteren kann ein Gemisch verschiedener Eisenoxide in vorteilhafter Weise vorgesehen sein.

Das Gemisch der verschiedenen Eisenoxide ermöglicht eine bes­ sere Lösung des Zinks in der basischen wässrigen Lösung. Da­ bei kann das Gemisch in verschiedenen Zusammensetzungen vor­ liegen. So ist es z. B. vorstellbar, dass die verschiedenen Eisenoxide schalenförmig zueinander angeordnet sind oder in einer ungeordneten Struktur miteinander vermischt sind. Zu­ sätzlich können die Oxide in verschiedenen Masseanteilen im Gemisch enthalten sein.

Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Eisenoxid durch Erhitzen eines Eisenkörpers erzeugt ist.

Durch das Erhitzen des Eisenkörpers lassen sich Eisenoxide in sehr einfacher Form erzeugen. Bei geeigneter Wahl des Er­ hitzungsverfahrens, z. B. das Erhitzen mit offener Flamme und Nutzung der entsprechenden Bereiche der Flamme, ist es mög­ lich, verschiedene Oxide des Eisens bzw. Oxidgemische kosten­ günstig zu erzeugen. Als besonders günstig zur Beschleunigung des Lösungsprozesses des Zinks hat sich eine durch Erhitzen und anschließendes Abkühlen des Eisenkörpers an seiner Ober­ fläche ausgebildete Zunderschicht erwiesen.

Es ist weiterhin vorteilhaft vorgesehen, dass ein das Zink aufnehmende Tragelement an seiner Oberfläche zumindest teil­ weise das Eisenoxid aufweist.

Weist das Tragelement an seiner Oberfläche zumindest teilwei­ se das Eisenoxid auf, so ist auf einfache Weise eine elektri­ sche Kontaktierung des Zinks mit dem Eisenoxid gewährleistet. Ein kostenintensives Einbringen des Eisenoxides in die basi­ sche wässrige Lösung kann damit vermieden werden. Des Weite­ ren kann auf einfache Weise das Tragelement zum Einbringen des Zinks in die wässrige Lösung genutzt werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung ge­ zeigt und nachfolgend näher beschrieben.

Dabei zeigt die
Figur den schematischen Aufbau der Vorrichtung zum außen­ stromlosen Auflösen von Zink.

In basischen wässrigen Lösungen aufgelöstes Zink wird in in­ dustriellen Verzinkungsanlagen benötigt. Die mit Zink ange­ reicherte basische wässrige Lösung wird in sogenannten Vo­ rauflösebehältern erzeugt. In der Figur ist ein derartiger Vorauflösebehälter 1 schematisch dargestellt. Der Vorauflöse­ behälter 1 weist eine Wanne 2 auf, in welcher sich die basi­ sche wässrige Lösung 3 befindet, die mit Zink anzureichern ist. Des Weiteren ist ein als Tragelement ausgebildeter Ei­ senkorb 4 vorgesehen, welcher das aufzulösende Zink 5 auf­ nimmt. Für eine günstige Umspülung des Zinks 5 durch die ba­ sische wässrige Lösung 3 weist der Eisenkorb 4 eine Vielzahl von Öffnungen 6 auf. Das Zink 5 liegt in einer kleinstückigen Schüttung vor, um eine möglichst große chemisch aktive Ober­ fläche für die Einwirkung der basischen wässrigen Lösung 3 zu gewährleisten. Der Eisenkorb 4 weist an seiner Oberfläche ei­ ne Beschichtung mit einem Eisenoxidgemisch auf. Dieses Eisen­ oxidgemisch kann durch Erhitzen des Eisenkorbes 4 mit einer offenen Flamme und einer anschließenden Abkühlung des Eisen­ korbes 4 an atmosphärischer Luft erzeugt werden. Die dabei entstandene Eisenoxidschicht kann als Zunderschicht FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ einzeln oder als Gemisch enthalten. Durch das Einfüllen des Zinks 5 in den Eisenkorb 4 gelangen das Zink 5 und die Eisenoxidschicht unmittelbar in elektrisch leitenden Kontakt. Der Eisenkorb 4 ist in den Vorauflösebehälter 1 mit der wässrigen basischen Lösung 3 einbringbar.

Nach dem Befüllen des Eisenkorbes 4 mit dem aufzulösenden Zink 5 wird der Eisenkorb 4 in die basische wässrige Lösung 3 eingebracht.

Das Zink 5 löst sich in der basischen wässrigen Lösung 3 un­ ter Wasserstoffbildung auf, da Zink 5 ein amphoteres Element ist und es in der Spannungsreihe der Elemente negativ vom Wasserstoff steht. Um die Auflösung des Zinks 5 zu unterstüt­ zen kann die basische wässrige Lösung 3 kontinuierlich umge­ wälzt und gegebenenfalls zusätzlich temperiert werden. Versu­ che haben ergeben, dass die mit den verzunderten Eisenkörben 4 erreichte Auflösegeschwindigkeit des Zinks 5 in der basi­ schen wässrigen Lösung 3 der erreichbaren Auflösegeschwindig­ keit bei Verwendung bekannter Katalysatoren entspricht.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum außenstromlosen Auflösen von Zink (5) in einer basischen wässrigen Lösung (3) unter Anwesenheit von Metalloxid, das mit dem Zink elektrisch leitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxid zumindest ein Eisenoxid ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Eisenoxid in der Form FeO, Fe₂O₃ oder Fe₃O₄ vorliegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Gemisch verschiedener Eisenoxide.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass das Eisenoxid durch Erhitzen eines Eisenkörpers erzeugt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass ein das Zink (5) aufnehmende Tragelement an seiner Ober­ fläche zumindest teilweise das Eisenoxid aufweist.