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Herstellung von reinem Zinkoxyd. Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zur Darstellung von reinem Zinkoxyd aus unreinen Oxyden oder Röstgut,
wie es durch Rösten von Zinkerzen, beispielsweise Zinkblende, erhalten wird.
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Die Erfindung ist im besonderen anwendbar auf Röstgut, das von Zinkblende
oder Mischerzen herrührt, bei denen das Eisen nicht als Eisenoxydul oder Ferrooxyd
auftritt, und das beispielsweise dadurch erhalten wird, daß man den Röstvorgang
bei einer Temperatur von mehr als 700' C durchführt, um das erzeugte Eisensulfat
zu zersetzen, ohne daß dabei die Temperatur bis zur Bildung von Zinkferriten erhöht
würde.
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Es ist bekannt, Laugungsrückstände, die
roch Zink-
in Form von Oxyd enthalten, mit kon7entrierten Lösungen von Animoniaksalzen, und
zwar besonders mit Ammoniumchlorid zu behandeln. Durch Abkühlen und gewiinschtenfalls
durch Verdünnen der sich ergebenden, die Oxyde des Zilikes, des Bleies, t# des Kupfers
und des Silbers enthaltenden Lösung, kann man das Zink und das Blei in Form von
basischen Doppelsalzen fällen, während das Kupfer in Lösung mit einem Überschuß
von Ainmonitirnchlorid bleibt. Das Gemisch von basischen Doppelsalzen des Bleies
und des Zinkes kann mit einer Lösung von Ammoniumeblorid gelaugt werden und das
etwa noch vorhandene Silber in lösliche Verbindung mit dem Arnmoniumchlorid tre-#en.
Dieses Verfahren konnte nicht allein nicht unmittelbar reines#Zinkoxyd ergeben,
sondern die Rückgewinnung des Ammoniaks aus den Z,
gefällten kristallinischen
Doppelsalzen und die Wiederherstellung des Ammoniumchlorids durch doppelte Umsetzting
zwischen dem Kalziumchlorid und dem Ammoniumsulfat, beide gewonnen bei der Bebandlung
der Doppelsalze mittels Kalk, und die Absorption des frei werdenden-Ammoniaks in
der Schwefelsaure waren verwickelte und schwierige -Vorgänge.
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'#','acli dem Verfahren emäß der Erfindung 9 ZD wird die Erzeugung
von handelsreinem Zinkoxyd aus Röstprodukten oder unreinen OXyden in einfacher Weise
bewirkt ohne Erzeugung von kristallinischen basischen Doppelsalzen, und die Wiedergewinnung
des Ammoniumehlorids erfordert keine dieser verwickelten Maßnahmen.
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Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das mit Wasser
gelaugte oder das ungelaugte Röstgut mit einer Lösung von Ammoniumehlorid behandelt
wird, um. nach dem Abscheiden der unlöslichen Bestandteile eine Lösung zu bilden,
in der die anderen Metalle, außer Zink, besonders das Kupfer, durch Zementation
mit Zink ersetzt sind, worauf die erhaltene Zinkchloramnioniumlösung durch Hydrolvse
zerlegt wird, unter Erzeugung von Zinkoxydhydrat und Bildung von Chlorammonium,
das durch Filtern wiedergewonnen wird.
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Das so erhaltene Zinkoxydhvdrat kann sofort in bekannter Weise durch
Hitze zerlegt und in Zinkoxyd umgeformt werden.
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Bei dem Veifahren bildet sich zunächst eine Zink-chlorammonitimverbindung
nach folgenclei Gleichungi. Zn0+2-1\TI-1,CI=Zn(NH,),CI+H,0; aber je nach
den Konzentrations- und Temperaturbedingungeli wird diese grundlegende Reaktion
mehr oder weniger unvollständig, indem ein Teil des Chlorammoniums zerlegt wird
unter Bildung von Chlorzink und Abtreibun- von Amnioniak gemäß folgender
k3
Gleichung: 2. Zii 0 + 2, NH, Cl
=: Zn Cl#
+ :2 NH, + H# 0.
Hieraus ergibt sich, daß dieses Ammoniak
die als Verunreinigung anwesenden übrigen Metalle lösen kann, besonders das Kupferoxvd,
wobei die Kupferammoniakbase CtiO(NH.), entsteht, die in Gegenwart des Überschusses
an Chlorammonitim die Verbindung Kupferchlorammonium [Cu(NH.,),]Cl, bildet; das
in diesem Zustand gelöste Kupfer wird hierauf in bekannter Weise in den metallischen
Zustand durch metallisches Zink übergeführt gemäß der Gleichung: [Cu (NH#, Cl +
Zn Cu + Zn (NH.)2C12 + 4 NHI-Es bildet sich also von neuem hydrolisierbares
Zinkehlorammonium und Ammoniak, (las sich hierauf mit dem gelösten Chlorzink (:2)
wieder vereinigt, um bei der H-,#drol#-se Chloraminonium und Zinkoxvdh#ärat -wieder
herzustellen.
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Die Hydrolyse des Zinkchlorammoniul-ns durch eine hinreichende Wassermenge
erfolgt gemäß der folgenden Gleichung: 4. Zii (NH.,),CI" + (H,0)" = Zn (OH.)
+ 2, NH, Cl + (H. 0)"-2. Es ist ferner bekannt,
geröstetes Erz in der Wärme unter Druck mit einer Ammoniumchloridiösung zu behandeln.
Infolge des Freiwerdens von Ammoniak bei den Lösungsreaktionen ergibt sich hier
der Mißstand, daß, wenn man das Ammoniak entweichen läßt, ein Gleichgewicht erzeugt
wird, das die Lösungsreaktion verzögert oder stillegt. Auch bei einem bekannten
Verfahren zur Behandlung von Oxyden oder metallischen Rückständen durch Ausziehen
in der Kälte mittels Ammoniumsalzen hat man vorgeschlagen, das Ammoniak in neutraler
oder leicht saurer Lösung zu halten, indem man Zusätze von Säure macht.
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Die von dem Rückstand abgetrennte leicht saure und nicht hydrolisierbare
Lösung konnte dann mit Schwefelwasserstoff behandelt werden, utn'Zinksulfid zu bilden
und das Ammoniumsalz wieder zu gewinnen.
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Bei dem neuen Verfahren wird das frei werdende Ammoniak bei der Lösungsreaktion
in der Kälte oder in der Wärme in einer unvorhergesehenen Form verwendet und wiederigewonnen
dadurch, daß es vorteilhafterweise in die I-Iydrolysierkammer eingeleitet wird,
wobei die Hydrolyse des ammoniakalischen Zinkchlorids nur möglich ist in
einem
neutralen Wasser und tatsächlich vollstindig und technisch brauchbar wird in einem
sehr leicht basischen Wasser.
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In der Zeichnung ist schaubildlich ein Ausführungsbeispiel des neuen
Verfahrens dargestellt.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das geröstete Erz oder das unreine
Oxydgemisch, nachdem es unter Umständen vorher gewaschen wurde, um die löslichen
Sulfate auszuscheiden, in einem Autoklaven a mit einer heißen konzentrierten Lösung
von Chlorammonium behandelt. Das Gemisch in dem Autoklaven a kann auf einer entsprechenden
Temperatur gehalten und mittels bekannter Einrichtungen gerührt werden. Die so erhaltene
Lösung von Metallchlorammoniumverbindungen wird getrennt von den unlöslichen Bestandteilen
(Eisenoxyd, Bleisulfat o. dgl., die sich am Boden des Autoklaven absetzen) noch
heiß dein unteren -'L#,ncle des Turmes b zugeführt, in welchem metallische
Zinkspäne oder metallisches Zinkpulver auf den Böden des Turms verteilt sind. Die
Chlorzinkammoniumlösung gelangt von dort aus, befreit von anderen Metallen und angereichert
mit dem Zink aus dem Turm in eine abgedichtete Zersetzungskamnier li, wo sie in
kaltes Wasser einläuft. Die wieder gebildete Chlorainmoniumlösung hält -nach der
Hydro-Ivse das ausgefällte Zinkoxydhydrat in ,Suspension; sie wird bei
f in einem umlaufenden Filter oder in einer Zentrifuge filtriert, um die
Chlorami-noniumlösung auszuscheiden, die in einem Konzentrator c wieder hergestellt
wird, um sie von neuem dem Autoklaven a zuzuführen.
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Der Zinkhydroxydniederschlag kann ein oder mehrere Male gewaschen
und mehrfach gefiltert werden, wobei -lie Waschwässer dein Konzentrator c zugeführt
werden. Auf diese Weise erhält man nach dem Kalzinieren des Oxvdhydrats ein Zinkoxyd
von handelsüblicher Reinheit, das nicht mehr als o,2 Prozent Chlor enthält.
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Da die Behandlung im Autoklaven a in der Wärme stattfindet, kann ein
kleiner Anteil an ausgelöstem Ammoniak sich in dem Autoklaven entwickeln und vorteilhafterweise
in das Wasser der Hydrolysierkammer h geleitet werden, um seinen Verlust zu vermeiden
und zu dem bereits aufgezeigten Zweck.
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Außerdem kann der in dem Konzentrator entwickelte Wasserdampf- kondensiert
und das so erhaltene Reinwasser für die Hydrolyse verwendet werden.
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Das Verfahren läßt sich stetig durchführen. Zu diesem Zweck muß man
nur über die genügende Anzahl von Autoklaven a verfü,-en, die der Reihe nach einen
oder mehrere Türme b speisen. Der Konzentrator c speist ebenfalls der Reihe
nach die verschiedenen Autoklaven mit der konzentrierten Chlorammoniumlösung, die,
von den Filtern f
kommend, dort regeneriert wurde.