DE499572C - Verfahren zur Herstellung von Zinkweiss - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Zinkweiss

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DE499572C
DE499572C DEN22158D DEN0022158D DE499572C DE 499572 C DE499572 C DE 499572C DE N22158 D DEN22158 D DE N22158D DE N0022158 D DEN0022158 D DE N0022158D DE 499572 C DE499572 C DE 499572C
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New Jersey Zinc Co
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New Jersey Zinc Co
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G9/00Compounds of zinc
    • C01G9/02Oxides; Hydroxides

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Zinkweiß Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von Zinkweiß sowie das mit ihrer Hilfe erhaltene neue Produkt.
  • Es wurde festgestellt, daß man ein Zinkoxyd von ultramikroskopischer Feinheit und infolgedessen erheblich verbesserten Eigenschaften erhalten kann, wenn man gegen die sich beim Verbrennen von Zink in kalter Luft bildende Flamme einen oder mehrere Druckluftstrahlen derart richtet, daß das Zinkoxyd im Augenblick seiner Bildung abgeschreckt wird. Man kann das Verfahren vorteilhaft in einem großen, freien Raum vornehmen; befinden sich in der Nähe der Flamme Gegenstände, die Wärme reflektieren könnten, so muß man diese Gegenstände so kühl halten, daß sie, statt die Verbrennungswärme zu reflektieren, sie wenn möglich, absorbieren. Umfang und Geschwindigkeit des Druckluftstrahles werden zweckmäßig so gewählt, daß die Abkühlung der Zinkoxydteilchen auf weniger als 35o° C in einem kleinen Bruchteil einer Sekunde nach ihrer Bildung, z. B. in 115o Sekunde oder weniger, erfolgt und die scheinbar weißglühende Oxydationszone in Wirklichkeit so klein und kühl ist, daß man die bloße Hand gefahrlos durch sie hindurchführen kann. Der Zinkdampfstrahl kann durch andere Gase, z. B. Kohlenoxyd, Stickstoff, Wasserstoff usw., verdünnt sein, die sich bei der Erzeugung des Zinkdampfes je nach dem angewendeten Verfahren ergeben.
  • Die Anwendung von Druckluftstrahlen zur Ableitung der Wärme aus der Zinkflamme bringt gegenüber der bekannten Bewegung der Verbrennungsluft durch Ventilatoren, die das sich bildende Zinkoxyd in die Absatzkammer hinüberdrücken, eine neue technische Wirkung dank dem Umstand hervor, daß Druckluftstrahlen so zur Zinkflamme ausgerichtet werden können, daß die gesamte unter Druck stehende Luft die Flamme durchdringt und das in ihr entstehende Zinkoxyd abschreckt. Mit .Saugluft ist dies nicht möglich, da man einen die Verbrennungskammer durchziehenden Luftstrom nicht von seinem durch den Ventilator vorgeschriebenen Wege ableiten kann; dort wird also ein großer Teil der Luft ungenutzt an der Flamme vorbeigehen.
  • Zinkweiß hat man früher nach Wetherill durch Reduktion von Zinkerz mit Kohle und sofortiges Verbrennen des erhaltenen Zinkmetalls oder durch Destillation von Zinkmetall aus Muffeln hergestellt. Bei diesen Verfahren hat man bisher nicht berücksichtigt, daß der Charakter der Zinkflamme selbst irgendeinen Einfluß auf die physikalische Eigenschaft des Oxyds haben hönnte; man hat auch nicht versucht, diese physikalischen Eigenschaften durch eine Regelung der Flamme, insbesondere durch eine Steigerung ihrer Intensität oder durch Begrenzung ihrer Ausdehnung, zu beeinflussen. Das bei den bisher angewendeten Verfahren erhaltene Zinkweiß hat zwar äußerlich die Eigenschaften eines unfühlbaren Pulvers, in Wirklichkeit liegt aber die Größe seiner Teilchen im Bereich gewöhnlicher mikrophotographischer Messung, die bei dem Produkt gemäß der vorliegenden Erfindung versagt.
  • Die Zeichnungen veranschaulichen beispielsweise Einrichtungen zur Ausführung des neuen Verfahrens.
  • Bei der Einrichtung nach Abb. i ist das Schmelzgefäß io durch eine Scheidewand 14 in zwei Kammern i2 und 13 geteilt. Die Scheidewand endigt unten in einigem Abstand von der Gefäßwandung; zwischen diesen beiden Wandungen ist ein durchlöcherter Einsatz 15 eingeordnet. Der Zwischenraum zwischen dem Mauerwerk 16 des Ofens und den Schrägwänden des Schmelzgefäßes ist mit wärmeisolierendem Stoff 17 ausgefüllt. Die Kammer 12 des Schmelzgefäßes ist ständig durch eine Platte 18 abgedeckt, die eine dicke Lage von Wärmeisoliermaterial i 9 trägt; die Kammer 13 ist durch einen Deckel 2o abgeschlossen.
  • Längs der Scheidewand 14 ragt eine Elektrode 21 unter die Oberfläche des Zinkbades in der Kammer 12, eine zweite Elektrode 22 endigt kurz über dein Zinkspiegel. Durch die Platte 18 ragt die Zinkdampfdüse 23 hindurch. über der Isolierschicht i9 ist rings um die Düse 23 herum eine Ringkammer 24 geschaffen, der durch ein Rohr 25 Preßluft zugeführt wird, die durch eine Ringöffnung im oberen Teil der Kammer 2q. rund um die Düse herum austritt. Die Wand der Kammer 24 kann aus feuerfesten Ziegeln, die Decke aus Eisen bestehen. Ein Kegel 27 aus Eisenblech umhüllt das die Düse umgebende Isoliermaterial 28.
  • Das Schmelzgefäß i- wird so weit mit Zink beschickt, daß das Zinkbad es etwa bis zu der dargestellten Höhe füllt; auf dieser Höhe wird der Spiegel der Zinkschmelze dauernd gehalten. Der Stromübergang zwischen der Elektrode 22 und der Zinkoberfläche erzeugt eine Wärme, die genügt, um das Zink geschmolzen zu halten und so viel Zinkdampf zu entwickeln, daß ein starker Zinkdampfstrahl dauernd aus der Düse 23 austritt. Die Stromwärme genügt auch zum Niederschmelzen des festen Zinks, das nach Abnahme des Deckels 2o in das Bad eingetragen wird.
  • Der Raum zwischen dem Zinkspiegel in der Kammer 12 und der Decke 18 füllt sich mit Zinkmetalldampf, der dann in einem stetigen Strahl durch die Düse 23 austritt. Bei diesem Austritt aus der Düse kommt der Zinkdampf mit der die Düse umgebenden Luft in Berührung und würde hierbei, wenn nicht besondere Vorkehrungen getroffen wären, mit der bekannten natürlichen Zinkflamme abbrennen. Die Ringdüse 26 führt nun aber einen Luftstrahl von ringförmigem Querschnitt nach innen gegen den austretenden Zinkdampfstrahl, der eine große Einengung und Verkleinerung der Zinkflamme bewirkt und die Zinkoxydteilchen sofort aus der Hochtemperaturzone, in der die beschränkte Verbrennung vor sich geht, hinaus in die kalte, diese Zone umgebende Luft führt, so daß die Teilchen sofort abgeschreckt werden. Sie werden in den sich nach unten erweiternden Abzug 29 mittels eines Sauggebläses hineingesogen und durch die Abzugskanäle in die Sackkammer o. dgl befördert, in der das Zinkoxyd sich dann ablagert.
  • Die Einengung und Verkleinerung der Zinkflamme durch den Druckluftstrahl wird durch einen Vergleich der in Abb. i dargestellten Zinkflamme mit der in Abb. 7 dargestellten veranschaulicht; der Unterschied läßt sich zeichnerisch schwer wiedergeben, ist aber tatsächlich sehr erheblich.
  • Eine Flamme in -der in Abb. 7 gezeichneten Art entsteht, wenn man den gemäß Abb. i austretenden Luftstrahl abstellt. Sobald er wieder angestellt wird, wird die Flamme auf einen kleinen Raum zusammengedrängt, so daß sie unter Umständen auf ein Fünftel ihrer Höhe zusammenschrumpft. Die in der Flamme entstehenden Zinkoxydteilchen steigen nun nicht mehr langsam auf und werden nicht mehr längere Zeit auf hoher Temperatur erhalten, sondern sofort aus der Zone intensiver Verbrennung herausgeschafft und gleichzeitig abgeschreckt. Die Abkühlung der Flamme ist so groß, daß man die Hand ruhig durch ihren oberen Teil hindurchführen kann.
  • Bei. der Einrichtung nach Abb. 2 besteht der Zinkbehälter aus einem Futter 46 aus feuerbeständigem Stoff, das von Stahlplatten 47 umgeben ist, die auf mehreren Lagen feuerbeständiger Ziegel 48 ruhen, die wieder auf einer Beton- oder Zementunterlage q.9 liegen. Die Seitenwände sind von Stahlplatten 5o umgeben; der Raum zwischen den stehenden Stahlwänden 47 und 50 ist mit Isoliermasse p ausgefüllt. In die Kammer ,I5 ragt ein Einfüllrobr 52 aus feuerfestem Stoff hinein, das zur Beschickung der Kammer mit festem oder geschmolzenem Zink dient. Sein oberes Ende mündet in einen Fülltrichter 53 und kann mit einem Deckel versehen sein. Von oben ragen ferner in die Kammer zwei einstellbare Elektroden 55 und 56, deren untere Enden kurz oberhalb des Zinkspiegels 57 liegen. Die Kammer 45 ist mit Graphitplatten 58 abgedeckt, über denen eine dicke Lage eines feuerbeständigen Stoffes 59 angebracht - ist. über einer öffnung 62 in der Decke 58 der Schmelzkammer steht ein Carborundum-Rohr und über diesem eine Carborundum-Düse 6o. Um letztere herum ist eine Ringkammer 65 angeordnet, der durch ein Rohr 66 Preßluft zugeführt wird, die wieder als Ringstrahl durch eine Ringöffnung 63 um die Düse herum austritt. Die Öffnung 63 ist etwas größer als die Düsenöffnung.
  • Der Betrieb dieser Einrichtung ist im wesentlichen der gleiche wie bei der Einrichtung nach Abb. i.
  • An Stelle eines ringförmigen Luftstrahles gemäß Abb. i und 2 kann man auch Luftstrahlen anderer Art verwenden. Einrichtungen, die mit solchen Strahlen arbeiten, sind z. B. in Abb. 3 bis 6 dargestellt.
  • Bei der Einrichtung nach Abb. 3 sind seitlich der Zinkflamme zwei gegeneinander gerichtete Luftdüsen 33 angeordnet, die durch ein Rohr 32 mit Preßluft gespeist werden. Sie bewirken ein Abflachen oder Einengen der Zinkflamme in einer Richtung und ein Verbreitern in der anderen Richtung.
  • Bei der Einrichtung nach Abb. q. wird Luft durch ein Rohr 34 zu Luftdüsen 35 geführt, die etwas oberhalb der Öffnung 23 der Zinkdüse gegen die Flamme gerichtet sind.
  • Bei der Einrichtung nach Abb. 5 tritt Preßluft durch ein Ringrohr 36 in eine Reihe von Düsen 37, von denen hier nur drei dargestellt sind, die in gleichem Abstand und in verschiedener Höhe gegen den Zinkdampfstrahl gerichtet sind, der aus der Düse 23 austritt. Bei der praktischen Anwendung dieser Vorrichtung kann eine weit größere Zahl von um die Flamme herum verteilten Luftdüsen verwendet werden.
  • Bei der Einrichtung gemäß Abb. 6 ist wieder eine ringförmige Luftdüse 38, ähnlich der in Abb. i dargestellten, vorhanden. Die Luft wird der Ringkammer 39 durch ein Rohr 40 zugeführt.
  • Das auf diese Weise erzielte Zinkweiß ist durch eine außerordentlich geringe Größe der einzelnen Teilchen gekennzeichnet und unterscheidet sich hierdurch von allen bekannten Zinkweißarten, gleichgültig, nach welchem Verfahren sie hergestellt sind. Während die feinsten nach dem Wetherillverfahren hergestellten Zinkweißsorten eine mittlere Teilchengröße von etwa 0,38 bis o,52 Mikron, die besten, durch Destillation erhaltenen, eine solche von o,36 bis o,44 Mikron aufweisen, besitzen die Teilchen des nach dem neuen Verfahren hergestellten Zinkweißproduktes (als Mittel der zwei größten Durchmesser jedes Teilchens bestimmte) eine Teilchengröße zwischen 0,15 und o,o8 Mikron. Die Bedeutung dieser Größenv erminderung wird erkennbar; wenn man die annähernde Teilchenzahl auf i Gramm des Produktes in Betracht zieht. Von einem Zinkoxyd mit einer mittleren Teilchengröße von 0,5 Mikron enthält i Gramm ungefähr 2,64 Billionen Teilchen. Dagegen kommen auf i Gramm eines Produktes, dessen Teilchen eine mittlere Größe von 0,4 Mikron haben, schon etwa 5,i7 Billionen. Bei einer Teilchengröße von 0,15 Mikron enthält i Gramm 95,22 Billionen; bei o,i Mikron 331 Billionen.
  • Die Durchmesser der Teilchen wurden nach einem Verfahren bestimmt, das zuerst von Henry Green im Journal of the Franklin Institute vom November 1921 beschrieben wurde. Da die Zinkweißteilchen gemäß der Erfindung ultramikroskopische Größe besitzen, mußte bei der Durchführung des mikrophotographischen Meßverfahrens ultraviolettes Licht mit Ouarzlinsen verwendet werden.
  • Dank seiner geringen Teilchengröße bzw. der außerordentlich erhöhten Teilchenzahl in der Gewichtseinheit bietet das Produkt besondere Vorteile für verschiedene Zwecke. Besonderen Wert besitzt es für die Herstellung von Gummi, dessen Reibfestigkeit und Lagerbeständigkeit es in außerordentlichem :Maße erhöht. Auch wirkt es beschleunigend auf die Vulkanisierung.
  • Wird die Herstellung so geleistet, wie oben beschrieben, so ist das Zinkweiß im wesentlichen frei von Verunreinigungen (Chloriden, Sulfaten usw.). Es kann angenommen werden, daß wenigstens zum Teil die besseren Eigenschaften des neuen Produktes dem Fehlen dieser Verunreinigungen zuzuschreiben sind.
  • Die Wirkungen des neuen Zinkweiß auf Kautschuk lassen sich wie folgt zusammenfassen: Eine noch nicht vulkanisierte Masse, die das neue Produkt enthält, ergibt in Benzol keine Reaktion, die Vulkanisierung wird beschleunigt, organische Beschleuniger werden in erhöhtem Maße angeregt. und die physikalischen Eigenschaften des Kautschuks (Reibfestigkeit, Zerreißfestigkeit, in gewissem Grade auch Dehnung und die Lagerbeständigkeit) werden erheblich verbessert.
  • Abgesehen von der geringen Teilchengröße rührt die Fähigkeit, die Vulkanisierung zu beschleunigen, wenigstens zum Teil, wohl auch von dem verhältnismäßig geringen Säuregrad des neuen Produktes her, der, in SU3 ausgedrückt, etwa 0,02 bis 0,04 % beträgt.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Herstellen eines äußerst feinen Zinkweiß durch Verbrennen von Zinkdampf mit kalter Luft, dadurch gekennzeichnet, daß man einen oder mehrere Druckluftstrahlen so gegen die Zinkflamme richtet, daß das Zinkoxyd im Augenblick seiner Bildung abgeschreckt wird. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckluftstrahl verwendet wird, der die Zinkflamme umhüllt. 3. Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Druckluftstrahls von sölcher Temperatur und Stärke, daß die sich bildenden Zinkoxydteilchen in einem kleinen Bruchteil einer Sekunde (1/5o) nach ihrer Bildung auf eine unter 35o° liegende Temperatur abgekühlt werden, so daß die Teilchen im Mittel ihrer größten Durchmesser kleiner als o, i 5 Mikron sind. q.. Zinkdestillationsgefäß zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i bis 3, gekennzeichnet durch eine Strahldüse, durch die Druckluft gegen den aus dem Gefäß austretenden Zinkdampfstrahl geleitet wird. 5. Gefäß nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftdüse die Zinkdampfdüse umgibt, so daß der Druckluftstrahl den Zinkdampfstrahl umhüllt. -
DEN22158D 1922-05-27 1923-05-26 Verfahren zur Herstellung von Zinkweiss Expired DE499572C (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE910120C (de) * 1939-03-15 1954-04-29 Degussa Verfahren zur Herstellung von Formkoerpern aus natuerlichem oder kuenstlichem Kautschuk oder deren Mischungen
DE1030313B (de) * 1954-05-28 1958-05-22 Solumeta Soc Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung feinstteiliger anorganischer Oxyde
DE969532C (de) * 1949-11-01 1958-06-12 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Herstellung von Metallverbindungen, insbesondere Metalloxyden, in fein verteiltem Zustand

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