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Verfahren zur Gewinnung von Zinkchlorid Die Herstellung von Zinkchlorid
aus Salmiakschlacken (einem Gemisch von Zink, Zinkoxyd, Zinkchlorid, Ammoniumchlorid,
basischen Zinkammoniumchloriden und Eisenverbindungen) ist schon vielfach Gegenstand
von Untersuchungen und Vorschlägen gewesen. So werden z. B. die Schlacken zur Beseitigung
des Ammoniaks mit Kalk und gespanntem Dampf behandelt, wobei man Zinkc,xyd im Gemisch
mit Calciamchlorid, Calciumhydroxyd und Eisenoxyd erhält. Dieses Gemisch wird alsdann
in mehreren Arbeitsgängen von den Calcium- und Eisenverbindungen befreit, worauf
man das Zinkoxyd mit Salzsäure in das Chlorid überführt. Nach einem anderen Verfahren
werden die mit Salzsäure in Lösung gebrachten Schlacken mit Zinknitrit versetzt.
Dieses Verfahren ist zwar weniger umständlich als das vorgenannte, es besitzt aber
den Nachteil, daß der gesamte angewandte Ammoniak- und Nitritstickstoff verlorengeht.
Es ist ferner ein. Verfahren bekannt, bei dem man ammonchloridfaltige Zinkchloridlösungen,
wie sie z. B. bei der Extraktion oder Aufschlämmung der Schlacken in Wasser erhalten
werden, mit Ammoniumcarbonat bzw. Ammoniak und Kohlensäure behandelt, wobei Zinkcarbonat
niedergeschlagen wird, während Ammoniumchlorid in Lösung geht. Das hierbei erhaltene
Zinkcarbonat ist durch Eisen verunreinigt, das vor der Weiterverarbeitung des Carbonats
auf Zinkchlorid in einem besonderen Arbeitsgang abgetrennt werden muß. Außerdem
lassen sich das eingeführte Ammoniumcarbonat bzw. das Ammoniak und die Kohlensäure
nur auf umständlichem Wege wiedergewinnen.
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Es wurde nun gefunden, daß man in einfacher Weise und unter weitgehender-
Ausnutzung der in den Salmiakschlacken enthaltenen nutzbaren Bestandteile reines
Zinkchlorid dadurch erhält, daß man die Schlacken mit Chlor behandelt. Das Verfahren
kann bei gewöhnlicher Temperatur durch&eführt werden, jedoch ist es zur Beschleunigung
,der Reaktionsgeschwindigkeit zweckmäßig, bei erhöhter Temperatur zu arbeiten. Man
kann das Chlor z. B. direkt auf die zerkleinerte Schlacke einwirken lassen oder
es durch die geschmolzene Schlacke hindurchleiten oder auch das Zink aus der Schlacke
im Chlorstrom als Zinkchlorid abdestillieren. Eine besonders vorteilhafte Arbeitsweise
besteht darin, daß man das Chlor in eine wäßrige Suspension der Schlacke einleitet.
Bei dieser Arbeitsweise kann nämlich das Eisen leicht entfernt werden. Leitet man
in die wäßrige Suspension der Salmiakschlacke Chlor ein, so gehen metallisches Zink,
die Zinksalze und fast das gesamte Zinkoxyd in Lösung, während die Eisenverbindungen
und ein kleiner
Zinkoxydrest ungelöst bleiben. Nachdem letzterer
-mit einer _ geräde _ ausreichenden Menge Salzsäure in Lösung gebracht ist, wird
vo `m Eisenoxydhydratschlainm abfiltriert. Das gesamte Zink befindet sich nun als
reines Zinkchlorid in der Lösung, die ohne weiteres als solche verwendet oder auf
festes Chlorzink verarbeitet werden kann. Enthält die Schlacke eine größere Menge
Ammoniumsalz, so geht ein Teil des Eisens mit in Lösung. In diesem Falle versetzt
man die Lösung zweckanäßg mit einer zur Neutralisation der Lösung und Ausfällung
des Eisens ausreichenden Menge Zinkoxyd, wodurch das Eisen restlos aus der Lösung
ausgeschieden wird.
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Für die Chlorbehandlung kann man mit Luft oder anderen inerten Gasen
verdünntes Chlor, wie es bei manchen industriellen Prozessen erhalten wird, z. B.
bei der Elektrolyse von Chloralkalien gewonnenes Chlor oder die aus Chlorverflüssigungsanlagen
abziehenden chlorhaltigen Abgase, verwenden. Man kann das Chlor auch in Mischung
mit Wasserdampf zur Einwirkung bringen. In diesem Falle erhält man unmittelbar eine
konzentrierte Zinkchloridlösung, die man auf geeignete Weise aus dem Reaktionsgefäß
abziehen kann.
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Nach dem beschriebenen Verfahren können auch andere Zink- und Ammoniumsalze
enthaltende Gemische als Salmiakschlacken, z. B. Lötsalzabfälle, auf Zinkchlorid
verarbeitet werden.
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Es ist zwar bereits bekannt, durch Ein-@virkung von Chlor auf eine
Suspension von Zinkoxyd in `geschmolzenem Zinkchlorid reines Zinkchlorid herzustellen.
Dabei ist es erforderlich, daß dem zinkoxydhaltigen Gemisch Kohlenstoff als Reduktionsmittel
beigemengt wird. Demgegenüber handelt es sich bei vorliegender Erfindung im wesentlichen
um die Aufarbeitung eines fast wertlosen Abfallproduktes, welche ohne Zugabe von
Kohle und zweckmäßig in wäßriger.Suspension erfolgt.
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Beispiel T Too Gewichtsteile einer Salmiakschlacke von folgender Zusammensetzung:
41,3'/0 Zn C12, 227,49. Zn O, 17,9'/o Zn (O H) Cl, 10,0 % NH,Cl, etwa 3,o % Si 0,
und Eisenverbindungen werden in Zoo Teile Wasser eingetragen. In diese Suspension
werden alsdann bei ioo° unter Rühren 2o Gewichtsteile Chlor eingeleitet. Nach kurzer
Zeit ist der größte Teil der Salmiakschlacke in Lösung gegangen. Die vom Rückstand
abfiltrierte Lösung enthält etwa Tos Gewichtsteile Zinkchlorid (spez. Gewicht der
Lösung T,34). Sie ist eisenfrei und enthält nur noch Spuren Ammoniümchlorid (unter
o,o5 0/0). Der Rückstand, der metallisches Zink, Zinkoxyd, Eisenverbindungen und
Kieselsäure enthält, beträgt etwa 3 bis 4' /0 des Ausgangsmaterials. -Er kann in
der üblichen Weise, z. B. durch Auflösen in Salzsäure, auf Zinkchlorid verarbeitet
werden. Beispiel 2 2ooo Gewichtsteile Salmiakschlacke von etwa folgender Zusammensetzung:
:21,877, Zn C12, :25,7"/, Zn O, T 8,6 % Zn(OH)Cl, 10,7 % NH,Cl, 7,1 % metallisches
Zink, Rest geringe Mengen Eisen und hauptsächlich organische Substanzen werden in
geschmolzenem Zustande bei Zoo bis 300° mit 43 Gewichtsteilen Chlor behandelt. Hierauf
wird die geschmolzene Masse in 2ooö Teile Wasser eingetragen und dann in der wäßrigen
Suspension fertig chloriert. Gegen Ende der Reaktion werden der Lösung zur vollständigen
Ausscheidung des Eisens noch 5o Gewichtsteile Zinkoxyd zugegeben. Man erhält insgesamt
44oo Gewichtsteile einer Lösung, die etwa 2o2o Teile Zinkchlorid und nur noch Spuren
von Ammoniumchlorid enthält. Die Chlorierung der Salmiakschlacke in schmelzflüssigem
Zustande hat den Vorteil, daß eine Belästigung durch Schaumbildung beim Einleiten
von Chlor nicht eintritt.