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Verfahren zur Herstellung eisenfreier starker Zinkchloridlösungen
Die Herstellung von Chlorzink bzw. von wäßrigien Chlorzinklösungen kann außer durch
direkte Verbrennung von Zink im Chlorstrom auch aus Zinkoxyd enthaltenden Rohstoffen
durch Einwirkung wäßriger oder gasförmiger Salzsäure erfolgen. Die so erhaltenen
Chlorzinklbsungen sind bei Verwendung technischer Ausgangsstoffe alle mehr oder
minder @eisenhaltig. Auch wenn man nach einem bekannten Verfahren eine Suspension
vom. Zinkoxyd in geschmolzenem Zinkchlorid in ,einem beheizten Rieselturm einem
Strom von Chlorwasserstoff oder Phosgen oder zu dessen Bildung befähigten Gemischen
oder, falls fester Kohlenstoff in reaktionsfähiger Form anwesend ist, einem Strom
von Chlor entgegen herabfließen läßt, erhält man zwar ein oxydfreies, ,aber bei
Verwendung eisenhaltiger Rohstoffe eisenhaltiges Chlorzink. Für viele Zweige der
Industrie, beispielsweise für die Herstellung elektrischer Trockenelemente oder
für die Behandlung von Gespinstfasern in der Färberei, wird aber eine möglichst
eisenfreie Ware gefordert, so daß die nach den erwähnten Verfahren hergestellten
Chlorzinklösungen in umständlicher Weise und unter Aufwendung wertvoller Chemikalien
enteisent werden müssen. Beispielsweise wird die Enteisenung dadurch bewirkt, daß
man die .auf 6o' erwärmte Chlorzinklösung mit der zur Ausfällung des Eisens notwendigen
Menge einer Aufschwemmung von Bariumsuperoxyd versetzt, danach filtriert -und die
klare Lösung .durch Eindampfen äüf festes Chlorzink verarbeitet. Man hat auch schon
vorgeschlagen, aus Zinkaschen und wäßrig-er Salzsäure unter Einblasen von Luft und
Abtrennen des entstehenden eisenhaltigen Schlammes Zinkchloridlösungen herzustellen,
jedoch wird auf diese Weise kein ausreichend eisenfreies Chlorzink ierhalten.
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Es wurde nun gefunden, daß man eine große Vereinfachung und zugleich
eine- erhöhte Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung von Chlorzink aus .oxydischen
Rohstoffenn erzielt, wenn man ein Gemisch ,aus Chlorwasserstoff und Chlor unter
Einhaltung eines Zink-:oxydüberschusses mindestens am Schluß der Reaktion auf die
zinkoxydhaltigen Rohstoffe einwirken läßt. Während einerseits zur Ausfällung des
Eisens mit einem hinreichenden Zinkoxydüberschuß gearbeitet wird, und zwar zweckmäßig
während der ganzen Dauer der Einwirkung, muß andererseits die anzuwendende Chlormenge
so groß sein, daß alle etwa vorhandenen reduzierend wirkenden Stoffe, .wie Eisen
in der Ferroform, @organische Stoffe oder reduzierende Schwefelverbindungen, zerstört
bzw. oxydiert werden.
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Die Anwendung von Gemischen aus Chlor und Chlorwasserstoff ist besonders
vorteilhaft bei der Verarbeitung wasserhaltiger
Zinkoxydpasten,
wie sie bei der Herstellung von Hydrosulfit nach dem Zinkverfahren abfallen. Hierbei
kann ohne weiteres eine etwa 60%ige eisenfreie Chlorzinklösung erhalten.. werden,
während zur Aufarbeitung mit wä .1"triger Salzsäure die Paste erst getrocknet wer##
-den muß und dann im günstigsten Falle nur etwa 35 o/oige Chlorzinklösungen liefert.
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Die technische Durchführung des neuen Verfahrens kann in verschiedener
Weise, insbesondere nach dem Turmverfahren,oder -nach dem Rührverfahren, erfolgen.
Bei dem sog. Turmverfahren durchstreicht das Gemischaus Chlor und Chlorwasserstoff
von oben kommend den in einem Turm auf Siebböden aufgeschichteteii, Zinkoxyd enthaltenden
Rohstoff. Die bei der Reaktion entstehende Chlorzinklösung tropft durch den unteren
Siebboden ab. Das Rührverfahren ,ermöglicht einebessere Raum-Zeit-Ausbeute und vermeidet
die leicht auftretende lästige Bildung -eines Zements aus Zinkoxyd und Zinkchlorid.
Bei dem Rührverfahren wird eine in einem Rührgefäß befindliche Aufschwemmung von
Zinkoxyd in einer wäßrigen Zinkchloridlösung mit einem Gemisch aus Chlor und Chlorwasserstoff
zur Reaktion gebracht, wobei die Temperatur bis auf über 9o° steigt. Der Chlorwasserstoff
wird von der Zinkoxydaufschwemmung so l>egierig aufgenommen, daß man den beispielsweise
durch Verbrennen von Chlor in Wasserstoff erhaltenen Chlorwasserstoff nicht in diese
zu drücken, sondern lediglich auf bzw. über die zweckmäßig durch einen Blattrührer
in Bewegung gehaltene Zinkoxydaufschwemmun.g zu leiten braucht. Meistens ist es
jedoch besser, das Chlor durch einen Verteiler in die Aufschwemmung zu leiten.
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Beide Verfahren, sbwohl das Turm= als auch das Rührverfahren, können
ohne weiteres pausenlos ausgeführt werden. Die durch einen überlauf abfließende,
das überschüssige Zinkoxyd suspendiert enthaltende Zinkchloridlösung wird durch
Filtern oder Absitzenlassen geklärt.
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Beispiel Eine Aufschwemmung von 300 Gewichtsteilen Zinkoxydpaste
(mit einem Zinkoxydgehalt von 470/0) in 30o Gewichtsteilen Chlorzinklösung (d =
45) wird während a1/2 Stunden mit einem Gemisch von 127 Gewichtsteilen Chlorwasserstoff
und etwa i o Gewichtsteilen Chlor behandelt, wobei die Temperatur auf etwa 95° steigt
und etwa I70 Teile Wasser dampfförmig entweichen. Es werden mach dem Absitzen 56o
Gewichtsteile, einer etwa 65 %igen Chlorzinklösung mit einem Gehalt von i # i0-5
% Eisen erhalten.
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Wurde unter sonst gleichen Bedingungen an Stellte des Chlors' eine
ratungleichle Menge Sauerstoff verwendet, so betrug der Eisengehalt der fertigen
Chl-orzinklösung 16 # i0-5 %.
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Beim Auflösen der Zinkoxydpaste in 30%iger wäßriger Salzsäure -unter
gleichzeitiger Oxydation mit der zuvor angewandten Menge reinen Sauerstoffs ergab
sich ein Eisengehalt von 8 bis 9 # i0-5 %, während er bei Einwirkung des Sauerstoffs
in Form von Luft 13 bis 14- i o - 5 o/o betrug.