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Herstellung reinster Zinkverbindungen Bekanntlich finden reine Zinkverbindungen
verschiedenster Art eine ausgebreitete gewerbliche Anwendung, beispielsweise als
Farbstoffe oder Arzneimittel. Häufig werden sogar höchste Reinheitsanforderungen
an derartige Produkte gestellt, so daß sie auf umständliche und teure Art hergestellt
werden müssen. In der Technik fallen zwar an den verschiedensten Stellen und zum
Teil in großen Mengen unreine Zinklaugen an, doch können diese nur nach Einschaltung
umständlicher und kostspieliger Hochreinigungen auf reinste Zinkverbindungen aufgearbeitet
werden; häufig zieht man es darum vor, derartige Qualitätsprodukte einfach aus reinsten
Ausgangsmaterialien, beispielsweise aus reinstem Elektrolytzink, herzustellen.
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Es wurde nun gefunden, daß man aus zinkhaltigen technischen Laugen
reinste Zinkverbindungen dadurch herstellen kann, daß man diese Laugen gegen Quecksilberkathoden
elektrolysiert und die Aufarbeitung des gewonnenen Amalgamgemisches entweder auf
elektrolytischem Wege vornimmt, wobei das Amalgamgemisch anodisch geschaltet wird,
oder auf chemischem Wege, insbesondere durch Behandeln mit Säuren. Überraschenderweise
werden auch aus stark verunreinigten Ausgangslaugen auf diesem Wege direkt und ahne
jede weitere Reinigungsoperation allerreinste Zinkverbindungen gewonnen.
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Die Ausgangslaugen können Alkali- und Erdalkalisalze, Magnesium- und
Aluminiumverbindungen, aber auch die Salze beliebiger Bunt- oder Eisengruppenmetalle
in kleineren Mengen und andere Verunreinigungen enthalten, da, wie gefunden wurde,
die elektrolytische Herstellung von Zinkamalgam ganz im Gegensatz zur elektrolytischen
Herstellung von Zinkmetall durch Verunreinigungen nicht gestört wird; besonders
geeignete Ausgangslaugen sind Chloridlösungen, da sie die gleichzeitige Gewinnung
von Chlor als Nebenprodukt gestatten.
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Der technische Fortschritt des Verfahrens liegt aber insbesondere
darin, daß aus unreinen und kompliziert zusammengesetzten Zinklaugen in einfacher
Weise und ohne die
sonst üblichen Hochreinigungsoperationen außerordentlich
reine "Zinkverbindungen hergestellt werden können. Der Weg über das Amalgam erweist
sich als automatische Reinigungsstufe allgemeiner und umfassender Art und von hoher
Wirksamkeit; bei der Bildung des Amalgams werden alle Begleiter des Zinks abgetrennt,
die merklich unedler als das Zink sind, bei der Amalgainzersetzung alle edleren
Begleiter; die Eisengruppennietalle, die sich gegen Quecksilberkathoden ungefähr
gleich edel verhalten wie das Zink, lassen sich bei erfindungsgemäßer Zersetzung
nicht mehr aus dem Amalgam entfernen. Dieser Reinigungseffekt der Amalgamzwischenstufe
tritt in gleicher Weise bei chemischer und elektrochemischer Zersetzung ein; er
ist weit größer als bei den üblichen elektrolytischen Metallraffinationen.Man kann
so in einfachen Arbeitsgängen aus technischen Zinklaugen Zinkprodukte erhalten,
die meist auch spektroskopisch völlig rein sind und keine Spuren unerwünschter Animonen
enthalten.
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Bei der Herstellung unlöslicher Zinkverbindungen, beispielsweise von
basischem Zinkcarbonat, auf elektrolytischem Wege erweist sich das Zinkamalgam dein
Zinkmetall dadurch überlegen, daß Amalgarnanoden nicht zur Passiv ierung neigen.
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Die entstehenden Amalgamgemische werden zweckmäßig nur so weit an
Zink angereichert, daß sie bei den Arbeitstemperaturen gut fließbar bleiben. Zweckmäßig
läßt man das Amalgamgemisch zwischen Anialgamzelle und Zersetzervorrichtung in ununterbrochenem
Lauf kreisen und reguliert die Zersetzungsgeschwindigkeit so ein, daß das Ainalgamgemisch
nur zum Teil entzinkt und noch zinkhaltig der Elektrolyse wieder zugeführt wird.
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In dem kreislaufgeführten Amalgamgemisch reichern sich natürlich im
Laufe der Zeit diejenigen Zinkbegleiter an, die bei der Amalgamherstellung nicht
vom Zink getrennt werden, sondern mit diesem ins Quecksilber gehen, in dem sie bei
der anschließenden Zersetzung verbleiben. Manche dieser Verunreinigungen, wie Eisen,
Nickel oder Kobalt, bilden keine löslichen Amalgame; sie können in fester oder breiiger
Form von der Amalgamoberfläche abgeschöpft oder durch Eintauchwehre und ähnliche
Vorrichtungen abgefangen und schließlich einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden.
Andere Zinkbegleiter, wie Blei, Cadmium oder Thallium, bilden jedoch ebenso wie
das Zink lösliche Amalgame; sie können von Zeit zu Zeit durch Destillation, durch
Auskochen mit Säure oder auf eine andere zweckmäßige Art vom Quecksilber, in dem
sie sich anreicherten, abgetrennt werden. Bei geeigneter Arbeitsweise erhält man
die Verunreinigungen in konzentrierter -Metallsalzlösung, die leicht auf verkaufsfähige
Erzeugnisse aufgearbeitet werden kann.
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Beispiel i Eine Chloridlatige, die im Liter neben ioo g Zn, 1,5 g
Cu und i,o g Co noch größere Mengen Kochsalz, Calciumchlorid, Magnesiumchlorid und
etwas Sulfat enthält, wird bei 75° gegen eine Quecksilberkathode elektrolysiert.
Das gewonnene 5°/oige Amalgamgeinisch wird mit reiner konzentrierter Salzsäure bis
zu einem Gehalt von 2°/o Zink entzinkt und dann der Elektrolysestufe wieder zugeführt;
die Chlorzinklauge wird eingedampft und festes Chlorzink gewonnen, dessen einzige
Verunreinigungen o,ooo5 °(o Cu und 0,0007 °/o Co sind.
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Beispiel 2 Aus einer Chloridlauge, die im Liter neben ioo g Zn, Aluminium-,
Alkali- und Erdalkalisalzen noch je i g Blei, Cadmium, Kupfer, Eisen, Mangan, Nickel
und Kobalt enthält, wird nach Beispiel i ein Zinkamalgam hergestellt. Aus diesem
wird durch Zersetzung mit heißer Schwefelsäure und anschließende Kristallisation
Zinksulfat mit einer Reinheit voll 99,99 °)o gewonnen.
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Beispiel 3 Ein aus einer Zinksulfatlösung auf elektrolytischem Wege
gewonnenes Zinkamalgam wird in einem aus io°/oiger #,atriumcarbonatlösung bestehenden
Elektrolyten als Anode geschaltet und auf diese Weise zersetzt. Die Kathode besteht
aus Zinkblech. Während der Zersetzung wird ein langsamer Kohlensäurestrom eingeleitet.
Es bildet sich schneeweißes basisches Zinkcarbonat, aus dem nach gutem Auswaschen
und Glühen reinstes Zinkoxyd gewonnen wird, in dem die üblichen Zinkbegleiter auch
auf spektralanalytischem Wege nicht mehr nachweisbar sind. Beispiel q. Durch Behandeln
von Abfallzinkhydroxyd mit einer Ammoncarbonatlösung wird eine Lauge gewonnen, die
im Liter neben ioo g N H3, 65 g CO, und 6o g Zn noch 2,3 g Mg U, o,14 g Ca
0, 1,3 g Fe 0, 0,2 g Co, o,i5 g Ni, o, i 5 g Cd, 2,6g Cl und
0,99 S04 enthält. Diese Lauge wird ohne weitere Reinigung unter Verwendung
einer Quecksilberkathode und einer Ferrosiliciumanode auf elektrolytischem Wege
bis auf 2o g Zn im Liter entzinkt und ein 2°/oiges Zinkamalgam gewonnen. Aus diesem
Amalgam wird mit reiner 5normaler Salpetersäure etwa die Hälfte des Zinks herausgelöst
und durch Kristallisation spektralreines Zinknitrat ohne die geringsten Spuren
anionischer
Verunreinigungen gewonnen. Alle Zwischenprodukte werden im Kreislauf geführt; das
noch zinkhaltige Quecksilber kehrt in die Elektrolysezelle zurück, der an Zink verarmte
Elektrolyt wird mit neuem Ausgangsmaterial wieder aufkonzentriert und die salpetersaure
Mutterlang s nach Zusatz frischer Säure wieder zur Amalgamzersetzung verwendet.