Zink-Produktion

Wie wird Zink hergestellt?

Zinkbarren werden in Nyrstars Werk Overpelt hergestellt. Copyright Nyrstar

Fast das gesamte heute raffinierte Zink (über 95 Prozent) wird aus Zinkblende (ZnS), auch Zinkblende genannt, gewonnen.

Sphalerit-Erze enthalten im Allgemeinen zwischen 5 und 15 Prozent Zink. Um dies in einen reinen Zustand zu bringen, der von den Verbrauchern genutzt werden kann, muss das Metall getrennt, konzentriert und zu einer rein metallischen Form raffiniert werden. Entweder hydrometallurgische oder pyrometallurgische Verfahren können dies, über 90 Prozent der heutigen Produktion stammen jedoch aus hydrometallurgischen Anlagen.

Nach der Förderung wird das Zinkerz zu Pulver zerkleinert und über eine Schaumflotation vom Blei getrennt. Blei und andere Metalle wie Silber, die im Erz in förderbaren Mengen vorhanden sein können, werden getrennt gefördert und behandelt.

Das verbleibende Konzentrat wird zwischen 1 und 15 Prozent Zink enthalten, aber einen hohen Schwefelgehalt (etwa 30 Prozent) behalten, der entfernt werden muss. Dies kann durch Rösten des zerkleinerten Erzes bei Temperaturen über 1652 ° F (900 ° C) erfolgen, wobei Zinkoxid (ZnO) und Schwefeldioxid erzeugt werden.

Wenn hydrometallurgische Techniken verwendet werden, wird Zinkoxid dann aus den anderen Calcinen unter Verwendung von Schwefelsäure ausgelaugt. Während sich Zink in der Säure löst, sind Blei und Silber ungelöst und Eisen präzipitiert.

Zinkstaub wird hinzugefügt, um die Lösung durch einen Zementationsprozess zu reinigen, bevor sie elektrolysiert wird.

Unter Verwendung von Bleilegierungsanoden und Aluminiumkathoden wird die zinkreiche Lösung elektrolysiert, wodurch sich Zink auf dem Aluminium ablagert.

Dieser wird dann abgezogen, geschmolzen und in Barren mit einer Reinheit von 99,95 bis 99,995 Prozent gegossen oder direkt mit Kupfer, Aluminium oder Magnesium legiert.

An der London Metal Exchange (LME) gehandeltes Zink muss die spezielle Spezifikation für hochwertige Zinke von 99,995 Prozent erfüllen.

Während in einer Reihe von Anlagen noch pyro-metallurgische Techniken angewendet werden, ist das Verfahren äußerst energieintensiv und teuer.

Die Imperial Smelting Corporation entwickelte in den 1940er und 1950er Jahren eine Technik, bei der Zink und Blei mit Kohlenstoff in einem speziell entwickelten Hochofen reduziert wurden.

Das Verfahren, das als Imperial Smelting-Verfahren bezeichnet wird, beinhaltet das Rösten von Zink- und Bleisulfiden, die natürlich zusammen vorkommen, um Oxide zu erzeugen. Die Zink- und Bleioxide werden dann in einem Hochofen mit Kokskohle beschickt.

Wenn erwärmte Luft in den Ofen eintritt, steigen Kohlenmonoxid- und Dioxiddämpfe, die Zink enthalten, auf der Welle auf und werden in einem Bleispritzkondensator gekühlt. Das Zink wird vom geschmolzenen Blei absorbiert, das dann abgekühlt wird, damit das Zink an die Oberfläche schwimmen kann.

Die Zinkschicht wird abgegossen und gegossen, während die Leitung zum Kondensator zurückgeleitet wird.

Nach Angaben der International Zinc Association sind Imperial Smelting-Öfen derzeit nur in China, Indien, Japan und Polen in Betrieb.

Neben der Gewinnung von Zink aus Erz (Primärproduktion) kann das Metall auch aus vorhandenen Quellen recycelt werden (Sekundärproduktion). Etwa ein Viertel des gesamten Zinkverbrauchs stammt heute aus Sekundärquellen.

Elektrolichtbogenöfen, die für Prozess- und Recyclingschrott eingesetzt werden, können auch Zink auffangen, das in verzinkten Stählen enthalten ist.

Wie in Imperial Smelting-Öfen wird Zink durch die hohen Temperaturen in Elektrolichtbogenöfen verdampft, wodurch es mit Gasen, die gesammelt werden können, steigt. Anreicherung in einem Drehofen (Waelz-Ofen) erzeugt Zinkoxid, das dann in den Produktionskreislauf zurückgeführt werden kann.

Die weltweite Produktion von Zinkminen belief sich 2013 auf rund 13,7 Millionen Tonnen, während die weltweite Produktion von raffiniertem Zinkmetall im selben Zeitraum rund 13,0 Millionen Tonnen betrug. Ungefähr 3 Millionen Tonnen oder weniger als ein Viertel der weltweiten Produktion stammen aus recycelten Quellen.

Nach Ländern ist der größte Produzent von raffiniertem Zink China, das rund 40 Prozent der weltweiten Produktion ausmacht, gefolgt von Europa und Korea.

Die größten Hersteller von raffiniertem Zink sind die Unternehmen Nyrstar, Glencore und Korea Zinc.

Die größten Quellen für Zinkerze sind China, Australien und Peru.

Quellen:
Internationale Blei- und Zink-Studiengruppe. Rückblick auf Trends im Jahr 2013: Zink . 17. Februar 2014
Internationale Zink Association. Zink-Recycling: Materialversorgung . 2011.
URL: https://web.archive.org/web/20140802220949/http://www.zinc.org/basics/zinc_recycling

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