DE10010316C2 - Verfahren zum außenstromlosen Auflösen von Zink - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verfahren zum außen­ stromlosen Auflösen von Zink in einer basischen wässrigen Lö­ sung unter Anwesenheit von Eisenoxid, das mit dem Zink elek­ trisch leitend verbunden ist.

Aus der Patentschrift US 5,861,091 ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, um die Effizienz des Lösungsprozesses von Zink zu verbessern. Dem das Zink umgegebenden Elektrolyten wird eines der Metalle Platin, Paladium, Iridium, Kobalt, Nickel, Eisen oder Stahl in Pulverform zugesetzt.

Weiterhin ist der US 1,409,727 ein Verfahren zur Herstellung einer reinen Zinklösung entnehmbar.

Außerdem ist in der JP 55-32701 A, Patent Abstracts of Japan, C-10, 1980, Vol. 4, No. 65 beschrieben, aufzulösendes Zink beispielsweise mit einer rostfreien Stahlplatte einem rostfreien Netz oder einem rostfreien Korb zu kontaktieren. Die Auflösegeschwindigkeit ist durch die Variation der Kontaktfläche beeinflussbar.

In der DE 197 11 717 A1 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Auflösen von unedlen Metallen wie z. B. Zink beschrieben. Das aufzulösende Zink wird innerhalb einer basischen Lösung mit Nickel und/oder Cobalt in elektrisch leitenden Kontakt gebracht. Als geeignete Cobalt- und Nickelverbindungen werden insbesondere Oxide und Mischoxide dieser Metalle, genannt.

Durch die Anwendung der Lehre der DE 197 11 717 A1 wird die Auflösegeschwindigkeit des Zinks erhöht. Die Elemente Co­ balt und Nickel sowie die daraus hergestellten Verbindungen sind kostenintensive Materialien. Zusätzlich entstehen bei der Verwendung von Cobalt und Cobaltverbindungen Kosten für deren Entsorgung nach dem Erreichen der Grenznutzungsdauer.

Bei der großindustriellen Nutzung entsteht somit ein nicht unerheblicher Aufwand durch den Einsatz von Nickel- und Co­ baltmaterialien zur beschleunigten Auflösung von Zink.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschleunigte Auflösung von Zink mit dem Einsatz preiswerter Materialien zu erreichen.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass Eisenoxid mit­ tels eines zur Aufnahme des Zinkes vorgesehenen Tragelemen­ tes, welches an seiner Oberfläche zumindest teilweise mit dem Eisenoxid beschichtet ist, in die basische wässrige Lösung eingebracht wird.

Weist das Tragelement an seiner Oberfläche zumindest teil­ weise das Eisenoxid auf, so ist auf einfache Weise eine elektrische Kontaktierung des Zinks mit dem Eisenoxid gewähr­ leistet. Ein kostenintensives Einbringen des Eisenoxides in die basische wässrige Lösung kann damit vermieden werden. Des Weiteren kann auf einfache Weise das Tragelement zum Einbrin­ gen des Zinks in die wässrige Lösung genutzt werden.

Eisenoxide sind industriell leicht herstellbar und zu günsti­ gen Preisen zu beziehen bzw. selbst zu erzeugen. Das Eisen­ oxid beschleunigt die Auflösung von Zink in einer basischen wässrigen Lösung in ausreichendem Maße. Aufgrund des günsti­ gen Beschaffungspreises ist es möglich, das Eisenoxid in größeren Mengen in die wässrige Lösung einzubringen, so dass das aufzulösende Zink großflächig mit dem Eisenoxid in elektrisch leitenden Kontakt treten kann. Damit sind günstige Umgebungsbedingungen für die Lösung des Zinks geschaffen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Eisenoxid in der Form FeO, Fe₂O₃ oder Fe₃O₄ oder in einem Gemisch dieser Bestandteile vorliegt.

Je nach konkret vorliegenden Bedingungen kann es vorteilhaft sein, verschiedene Oxide des Eisens mit dem aufzulösenden Zink in elektrisch leitenden Kontakt zu bringen. Dadurch ist es möglich, in Abhängigkeit der Bedingungen das jeweils am besten geeignete Eisenoxid zur Erzielung einer hohen Lösege­ schwindigkeit einzusetzen.

Das Gemisch der verschiedenen Eisenoxide ermöglicht eine bes­ sere Lösung des Zinks in der basischen wässrigen Lösung. Da­ bei kann das Gemisch in verschiedenen Zusammensetzungen vor­ liegen. So ist es z. B. vorstellbar, dass die verschiedenen Eisenoxide schalenförmig zueinander angeordnet sind oder in einer ungeordneten Struktur miteinander vermischt sind. Zu­ sätzlich können die Oxide in verschiedenen Masseanteilen im Gemisch enthalten sein.

Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Eisenoxid durch Erhitzen eines Eisenkörpers erzeugt ist.

Durch das Erhitzen des Eisenkörpers lassen sich Eisenoxide in sehr einfacher Form erzeugen. Bei geeigneter Wahl des Erhit­ zungsverfahrens, z. B. das Erhitzen mit offener Flamme und Nutzung der entsprechenden Bereiche der Flamme, ist es mög­ lich, verschiedene Oxide des Eisens bzw. Oxidgemische kosten­ günstig zu erzeugen. Als besonders günstig zur Beschleunigung des Lösungsprozesses des Zinks hat sich eine durch Erhitzen und anschließendes Abkühlen des Eisenkörpers an seiner Ober­ fläche ausgebildete Zunderschicht erwiesen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung ge­ zeigt und nachfolgend näher beschrieben.

Dabei zeigt die

Figur den schematischen Aufbau der Vorrichtung zum außen­ stromlosen Auflösen von Zink.

In basischen wässrigen Lösungen aufgelöstes Zink wird in in­ dustriellen Verzinkungsanlagen benötigt. Die mit Zink ange­ reicherte basische wässrige Lösung wird in sogenannten Vo­ rauflösebehältern erzeugt. In der Figur ist ein derartiger Vorauflösebehälter 1 schematisch dargestellt. Der Vorauflöse­ behälter 1 weist eine Wanne 2 auf, in welcher sich die basi­ sche wässrige Lösung 3 befindet, die mit Zink anzureichern ist. Des Weiteren ist ein als Tragelement ausgebildeter Ei­ senkorb 4 vorgesehen, welcher das aufzulösende Zink 5 auf­ nimmt. Für eine günstige Umspülung des Zinks 5 durch die ba­ sische wässrige Lösung 3 weist der Eisenkorb 4 eine Vielzahl von Öffnungen 6 auf. Das Zink 5 liegt in einer kleinstückigen Schüttung vor, um eine möglichst große chemisch aktive Ober­ fläche für die Einwirkung der basischen wässrigen Lösung 3 zu gewährleisten. Der Eisenkorb 4 weist an seiner Oberfläche eine Beschichtung mit einem Eisenoxidgemisch auf. Dieses Ei­ senoxidgemisch kann durch Erhitzen des Eisenkorbes 4 mit ei­ ner offenen Flamme und einer anschließenden Abkühlung des Ei­ senkorbes 4 an atmosphärischer Luft erzeugt werden. Die dabei entstandene Eisenoxidschicht kann als Zunderschicht FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ einzeln oder als Gemisch enthalten. Durch das Einfüllen des Zinks 5 in den Eisenkorb 4 gelangen das Zink 5 und die Eisenoxidschicht unmittelbar in elektrisch leitenden Kontakt. Der Eisenkorb 4 ist in den Vorauflösebehälter 1 mit der wässrigen basischen Lösung 3 einbringbar.

Nach dem Befüllen des Eisenkorbes 4 mit dem aufzulösenden Zink 5 wird der Eisenkorb 4 in die basische wässrige Lösung 3 eingebracht.

Das Zink 5 löst sich in der basischen wässrigen Lösung 3 un­ ter Wasserstoffbildung auf, da Zink 5 ein amphoteres Element ist und es in der Spannungsreihe der Elemente negativ vom Wasserstoff steht. Um die Auflösung des Zinks 5 zu unterstüt­ zen kann die basische wässrige Lösung 3 kontinuierlich umge­ wälzt und gegebenenfalls zusätzlich temperiert werden. Versu­ che haben ergeben, dass die mit den verzunderten Eisenkörben 4 erreichte Auflösegeschwindigkeit des Zinks 5 in der basi­ schen wässrigen Lösung 3 der erreichbaren Auflösegeschwindig­ keit bei Verwendung bekannter Katalysatoren entspricht.

Claims (3)

1. Verfahren zum außenstromlosen Auflösen von Zink (5) in einer basischen wässrigen Lösung (3) unter Anwesenheit von Eisenoxid, das mit dem Zink elektrisch leitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Eisenoxid mittels eines zur Aufnahme des Zinkes vorgesehenen Tragelementes, welches an seiner Oberfläche zumindest teilweise mit dem Eisenoxid beschichtet ist, in die basische wässrige Lösung eingebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Eisenoxid in der Form FeO, Fe₂O₃ oder Fe₃O₄ oder in einem Gemisch dieser Bestandteile vorliegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Eisenoxid durch Erhitzen eines Eisenkörpers erzeugt ist.