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einer Mischung von Zinkerz mit 40-60 Proz. magern Steinkohlen und Koksklein, setzt die thönernen Vorlagen q an, feuert langsam und steckt, sobald sich an der Mündung der Vorlagen q eine Zinkflamme zeigt, an dieselbe die mit einer Öffnung zum Entweichen der Gase [* 2] versehenen Blechballons r [* 1] (Fig. 6), in welchen sich der anfangs entstehende Zinkstaub ansammelt. Sobald der Ofen in volle Glut gekommen, nimmt man von Zeit zu Zeit die Ballons ab, bringt mit einer kleinen Kratze das in den Vorlagen kondensierte flüssige Zink in eine Kelle und gießt es in eisernen Formen zu Platten von etwa 30-35 kg Gewicht.
Kommt nach etwa dreimaliger Wiederholung der Operation kein Zink mehr, so räumt man bei abgenommenen Ballons und Vorlagen die Rückstände aus und läßt dieselben durch Kanäle m in die gewölbten Räume l fallen, worauf man den Ofen wieder beschickt. Für die 92 Röhren [* 3] eines solchen Ofens beträgt die Tagescharge 400 kg Blende und Galmei, 72 kg zinkreiche Abfälle und 166 kg Kohle. Der Zinkverlust beträgt etwa 11 Proz. Auf 100 kg Zink verbraucht man 1,8 hl Reduktions- und 5,8 hl Feuerungskohle, 1,35 Stück Röhren und 2 Vorlagen. Die Röhren der untersten Reihe halten durchschnittlich nur 6 Tage, in der obersten dagegen 90 Tage. [* 1] Fig. 13 zeigt die Einrichtung von Röhren, Vorlagen etc. in größerm Maßstab: [* 4] a Röhre, hinten auf dem Vorsprung g ruhend, b Vorlage, c Ballon, [* 5] d Eisenplatte, e Thonplatte, f aufrecht gestellte Steine zur Stütze der Thonplatten e.
Bei der alten schlesischen Methode benutzt man flache Gewölbeöfen mit einem nach Art der Glasöfen überwölbten Raum, in welchem sich 20-30 Thonmuffeln A [* 1] (Fig. 11) von etwa 117 cm Länge, 56 cm Höhe und 22-25 cm äußerer Breite [* 6] befinden, die durch einen Steg b an der Vorderseite in zwei Abteilungen geteilt sind, deren obere d die thönerne Vorlage e nebst Blechröhren f und g aufnimmt, während die untere c durch eine mit Thon beschmierte Thonplatte i geschlossen ist.
Durch eine verschließbare Öffnung im Knie der Vorlage e wird mittels einer rinnenförmigen Schaufel die Beschickung (Erz und Kohle) in die Muffel A gebracht, die Öffnung geschlossen und gefeuert, wobei die Flamme [* 7] durch Öffnungen im Ofengewölbe ins Freie entweicht und viel Rauch in der Umgebung verbreitet, während die entwickelten Zinkdämpfe sich in der Vorlage kondensieren und das flüssige Zink durch die Röhren f und g in gemauerte Nischen (Tropflöcher) tropft.
Dasselbe gibt dann stalaktitische Gebilde (Zinkmänner), welche nochmals umgeschmolzen werden müssen. Das Ausräumen der Rückstände geschieht nach weggenommener Verschlußplatte durch die Öffnung i. Bei neuern Zinköfen läßt man die vom Rost aufsteigende Flamme gegen das Gewölbe [* 8] treten, von diesem zurückprallen und durch Öffnungen im Herd nach unten in einen gemeinsamen Kanal [* 9] und durch diesen in den Schornstein abziehen, wodurch die Wärme [* 10] vollständiger ausgenutzt wird (belgisch-schlesische Öfen [* 11] mit rückschlagender Flamme).
Als Vorlagen dienen dabei gebauchte Thonröhren b [* 1] (Fig. 12), welche man in die durch den Steg d gebildete obere Abteilung der Muffel a steckt, während man die untere Abteilung durch die Platte e verschließt. Die Vorlage b wird mit einem Rohrstutzen c versehen und auf diesen der blecherne Ballon zur Aufnahme des Zinkstaubs gesteckt. Das im Bauch [* 12] der Vorlage b angesammelte flüssige Zink kann entweder durch eine mit einem Thonpfropfen verschlossene Öffnung nach unten hin abgelassen oder aus der vordern Mündung ausgekrätzert werden. In Oberschlesien führte ferner 1878 L. Kleemann eine neue Vorlage ein, welche eine bedeutend bessere Kondensation der Zinkdämpfe und die Abführung der schädlichen Gase nach oben gestattet.
Mit Vorteil werden in neuerer Zeit meistens Öfen mit Gasfeuerung [* 13] benutzt, wodurch man eine bedeutende Ersparnis an Kohlen erzielt. Die Einrichtung eines Ofens mit Gasfeuerung zeigen die Figuren 9 u. 10: a Gasgenerator mit Treppenrost, b Gaskanal, welcher die brennbaren Gase durch die vertikalen Heizschächte c in den Muffelraum n führt, wo sie durch zugeleitete Gebläseluft verbrannt werden. Diese gelangt aus dem Hauptwindkanal d durch die Kanäle e, f und f' zu den Düsen g, g', welche in die Heizschächte c münden.
Die Feuergase ziehen durch die Füchse h im Herd nach den Kanälen h' und durch diese nach den Essen k; [* 14] o Muffeln, p Vorlagen, l Öffnungen zum Entlassen der Rückstände aus den Muffeln o in die durch ein eisernes Thürchen verschließbaren Behälter m; r Temperraum für die Muffeln, s Kalcinierraum für Galmei durch abgehende Hitze, e' vom Windkanal d unter den Rost des Generators abgehender Kanal, q Hauptesse. Man setzt in 56 Muffeln eines Siemens-Ofens täglich 5413 kg Erz durch und verbraucht auf 5000 kg Erz 98,71 hl Kohlen und 1,42 Stück Muffeln.
Wegen des Erfordernisses von Gefäßöfen und einer sehr hohen Temperatur bedingt die Zinkgewinnung [* 15] verhältnismäßig große Kosten für Brennmaterial und feuerfesten Thon; auch findet ein nicht unbedeutender Metallverlust statt durch Bildung von Zinkoxyd und Zinkstaub sowie durch einen Rückhalt an Zink in den Rückständen. Neuere Bestrebungen zur Vervollkommnung des Prozesses sind deshalb gerichtet gewesen auf Ersparung an Brennmaterial (Anwendung von Gasfeuerung, namentlich Siemensscher Regenerativfeuerung, von Treppenrosten statt Planrosten, von Boetius-Feuerung etc.), auf Vergrößerung der Produktion und des Ausbringens u. a.
Das gewonnene Zink (Werkzink) ist häufig verunreinigt, namentlich durch Blei, [* 16] und bedarf deshalb meist noch einer Raffination durch Umschmelzen in einem Flammofen [* 1] (Fig. 14), auf dessen Herd a die Flamme vom Feuerungsraum c aus über die hohe Feuerbrücke b gelangt und durch die Kanäle h und i nach der Esse k hin abzieht; e Räumöffnung für die Asche, d Aschenfall. Das schmelzende Zink fließt nach dem Sumpf f hin, das Blei setzt sich in demselben zu Boden, und es bildet sich auf dem Zink eine Unreinigkeiten enthaltende oxydische Krätze (Zinkasche), welche nach dem Durchrühren mit Salmiak (L'Hôte empfiehlt Chlormagnesium) durch die Arbeitsöffnung g abgezogen wird, worauf man das gereinigte Zink durch dieselbe auskellt, bis man auf den bleireichen Bodensatz kommt.
Man setzt in 24 Stunden etwa 9000 kg Werkzink durch und hat an Krätzen ca. 0,15 Proz. Metallverlust. Das gereinigte Zink wird in einer Temperatur von etwa 100° C. zu Blech ausgewalzt; in höherer und niedrigerer Temperatur zeigt sich dasselbe brüchig. Das Zink des Handels enthält als Verunreinigungen fast immer Blei, Eisen [* 17] und Kohle häufig Kadmium, Schwefel und Spuren von Arsen, mitunter auch Kupfer, [* 18] Silber, Antimon etc. Blendezink ist meist weniger rein als Galmeizink. Ein geringer Gehalt an Blei und Eisen ist unschädlich; größere Mengen Blei dagegen verringern die Festigkeit, [* 19] und größere Mengen Eisen machen das Zink hart und rissig. Die Zusammensetzung verschiedener Sorten von käuflichem Zink ergibt sich aus der folgenden Tabelle: ¶
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Bezeichnung | Zink | Blei | Eisen | Kadmium | Anderweitige Bestandteile |
---|---|---|---|---|---|
Schlesisches Zink (1871) | 97,471 | 2,393 | 0.136 | Spur | - |
Zink aus Bleiberg (1871) | 98,054 | 1,563 | 0.101 | 0.282 | - |
Zink aus La Salle (1871) | 99,378 | 0.503 | 0.041 | 0.078 | - |
Pennsylvanisches Zink | 99,982 | - | 0.018 | - | - |
Zink von Georgshütte, Schlesien (1885) | - | 1.4483 | 0.0280 | 0.0245 | Cu 0.0002%, Ag 0.0017%, Spuren: As, S |
Zink von der Reckehütte (1885) | - | 1.1921 | 0.0238 | - | Cu 0.0002%, Ag 0.0007, Spuren: Sb, Bi, S |
Zink von Sagor (1885) | - | 0.633 | 0.032 | 0.054 | - |
Chemisch reines Zink erhält man durch Reduktion von reinem, auf nassem Weg dargestelltem Zinkoxyd mit Kohle oder Wasserstoff. Zink ist bläulichweiß mit starkem Metallglanz, auf dem Bruche je nach der Temperatur, bei welcher es gegossen wurde, grobblätterig oder kleinkörnig;
Atomgewicht 64,9, spez. Gew. 6,9, es ist bei gewöhnlicher Temperatur spröde (ganz reines Zink ist etwas dehnbar);
zwischen 100 und 150° ist es hämmerbar und kann zu Blech ausgewalzt werden, bei 200° ist es wieder sehr spröde. Zink ist etwas härter als Silber, aber weniger hart als Kupfer;
es verschmiert die Zähne [* 21] der Feile, [* 22] besitzt geringe absolute Festigkeit (für 1 qmm bei gegossenem Metall 2, bei Draht [* 23] und Blech 13-15 kg), widersteht aber dem Zusammendrücken mit großer Kraft. [* 24] Es besitzt schönen Klang, schmilzt bei 433°, siedet bei 1040° und zieht sich beim Erstarren sehr stark zusammen.
An der Luft verliert es schnell seinen Glanz und bedeckt sich mit einer dünnen Schicht von basisch kohlensaurem Zinkoxyd, welche sehr fest haftet, vom Regenwasser nur spärlich gelöst wird und das unter ihr liegende Metall schützt. An der Luft erhitzt, entzündet sich Zink bei 500° und verbrennt mit grünlicher, hell leuchtender Flamme zu weißem Zinkoxyd; durch überhitzten Wasserdampf wird es oxydiert; in verdünnter Schwefelsäure [* 25] und Salzsäure löst sich das Zink des Handels sehr leicht unter Entwickelung von Wasserstoff, während ganz reines Zink in Glasgefäßen nur langsam angegriffen wird.
Zusatz von einigen Tropfen Platinchlorid befördert die Lösung ungemein. Wässerige Alkalien lösen Zink ebenfalls unter Entwickelung von Wasserstoff, besonders sehr leicht bei Gegenwart von Eisen oder Platin. In Berührung mit Eisen schützt Zink dieses vor Oxydation, während es selbst sehr schnell oxydiert wird. Die meisten Schwermetalle fällt es aus ihren Lösungen. Es ist zweiwertig und bildet mit Sauerstoff das Zinkoxyd ZnO. Man benutzt es zu allerlei Gefäßen und Geräten, zum Dachdecken, zu Schiffsbeschlägen, zu Gußwaren aller Art (Kunstguß), zu Geschossen, zum Verzinken von Eisen, zu Druckplatten, zu galvanischen Apparaten, zur Darstellung von Messing, Bronze, [* 26] Neusilber und andern Legierungen, zum Entsilbern des Werkbleies, zur Darstellung von Wasserstoff, Zinkweiß, Zinkvitriol und andern Zinkpräparaten.
Das Messing, eine Legierung von Kupfer mit Zink, war schon den Alten bekannt. Die mineralische Substanz, welche das Kupfer beim Zusammenschmelzen mit demselben gelb färbt, ein Zinkerz, wurde Cadmia, von den Alchimisten Tusia genannt. Das Wort Zink, wahrscheinlich aber für Zinkerz, findet sich zuerst im 15. Jahrh. bei Basilius Valentinus; als eigentümliches Metall scheint Zink zuerst von Paracelsus erkannt worden zu sein. Die Beziehungen des Galmeis zum Zink waren auch im 17. Jahrh. noch nicht sicher ermittelt.
Erst Kunkel erkannte das Messing als eine Legierung, und 1725 sprach Henkel von der Darstellung des Zinks aus Galmei. Seit Mitte des 16. Jahrh. kam Zink unter dem Namen Tutenag aus China [* 27] nach Europa, [* 28] wo erst um 1730 die englische Zinkindustrie begann. Dillinger stellte 1799 zu Döllach im Möllthal (Kärnten) Zink dar, und gleichzeitig erbaute Ruberg zu Wessola in Schlesien [* 29] Muffelöfen. 1805 wurde die belgische Methode von dem Lütticher Abbé Dony begründet. In Nordamerika [* 30] erbaute ein Deutscher, Georgi, in den 50er Jahren die erste Zinkhütte in Wisconsin.
Wesentlich trug zur Einbürgerung des Zinks die Entdeckung von Sylvester und Hobson 1805 bei, daß das Zink, auf 100° erhitzt, seine Sprödigkeit verliert. 1826 setzte der Verein zur Beförderung des Gewerbfleißes in Preußen [* 31] auf die Auffindung einer Massenanwendung des Zinks einen Preis aus, und infolge dieser Anregung zeigte Krieger 1833 die Verwendbarkeit des Zinks zu Hohlguß aller Art, welche alsbald (namentlich in Berlin) [* 32] zur Herstellung von Architekturstücken, Firstgalerien, Säulen, [* 33] Ornamenten, Kronleuchtern, Figuren, die durch galvanische Verkupferung bronzeähnlich werden, ausgebeutet und von Berlin aus über ganz Deutschland [* 34] verbreitet wurde.
Insbesondere hat sich die Lampenindustrie des Zinkgusses zur Herstellung von Lampenfüßen für den Massenbedarf bemächtigt, und in der metallenen Kleinplastik dienen Erzeugnisse aus Zinkguß, die allerdings von geringer Haltbarkeit und leicht zerbrechlich sind, als Ersatz für den teuern Bronzeguß. Bei diesen Surrogaten muß die galvanische Verkupferung oder Bronzierung bisweilen erneuert werden. Um diese Industrie erwarb sich besonders Geiß in Berlin große Verdienste. Die Zinkproduktion betrug 1886: 254,590 Ton. Davon entfallen auf den Rheindistrikt und Belgien [* 35] 129,020, Schlesien 81,630, Großbritannien [* 36] 20,730, Frankreich und Spanien [* 37] 15,305, Polen 4145, Österreich [* 38] 3760 T. Die Vereinigten Staaten [* 39] produzierten 36,000 T.