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Verfahren zur Herstellung eines eine verringerte Reaktionsfähigkeit
aufweisenden Zinkstaubes Der in verschiedenen industriellen Prozessen benötigte
feine Zinkstaub, welcher u. a: als Reduktionsmittel oder Katalysator dienen kann,
-soll in manchen Fällen eine bestimmte meßbare Reaktionsgeschwindigkeit aufweisen,
um einen überstürzten Ablauf der Prozesse zu vermeiden. Diese Bedingung @erfüllt
reiner, elektrolytisch hergestellter Zinkstaub nicht in ausreichendem Maße, da festgestellt
werden konnte, daß schon in wenigen Sekunden die Hauptmenge dieses Zinkstaubes reagiert
hat und daß das völlige Ausreagieren dieses Produktes.hoher Reaktionsgeschwindigkeit
meist schon nach i Minute erfolgt ist.
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_ Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß diese übermäßige Reaktionsgeschwindigkeit
dadurch vorteilhaft verringert werden kann, daß man dem Zinkstaub Blei in feiner
Verteilung zusetzt. Um eine ausreichend feine Verteilung des Bleies im Zink ztt
erzielen, kann- man in einfacher Weise eine gemeinsame elektrolytische Abscheidung
des Bleies mit dem Zink vornehmen, denn Mischungsverfahren führen nicht zu brauchbaren
Ergebnissen. Wenn beispielsweise aus einer verdünnten Bleisalzlösung durch fein
verteiltes Zinkpulver metallisches Bleipulver auszementiert wird, so zeigt das auf
diese Weise verhaltene Zink-Blei-Gemisch keinerlei nachweisbare Veränderungen der
Reaktionsgeschwindigkeit gegenüber reinem Zinkpulver. Alle Arten mechanischer Mischung
versagen ebenfalls vollkommen. Die Herstellung muß vielmehr erfindungsgemäß durch
gleichzeitige kathodische Abscheidung von Zink und Blei in Form eines feinst verteilten
Pulvers erfolgen.
Die erhaltenen Produkte zeigen noch folgende überraschende
Eigenschaften: Es wurde gefunden, daß die Reaktionsgeschwindigkeit des Zinkstaubes
von dem Gehalt an Blei in feiner Verteilung abhängig ist. Verglichen wurden vier
Zinkpulver mit o,1, 0,15e 0.32 und o,7q.0'o Bleigehalt. Als Umsatz wurde die Sulfatbildung
in 15o,'oiger Schwefelsäure gewählt. Dabei wurden als Reaktionsdauer in der gleichen
Reihenfolge nachstehende Werte ermittelt: ; Minuten, 15 Minuten, 3o Minuten, 21o
Minuten (3l/., Stunden). Auf Grund dieser Feststellung des gesetzmäßigen Zusammenhanges
zwischen Bleigehalt des Zinkstaubes und Reaktionsgeschwindigkeit ist man bei Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhafterweise in der Lage, durch Dosierung
des Bleigehaltes eine vorher bestimmte oder gewünschte Reaktionsgeschwindigkeit
des "Linkstaubes einzustellen. Diese Möglichkeit, mit so geringen Bleizusätzen die
Reaktionsgeschwindigkeit auf den gewünschten Wert einzustellen, ist um so überraschender,
als die Bleigehalte verhältnismäßig korrosionsbeständiger Zink-Blei-Legierungen
wesentlich höher liegen.
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Beim Arbeiten in alkalischen Elektrolyten, wie sie z. B. bei der Zinkstaubgewinnung
aus Zinkatlösungen Verwendung finden, ist die rein chemische Löslichkeit des Bleies,
welches bei beabsichtigter gemeinsamer Abscheidung an der Kathode in Form zusätzlicher
Anoden in den Elektrolyten eintaucht, so erheblich. daß es beispielsweise durch
Veränderung der elektrischen Verhältnisse nicht mehr möglich ist, den Bleigehalt
im erzeugten Zinkstaub zu dosieren. Es ist daher in solchen Fällen zweckmäßig, die
rein chemische L ösungsurirkung des alkalischen Elektrolyten möglichst weitgehend
auszuschalten. Das gelingt erfindungsgemäß durch Verwendung von Bleilegierungen
an Stelle reinen Bleies als Anodenmaterial. Als Legierungskomponenten für die Bleianoden,
welche keine oder nur geringe rein chemische Löslichkeit im Zinkatelektrolyten aufweisen,
kommen u. a. Zinn, Cadmium und Silber einzeln oder zu mehreren in Frage. Ausführungsbeispiele
1. In stark alkalische Zinkatlösung tauchen stabförmige Kathoden, normale Zinkanoden
und zusätzliche streifenförmige Anoden aus einer Bleilegierung mit 2o10 Zinn ein.
Die über die Zinkanoden bei der Elektrolyse zugeführte Stromstärke beträgt 7 Amp.
bei einer Badspannung von o,9 Volt. Die Bleianoden werden mit verschieden starken
Strömen zwischen o,oo5 und 0,o5 Amp. belastet. Entsprechend dieser Stromstärke an
den Bleianoden ergeben sich die weiter oben angegebenen verschiedenen Bleigehalte
im Zinkpulver.
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2. In eine stark alkalische Zinklösung tauchen stabförmige Kathoden,
normale Zinkanoden und außerdem noch stabförmige Anoden aus Antimon. Die Stromstärke
bei der Elektrolyse beträgt 6,5 Amp. bei einer Badspannung von t,o Volt. Die Antimonanoden
werden mit Strömen zwischen o,oo5 und 0,05 Amp. belastet. Entsprechend diesem
Verhältnis der angegebenen Stromstärke ist auch der Gehalt an Zink und Antimon irn
Endprodukt. An drei Zinkpulvern mit einem Antimongehalt von 0,o8%, 0,2q.% und o,63%
wurden zur Feststellung der Veränderung der Reaktionsgeschwindigkeit vergleichende
Versuche durchgeführt, als Umsatz die Sulfatbildung in 15o/oiger Schwefelsäure gewählt.
Die Reaktionsdauer in der Reihenfolge der angegebenen Prozentgehalte war 2 Minuten,
8 Minuten, 15 Minuten. Die- reaktionshemmende Wirkung ist also geringer als bei
einem Bleizusatz. 3. In eine stark alkalische Zinkatlösung tauchen stabförmige Kathoden
und Zinkanoden, welche etwa 20'o Quecksilber oder Silber enthalten. Die Stromstärke
bei der Elektrolyse beträgt 7 Amp. Bei einer Badspannung von ungefähr o,8 bis 1
Volt gehen gleichzeitig das Zink und das zulegierte Quecksilber bzw. Silber in Lösung.
Das Zink und das Begleitmetall scheiden sich gemeinsam an der Kathode wieder ab
und geben fein verteilte Niederschläge von Zinkpulver, dessen Reaktionsfähigkeit
gegenüber der des reinen Zinkpulvers merklich vermindert ist. Zinkpulver, welches
2 % Quecksilber enthielt, zeigte eine Reaktionsdauer von 5 Minuten. Zinkpulver mit
Silberzusatz verhielt sich praktisch ebenso wie Zinkpulver mit gleieh großem Quecksilbergehalt.
Die Messungen wurden wieder an der Sulfatbildung in 15o/oiger Schwefelsäure durchgeführt.
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An Stelle von Blei, Antimon, Quecksilber und/oder Silber kann zur
Verringerung der Reaktionsgeschwindigkeit von Zinkstaub auch Wismut Verwendung finden.
Auch Gemische eines oder mehrerer der genannten Metalle mit Blei weisen, wenn sie
in feiner Verteilung dem Zinkstaub beigefügt werden, die erfindungsgemäße Wirkung
der Verringerung seiner Reaktionsgeschwindigkeit auf.