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enthaltenden Mineral, in größern Mengen gewonnen und zu gute gemacht wird. Der Wert der Zinkerze hängt teils von ihrem Gehalt an Zink ab, teils von der Qualität der beigemengten fremden Metalle, welche mehr oder weniger in das abgeschiedene Zink übergehen und dessen Eigenschaften verschlechtern; Blei [* 2] kann auch insofern schädlich wirken, als es wesentlich zur Zerstörung der thönernen Destilliergefäße beiträgt. Am reinsten pflegen Rotzinkerz und Kieselgalmei zu sein, dann folgen die kohlensauren Zinkerze, und am unreinsten ist gewöhnlich die Zinkblende, welche am häufigsten fremde Metallverbindungen beigemengt enthält. Während in Deutschland [* 3] (Oberschlesien, Altenberg bei Aachen [* 4] etc.) die oxydierten, mehr in obern Teufen vorkommenden Zinkerze bedeutend abgenommen haben, vermehren sich die Zinkblenden mit dem Tieferwerden der Gruben, so daß zur Zeit große Mengen von Blende verhüttet werden. Den Ausfall an den reinern oxydischen Erzen deckt man durch Bezüge aus dem Ausland (Spanien, [* 5] Sardinien, [* 6] Algerien, [* 7] Griechenland). [* 8]
Stets beruht die Zinkgewinnung [* 9] auf der Reduktion von Zinkoxyd durch Kohle (bez. durch Kohlenoxyd); das Zinkoxyd ist entweder schon in den Erzen vorhanden (Rotzinkerz), oder es wird durch Erhitzen von Galmei oder durch Rösten von Zinkblende erzeugt. Kieselsaures Zinkoxyd wird bei hoher Temperatur schon durch Kohle allein, leichter bei Anwesenheit von Kalk reduziert. Das Brennen des stückförmigen Galmeis geschieht meistens in Schachtöfen (s. Tafel »Zink«, [* 9] Fig. 1), indem man abwechselnde Lagen davon mit Brennmaterial in den vom Rauhgemäuer e umgebenen Kernschacht a einschichtet und das Brennmaterial durch die Öffnungen c anzündet, die von den Gewölben d aus zugänglich sind.
Sobald die untern Erzschichten durch Glühen ihre Kohlensäure und ihr Wasser verloren haben, zieht man sie, was durch den Abrutschkegel b begünstigt wird, durch die Öffnungen c aus und gibt an der Ofenmündung frisches Erz und Brennmaterial auf. Seltener dienen zum Brennen von pulverförmigem Galmei, Erzklein und Schliechen Flammöfen. Zum Rösten der Zinkblende dienen häufig zweiherdige Fortschaufelungs-Flammöfen [* 1] (Fig. 2 u. 3). Das fein gepulverte Schwefelzink wird durch eine Öffnung im Gewölbe [* 10] auf den obern Herd a in die Nähe von e gebracht, etwas ausgebreitet und von den vom Rost c aus aufsteigenden, den untern und dann den obern Herd durchstreichenden Feuergasen, welche dann durch die Kanäle e und f in den Schornstein entweichen, ins Glühen versetzt.
Nach einiger Zeit wird das Erz nach b hin fortgeschaufelt und an seine Stelle eine frische Erzladung gegeben. Indem das Erz auf diese Weise allmählich durch b auf den untern Herd a gelangt, kommt es in immer heißere Regionen und zulegt an die heiße Luft aus d entlassende Feuerbrücke; darauf wird die abgeröstete Masse durch mit Thonplatten bedeckt gewesene Kanäle g in das Gewölbe h geschafft; i ist der Aschenfall, k k k sind Arbeitsöffnungen. Im Röstgut bleiben noch etwa 1-2 Proz. Schwefel.
Zur Ersparung der Handarbeit, des Fortschaufelns, hat man vereinzelt auch Öfen [* 11] mit rotierendem Herd, ähnlich wie beim Kupfererzrösten (s. Tafel »Kupfer«, [* 12] Fig. 4 u. 5), angewendet (Ofen von Kuschel u. Hinterhuber zu Johannisthal in Unterkrain). Da in den bisher beschriebenen Öfen die schweflige Säure verloren geht, so sind Hasenclever und Helbig bemüht gewesen, durch eine passende Ofenkonstruktion die schweflige Säure wenigstens zum großen Teil nutzbar zu machen. In den Öfen von Hasenclever-Helbig (s. Tafel »Zink«, [* 9] Fig. 4 u. 5) rutscht das durch einen Trichter a aufgegebene Erz in dem Kanal [* 13] d hinab, unter dessen Sohle die Feuergase nach dem zum Schornstein führenden Kanal p hinziehen, infolgedessen schon in dem Kanal d eine Röstung stattfindet und die dabei gebildete schweflige Säure durch eine seitliche Öffnung bei e in die Schwefelsäurekammern gelangt.
Scheidewände in d veranlassen, daß das Erz in gleich hoher Lage bleibt, und Öffnungen in denselben gestatten den Durchzug der schwefligen Säure. Durch eine mittels eines Wasserrades in Zwischenräumen gedrehte Abführwalze h wird das Röstgut aus dem Kanal d in den Muffelraum c geschafft, welcher von den Feuergasen umspielt wird, die den Herd g erhitzt haben. Das Erz wird in der Muffel durch die Arbeitsöffnungen h allmählich vorwärts geschaufelt, fällt dann durch die Öffnung o im Muffelboden auf den Herd g, wird auf diesem der Feuerbrücke, somit einer immer höhern Temperatur entgegen bewegt und dann aus dem Ofen gezogen.
Die Feuergase liefert der durch die Öffnung n gespeiste Gasgenerator k, indem durch m Verbrennungsluft zu den Generatorgasen tritt. Bei dieser Ofeneinrichtung ist die in der Muffel c beim Rösten entwickelte schweflige Säure, welche sich mit der im Kanal d erzeugten vermischt, für die Schwefelsäurebereitung nutzbar, weil sie nicht mit Feuergasen gemischt ist, während die im Flammofenherd f erzeugte, mit den Feuergasen vermengte schweflige Säure durch p in den Schornstein und somit unbenutzt in die Luft gelangt.
Das wesentlich aus Zinkoxyd bestehende Röstgut, welches bei Verarbeitung von stückförmigem Galmei nach der Röstung zerkleinert werden muß, wird nun durch starkes Erhitzen mit Kohle reduziert. Da die Reduktion des Oxyds erst weit über dem Schmelz- und Verdampfungspunkt des metallischen Zinks stattfindet, so erhält man stets dampfförmiges Zink. Die Zinkgewinnung muß aus diesem Grund in Gefäßöfen (Zinkdestillieröfen) vorgenommen werden, in welchen die aus Gefäßen (Muffeln, Röhren) [* 14] entwickelten Zinkdämpfe nicht mit den sie oxydierenden Feuergasen zusammenkommen, sondern in besondere Kondensationsgefäße (Vorlagen) treten.
Trotz dieser Vorsicht findet doch immer eine teilweise Oxydation von Zinkdämpfen (besonders bei Beginn der Destillation) [* 15] statt; um dieselbe möglichst zu beschränken, müssen die Zinkdämpfe nach ihrer Entstehung rasch verdichtet werden. Zu Anfang der Destillation, wo die Vorlagen noch kälter sind, verdichten sich die Zinkdämpfe in denselben nicht zu flüssigem, sondern gleich zu festem, pulverförmigem Zink, welchem sich oxydiertes Zink beimengt. Dieses Gemenge (Zinkstaub), von welchem etwa 5-10 Proz. vom Gewicht des Zinks entstehen, wird entweder wieder in die Reduktionsgefäße gegeben, oder in der Technik verwendet.
Der belgische Zinkofen [* 1] (Fig. 6-8) von der Gesellschaft Nouvelle Montagne zu Prayon enthält in jeder der durch eine Scheidewand a getrennten Abteilungen 46 Stück Röhren b von etwa 1,1 m Länge und 15 cm Durchmesser, welche an ihrem hintern Ende auf Vorsprüngen, am vordern Ende auf Thonplatten c mit daran stoßenden Eisenplatten d aufliegen. Die Feuergase verteilen sich vom Rost g und dem Gewölbe f aus durch Schlitze i in die beiden Abteilungen, umspielen die Röhren und entweichen durch Füchse n in die Esse o, welche mit einer Klappe p versehen ist; k ist der Aschenfall, durch gewölbte Räume l zugänglich; h ein Luftkühlkanal. Man beschickt mittels einer Hohlschaufel die Röhren b mit ¶
[* 9] Fig. 1. Galmeibrennofen.
[* 9] Fig. 2, 3. Zinkblende-Röstofen.
[* 9] Fig. 4, 5. Hasenclevers Röstofen.
[* 9] Fig. 6, 7, 8. Belgischer Zinkofen.
[* 9] Fig. 9, 10. Schlesischer Zinkofen.
[* 9] Fig. 11. Alte schlesische Vorlage.
[* 9] Fig. 12. Neuere schlesische Vorlage.
[* 9] Fig. 13. Belgische Vorlage.
[* 9] Fig. 14. Zinkraffinierofen. Durchschnitt. ¶
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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 [* 18] versehenen Blechballons r [* 17] (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 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. [* 17] Fig. 13 zeigt die Einrichtung von Röhren, Vorlagen etc. in größerm Maßstab: [* 19] a Röhre, hinten auf dem Vorsprung g ruhend, b Vorlage, c Ballon, [* 20] 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 [* 17] (Fig. 11) von etwa 117 cm Länge, 56 cm Höhe und 22-25 cm äußerer Breite [* 21] 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 [* 22] 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 treten, von diesem zurückprallen und durch Öffnungen im Herd nach unten in einen gemeinsamen Kanal und durch diesen in den Schornstein abziehen, wodurch die Wärme [* 23] vollständiger ausgenutzt wird (belgisch-schlesische Öfen mit rückschlagender Flamme).
Als Vorlagen dienen dabei gebauchte Thonröhren b [* 17] (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 [* 24] 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 [* 25] 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; [* 26] 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 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, und bedarf deshalb meist noch einer Raffination durch Umschmelzen in einem Flammofen [* 17] (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 [* 27] und Kohle häufig Kadmium, Schwefel und Spuren von Arsen, mitunter auch Kupfer, 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, [* 28] und größere Mengen Eisen machen das Zink hart und rissig. Die Zusammensetzung verschiedener Sorten von käuflichem Zink ergibt sich aus der folgenden Tabelle: ¶