Metallgewinnung: Zink, Blei & Aluminium – Verfahren & Legierungen

Zinkgewinnung und -anwendungen

Zinkgewinnung

Trockenverfahren

Bei Zinkkonzentrationen von mehr als 10% werden zerkleinerte Zinkblende und Zinkspat geröstet, um Zinkoxid zu gewinnen. Dieses wird anschließend mit Kohle in einem Muffelofen reduziert, wobei Sauerstoff freigesetzt wird. Das gewonnene Zink hat eine Reinheit von bis zu 98%.

Nassverfahren

Dieses Verfahren wird bei Zinkkonzentrationen von weniger als 10% angewendet. Zinkblende wird gebrochen und magnetisch getrennt, um Zinkerzpulver zu gewinnen. Anschließend wird Schwefelsäure hinzugefügt, um Zinksulfat zu bilden. Gelöste Verunreinigungen anderer Elemente werden entfernt. Durch Elektrolyse des Zinksulfats wird Zink mit einer Reinheit von bis zu 99,9% gewonnen.

Zinklegierungen und weitere Anwendungen

Formlegierungen

• Messing (Kupfer-Zink-Legierung): Ersetzt oft Bronze.
• Alpaka (Kupfer-Nickel-Zink-Legierung): Wird für Besteck verwendet.
• Zamak (Zink-Aluminium-Magnesium-Kupfer-Legierung): Ideal für Präzisionsteile im Druckgussverfahren.

Reinzink-Anwendungen

Reinzink wird häufig in Form von Blechen für Dächer, Dachrinnen und Gesimse eingesetzt.

Oberflächenbeschichtung

Zink wird zur Beschichtung von Teilen verwendet, um Korrosionsschutz zu bieten. Gängige Verfahren sind:

• Galvanisches Verzinken
• Feuerverzinken
• Metallspritzen
• Sherardisieren

Weitere Anwendungen

Zinkoxid: Findet Anwendung in Sonnenschutzmitteln und Deodorants.

Bleigewinnung und Raffination

Anreicherung

Das Bleierz wird zerkleinert und gemahlen. Anschließend wird das Erz durch Flotation angereichert, um es von Gangart zu trennen.

Oxidation von Sulfiden

Bleisulfide werden geröstet, um sie in Bleioxide umzuwandeln.

Reduktion des Bleioxids

Die Reduktion erfolgt in einem Muffelofen. Dabei werden Koks, Kohle und Kalk hinzugefügt. Das gewonnene Rohblei enthält noch Verunreinigungen.

Raffination des Bleis

Zur Erhöhung der Reinheit wird das Rohblei raffiniert:

1. Abtrennung anderer Metalle.
2. Elektrolytische Raffination.

Aluminiumgewinnung und -legierungen

Aluminiumgewinnung (Bayer-Verfahren)

Das Bayer-Verfahren ist das wirtschaftlichste Verfahren zur Aluminiumgewinnung.

1. Transport und Pulverisierung: Bauxit wird von der Mine zum Verarbeitungsort transportiert und dort pulverisiert.
2. Auflösung: Das Bauxitpulver wird gelagert, bis es in einen Mischer gelangt. Dort wird es mit Natronlauge, Kalk und heißem Wasser gelöst.
3. Abfalltrennung: Im Dekanter werden die festen Abfälle abgetrennt.
4. Abkühlung und Fällung: Die Lösung wird in einem Wärmetauscher abgekühlt und Wasser hinzugefügt. Dabei setzt sich Aluminiumhydroxid am Boden ab.
5. Filtration: Ein Filter trennt das Aluminiumhydroxid von der Natronlauge.
6. Kalzinierung: Das Aluminiumhydroxid wird auf 1200 °C erhitzt, um Feuchtigkeit zu entfernen und Aluminiumoxid zu erhalten.
7. Kühlung: Anschließend wird das Aluminiumoxid auf Raumtemperatur abgekühlt.
8. Elektrolyse (Hall-Héroult-Verfahren): Zur Gewinnung von reinem Aluminium wird das Aluminiumoxid in geschmolzenem Kryolith bei etwa 1000 °C gelöst und einer Elektrolyse unterzogen.

Aluminiumlegierungen

Aluminium wird mit verschiedenen Elementen legiert, um spezifische Eigenschaften zu erzielen:

• Kupfer (Cu): Für Fahrzeugfelgen und hochfeste Legierungen.
• Magnesium (Mg): Wichtig in der Luftfahrtindustrie für leichte und stabile Bauteile.
• Silizium (Si): Verbessert die Gießbarkeit, z.B. für Spritzgussteile.
• Zink (Zn): Für hochfeste Legierungen, auch in Magneten verwendet.

Aluminiumpulver: Wird als Pigment in Farben und Beschichtungen verwendet, um vor Witterungseinflüssen zu schützen.