Zink
Zink gehört zu den Basismetallen. Es ist eines der häufigsten, natürlichen Elemente in der Erdkruste und zählt zu den lebenswichtigen Spurenelementen für Menschen, Tiere und Pflanzen. In seiner metallischen Form ist Zink ein wertvoller und hochdifferenziert einsetzbarer Werkstoff, der beispielsweise in der Bauindustrie, der Architektur, der Automobilproduktion sowie im Maschinenbau eingesetzt wird. Das wichtigste Einsatzgebiet von Zink ist der Korrosionsschutz für Stahl durch Verzinken. Außerdem wird Zink als Blech, als Gussteil und als Legierungselement für Messing eingesetzt. Zink kann zu fast 100 % ohne Qualitätsverlust immer wieder recycelt werden.
Der Name Zink (lateinisch “zincum”) geht auf das Wort “Zinke” zurück, da manche Zinkerze eine stachelige Form haben. Im Altertum wurde Zink vor allem in Form von Zinkspat als Legierungsbestandteil für die Herstellung von Messing genutzt. Die Messing-Formel, zwei Drittel Kupfer und ein Drittel Zink, war schon im 3. Jahrtausend v. Chr. Babyloniern und Assyrern bekannt. Erste schriftliche Hinweise auf zinkhaltige Kupferlegierungen finden sich bei Homer (8. Jh. v. Chr.) und dem griechischen Gelehrten Aristoteles um 330 v. Chr. In Indien und China kannte man Zink spätestens seit dem 12. Jahrhundert v. Chr. Eine gezielte Gewinnung und Verarbeitung des Metalls lässt sich für diese Regionen um 600 n. Chr. nachweisen. Über die Handelswege gelangte die Kenntnis des Metalls im Mittelalter nach Europa. Frühe schriftliche Zeugnisse aus dem 16. Jahrhundert stammen von Paracelsus und Agricola. Industriell genutzt wird Zink erst seit rund 200 Jahren. Die ersten Anwendungen erfolgten nach der Entwicklung geeigneter Walztechniken im Bauwesen.
In der Natur kommt Zink niemals als elementare metallische Form vor, sondern ist stets mit anderen Metallen wie Eisen, Blei und Silber im Erz verbunden. Zink-Mineralien sind weltweit verbreitet. Die bekanntesten sind: Kieselzinkerz, Rotzinkerz, Zinkblende und Zinkspat. Die wichtigsten europäischen Zink-Vorkommen findet man in Frankreich, Belgien und Polen, Irland und Schweden. Hauptförderländer sind die Vereinigten Staaten, Australien, Kanada, China und Südamerika. In Deutschland wird Zinkerz heute nicht mehr abgebaut.
Zink ist ein weiches, silbrig-weißes Metall, das eine hexagonales Metallgitterstruktur aufweist. Das Metall hat mit ca. 419°C einen geringen Schmelzpunkt. An der Luft überzieht es sich schnell mit einer dünnen, schützenden Oxidschicht, die bläulich schimmert. Durch diese Oxidschicht ist es auch in Wasser sehr beständig. Von Säuren und Laugen wird es unter Freisetzung von Wasserstoffgas leicht angegriffen und oxidiert. Zink hat in seinen Verbindungen stets die Oxidationsstufe +2. Die wichtigsten Zink-Verbindungen sind Zinkoxid, Zinkchlorid, Zinkhydroxid, Zinksulfat und Zinksulfid.
Zink wird überwiegend aus Zinksulfid-Erz (Zinkblende) gewonnen. Dieses wird zunächst fein gemahlen und durch Flotation angereichert. Das Konzentrat wird geröstet, sodass das Zinksulfid zu Zinkoxid reagiert. Das als Nebenprodukt anfallende Schwefeldioxid dient zur Herstellung von Schwefelsäure, die man zum Beispiel für die Herstellung von Düngemitteln benötigt. Die Weiterverarbeitung erfolgt heute fast ausschließlich auf hydrometallurgischem Weg. Dabei wird der Zinkinhalt des gerösteten Konzentrats in Schwefelsäure gelöst und vom den zum Teil wertvollen Begleitelementen wie Eisen und Silber getrennt. Das in Säure gelöste Zink wird über Rohrleitungen in die Elektrolyse geleitet, in der sich metallisches Zink in hoher Reinheit auf Aluminiumblechen abscheidet.
Zink ist ein natürlicher Werkstoff, der vielfältig einsetzbar ist. Ein Großteil der Verwendung findet im Bau- und Automobilbereich statt. Darüber hinaus findet man Zink in vielen weiteren Bereichen des täglichen Lebens. Beispielsweise kommen Zinkverbindungen als Stabilisatoren für Kunststoffe zum Einsatz, Zink-Sulfate in der Textil- und Kunstfaserindustrie. Bei Farben und Lacken dient Zink als Aktivpigment zur Steuerung bestimmter Lackeigenschaften wie Durchtrocknung, Pilzfestigkeit und Wetterbeständigkeit. Zinkoxide sind bei der Herstellung von Klebemitteln auf Natur- und Synthesekautschukbasis von großem Nutzen. International wird Zink auch als Münzmetall eingesetzt.
Die globale Zinkproduktion lag 2018 bei 13,3 Millionen Tonnen. Den größten Anteil an der weltweiten jährlichen Zinkförderung hat die Volksrepublik China mit mehr als vier Millionen Tonnen im Jahr 2018. In Am Standort Deutschland sind alle wichtigen Branchen der Zinkindustrie vertreten, beispielsweise die Primärzinkerzeugung aus Erzkonzentraten, das Zinkrecycling aus Schrotten und anderen zinkhaltigen Recyclingmaterialien, Zinkhalbzeugherstellung und -vertrieb, die Feuerverzinkung und der Zinkdruckguss.
Zink spielt im menschlichen Stoffwechsel eine lebensnotwendige Rolle und ist eines der wichtigsten Spurenelemente. Es aktiviert Hormone, stabilisiert die Zellmembran, beeinflusst das Wachstum und ist wichtig für Nerven, Augen, Haut, Wundheilung und das Immunsystem. Während der Schwangerschaft, im Kleinkindalter und in der Pubertät trägt die Aufnahme von Zink zur gesunden Entwicklung bei. Normalerweise enthält der Körper ungefähr zwei bis drei Gramm ZInk. Der Bedarf eines Erwachsenen liegt bei circa 10 bis 15 Milligramm Zink pro Tag. Da überschüssiges Zink vom Körper nicht gespeichert, sondern kontinuierlich ausgeschieden wird, muss Zink über die Nahrung aufgenommen werden. Die wichtigsten Zinklieferanten sind Fleisch, Fisch und Meeresfrüchte.
Zink ist wertvoll und kann ohne Qualitätsverlust recycelt werden. Daher gibt es in Deutschland und Europa eine gut ausgebaute Zink-Recycling-Industrie. Hauptquellen für das Zinkrecycling sind Zinkbleche, verzinkter Stahl, Messing und Zinkdruckguss. Darüber hinaus gibt es eine Reihe zinkhaltiger Materialien, die beispielsweise beim Feuerverzinken oder beim Recycling von Stahlschrott anfallen und als Rohstoffe für die Zinkerzeugung genutzt werden. Hierzu werden besondere, langjährig erprobte Verfahren eingesetzt.
Links
Initiative Zink
Industrieverband Feuerverzinken
IZA – International Zinc Association
ILZSG – International Lead Zinc Study Group
Initiative “Pro Metalldach”