Grondstoffen
KZM gebruikt zinkertsen en zink(houdende)assen om zink van te maken.
Zinkertsen worden in ondergrondse mijnen en ook in open mijnen uit de aardkorst gewonnen. Het overgrote deel van het zinkmateriaal is gebonden aan zwavel en wordt sfaleriet genoemd. Bij de mijn wordt het sfaleriet opgewerkt tot zinkconcentraat. Een mengsel van concentraten van verschillende mijnen noemt men een zinkblende.
Zinkassen zijn zinkhoudende afvalproducten van andere bedrijven, met name verzinkerijen.
Zinkertsen worden in ondergrondse mijnen en ook in open mijnen uit de aardkorst gewonnen. Het overgrote deel van het zinkmateriaal is gebonden aan zwavel en wordt sfaleriet genoemd. Bij de mijn wordt het sfaleriet opgewerkt tot zinkconcentraat. Een mengsel van concentraten van verschillende mijnen noemt men een zinkblende.
Zinkassen zijn zinkhoudende afvalproducten van andere bedrijven, met name verzinkerijen.
Ertsontvangst
Zinkblende is een fijn materiaal en wordt per schip of trein aangevoerd en dan opgeslagen.
De samenstelling verschilt per mijn en zodoende is de eerste behandeling het mengen van verschillende concentraten, waardoor een gelijkmatige toevoer naar de roostovens mogelijk is. Met een "lopende band" wordt het concentraat naar de roosting getransporteerd.
Roosting en naroosting
In de werveloven wordt de blende onder toevoeging van zuurstof uit de lucht verbrand en dan ontstaat:
- het gas zwaveldioxide (SO2);
- gerooste blende;
- warmte om stoom te maken en daar mede elektriciteit op te wekken.
Jules Huysmans bij de sinterband
De ruwe blende, die gestookt wordt is een fijn poeder en wordt met behulp van lucht, al brandend, in beweging gehouden. Ook wel wervelen genoemd. De lucht wordt door gaten in de bodem van de oven naar binnen geblazen. Het roostgoed, dat zo ontstaat, is te fijn voor gebruik in de zinkovens. Bovendien bevat het roostgoed nog te veel zwavel en wordt daarom voor verdere ontzwaveling naar de sinterafdeling getransporteerd.
Daar aangekomen wordt 2/3 deel roostgoed gemengd met 1/3 deel ruwe blende en op een stalen band gedeponeerd.
De band beweegt langzaam door een soort tunneloven, terwijl de gevormde gassen aan de onderzijde worden afgevoerd. Aan het begin wordt met een brander het boven liggende deel van het mengsel aangestoken en daarna wordt het vlamfront door het pakket gezogen.
Dit proces wordt ook wel sinteren genoemd. Het fijne stof wordt als het ware gebakken tot een poreuze massa. Tijdens het sinteren wordt nagenoeg alle zwavel uitgestookt; de naroosting.
Het gas zwaveldioxide (SO2), van zowel de sinterband als van de werveloven, wordt door grote leidingen afgevoerd naar de zwavelzuurfabriek.
- het gas zwaveldioxide (SO2);
- gerooste blende;
- warmte om stoom te maken en daar mede elektriciteit op te wekken.
Jules Huysmans bij de sinterband
De ruwe blende, die gestookt wordt is een fijn poeder en wordt met behulp van lucht, al brandend, in beweging gehouden. Ook wel wervelen genoemd. De lucht wordt door gaten in de bodem van de oven naar binnen geblazen. Het roostgoed, dat zo ontstaat, is te fijn voor gebruik in de zinkovens. Bovendien bevat het roostgoed nog te veel zwavel en wordt daarom voor verdere ontzwaveling naar de sinterafdeling getransporteerd.
Daar aangekomen wordt 2/3 deel roostgoed gemengd met 1/3 deel ruwe blende en op een stalen band gedeponeerd.
De band beweegt langzaam door een soort tunneloven, terwijl de gevormde gassen aan de onderzijde worden afgevoerd. Aan het begin wordt met een brander het boven liggende deel van het mengsel aangestoken en daarna wordt het vlamfront door het pakket gezogen.
Dit proces wordt ook wel sinteren genoemd. Het fijne stof wordt als het ware gebakken tot een poreuze massa. Tijdens het sinteren wordt nagenoeg alle zwavel uitgestookt; de naroosting.
Het gas zwaveldioxide (SO2), van zowel de sinterband als van de werveloven, wordt door grote leidingen afgevoerd naar de zwavelzuurfabriek.
Zwavelzuurfabriek
Het gas bevat diverse verontreinigingen in de vorm van vaste deeltjes, ook wel vliegas genoemd. Als eerste passeert het gas een droog elektrofilter, waarvan de afgevangen vliegassen dienen als grondstof voor de Cadmiumfabriek.
Vervolgens wordt het gas in een wir war van was- en koeltorens, leidingen en natte elektrofilters verder gereinigd en tot slot gedroogd.
Vervolgens wordt het gas op de juiste temperatuur gebracht en in de contacttoren geleid en volgt, geholpen door een katalysator, de chemische reactie; SO2 + O = SO3
Dan komt het gas na koeling in de absorptie-toren, waar zwavelzuur op het gas wordt gesproeid.
Het gas reageert met het vocht in het zuur (de absorptie) en er ontstaat zuur met een hogere concentratie; H2SO4.
Vervolgens wordt het gas in een wir war van was- en koeltorens, leidingen en natte elektrofilters verder gereinigd en tot slot gedroogd.
Vervolgens wordt het gas op de juiste temperatuur gebracht en in de contacttoren geleid en volgt, geholpen door een katalysator, de chemische reactie; SO2 + O = SO3
Dan komt het gas na koeling in de absorptie-toren, waar zwavelzuur op het gas wordt gesproeid.
Het gas reageert met het vocht in het zuur (de absorptie) en er ontstaat zuur met een hogere concentratie; H2SO4.
Mengerij
De mengerij krijgt de volgende stoffen aangevoerd:
- sinter van de sinterband;
- fijnkolen;
- zinkhoudende restproducten;
- retourassen van de zinkovens.
De sinter en fijnkolen worden zonder extra bewerkingen vanuit de buiten gelegen opslagplaatsen in de menghokken gedeponeerd.
Retourmateriaal van de zinkovens is te grof en wordt gebroken, tot korrels gemalen en naar de menghokken getransporteerd. Net als de zinkassen.
Aan de hand van een vooraf berekende mengeling worden boven genoemde producten met een pay-loader in de bascule gestort.
De chauffeur van de pay-loader krijgt opdrachten van de weger bovenop de bascule, zodat van de verschillende producten in de gewenste hoeveelheid worden aangevoerd.
Van de bascule gaan de producten naar de uitvinding van André Dor; de dormenger. Hier wordt alles door elkaar gehusseld en wordt het mengsel vervolgens door een band met nokken van de mengerij naar de voorraad-bunkers van de zinkovens getransporteerd. Iedere oven heeft 4 voorraad-bunkers.
- sinter van de sinterband;
- fijnkolen;
- zinkhoudende restproducten;
- retourassen van de zinkovens.
De sinter en fijnkolen worden zonder extra bewerkingen vanuit de buiten gelegen opslagplaatsen in de menghokken gedeponeerd.
Retourmateriaal van de zinkovens is te grof en wordt gebroken, tot korrels gemalen en naar de menghokken getransporteerd. Net als de zinkassen.
Aan de hand van een vooraf berekende mengeling worden boven genoemde producten met een pay-loader in de bascule gestort.
De chauffeur van de pay-loader krijgt opdrachten van de weger bovenop de bascule, zodat van de verschillende producten in de gewenste hoeveelheid worden aangevoerd.
Van de bascule gaan de producten naar de uitvinding van André Dor; de dormenger. Hier wordt alles door elkaar gehusseld en wordt het mengsel vervolgens door een band met nokken van de mengerij naar de voorraad-bunkers van de zinkovens getransporteerd. Iedere oven heeft 4 voorraad-bunkers.
Zinkovens
De chemie
Het materiaal na de sinterband is feitelijk zinkoxide (ZnO). Zink chemisch gebonden aan zuurstof. De fijnkolen bevatten veel koolstof (C). Door deze samen met het mengsel uit de dormenger (in een afgesloten ruimte) te verhitten tot wel 1200 ˚C ontstaat damp van zink (Zn) en het gas koolmonoxide (CO). Bij verlagen van de temperatuur tot onder 900 ˚C condenseert het zink.
De constructie
Een zinkoven bestaat uit twee helften, die elkaars spiegelbeeld zijn. De scheiding is een verticale tussenmuur. De zijwanden zijn gesloten en de voorzijden voorzien van een raamwerk, dat is gemaakt van hittebestendig materiaal. In dit raamwerk worden de retorten geschoven; 96 stuks per kant.
De retorten zijn van vuurvaste klei. Na plaatsing van alle retorten wordt het gehele front gas-dicht afgewerkt met klei. Zo ontstaat rond de retorten een afgesloten ruimte in de oven, waarin een vuur wordt gestookt.
Tijdens het stoken wordt voor de ovenfronten een scherm neer gelaten en ontstaat de condensatiekamer. Boven de condensatiekamer ligt een koelbak en onder in de kamer is de zinkbak.
Het proces
Als de oven is geladen zijn alle retorten gevuld met een mengsel van zinkoxide en kolen, dat nu verwarmd wordt tot wel 1300 ˚C.
De zinkdamp en de koolmonoxide verlaten de retorten en stromen in de condensatiekamer. Door de warmte af te voeren via de koelbalk en het condensatiescherm ontstaan vloeibare druppeltjes zink, die via het scherm in de zinkbak belanden. In de zinkbak blijft het zink vloeibaar en wordt regelmatig afgetapt. Het leeg trekken van de gevulde zinkbak noemt men; zinktrekken.
Het stoken van de oven
De oven wordt gestookt met steenkolen, later met olie en nog later met een mengsel van aardgas en koolmonoxide, dat ontstaat bij het reductie-proces in de retorten.
Het laden en ontladen van de oven
Als het vuur in de oven ± 20 uur heeft gebrand wordt het zink afgetapt en worden de retorten leeg gemaakt. Dat gebeurt met een ontlaadmachine. Grillig van vorm en rijdend op rails voor de oven, schraapt deze de assen uit de retorten. De assen vallen in een kelder voor de oven. Vandaar de naam; kelderassen. Deze worden veel gebruikt voor wegenbouw.
Dagelijks moeten eerst kapotte retorten worden vervangen dan kan de oven weer geladen worden.
Laden gebeurt ook machinaal. Ook de laadmachine rijdt op rails voor de oven en door een spuitstuk wordt het mengsel in de retorten geslingerd. Zijn alle retorten gevuld en is het ovenfront met klei afgedicht, dan wordt het condensatiescherm neergelaten. Het proces begint opnieuw!
Het materiaal na de sinterband is feitelijk zinkoxide (ZnO). Zink chemisch gebonden aan zuurstof. De fijnkolen bevatten veel koolstof (C). Door deze samen met het mengsel uit de dormenger (in een afgesloten ruimte) te verhitten tot wel 1200 ˚C ontstaat damp van zink (Zn) en het gas koolmonoxide (CO). Bij verlagen van de temperatuur tot onder 900 ˚C condenseert het zink.
De constructie
Een zinkoven bestaat uit twee helften, die elkaars spiegelbeeld zijn. De scheiding is een verticale tussenmuur. De zijwanden zijn gesloten en de voorzijden voorzien van een raamwerk, dat is gemaakt van hittebestendig materiaal. In dit raamwerk worden de retorten geschoven; 96 stuks per kant.
De retorten zijn van vuurvaste klei. Na plaatsing van alle retorten wordt het gehele front gas-dicht afgewerkt met klei. Zo ontstaat rond de retorten een afgesloten ruimte in de oven, waarin een vuur wordt gestookt.
Tijdens het stoken wordt voor de ovenfronten een scherm neer gelaten en ontstaat de condensatiekamer. Boven de condensatiekamer ligt een koelbak en onder in de kamer is de zinkbak.
Het proces
Als de oven is geladen zijn alle retorten gevuld met een mengsel van zinkoxide en kolen, dat nu verwarmd wordt tot wel 1300 ˚C.
De zinkdamp en de koolmonoxide verlaten de retorten en stromen in de condensatiekamer. Door de warmte af te voeren via de koelbalk en het condensatiescherm ontstaan vloeibare druppeltjes zink, die via het scherm in de zinkbak belanden. In de zinkbak blijft het zink vloeibaar en wordt regelmatig afgetapt. Het leeg trekken van de gevulde zinkbak noemt men; zinktrekken.
Het stoken van de oven
De oven wordt gestookt met steenkolen, later met olie en nog later met een mengsel van aardgas en koolmonoxide, dat ontstaat bij het reductie-proces in de retorten.
Het laden en ontladen van de oven
Als het vuur in de oven ± 20 uur heeft gebrand wordt het zink afgetapt en worden de retorten leeg gemaakt. Dat gebeurt met een ontlaadmachine. Grillig van vorm en rijdend op rails voor de oven, schraapt deze de assen uit de retorten. De assen vallen in een kelder voor de oven. Vandaar de naam; kelderassen. Deze worden veel gebruikt voor wegenbouw.
Dagelijks moeten eerst kapotte retorten worden vervangen dan kan de oven weer geladen worden.
Laden gebeurt ook machinaal. Ook de laadmachine rijdt op rails voor de oven en door een spuitstuk wordt het mengsel in de retorten geslingerd. Zijn alle retorten gevuld en is het ovenfront met klei afgedicht, dan wordt het condensatiescherm neergelaten. Het proces begint opnieuw!
Gieterij
In de gieterij wordt het vloeibare zink met gietpanwagens aangevoerd en in drie Seigerovens op temperatuur gehouden.
Gietpanwagen
De ovens zijn rechthoekig opgebouwd en gemaakt van vuurvaste steen. De afmetingen zijn 9 bij 4,5 meter. Voor elke oven is een laadopening en achter de oven een dubbele gietband.
In de oven wordt het vloeibare zink aan de oppervlakte verwarmd en kunnen metalen met een hoger soortelijk gewicht dan zink, uitzakken. Ook wel "seigeren" genoemd. Vloeibaar lood wordt dan afgeheveld en een gestolde ijzer-zinkverbinding wordt met speciaal gereedschap verwijderd.
Het zuivere zink wordt met een zinkpomp uit de oven in een goot gepompt en naar de doseerinrichting van de gietband geleid. Deze band is voorzien van vormen en draait continu door. Zijn er twee vormen onder de doseerinrichting, dan worden de vormen automatisch gevuld met een afgepaste hoeveelheid vloeibaar zink. Terwijl de band verder beweegt worden de gevulde vormen met lucht en water afgekoeld tot beneden het stolpunt van zink; 420 ˚C.
Aan het einde van de gietband staat de heftafel.
Heftafel
De bedieningsmannen stapelen hier, met een soort mechanische kantelschop, de "lingots" tot pakketten van ongeveer 1000 kg.
Gietpanwagen
De ovens zijn rechthoekig opgebouwd en gemaakt van vuurvaste steen. De afmetingen zijn 9 bij 4,5 meter. Voor elke oven is een laadopening en achter de oven een dubbele gietband.
In de oven wordt het vloeibare zink aan de oppervlakte verwarmd en kunnen metalen met een hoger soortelijk gewicht dan zink, uitzakken. Ook wel "seigeren" genoemd. Vloeibaar lood wordt dan afgeheveld en een gestolde ijzer-zinkverbinding wordt met speciaal gereedschap verwijderd.
Het zuivere zink wordt met een zinkpomp uit de oven in een goot gepompt en naar de doseerinrichting van de gietband geleid. Deze band is voorzien van vormen en draait continu door. Zijn er twee vormen onder de doseerinrichting, dan worden de vormen automatisch gevuld met een afgepaste hoeveelheid vloeibaar zink. Terwijl de band verder beweegt worden de gevulde vormen met lucht en water afgekoeld tot beneden het stolpunt van zink; 420 ˚C.
Aan het einde van de gietband staat de heftafel.
Heftafel
De bedieningsmannen stapelen hier, met een soort mechanische kantelschop, de "lingots" tot pakketten van ongeveer 1000 kg.
Cadmiumfabriek
Het stof uit de elektrofilters van de zwavelzuurfabriek wordt in de cadmiumfabriek verwerkt. Allereerst wordt het stof in een roterende oven bewerkt met zwavelzuur. Het gesulfateerde product wordt hierna in een zwavelzuur oplossing opgelost. Dan worden diverse ongewenste metalen verwijderd, waarna een zuivere cadmiumoplossing overblijft.
Daarna wordt via een elektrolyse het metaal cadmium neergeslagen op aluminium platen (kathoden), die in de cadmiumoplossing hangen.
Periodiek wordt het cadmium van de platen gestript en later in een smeltoven gesmolten. Er worden blokjes, staafjes en bolletjes van gegoten.
Daarna wordt via een elektrolyse het metaal cadmium neergeslagen op aluminium platen (kathoden), die in de cadmiumoplossing hangen.
Periodiek wordt het cadmium van de platen gestript en later in een smeltoven gesmolten. Er worden blokjes, staafjes en bolletjes van gegoten.
Jaarlijkse zinkproductie
De zinkproductie van 1892 tot 2009
Let op de dips tijdens WO1 en WO2.
Let op de dips tijdens WO1 en WO2.
Toepassingen van zink
Meer dan de helft van het wereldwijd geproduceerde zink wordt gebruikt voor thermisch verzinken, waarbij stalen voorwerpen worden ondergedompeld in vloeibaar zink. Het zink verlengt de levensduur van het staal met een factor tien. Een goed voorbeeld hiervan is het verzinken van plaatstaal voor automobielen.
Verder wordt zink gebruikt voor allerlei legeringen, zoals messing, brons en zamak. Een zink- aluminiumlegering met kleine hoeveelheden magnesium en koper.
Verder wordt zink gebruikt voor allerlei legeringen, zoals messing, brons en zamak. Een zink- aluminiumlegering met kleine hoeveelheden magnesium en koper.