83. Wie entsteht Zinkschlacke? Was sind seine Bestandteile?

Zinkschlacke ist in erster Linie das Produkt von Zink-Eisen-Reaktionen und besteht hauptsächlich aus einer Eisen-Zink-Legierungsschicht, die durch die Kombination von Zink und Eisen gebildet wird. Folglich enthält Zinkschlacke typischerweise 3-6 % Eisen und 94-97 % Zink. Bei einigen Feuerverzinkungsprozessen wird Blei hinzugefügt, um den Verzinkungstopf zu schützen, was zu einer Zinkschlacke führt, die 1,5–2 % Blei enthält (nicht das mit Zink vermischte Blei). Bei der Feuerverzinkung von Stahlrohren wird Aluminium gezielt zugesetzt, um eine glänzende Verzinkung zu erzielen, weshalb auch Zinkschlacken einen gewissen Anteil an Aluminium enthalten können.
Stahlrohre müssen vor dem Eintauchen in geschmolzenes Zink einer Vorbehandlung unterzogen werden. Durch unzureichende Reinigung bei der Vorbehandlung haften Eisensalze an den Rohroberflächen. Bei den Verzinkungstemperaturen löst das Zinkbad die auf Eisen basierenden Substrate (Rohre, Verzinktöpfe und Verzinkungsmaschinen) auf und ermöglicht so die gegenseitige Diffusion zwischen Eisen- und Zinkatomen zur Bildung einer Eisen-Zink-Legierungsschicht. Die resultierende Phasenkristallisation löst sich vom Substrat und setzt sich am Boden des Verzinkungstopfes ab, um Zinkschlamm zu bilden. Bei der Herstellung von Trocken-feuerverzinktem-Tauchverzinken macht Zinkschlamm typischerweise 10–20 % des gesamten Zinkverbrauchs aus.
Der Prozess der Zinkschlackenbildung umfasst die folgenden Reaktionen: (1) Eisensalz-induzierte Reaktion: FeCl₂ + 8Zn → ZnCl₂ + FeZn; FeCl₂ + 14Zn → ZnCl₂ + FeZn; 12 (2) Stahl-induzierte Reaktion: Fe8C + 21Zn → 3FeZn7 + C; Fe8C + 39Zn → 3Fe8Zn18 + C.