Zink

Produktgruppeninformation

Begriffsdefinition

Zink gehört zur Gruppe der Nichteisenmetalle und aufgrund seiner relativ hohen Dichte zur Gruppe der Schwermetalle. Legierungselemente für Zink in geringen Beimengungen (< 0,5 %) können Titan, Kupfer und Aluminium sein.

Das für Dachdeckungen verwendete Titanzinkblech ist eine Legierung, die aus Elektrolyt-Feinzink mit 99,995%-igem Reinheitsgrad und den Legierungselementen Cu (> 0,08 - <1,0 %), Ti (> 0,06 - < 0,2 %) und Al (< 0,015 %) besteht.

37 Prozent der Verzinkungstonnage findet im Stahlbau Verwendung. Folgende Grafik bezieht sich nur auf den Einsatz von Zink im Stahlbau.

 

Quelle: Institut Feuerverzinken GmbH, Düsseldorf

In 2010 wurden in Deutschland 620.000 t Zink verarbeitet. Davon gingen in die unterschiedlichen Bereiche (First- Use):

  • Verzinkung (32%)
  • Messing (26%)
  • Halbzeug und Gusslegierungen (33%)
  • Zinkverbindungen (8%)
  • Sonstige (1%)

Quelle http://www.initiative-zink.de/basiswissen/zink-in-zahlen.html (abgerufen 10/2013)

Wesentliche Bestandteile

Hauptbestandteil

  • Zink

Legierungsbestandteile

  • Titan
  • Aluminium
  • Kupfer
  • Magnesium

Charakteristik

Zinkbauteile weisen einen natürlichen Korrosionsschutz durch Bildung einer witterungsbeständigen Zinkcarbonatschicht auf.

Besonders wichtige Eigenschaft hinsichtlich Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Zink zählt zu den essentiellen Spurenelementen für den Stoffwechsel und ist in zahlreichen Lebensmitteln enthalten. Wird Zink aber in zu hoher Dosis aufgenommen, z. B. wenn beim Brennschneiden verzinkter Stähle Zinkdämpfe eingeatmet werden, entsteht das sogenannte „Zinkfieber“. Hierbei entwickelt der Vergiftete grippeähnliche Symptome mit zum Teil starken Fieberanfällen. Die Symptome klingen im Allgemeinen nach 1–2 Tagen wieder ab.

Metallisches Zink ist für den Menschen aber wenig giftig. Die durchschnittliche Abschwemmrate für Dächer aus Zink und verzinktem Stahlblech beträgt ca. 0,5 µm/a bzw. 3,6 g/(m²a).1

Lieferzustand

Angebot von Primärzink zur Weiterverarbeitung in folgenden Größen:

  • Linsengroße Granalien
  • Kugeln
  • Jumboblock 6t
  • Unterschiedliche Barrengrößen

Anwendungsbereiche (Besonderheiten)

  • Zink für verzinkten Stahl (ca. 1 Drittel des Zinkverbrauchs in Deuschland1): Stahlbau, tragende Konstruktionen, Balkongitter und Treppengeländer, Feuertreppen.
  • Titanzink: Bänder und Tafeln für Fassaden und Dacheindeckungen, Zubehörteile für Dachentwässerung und für Abdeckungen z. B. von Gesimsen oder Außenfensterbänken oder für Anschlüsse und Dachkehlen.
  • Zinkdruckguss: Armaturen, Fenstergriffe, Scharniere
  • weitere untergeordnete Verwendung von Zink: z. B. Pestizide, Flammschutzmittel, Stabilisatoren in Kunststoffen, Pigmente uvm.

Quellen

1nachhaltiges-bauen Zink, Online-Quelle (abgerufen 02/2014)

Zink
Zink

Planungs- und Ausschreibungshilfen

Grundsätzliches

Sie befinden sich in einer WECOBIS-Grundstoffgruppe. Bei den Grundstoffen in WECOBIS handelt es sich um Ausgangsstoffe für verschiedene Bauproduktgruppen.

Grundstoffe werden in der Regel nicht ausgeschrieben. Der Reiter Ausschreibung ist daher bei den Metallen nur teilweise gefüllt. Informationen finden sich in den zugeordneten Bauproduktgruppen (s. Links im rechten Navigationsmenü).

Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB) / Kriterium 1.1.6

Mit dem Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen für Bundesgebäude (BNB) steht ein zum Leitfaden Nachhaltiges Bauen ergänzendes ganzheitliches quantitatives Bewertungsverfahren zur Verfügung.
Das BNB zeichnet sich durch einen Kriterienkatalog aus, nach dem Gebäude nach ökologischen, ökonomischen und soziokulturellen Qualitäten, sowie den technischen und prozessualen Aspekten bewertet werden. (detaillierte Informationen siehe www.nachhaltigesbauen.de).

Das BNB-Kriterium 1.1.6 befasst sich dabei mit den Risiken für die lokale Umwelt.

Einordnung von Zink

Zink und Zinklegierungen werden zum Beispiel für Bänder und Tafeln für Fassaden und Dacheindeckungen, Zubehörteile für Dachentwässerung und für Abdeckungen z.B. von Gesimsen oder Außenfensterbänken oder für Anschlüsse und Dachkehlen verwendet. Darüber hinaus wird Zink im Stahlbau eingesetzt zur Herstellung von „verzinktem Stahl“. Bei unsachgemäßer Handhabung können witterungsbedingte Abträge von Zink unter bestimmten Umgebungsbedingungen ein Risiko für Gewässer und Böden darstellen.

Für Qualitätsniveau 4 ist die Verwendung von bauartgeprüften Vorreinigungsanlagen für die unterirdische Regenabwässerung (Sickerschächte, Sickerrohre, Rigolen) gefordert, wenn Metalldachflächen aus Zink mehr als 50qm betragen. Alternativ wird der Nachweis des witterungsbedingten Abtrages geneigter und senkrechter Bauteile entsprechend Leitfaden für das Bauwesen (Umweltbundesamt 17/05) verlangt. 

Hinweis:
Eine abschließende Beurteilung im Rahmen des Bewertungssystems und des genannten Kriteriums erfolgt jedoch grundsätzlich in Abhängigkeit weiterer baulicher Gegebenheiten (z. B. eingebaute Menge).

UBA-Ausschreibungsempfehlungen

Auf den Internet-Seiten des Umweltbundesamtes (UBA) findet sich der „Informationsdienst für umweltfreundliche Beschaffung“, u.a. mit Informationen und Ausschreibungsempfehlungen zu einzelnen Bauproduktgruppen.

Für Zink finden sich dort derzeit (Stand 10/ 2013) noch keine Informationen. Es lohnt sich aber, die Seiten zu besuchen, da diese regelmäßig weiterentwickelt werden. Die Ausschreibungsempfehlungen des UBA orientieren sich an den jeweiligen Vorgaben eines zugehörigen Blauen Engels (s. Reiter Zeichen & Deklarationen).

Zeichen / Labels zur Umwelt- und Gesundheitsrelevanz (z.B. Blauer Engel, Giscode)

Unter dem Reiter Zeichen & Deklarationen finden sich eine Übersichtstabelle, weiterführende Informationen und Links zu Zeichen und Labels, die diese Produktgruppe betreffen können. Auch damit lassen sich Unterschiede von Produkten innerhalb einer Produktgruppe hinsichtlich ihrer Umwelt- und Gesundheitsrelevanz feststellen.

REACH / CLP

Die REACH-Verordnung regelt die Herstellung, das Inverkehrbringen und den Umgang mit Industriechemikalien. Zur Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen, dient die CLP-Verordnung (Verordnung über die Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen), um ein hohes Schutzniveau für die menschliche Gesundheit und die Umwelt zu gewährleisten.

Wird ein Produkt nicht als Stoff oder Gemisch, sondern als Erzeugnis eingestuft, ist kein Sicherheitsdatenblatt (SDB) erforderlich und Gefahrstoffbezeichnungen entfallen. Lediglich besonders besorgniserregende Stoffe (SVHC) müssen ausgewiesen werden. Für diese Informationen besteht eine Auskunftspflicht. Sie müssen aber nicht in Form eines Sicherheitsdatenblattes nach den Kriterien des Anhangs II der REACH-Verordnung gegeben werden.

Reines Zink wird als Stoff, Zinklegierungen (z. B. Titanzink) als Gemisch eingestuft.
Produkt bezogene Informationen gemäß CLP-Verordnung müssen daher in den Sicherheitsdatenblättern (SDB) der jeweiligen Produkte ausgewiesen sein.

Produkte aus Titanzink wie Bleche, Rinnen, Fassadenplatten etc. werden als Erzeugnis eingestuft. 

Informationen und Unterstützung zu den Auskunftsrechten finden sich unter www.reach-info.de.

Gefahrstoffverordnung

Titanzink und daraus hergestellte Produkte sind nicht kennzeichnungspflichtig nach Gefahrstoffverordnung.

Zink

Umweltdeklarationen

Zeichen und Labels zur Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

ZinkStand 10/ 2013Internet-Adresse
     
Umweltzeichen (Blauer Engel) - http://www.blauer-engel.de/
EU-Umweltzeichen (Blume) http://www.eco-label.com/
Österreichisches Umweltzeichen http://www.umweltzeichen.at/
GISBAU Produkt-Code http://www.wingis-online.de/wingisonline/

Gütezeichen RAL-GZ

http://www.ral.de/
natureplus-Qualitätszeichen http://www.natureplus.org/
Zeichen / Labels aus Programmen für spezielle Produktgruppen:
FSC-Siegel ./.  http://www.fsc-deutschland.de/
Emicode ./.  http://www.emicode.com/
GUT-Signet ./.  http://www.gut-ev.org/
+ Zeichen / Label für diese Produktgruppe vorhanden
- Zeichen / Label für diese Produktgruppe nicht vorhanden
./. Zeichen / Label für diese Produktgruppe nicht relevant
x Produkte aus dieser Produktgruppe können die Kriterien des Zeichens/Labels definitionsgemäß nicht erfüllen

Die VERBRAUCHER INITIATIVE e. V. betreibt ein Internet-Portal mit umfangreicher Label-Datenbank (www.label-online.de). Die Label werden dort beschrieben und anhand von Kriterien hinsichtlich Nachhaltigkeit (umweltgerecht, sozial verträglich, gesundheitlich unbedenklich) bewertet.

Gütezeichen RAL-GZ
RAL-GZ 680: Zink-Druckguß - Gütesicherung

Umweltproduktdeklarationen

Für Produkte mit Umweltproduktdeklaration (Environmental Product Declaration, EPD) liegen umfassende Informationen zu wichtigen Umweltwirkungen wie z. B. Ressourcenverbrauch, globaler Treibhauseffekt, Ozonabbau oder Versauerung von Böden und Gewässern vor (genaue Erläuterungen siehe Lexikon und Textteil „Umweltproduktdeklarationen“). Diese bilden die Datengrundlage für die ökologische Gebäudebewertung.

ZinkStand
10/ 2013
Download
     
PCR-Dokument* + Baumetalle 
Branchen-EPD* + Baumetalle 
+ für diese Produktgruppe vorhanden
- für diese Produktgruppe nicht vorhanden

* WECOBIS informiert produktneutral. Aus diesem Grund wird an dieser Stelle sofern vorhanden nur auf PCR-Dokumente (Produktgruppenregeln) und Branchen-EPDs verwiesen. Dies schließt nicht aus, dass für einzelne Produkte EPDs vorliegen können. Weitere Informationen und Downloads finden sich z. B. auf den Seiten des IBU Institut Bauen und Umwelt e. V.. → auch Lexikon Umweltproduktdeklaration

Umweltproduktdeklaration: Korrosionsschutz durch Feuerverzinken
http://www.feuerverzinken.com/fileadmin/user_upload/pdf/Umweltproduktdeklaration_-_Korrosionsschutz_durch_Feuerverzinken.pdf

Ökobau.dat / Umweltindikatoren

Ökobau.dat ist ein Baustein des Informationsportals Nachhaltiges Bauen in der Rubrik Baustoff- und Gebäudedaten und enthält Datensätze mit Umweltindikatoren von Bauprodukten. Die in der Ökobau.dat beschriebenen Umweltindikatoren bilden die Grundlage der im Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen für Bundesgebäude (BNB) vorgeschriebenen Berechnung von Ökobilanzen auf Gebäudeebene.

Der hierfür betrachtete Lebenszyklus eines Bauproduktes gliedert sich in die Herstellung und die Nachnutzungsphase. Die Bewertung basiert auf Indikatoren der

  • Sachbilanz / Input (PEIr, PEInr, Sekundärbrennstoffe, Wassernutzung)
  • Sachbilanz / Output (Abraum, Hausmüll/Gewerbeabfälle, Sonderabfälle)
  • Wirkbilanz (ADP, EP, ODP, POCP, GWP, AP)

Diese umfangreiche Sammlung verifizierter Daten steht unter http://www.nachhaltigesbauen.de/oekobaudat/ zur Ansicht zur Verfügung.
Download des gesamten Datensatzes unter → Ökobau.dat
Datensätze zu Zink siehe → Metalle (4) → Zink (5) → Zinkbleche (01)

Zink
Zink

Technisches

Technische Daten

Zink ist bei Zimmertemperatur und über 200°C relativ spröde, zwischen 100 und 200°C ist es duktil und leicht verformbar.
Heute wird fast ausschließlich Titanzinkblech verwendet, das korrosionsfester, weniger spröde und dadurch mechanisch deutlich belastbarer ist als Reinzink.

Baustoffklasse nach DIN 4102-1

A (nicht brennbar)

Färbung

bläulich-weiß

Beständigkeit

Bildet an Luft eine witterungsbeständige Schutzschicht basischem Zinkcarbonat, Löslich in Säuren und Laugen, Bei Berührung mit Kuper entsteht elektrolytische Korrosion

Technische Regeln (DIN, EN)

DIN EN 501

1994

Dacheindeckungsprodukte aus Metallblech - Festlegung für vollflächig unterstützte Bedachungselemente aus Zinkblech

DIN EN 506

2009

Dachdeckungsprodukte aus Metallblech - Festlegungen für selbsttragende Bedachungselemente aus Kupfer- oder Zinkblech

DIN EN 988

1996

Zink und Zinklegierungen - Anforderungen an gewalzte Flacherzeugnisse für das Bauwesen

DIN EN 1179

2003

Zink und Zinklegierungen - Primärzink

DIN EN 1559-6

1998

Gießereiwesen - Technische Lieferbedingungen - Teil 6: Zusätzliche Anforderungen an Gußstücke aus Zinklegierungen

DIN EN 1774

1997

Zink und Zinklegierungen - Gußlegierungen - In Blockform und in flüssiger Form

DIN EN 12441

2002-2006

Zink und Zinklegierungen (Teile 1 bis 11)

DIN EN 12844

1998

Zink und Zinklegierungen - Gußstücke - Spezifikationen

DIN EN 13283

2002

Zink und Zinklegierungen - Sekundärzink

DIN EN ISO 1461

2009

Durch Feuerverzinken auf Stahl aufgebrachte Zinküberzüge (Stückverzinken) - Anforderungen und Prüfungen

DIN EN ISO
12944-2

1998

Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme – Teil 2: Einteilung der Umgebungsbedingungen

RAL-GZ 680

2001

Zink - Druckguß - Gütesicherung

Bauregelliste

Das Deutsche Institut für Bautechnik stellt in den Bauregellisten A, B und C die technischen Regeln für Bauprodukte und Bauarten sowie bauaufsichtlich geregelte und nicht geregelte Bauprodukte und Bauarten auf.
Nach Zustimmung der obersten Bauaufsichtsbehörden der Länder wird die Bauregelliste bekannt gegeben. Erwerb und weiterführende Informationen zu Bauregelliste und ihren Regelungsbereichen siehe unter → www.dibt.de
Eine Darstellung und Erläuterungen zur Klassifizierung von Bauprodukten siehe im Lexikon → Klassifizierung von Bauprodukten

Zink

Literaturtipps

Krüger, J / Gerke, M / Jessen, S.: Sachbilanz Zink, Verlag Mainz, 2002

Rituper Rafael: Beizen von Metallen, Eugen G. Leuze Verlag, 1993, Saulgau

Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen: Leitfaden Nachhaltiges Bauen, 1999, Bonn

Merian Ernest: Metalle in der Umwelt, Verlag Chemie, 1984, Weinheim

Pawlek Franz: Metallhüttenkunde, Walter de Gruyter Verlag, 1983, Berlin

Gaugl Heinz: Metallrecycling, Institut für Technologie + Hüttenkunde der Nichteisenmetalle, 1999, Leoben

Rheinzink GmbH: Rheinzink Anwendung in der Architektur, 1993, Datteln

Kreysa Gerhard, Wiesner Jürgen: Beurteilung von Schwermetallen in Böden von Ballungsgebieten, DECHEMA, 1994, Frankfurt

International Zinc Association (IZA): Zink in der Umwelt, 1998, Brüssel

Meißner Erhard, Lammers Alexandra, Nadler Angela: Dezentrale Versickerung Niederschlagwasser von Metalldächern Schadstoffe im Boden Materialien Nr. 75, Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft, 1998, München

Zinkberatung e. V.: Zink Werkstoff unserer Zeit, 1993, Düsseldorf

International Zinc Association (IZA): Zink in der Umwelt, Zink Recycling, 1998, Brüssel

Umweltbundesamt, UBA Texte 19/05: Einträge von Kupfer, Zink und Blei in Gewässer und Böden - Analyse der Emissionspfade und möglicher Emissionsminderungsmaßnahmen, Dessau, August 2005
http://www.umweltdaten.de/publikationen/fpdf-l/2936.pdf

U.S. GEOLOGICAL SURVEY MINERALS YEARBOOK-2005
http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/zinc/zinc_myb05.pdf

U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, January 2007
http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/zinc/zinc_mcs07.pdf

http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/umat/zink2/zink2.htm (abgerufen 10/2013)

Vahrencamp, H.: Zink, ein langweiliges Element?; Chemie in unserer Zeit, 22, 73–84, 1988

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ciuz.19880220302/pdf

http://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/publikation/long/3504.pdf (abgerufen 10/2013)

http://www.initiative-zink.de

Zink

Rohstoffe / Ausgangsstoffe

Hauptbestandteile

RHEINZINK®:
Feinzink                      99,995%
Titan                           ca. 0,09 %
Kupfer                         ca. 0,14 %

http://nachhaltiges-bauen.de/baustoffe/Zink, aufgerufen 14.2.14

Zink kommt in verschiedenen Verbindungen vor

  • Zinksulfid ZnS
  • Zinkspat ZnCO3 (edler Galmei)
  • Kieselzinkerz Zn4(OH)2[Si2O7]*H2O
  • Kieselzinkerz Zn2SiO4-H2O (Kieselgalmei)
  • Rotzinkerz ZnO (Zinkit)
  • Willemit Zn2SiO4

Nebenbestandteile

  • Eisen
  • Blei
  • Silber
  • Schwefel

Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Gewinnung der Primärrohstoffe

Zinkerze werden im Tief- und Tagebau gewonnen, wobei der Abbau der Erze unter Tage überwiegt (ca. 90%3). Das am meisten zu findende Zinkmineral ist die sulfidische Zinkblende Sphalerit (ZnS), mehr als 90 % des Zinks werden aus diesen Erzen mit einem Zinkgehalt von 5 bis 20 % gewonnen.

Da bei den Zinkerzen der Metallgehalt meist zu niedrig ist, um daraus direkt Metalle gewinnen zu können, werden sie in Anlagen vor Ort von 5-15% auf etwa 55% angereichert. Das heißt die Zinkerze werden nach der Förderung gemahlen und flotiert; dabei findet eine Anreicherung auf 45 - 60% Zn statt. Mit Hilfe der Flotation werden Konzentrate hergestellt. Das dabei entstehende Abwasser wird gereinigt und der Flotation wieder zugeführt. Nennenswerte Mengen belasteter Abwässer entstehen dabei nicht. Die nicht verwertbaren Reststoffe werden in die Untertage-Zinkgruben zurückgebracht.

Verfügbarkeit

Zink hat einen durchschnittlichen Anteil an der Erdkruste von 70 mg/kg (0,007%)1. In der Regel schwanken die Zinkgehalte zwischen 10 und 300 mg/kg, aber in einigen Gebieten der Erde kommt es lokal zu Anreicherung bis zu 50.000 - 150.000 mg/kg.

Abbaugebiete von Zinkerzen befinden sich in Kanada, Südafrika, Thailand, Brasilien, Australien und Russland. In Europa gibt es Zinkerzbergbau beispielsweise in Irland, Schweden und Polen. Die Zinkerzlagerstätten in Deutschland z. B. bei Stolberg im Rheinland oder am Rammelsberg im Harz, sind heute erschöpft.

Die Zinkreserven sind in den vergangenen Jahrzehnten gewachsen (1994: 140 Millionen Tonnen, 2010: 250 Millionen Tonnen à Schätzungen des Geologischen Dienstes der Vereinigten Staaten (USGS)), da weltweit neue Vorkommen entdeckt und Abbau- und Gewinnungsverfahren weiterentwickelt wurden. 2010 wurden weltweit rund 12 Millionen Tonnen Zink in Erzen abgebaut.2

Im Gegensatz zur Zinkerzeugung von nur rund 337 000 t in Deutschland stand 2007 eine Verarbeitung von weit mehr als 650 000 t gegenüber, d.h. fast die Hälfte wird also aus Sekundärzink bereitgestellt. Davon wird über ein Drittel für den Oberflächenschutz (Verzinken) von Stahl eingesetzt. (WVM Metallstatistik 2007)

Verwendung von Recyclingmaterialien / Produktionsabfällen

In Deutschland werden fast die Hälfte des gewonnenen Zinks aus Recyclingmaterialien erzeugt. Diese Zahl wird dadurch begrenzt, dass Zinkprodukte sehr lange halten - Zinkdächer beispielsweise bis zu 200 Jahre. Die sogenannte End-of-Life-Recyclingrate (EOL) gibt an, wie viel des nach Ablauf der Nutzungsdauer zur Verfügung stehenden Zinks auch tatsächlich recycelt wird. In Europa beträgt die EOL-Recyclingrate für alle Zinkanwendungen durchschnittlich 70 Prozent.2

„Hauptquellen für das Zinkrecycling sind Zinkbleche, verzinkter Stahl, Messing und Zinkdruckgussteile. 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- und zwar ganz ohne Downcycling: Recyclingzink weist die gleiche Qualität wie Primärzink auf.“2

Radioaktivität

Bei den derzeit handelsüblichen Bauproduktgruppen sind aus der Sicht des Strahlenschutzes keine Einschränkungen erforderlich. Allerdings ist auch weiterhin die vorgegebene Beschränkung des Anteils industrieller Rückstände als Zuschlag zu beachten, siehe ausführliche BfS-Informationen zu Baustoffen unter http://www.bfs.de/de/ion/anthropg/baustoffe.html.

Zink und Zinkprodukte sind nicht radioaktiv und tragen daher nicht zur Strahlenexposition der Bewohner bei.

Quellen

1initiative-zink Zinkvorkommen, Online-Quelle (abgerufen 10/2013)
2initiative-zink Rohstoff mit Zukunft, Online-Quelle (abgerufen 10/2013)
3nachhaltiges-bauen Zink, Online-Quelle (abgerufen 02/2014)

Zink

Herstellung

Prozesskette

Prozesskette Zink

Herstellungsprozess

siehe auch Metalle

Grundsätzlich ist es möglich, metallisches Zink sowohl auf pyrometallurgischem Weg = Verhüttung (Zinkblende und Zinkspat) als auch auf hydrometallurgischen Weg = Elektrolyse herzustellen. Ca. 85% des Zinks werden heute auf stromintensivem hydrometallurgischem Weg gewonnen.
Bei beiden Herstellungsmethoden wird der Ausgangsstoff Zinkoxid benötigt. Er wird durch Rösten von Zinksulfid oder durch Brennen von Zinkspat bereitgestellt.

Rösten von Zinksulfid:
2 ZnS + 3 O2 ---> 2 ZnO + 2 SO2
Beim Rösten bei ca. 950°C entstehen im Wirbelschichtröstofen Zinkoxid und SO2 -haltige Röstgase, die zu Schwefelsäure weiterverarbeitet werden.

Brennen von Zinkspat:
ZnCO3 ---> ZnO + CO2

Hydrometallurgische Zinkgewinnung (Elektrolyse):
Ziel der anschließenden Laugung des Röstguts in verdünnter Schwefelsäure ist die Überführung von Zink in Lauge, die nach einer Reinigung dem Elektrolysebetrieb zugeführt wird. Die bei der Laugung entstehenden eisenhaltigen Abfallstoffe müssen deponiert werden. In der Elektrolyse wird an Aluminiumkathoden Zink abgeschieden, das alle 24 h entfernt und in einem Induktionsofen eingeschmolzen wird. Das so gewonnene Feinzink wird wiederum eingeschmolzen, mit Titan legiert, abgegossen und anschließend gewalzt.

Pyromettalurgische Zinkgewinnung (Verhüttung):
Bei dem sogenannten Imperial Smelting Verfahren wird das Röstgut mit Kohle in einem schachtförmigen Ofen bei über 1000 °C lokal sogar 2000°C aufgeschmolzen. Dabei verdampft das Zink und verlässt den Ofen am oberen Ende. Der Nebenbestandteil Blei schmilzt und fließt am unteren Ende des Ofens ab. Die Restbestandteile (eisen etc.) werden in der sogenannten Schlacke abgeschieden und hauptsächlich im Straßenbau eingesetzt. 

Umweltindikatoren / Herstellung

Einheitliche Werte zu Umweltindikatoren in WECOBIS soll zukünftig ausschließlich die Datenbank Ökobau.dat des Informationsportals Nachhaltiges Bauen des BMUB liefern.

Die Ökobau.dat stellt Umweltprofile für Bauprodukte bereit, die als erforderliche Datengrundlage für die Lebenszyklusanalyse eingesetzt werden. Für Bauprodukte gibt es Herstellungs- und End-of-Live- Datensätze.
Weiterführende Informationen zur Ökobau.dat im Zusammenhang mit dieser Produktgruppe finden sich in WECOBIS unter Fachinformationen / Reiter Umweltdeklarationen → Ökobau.dat / Umweltindikatoren

Da in der Herstellung von Bauprodukten ein großer Anteil der verursachten Umweltbelastungen auf den Verbrauch von nicht erneuerbaren Energieträgern zurückzuführen ist, stellt die Graue Energie (kumulierter Primärenergieaufwand nicht erneuerbar) dafür einen guten Indikator dar.

Im Kapitel Energieaufwand finden sich ggf. allgemeine Informationen zum Thema, die die Produktgruppe prägen.

Energieaufwand

Energieintensiv bei der Herstellung von Zink sind die Röst-, Brenn- und Schmelzprozesse, aber insbesondere die Elektrolyse.

Charakteristische Emissionen

Die konsequent angewandte Umweltschutzgesetzgebung in Verbindung mit strengen Auflagen haben dazu geführt, dass Zinkemissionen der Industrie in Deutschland heute weitgehend vernachlässigbar sind. Diffuse Zinkemissionen können aus unterschiedlichen Quellen stammen. Hierbei spielen natürliche Quellen wie z.B. Böden mit natürlich hohen Zinkgehalten sowie ehemalige Beragbaustandorte und historische Belastungen eine große Rolle. Weitere Quellen für diffuse Zinkemissionen können Zinkanwendungen sein z.B. in der Landwirtschaft, am Bau oder im Verkehrswesen. Quellen für Zinkemissionen sind heute bekannt und umfänglich dokumentiert. Ausführliche Berichte sind durch die EU und das Umweltbundesamt publiziert worden:

Weitere Emissionen während der Herstellung sind die Gase SO2, das aufgefangen und in Schwefelsäure umgesetzt wird, sowie CO2, das beim Brennen von Zinkspat aber auch bei der Verhüttung frei wird. Die SO2-Emissionen liegen ähnlich der Kupferindustrie bei 10 g SO2/kg.1

Maßnahmen Gesundheitsschutz

Bei der Herstellung von Zink ist persönliche Schutzausrüstung unerlässlich, z. B. Schutzkleidung und Augenschutz (z. B. vor spritzender Lauge aus den offenen Elektrolysebecken), oder Gehörschutz und Wärmeschutzkleidung (z. B. beim Aufschmelzen des Zinks).

Maßnahmen Umweltschutz

Umweltschutzmaßnahmen bestehen insbesondere in der Einhausung der Produktionsanlagen und Kreislaufführung von Flüssigkeiten und Gasen (z. B. Schwefelsäure, Reinigungswasser etc.). Des Weiteren helfen Filteranlagen zur Reinhaltung der Luft.

Transport

Da Zink in Deutschland nicht mehr abgebaut wird und es deshalb z.B. aus Australien oder Kanada importiert werden muss, kommt es zu langen Transportwegen, vorzugsweise auf dem Wasserweg per Schiff.

Quellen

1nachhaltiges-bauen Zink, Online-Quelle (abgerufen 02/2014)

Zink

Verarbeitung

Technische Hinweise / Verarbeitungsempfehlungen

siehe auch Metalle

Beim Löten von Zinkblechen wird als Flussmittel Lötwasser auf Basis von Salzsäure eingesetzt. Es bewirkt die Reinigung der Werkstückoberflächen von Oxid-, Sulfid- und Schmutzschichten und ermöglicht so eine feste Verankerung des Lots auf der Metalloberfläche. Bei nicht sachgemäßer Verarbeitung kann es durch erhöhte Löttemperaturen und längere Haltezeiten zu einem Anstieg der Schadstoffemissionen kommen.

Arbeitshygienische Risiken

Allgemeines

Wird Zink in hoher Dosis aufgenommen, indem z. B. beim Brennschneiden verzinkter Stähle Zinkdämpfe eingeatmet werden, so entsteht das sogenannte „Zinkfieber“. Hierbei entwickelt der Vergiftete grippeähnliche Symptome mit zum Teil starken Fieberanfällen. Die Symptome klingen im Allgemeinen nach 1–2 Tagen wieder ab.

AGW-Werte

Grenzwerte nach TRGS 900
Zinkoxidrauch 5 mg/m³
Zinkstaub
Allgemeiner Staubgrenzwert alveolengängige Fraktion 3 mg/m³
Allgemeiner Staubgrenzwert einatembare Fraktion 10 mg/m³
Stoff-/Produktgruppen GISBAU (Lötwasser)
MAK-Wert Ammoniak wasserfrei 35 mg/m³
MAK-Wert Chlorwasserstoff wasserfrei 7 mg/m³

REACH / CLP

Die REACH-Verordnung regelt die Herstellung, das Inverkehrbringen und den Umgang mit Industriechemikalien. Zur Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen, dient die CLP-Verordnung (Verordnung über die Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen), um ein hohes Schutzniveau für die menschliche Gesundheit und die Umwelt zu gewährleisten.

Wird ein Produkt nicht als Stoff oder Gemisch, sondern als Erzeugnis eingestuft, ist kein Sicherheitsdatenblatt (SDB) erforderlich und Gefahrstoffbezeichnungen entfallen. Lediglich besonders besorgniserregende Stoffe (SVHC) müssen ausgewiesen werden.

Reines Zink wird als Stoff, Zinklegierungen (z. B. Titanzink) als Gemisch eingestuft.
Produkt bezogene Informationen gemäß CLP-Verordnung müssen daher in den Sicherheitsdatenblättern (SDB) der jeweiligen Produkte ausgewiesen sein.

Produkte aus Titanzink wie Bleche, Rinnen, Fassadenplatten etc. werden als Erzeugnis eingestuft. Aus diesem Grund ist kein Sicherheitsdatenblatt erforderlich und Gefahrstoffbezeichnungen entfallen.

Lediglich besonders besorgniserregende Stoffe (SVHC) müssen ausgewiesen werden. Produkt bezogene Informationen hierzu finden sich dann in den Sicherheitsdatenblättern (SDB) des Herstellers.

Einstufungen und Gesundheitsgefahren nach GISBAU

In Wingis-Online sind keine Informationen zu Zink bzw. Titanzink enthalten.
Bei Zinkoxid wird darauf hingewiesen, dass eine Freisetzung in die Umwelt zu vermeiden ist (P273) da es sehr giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung ist (H410).

Emissionen

Bei der Verarbeitung von Zinkblechen entstehen normalerweise keine Emissionen. Wird verzinkter Stahl durch Brennschneiden bearbeitet können giftige Zinkdämpfe gebildet werden.

Umweltrelevante Informationen

Energiebedarf

Bei der Verarbeitung von Zinkbauteilen kann Energie zum Umformen (Biegen/Anpassen) von Blechen oder Fügen (Löten) benötigt werden.

Wassergefährdung

Nach derzeitigen Erkenntnissen liegt keine Wassergefährdung durch Titanzink vor.

Transport

Laut www.initiative-zink.de sind am Standort Deutschland alle wichtigen Branchen der Zinkindustrie vertreten. An einem Standort wird aus Erzkonzentraten Primärzink erzeugt. Das Zinkrecycling aus Schrotten und anderen zinkhaltigen Recyclingmaterialien erfolgt an bis zu zehn Standorten und die Zinkhalbzeugherstellung und -vertrieb wird von 3 Unternehmen durchgeführt.

Eine weitere Verarbeitung des Zinks beispielsweise bei der Feuerverzinkung, Brandverzinkung, Zinkdruckguss, Herstellung von Zinkoxid- und Zinkverbindungen sowie Messingerzeugung wird an zahlreichen Standorten von mehreren Betrieben durchgeführt. 1
Das bedeutet, dass sich ab der Primärzinkherstellung die Transportwege deutlich verringern. Der Transport geschieht auf nationaler Ebene innerhalb Deutschlands auf der Schiene und der Straße.

Quellen

1initiative-zink Zinkin Zahlen, Online-Quelle (abgerufen 10/2013)

Zink

Nutzung

Umwelt- und Gesundheitsrisiken Neuzustand

Biologische und toxikologische Bedeutung

Die Giftigkeit anorganischer Zinkverbindungen ist gering. Zink wird vom Organismus nicht akkumuliert, sondern schnell wieder ausgeschieden. Zink gilt im Boden als relativ mobil. Zink kommt in Gewässer natürlich vor, vor allem in zweiwertiger Form. Zink ist einerseits Spurenelement für viele Organismen (z. B. als Cofaktor von Proteasen) aber andererseits in höheren Konzentrationen bzw. Dosen toxisches Element.

Grenzwert Boden nach Klärschlammverordnung (AbfklärV): 200 mg/kg (Trockensubstanz). Bei Aufbringung auf leichte Böden mit einem Tongehalt < 5 % und auf Böden mit einem pH-Wert zwischen 5 - 6 gilt ein Höchstwert von 150 mg/kg.
Der Grenzwret des EU-Rats für Zink im Trinkwasser beträgt 0,1 mg/l, der der WHO 5 mg/l.3

Umwelt- und Gesundheitsrisiken im Schadensfall

Wassereinwirkung

Es sind keine Umwelt- und Gesundheitsrisiken zu erwarten.

Beständigkeit Nutzungszustand

Auf der Oberfläche von Bauzink bildet sich eine fest haftende Schutzschicht aus Zinkoxid und basischem Zinkkarbonat. Diese sogenannte Patina wächst schrittweise bei Vorhandensein von Feuchtigkeit und Luft-CO2 zu einer homogenen Oberfläche zusammen. Diese sehr dichte und bei Verletzung "selbstheilende" Schicht ergibt einen Langzeitschutz gegen Witterungseinflüsse.1
Angegriffen und Oxidiert wird Zink von Säuren und Laugen unter Freisetzung von Wasserstoffgas. Zink ist gegenüber Salz- und Schwefelsäure sowie Natronlauge unbeständig und löst sich auf. Die wichtigsten Zink-Verbindungen sind Zinkchlorid, Zinkoxid, Zinkhydroxid, Zinksulfat und Zinksulfid.

Die Korrosion exponierter verzinkter Oberflächen ist in den letzten drei Jahrzehnten als direkte Folge des abnehmenden Säuregehaltes der Luft vor allem von Schwefeldioxid zurückgegangen. Die Emissionen von Stickoxiden aus Verbrennungsprozessen sind unverändert hoch, so dass die oxidierende Salpetersäure in Niederschlägen verzinkte Oberflächen angreift. Die Abschwemmung des Zinks von Blechdächern führt zu einer Belastung von Abwasser und Kläranlagen bei Einleitung in die Kanalisation. Bei der Versickerung des Regenwassers nach Reinigung bzw. Filtrierung durch den Oberboden sind die Richtlinien der Landesanstalten für Wasserwirtschaft zu beachten, die sich in den verschiedenen Bundesländern unterscheiden. So können z. B. in Bayern Abwässer von Dachflächen von bis zu 1000 m² genehmigungsfrei oberirdisch versickert werden.

Abtragungsraten

Die durchschnittliche Abschwemmrate für Dächer aus Zink und verzinktem Stahlblech beträgt ca. 0,5 µm/a bzw. 3,6 g/(m²a).2

Erläuterungen siehe Metalle

Für Installationen in regulären Umgebungen haben sich Zinkbeschichtungen als Korrosionsschutzmittel für Stahl bewährt. Die schützende Zinkschicht wird jedoch im Laufe der Zeit durch verschiedene klimatische Einflüsse abgetragen. Einen Überblick über jährliche Abtragungsraten gibt folgende Tabelle:

Korrosion-
kategorie
Dicken-
abnahme
µm/a
Typische
außen
Umgebung
innen
C1
unbedeutend
< 0,1 geheizte Gebäude
z.B.: Büros, Läden,
Schulen, Hotels
C2
gering
> 0,1 bis 0,7 geringe
Verunreinigung
z.B. ländliche Räume
ungeheizte Gebäude mit
Kondenssatbildung Lager,
Sporthallen
C3
mäßig
> 0,7 bis 2,1 Stadt und Industrie-
atmosphäre mäßige
Verunreinigungen
Produktionsräume mit hoher
Luftfeuchtigkeit z.B.
Wäschereien, Brauereien,
Molkereien
C4
stark
> 2,1 bis 4,2 Industrielle Bereiche
u. Küsten mit mäßiger
Salzbelastung
Chemieanlagen,
Schwimmbäder
C5-I
sehr stark
(Industrie)
> 4,2 bis 8,2 Industrielle Bereiche
mit hoher Feuchte
und Aggressiver
Atmosphäre
Gebäude u. Bereiche mit
nahezu ständiger Kondensation
u. starker Verunreinigung
  C5-M
sehr stark
(Meer)
> 4,2 bis 8,2 Küsten- u.
Offshorebereiche mit
hoher Salzbelastung
Gebäude u. Bereiche mit
nahezu ständiger Kondensation
u. starker Verunreinigung

Quelle: EN ISO 12944-2

Multipliziert man die Abtragungsrate mit der geplanten Anlagenlebensdauer ergibt sich die notwendige Zinkschichtdicke.
Angeboten werden im Wesentlichen drei Zinkbeschichtungen, die sich in Schichtdicke, Haftung und Aussehen unterscheiden:

  • Galvanische Verzinkung (DIN 50961)
  • Feuerverzinkung nach dem Sendzimirverfahren (DIN EN 10326/10327)
  • Feuerverzinkung nach dem Tauchverfahren (DIN EN ISO 1461)

Unter der Rubrik Baustoff- und Gebäudedaten / Nutzungsdauern von Bauteilen findet sich auf dem Informationsportal Nachhaltiges Bauen eine Datenbank mit Nutzungsdauerangaben von ausgewählten Bauteilen des Hochbaus für den Leitfaden „Nachhaltiges Bauen“.
Datenbank als PDF

Instandhaltung

Bauelemente aus Zinkblech sind korrosionsbeständig und langlebig. Sie benötigen keine "Beschichtung" oder "chemische Pflege". Kleinere Fehlstellen in der Beschichtung werden durch Neuausbildung der Patina wieder geschützt. Vorsicht ist beim gleichzeitigem Verbau von Kupferwerkstoffen geboten, da es sonst zur elektrolytischen Korrosion kommt.

Quellen

1initiative-zink Bauzink, Online-Quelle (abgerufen 02/2014)
2nachhaltiges-bauen Zink, Online-Quelle (abgerufen 02/2014)
3Zwiener, Mötzl: Ökologisches Baustofflexikon, 2006, 3. Auflage, C.F. Müller Verlag, Heidelberg

Zink

Nachnutzung

Umwelt- und Gesundheitsrisiko Rückbau

Bauelemente aus Zink können ohne größere Umwelt- und Gesundheitsrisiken zurückgebaut werden.

Wiederverwendung

Bauteile aus Zink bzw. Armaturen, können je nach Zustand direkt wiederverwendet werden, oder wenn das nicht möglich ist der stofflichen Verwertung zugeführt werden. Geschraubte Verbindungen sind gegenüber geschweißten oder genieteten Verbindungen wegen ihrer einfacheren Trennbarkeit vorzuziehen.

Stoffliche Verwertung

siehe auch Metalle

In Deutschland werden heute mehr als 80 % des verfügbaren Zinks recycelt. Dabei können Schrotte über Schmelzwerke oder auch Zinkoxidhersteller verwertet werden und ohne Qualitätsverlust wieder zu Zink aufbereitet werden. Rückstandsprodukte aus der Fertigung wie Zinkaschen und Schlacken werden ebenfalls wiederverwertet. Wegen des niedrigen Schmelzpunktes von Zink kann es mit wenig Energie wieder eingeschmolzen und zu neuem reinen Zink oder Zinklegierungen verarbeitet werden. Der beim Einschmelzen von verzinktem Stahlschrott gewonnene Zinkstaub wird ebenso zu Zink aufbereitet.

Der Energieaufwand für das Recyceln von Zinkblechen beträgt ca. 5 % des Primärenergieaufwandes für die Neuherstellung von Zink.

Quelle: Sachbilanz Zink, Universität Aachen, 2002

Beseitigung / Verhalten auf der Deponie

„Nach der Versatzverordnung dürfen Abfälle mit einem Zinkgehalt über 10 % nicht zur Verwertung auf obertägigen Deponien oder im Untertageversatz verwendet werden.“

Quelle: http://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/publikation/long/3504.pdf (abgerufen 10/2013)

EAK-Abfallschlüssel

17 04 04

Zink (Bau- und Abbruchabfälle)

12 01 03

NE-metallhaltige Späne und Abschnitte

(Abfälle aus der mechanischen Formgebung)

12 01 13

Press- und Stanzabfälle

10 05 04

andere Teilchen und Staub

(Abfälle aus der thermischen Zinkmetallurgie)