DE2542054A1

DE2542054A1 - Verfahren zum aufschluss von chromerzen

Info

Publication number: DE2542054A1
Application number: DE19752542054
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Bockelmann; Heinz Prof Dr Jonas; Hans-Georg D Nieder-Vahrenholz; Hans Dr Niederpruem
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1975-09-20
Filing date: 1975-09-20
Publication date: 1977-03-31
Also published as: MX143733A; US4066734A; BR7606212A; JPS5731535B2; JPS5239600A; IT1066194B; GB1548449A; FR2324580B1; FR2324580A1; DE2542054C2

Description

Bayer Aktiengesellschaft 15 a 2 ο 5 4

Zentral bereich Patente, Marken und Lizenzen

5090 Leverkusen, Bayerwerk Br/Zar

Verfahren zum Aufschluß von Chromerzen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum alkalischen Aufschluß von Chromerzen in Gegenwart von Sauerstoff. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es - verglichen mit konventionellen Verfahren - den Chromoxidgehalt der Erze in wesentlich größerem Maße in wasserlösliches Chromat überzuführen. Daraus ergibt sich auch zwangsläufig, daß der zu verwerfende Chromerζendschlamm wesentlich weniger Chromverbindungen enthält.

Beim herkömmlichen Chromerzaufschlußverfahren wird das feingepulverte Erz, das neben geringen Mengen SiO₂~haltiger Gangart im wesentlichen isomorphe Mischkristalle aus der Spinellreihe mit der allgemeinen Formel (Pe(II)^-,Mg) (Cr,Fe(III) ,Al) 3O₄ enthält, . in Teller- oder Ringherdöfen oder in Drehrohröfen bei Temperaturen von 900 bis 11OO°C mit Soda und/oder Natronlauge in Gegenwart von Luftsauerstoff zu wasserlöslichem Na₃CrO₄ aufgeschlossen. Bei Verwendung einer dem Cr₂O₃-Gehalt des Erzes äquivalenten Alkalimenge verläuft der Aufschluß jedoch unbefriedigend, da bei der erforderlichen hohen Temperatur sowohl Soda bzw. Natriumoxid als auch das gebildete Chromat in geschmolzenem Zustand vorliegen.

Dies führt einmal dazu, daß der Sauerstoff nur noch in ungenügendem Maße in die Reaktionsmischung eindiffundieren kann (unvollständiger

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Aufschluß), zum anderen bilden sich leicht Anbackungen an den Ofenwänden, z.B. Kranzbildung im Drehrohrofen.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten setzt man beim üblichen Chromer ζ aufschlußverfahren inerte Feststoffe als sogenannte Magerungsmittel zu, d.h. Stoffe, die die Reaktionsmischung verdünnen, ohne jedoch in die eigentliche Aufschlußreaktion wesentlich einzugreifen. Früher wurden meist Kalk oder Dolomit verwendet, die aber heute wegen der Bildung von schwerlöslichem Calciumchromat nicht mehr eingesetzt werden.

Heute verwendet man vorwiegend Laugungsrückstände (sogenanntes Rückerz) eines früheren ChromerζaufSchlusses und Eisenoxid in Mengen bis 50 % der gesamten Reaktionsmischung (vgl. z.B. US-Patentschrift 2 904 396). Die eingesetzte Magerungsmenge richtet sich im wesentlichen nach dem verwendeten Qfentyp, da in Teller- oder Ringherdöfen bis etwa 35 bis 40 % Natriumchromat in der aufgeschlossenen Reaktionsmischung vorliegen kann, in Drehrohrofen nur etwa 25 bis 28 %, hier also stärker gemagert werden muß (Ulimanns Encyclopädie der Techn. Chemie, III. Auflage, Band 5 (1954, Seite 572). Beim Drehrohrofenprozeß werden daher auf 100 Teile Feinerz (gemahlenes Erz) etwa 150 bis 200 Teile getrocknete Laugungsrückstände und etwa 0 bis 50 Teile Eisenoxid (Abbrand) eingesetzt (DP-PS 1 533 076).

Die Magerung kann auch mit Chromerz selbst erfolgen, d.h. es wird in mehreren Stufen mit Alkaliunterschuß gearbeitet (sogenanntes Staffelverfahren).

Nachteilig ist bei diesen Chromerzaufschlußverfahren, daß selbst bei einem "chemischen" Chromerz, das einen Gehalt von etwa 45 % ^Cr2°3 ^aufweist* äle Ausbeute an wasserlöslichem Chromat nur bei etwa 75 bis 85 % liegt, d.h. daß bis zu einem Viertel des im Erz vorliegenden Chroms nicht aufgeschlossen wird, sondern im Laugungsrückstand verbleibt und - sofern er nicht als Magerungsmittel

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wieder eingesetzt wird - als Endschlamm auf die Deponie gelangt.

Im Zuge der zunehmenden Verknappung an Rohstoffen für die Dichromatfarbrikation, speziell an "chemischen" Chromerzen (chemical grade-high-iron chromite, entsprechend der Bezeichnung des US Bureau of Mines), sind daher verbesserte Aufschlußmethoden von großer Bedeutung. Die Chromatausbeute ist nämlich dann besonders niedrig, wenn metallurgische oder refraktäre (feuerfeste) Erzqualitäten (metallurgical grade-high-chromium chromite, refractory grade-high-aluminium-chromite) eingesetzt werden. Speziell bei den metallurgischen Erzen spielt neben dem oft erhöhten Gehalt an SiO₂ aus der Gangart, das Alkali bindet, der meist hohe Gehalt an MgO im Spinellgitter des Chromits eine die Ausbeute herabsetzende Rolle (vgl. P. Dilthey und J. Weise in Winnacker-Küchler, Chemische Technologie, Band 2 (1970), Seite 87/88, C. Hanser-Verlag München).

Es ist nun von der Analyse der Chromerze bzw. chromhaltigen Rückstände bekannt, daß der Chromgehalt quantitativ in Chromat überführt werden kann, wenn in einem Bad von geschmolzenem Alkali in Gegenwart von Oxidationsmitteln, z.B. Natriumperoxid oder Salpeter, gearbeitet wird. Diese Erkenntnisse wurden auch schon sehr frühzeitig versuchsweise auf den technischen Chromerzaufschluß übertragen, beispielsweise, indem man den Chromit in einem Schmelzbad von überschüssigem Natriumhydroxid durch Einleiten von Luft oder Sauerstoff oxydiert (vgl. z.B. deutsche Patentschrift 171 089), gegebenenfalls in Gegenwart von SauerstoffÜberträgern (vgl. z.B. deutsche Patentschrift 163 814, DT-OS 2 329 925)

Verfahren auf dieser Basis haben sich technisch aber nicht einführen lassen, da neben dem Cr^Og-Gehalt auch die anderen Erzbegleitelemente, insbesondere das Aluminiumoxid, mit aufgeschlossen werden. Eine weitere Abtrennung des gebildeten Natriumchromats wird dadurch technisch erheblich erschwert.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein technisch durchführbares Verfahren zu finden, das es gestattet, die verfügbaren Chromerze besser auszunutzen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zum alkalisch oxydativen Aufschluß von Chromerzen mit Alkaliverbindungen in Gegenwart von Sauerstoff und Magerungsmittein und anschließendem Auslaugen des Reaktionsgemisches mit Wasser und/oder chromatheltigen wäßrigen Lösungen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der nach der Laugung mit Wasser und/oder chromathaltigen Lösungen erhaltene Rückstand ganz oder teilweise wiederum mit einem Überschuß an Alkali - bezogen auf den Chromoxidgehalt des Rückstandes - in Gegenwart von Sauerstoff erneut aufgeschlossen wird, die erhaltene Reaktionsmischung zerkleinert und anschließend ohne Laugung als Alkaliquelle wiederum beim Chromerzaufschluß eingesetzt wird.

überraschenderweise wurde gefunden, daß man die beschriebenen Schwierigkeiten dadurch umgehen kann, daß man den getrockneten Laugungsrückstand eines konventionellen Aufschlusses, der üblicherweise deponiert wird, in einem zweiten Schritt mit überschüssiger Soda und/oder Natronlauge bzw. den entsprechenden Kaliumverbindungen in Gegenwart von Luftsauerstoff praktisch vollständig aufschließt, und die nach dem Erkalten zerkleinerte Reaktionsmischung - die kaum noch freies Alkalicarbonat enthält - anstelle von Soda oder Natronlauge, bzw. der entsprechenden Kaliumverbindungen, direkt als Aufschlußmittel für weiteres frisches Chromerz in einem dritten Schritt einsetzt. Die bei diesem Laugungsrückstandsaufschluß gebildeten Alkaliverbindungen, z.B. Natriumaluminat NaAlO₂/ Natriumsilicat Na₃SiO₃, Natriumferrit bzw. -ferrat(III) Na₃Fe₃O₄ bzw. NaFeO₂ und kompliziertere Verbindungen wie Natriumaluminiumsilicate (z.B. Sodalith Na₃O^Al₃O₃*2SiO₃) wirken beim erneuten Einsatz zum Chromerzaufschluß als Alkalispender, wobei sich unter Mitwirkung des Sauerstoffes lösliches Alkalichromat und unlösliche, nach dem Auflösen in Wasser ab-

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filtrierbare Eisen-, Silicium- und Aluminiumoxide bilden.

Diese Reaktion war nicht ohne weiteres vorhersehbar, da erwartet werden konnte, daß bei hohen Temperaturen SiO- und, in geringerem Maße, Al₃O₃ als nichtflüchtige Säuren wirken und z.B. gemäß

Na₃CrO₄ + ^si02 > Na₃SiO₃ + ^Cr03 bzw.

Na₃CrO₄ + ^Al2°3 ^ ^Na2^A12°4 ^{+ CrO}3

das flüchtigere Chromtrioxid (Verdampfung bzw. Sublimation bereits beim Schmelzpunkt von etwa 19O°C) aus dem gebildeten Natriumchromat in Freiheit setzen (vgl. F. Seel, Grundlagen der analytischen Chemie, Verlag Chemie, 1970, Seite 236). Chromtrioxid ist jedoch bei höheren Temperaturen nicht beständig und zerfällt bereits bei etwa 500°C vollständig in Chrom(III)-oxid und Sauerstoff (Gmelins Handbuch der Anorg. Chemie, 8. Auflage, Chrom, Teil B (1962), Seiten 15, 111, 113).

Die glatte Reaktion, z.B. gemäß

2 Na₃SiO₃ + Cr₃O₃ + 1,5 O₂ —^s> 2 Na₃CrO₄ + 2 SiO₂

war demnach nicht vorhersehbar und erklärt sich vermutlich daraus, daß mit einem SauerstoffÜberschuß gearbeitet wurde.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in der allgemeinen Ausführungsform so durchgeführt, daß der nach dem Chromerzaufschluß und der anschließenden Laugung anfallende Laugungsrückstand ganz oder teilweise mit überschüssigem Alkali (bezogen auf den Cr_o0,-Gehalt), und in Gegenwart von Sauerstoff aufgeschlossen wird. Die bei diesem Aufschluß erhaltene Schmelze wird nach dem Erkalten - ohne Auslaugung - zerkleinert, wieder mit Chromerz zusammenge-

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bracht und oxydierend aufgeschlossen. Das dadurch erhaltene Aufschlußgemisch wird dann gelaugt und der Laugungsrückstand, der nunmehr sehr wenig Chrom enthält, wird verworfen (vgl. Figur 1, Fließschema des Verfahrens) bzw. teilweise wieder als Magerungsmittel eingesetzt.

Die zum vollständigen Aufschluß des Laugungsrückstandes benötigte Alkalicarbonat- bzw. Alkalihydrpxidmenge ist abhängig vom Typ des eingesetzten Chromerzes und davon, in welchen technischen Aggregaten - z.B. Teller- oder Drehrohrofen - dieser Aufschluß durchgeführt wird. Im allgemeinen liegt die Alkalimenge bei 100 bis 400 % - bevorzugt bei 150 bis 330 % - bezogen auf den Cr 0₃~Gehalt des Rückerzes, entsprechend der Gleichung

Cr₃O₃ + 2 Na₂CO₃ + 1,5 O₂—=s> 2 Na₂CrO₄ + 2 CO₂

Die Menge an Alkaliverbindungen sollte im allgemeinen so gering wie möglich eingestellt werden, da sonst zuviel Feinerz bei der Weiterverarbeitung eingesetzt werden muß. Denn da die Chromatlauge aus der Aufschlußmischung bei der Weiterverarbeitung möglichst alkalifrei sein sollte, um eine weitgehende Aluminiumfreiheit zu gewährleisten und damit Filtrationsschwierigkeiten bei der Ansäuerung zu vermeiden, muß die vorliegende Alkalimenge im Reaktionsgemisch aus Laugungsrückstand und Alkalicarbonat- bzw. Alkalihydroxid genau dem Chromoxidgehalt der frisch eingesetzten Chromerzmenge entsprechen. Da der Rückstand der Weiterverarbeitung endgültig als Endschlamm ausgeschleust wird, die Ausbeuten an Na₂CrO₄ aus dem in der 3. Stufe zugesetzten Feinerz wiederum sich im üblichen Rahmen der Stufe 1 bewegen, sollte möglichst wenig Feinerz der dritten Stufe zugeführt werden, um eine möglichst hohe Gesamt-Chromatausbeute über alle Stufen zu erzielen. Gegebenenfalls ist es günstiger, den Laugungsrückstand der 1. Stufe mit einer geringeren Alkali-Überschußmenge nur teilweise aufzuschließen, z.B. zu 90 % bezogen auf den Cr₂O_-Gehalt des Laugungsrückstandes, um entsprechend weniger Feinerz in der 3. Stufe zu benötigen, vgl. die Tabelle des Beispiels 1. Außerdem wird durch diese Maßnahme die Raumzeitausbeute erhöht.

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Weiterhin kann die Rückerzaufschlußmischung auch gemagert werden, z.B. mit Eisenoxid oder mit getrocknetem Laugungsrückstand der dritten Stufe, um die Handhabbarkeit zu erleichtern, was aber im allgemeinen nicht nötig ist, da sie selbst bereits genügend inerte Bestandteile zur Magerung enthält.

Der Aufschluß in der dritten Stufe kann unter den üblichen Bedingungen betrieben werden, d.h. die Aufschlußmischung wird so stark mit Rückerz der letzten Stufe gemagert, daß z.B. im Drehrohrofen eine Schmelze mit einem Chromatgehalt von etwa 25 % Na₃CrO₄ gebildet wird.

Die ausreagierte Aufschlußmischung der 3. Stufe kann in konventioneller Weise gelaugt und abgesäuert werden (z.B. mit Wasser oder chromathaItigen Lösungen, die Absäuerung erfolgt wie üblich mit Schwefelsäure oder Kohlensäure); über eine Filterstation werden die unlöslichen Anteile entfernt¹ und gelangen dann endgültig zur Deponie* Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in einer deutlichen Ausbeuteverbesserung unter optimalen Verhältnissen können Ausbeuten über alle Stufen von mehr als 95 % erreicht werden - und dadurch zwangsläufig in einem verringerten Cr_O_-Gehalt - z.B. nur etwa 2 bis 4 % - des Chromerzendschlamms.

In einer Verfahrensvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Reaktionsmischung der dritten Stufe nicht separat gelaugt, sondern mit der Aufschlußmischung aus der ersten Stufe vereinigt und gemeinsam nach Laugung über eine Filterstation gegeben. Der resultierende Laugungsrückstand wird zum Zwecke der Magerung der Stufen 1 und 3 teilweise zurückgeführt, entsprechend der Zugabe von Feinerz teilweise verworfen und teilsweise vollständig aufgeschlossen.

In einer weiteren Verfahrensvariante (gemäß Fließschema, Figur 2) wird die Reaktionsmischung aus Laugungsrückstand und überschüssigem

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Alkalicarbonat und/oder Alkalihydroxid aus Stufe 2 direkt als Alkaliquelle dem Chromerzaufschluß der Stufe 1 zugeführt. Auf diese Weise werden nur zwei Aufschlußöfen benötigt sowie nur eine Laugungs- und Filterstation. Damit die Materialbilanz des Gesamtprozesses im Gleichgewicht bleibt, muß hierbei ein Teil des nicht zur Magerung benötigten Laugungsrückstandes - bei einem Chromerz mit etwa 45 % Cr₃O₃ ca. 50 bis 55 % der eingesetzten Feinerzmenge - laufend ausgeschleust und deponiert werden. Da dem System Chromerz, Alkalicarbonat und/oder Alkalihydroxid und Sauerstoff zugeführt wird, auf der anderen Seite Alkaliehromat, CO _ und/oder Wasser entfernt werden, stellt die Differenz die auszuschleusende Laugungsruckstandsmenge dar, zuzüglich Chrom- und Alkaliverluste.

überraschend ist bei dieser Verfahrensvariante, daß die Chromatausbeute nach einigen Aufschlußzyklen höher ist, als bei rein rechnerischer Betrachtung des Prozesses zu erwarten war. Erwartet werden konnte, daß die Chromatausbeute einen Mittelwert zwischen dem konventionellen Aufschlußgrad von z.B. 75 % und dem Aufschlußgrad der dreistufigen Arbeitsweise von z.B. 95 % darstellt. Möglicherweise spielen katalytische Effekte eine Rolle, da als Aufschlußmittel nicht Alkalicarbonat und/oder Alkalihydroxid, sondern ein Gemisch von Alkalisalzen, z.B. des Eisens und Aluminiums, eingesetzt wird, wodurch der bekanntlich sehr komplizierte Aufschlußmechanismus beeinflußt werden könnte. Durch diese laufende Erhöhung der Chromatausbeute im Zuge der kontinuierlichen Durchführung des Verfahrens verringert sich zwangsläufig der Cr^Oj-Gehalt im ausgeschleusten Laugungsrückstand, so daß die Alkaliüberschußmenge bezogen auf den Cr O₃~Gehalt steigt und das Alkali in zunehmendem Maße an die Nebenbestandteile des Chromerzes gebunden wird.

Bei dieser Verfahrensvariante kann die zum Feinerzaufschluß benötigte Alkalimenge ganz oder teilweise in Form der Reaktionsmischung aus Laugungsrückstand und Alkalicarbonat und/oder Alkalihydroxid eingesetzt werden; die restliche Menge wird gegebenen-

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falls der Stufe 1 direkt zugeführt.

Somit erlaubt es das erfindungsgemäße Verfahren, daß der ₂₃ Gehalt im Laugungsrückstand des in konventioneller Weise betriebenen Chromerzaufschlusses in einem separaten Reaktionsschritt durch einen Soda- und/oder Natriumhydroxidüberschuß bzw. der entsprechenden Kaliumverbindungen weitgehend vollständig in Chromat überführt werden kann. Damit wird nicht nur das überschüssige Alkali unter Chromatbildung ausgenutzt, sondern das vorher gebildete, höchst unerwünschte Alkalialuminat, -ferrit und silicat wird unter Abscheidung der unlöslichen Oxide wieder zersetzt, so daß die schließlich gewonnene Chromatlauge nicht mehr mit Aluminat oder Silicat verunreinigt ist.

Die Fig. 1 und 2 stellen Fließschemata dar, die das erfindungsgemäße Verfahren illustrieren. Dabei wird in Fig. 1 ein dreistufiges Verfahren und in Fig. 2 ein zweistufiges Verfahren dargestellt. Beim dreistufigen Verfahren wird der Laugungsrückstand in Stufe II mit Alkali aufgeschlossen und das Reaktionsprodukt bildet in Stufe III zusammen mit Feinerz eine weitere Aufschluß-Stufe. In Fig. 2 wird die Reaktionsmischung aus Laugungsrückstand und überschüssigem Alkali aus Stufe II direkt als Alkaliquelle der Stufe I (Aufschluß) zugeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll nunmehr anhand der folgenden Beispiele noch näher erläutert werden (bei der Angabe von Teilen handelt es sich jeweils um Gewichtsteile):

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Beispiel 1 (Aufschluß des Laugungsrückstandes)

50 Teile eines durch Aufschluß und Laugung eines chemischen Chromerzes in konventioneller Weise erhaltenen gewaschenen und getrockneten Laugungsrückstandes mit 13,1 % Cr₃O₃ (Rest Fe₃O₃, Al₃O₃, MgO, Na₂O, SiO₂ und Spuren CaO und TiO₂) werden 2 Stunden lang bei 1O8O°C unter Luftzutritt im elektrisch beheizten Muffelofen geglüht, wobei die zugesetzte Sodamenge zunehmend gesteigert wurde. Anschließend wurde gelaugt und filtriert; Filtrat und Laugungsrückstand wurden dann analysiert. Die Ergebnisse sind in folgender Tabelle dargestellt:

% Cr₂O₃ im % Soda d.Th. % Ausbeute an Na₃CrO₄ d.Th. Rückstand

0 3,7 11,7

100 57,0 7,8

150 75,2 4,3

200 89,2 1,9

225 94,0 1,2

250 96,8 0,6

275 99,0 0,2

300 100,0 0,05

Beispiel 2

a) Eine Mischung aus 100 Teilen chemisches Chromerz mit ca. 45 % Cr₃O₃, 28 % Fe₃O₃, 15 % Al₂O₃, 10 % MgO, 2 % SiO₃, wird mit 65 Teilen Soda und 180 Teilen Laugungsrückstand gemäß Beispiel 1 2 Stunden lang bei 1080°C unter Luftzutritt im elektrisch beheizten Muffelofen geglüht. Nach der Laugung mit Wasser

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erhält man 82,53 Teile Natriumchromat (84,9 % Ausbeute der Theorie) und 251,4 Teile Laugungsrückstand mit 11,9 % Cr₂O,. Von diesen 251,4 Teilen Rückstand werden Ι8θ Teile beim nächsten Aufschluß als Magerungsmittel eingesetzt.

b) Die restlichen 71,4 Teile Rückstand werden mit 32/62 Teilen Soda (27 5 % der Theorie) 2 Stunden bei 1O8O°C unter Luftzutritt im elektrisch beheizten Muffelofen geglüht (ca. 100 %-iger Aufschluß des Cr2O₃ zu Natriumchromat).

c) Die erkaltete Schmelze aus Stufe b - 92,03 Teile mit 12,14 Teilen Na.pO und 18,12 Teilen Natriumchromat - wird nach dem Zerkleinern mit 3 2,63 Teilen Chromerz (= stöchiometrisch) 2 Stunden bei 1080°C unter Luftzutritt im elektrisch beheizten Muffelofen geglüht. Nach der Laugung werden 43,68 Teile Natriumchromat (80,6 % Ausbeute der Theorie) erhalten und 81,42 Teile Laugungsrückstand mit 1,5 % Cr₂O-Z (Deponie).

Die Gesamtausbeute an Natriumchromat über alle drei Stufen beträgt 126,21 Teile (97,9 % der Theorie). Die Sodaausbeute beträgt 84,6 %.

Beispiel 3

a) Eine Mischung aus 100 Teilen chemisches Chromerz mit 45 % Cr₃O₃ (vgl. Beispiel 2) wird mit 65 Teilen Soda und 180 Teilen Rückerz 2 Stunden bei 1080°C unter Luftzutritt im elektrisch beheizten Muffelofen geglüht. Nach der Laugung erhält man 82,53 Teile Natriumchromat (84,9 % Ausbeute der Theorie) und 251,4 Teile Laugungsrückstand mit 11,9 % Cr₂O,. Von diesen 251,4 Teilen Rückstand werden 180 Teile beim nächsten Aufschluß als Magerungsmittel eingesetzt.

b) Die restlichen 71/4 Teile Rückstand werden nur mit 26,08 Teilen Soda (200 % der Theorie) 2 Stunden bei 1080⁰G unter Luftzutritt

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im elektrisch beheizten Muffelofen geglüht (ca. 90 %iger Aufschluß des Cr₃O₃ zu Natriumchromat).

c) Die erkaltete Schmelze aus Stufe b) - 91,04 Teile mit 8,64 Teilen Na₃O und 16,16 Teilen Natriumchromat - wird nach dem Zerkleinern mit 22,4 Teilen Chromerz (=stöchiometrisch) 2 Stunden bei 1080°C unter Luftzutritt im elektrisch beheizten Muffelofen geglüht. Nach der Laugung werden 33,40 Teile Natriumchromat (78% Ausbeute d.Th.) erhalten und 77,66 Teile Laugungsrückstand mit 2,0% Cr₃O₃ (Deponie). Die Chromatlauge ist praktisch alumin i umfre i.

Die Gesamtausbeute an Natriumchromat über alle drei Stufen beträgt 115,93 Teile (97,2 % d.Th.). Die Sodaausbeute beträgt 83,3 %.

Beispiel 4

a) Eine Mischung aus 100 Teilen chemisches Chromerz mit 45 % Cr₃O₃ (vgl. Beispiel 2) wird mit 65 Teilen Soda und 180 Teilen Rückerz lediglich 45 min. bei 1O8O°C unter Luftzutritt im elektrisch beheizten Muffelofen geglüht. Nach der Laugung erhält man 62,63 Teile Natriumchromat (64,4% Ausbeute d.Th.) und 266,3 Teile Rückstand mit 15,8 % Cr₃O₃. Von diesen 266,3 Teilen Laugungsrückstand werden 180 Teile beim nächsten Aufschluß als Magerungsmittel eingesetzt.

b) Die restlichen 86,3 Teile Rückstand werden mit 47,55 Teilen Soda (250% d.Th.) 1,5 Stunden bei 1080°C unter Luftzutritt im elektrisch beheizten Muffelofen geglüht (ca. 100%iger Aufschluß des Cr₃O₃ zu Natriumchromat).

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c) Die erkaltete Schmelze aus Stufe b) - 116,62 Teile mit
16,69 Teilen Na₃O und 29,07 Teilen Natriumchromat - wird
nach dem Zerkleinern mit 44,87 Teilen Chromerz (=stöchiometrisch) 2 Stunden bei 108O⁰C unter Luftzutritt im elektrisc beheizten Muffelofen geglüht.

Nach der Laugung werden 64,82 Teile Natriumchromat (81,9 %
Ausbeute d.Th.) erhalten und 100,74 Teile Laugungsrückstand mit 6,3 % Cr₂O₃ (Deponie). Die erhaltene Chromatlauge ist
aluminiumfrei. Die Gesamtausbeute an Natriumchromat über alle drei Stufen beträgt 127,45 Teile (90,5 % d.Th.). Die Sodaausbeute beträgt 74,1%.

Beispiel 5

a) Eine Mischung aus 100 Teilen metallurgisches Chromerz mit
52 % Cr₉O,, 14 % Pe₂O,, l8 % MgO, 10 % Al₉O- und 5 % SiOo
wird mit 65 Teilen Soda (= 90 % der Theorie) und I80
Teilen Laugungsrückstand gemäß Beispiel 1 45 Minuten

bei 1080⁰C unter Luftzutritt im elektrisch beheizten
Muffelofen geglüht. Nach der Laugung erhält man 65,61
Teile Natriumchromat (59,1% Ausbeute d.Th.) und 268,98 Teile Rückstand mit 17,8% Cr₂O₃. Von diesen 268,98 Teilen Rückstand werden 180 Teile beim nächsten Aufschluß als Magerungsmittel eingesetzt.

b) Die restlichen 88,98 Teile Rückstand werden mit 44,12 Teilen Soda (200% d.Th.) 1,5 Stunden bei 1080°C unter Luftzutritt
im elektrisch beheizten Muffelofen geglüht (ca. 90%iger Aufschluß des Cr₂O- zu Natriumchromat).

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c) Die erkaltete Schmelze aus Stufe b) - 133,1 Teile mit 12,9 Teilen Na₃O und 30,4 Teilen Natriumchromat - wird nach dem Zerkleinern mit 30,36 Teilen Chromerz 2 Stunden bei 1080⁰C unter Luftzutritt im elektrisch beheizten Muffelofen geglüht. Nach der Laugung werden 57,94 Teile Natriumchromat (81,7 % Ausbeute d.Th.) erhalten und 112,32 Teile Laugungsrückstand mit 8,9 % Cr₃O₃ (Deponie). Die Gesamtaufbeute an Natriumchromat über alle drei Stufen beträgt 123,55 Teile (85,3 % d.Th.). Die Sodaausbeute beträgt 74,1 %.

Beispiel 6

a) Eine Mischung aus 195 Teilen Laugungsrückstand (mit 4,5 % Cr₃O₃) eines früheren Chromerzaufschlusses und 73,3 Teilen Soda wird 45 min. unter Luftzutritt in einem elektrisch beheizten Muffelofen auf 1050°C erhitzt. Der Sodaüberschuß bezogen auf das im Laugungsrückstand enthaltene Cr₃O- beträgt ca. 600%.

b) Die erkaltete Schmelze wird nach dem Zerklänern mit 100 Teilen chemisches Chromerz (45% Cr₃O₃) und 15 Teilen Eisenoxid (•Abbrand¹) vermischt und erneut 45 min. unter Luftzutritt geglüht. Nach der Laugung werden aus 368 Teilen Schmelze 92,4 Teile Natriumchromat erhalten. Die Lösung ist praktisch aluminiumfrei. Der verbleibende Laugungsrückstand (275,6 Teile) enthält 4,5 % Cr₃O₃. 195 Teile hiervon werden nach Trocknung erneut mit 73,3 Teilen Soda geglüht (Stufe a), der Rest von 80,6 Teilen wird deponiert. Die Gesamtausbeute an Natriumchromat, bezogen auf eingesetztes Chromerz, beträgt 96 % d.Th., die Sodaausbeute liegt bei 82,5 % d.Th.

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Beispiel 7

a) Eine Mischung aus 225 Teilen Fe₃O₃ und 75 Teilen Soda (25 %

d.Th. für NaFeO₂) wird 2 Stunden bei 1080°C unter Luftzutritt im elektrisch beheizten Muffelofen geglüht.

b) 100 Teile metallurgisches Chromerz mit 48% Cr₃O₃ werden mit 239,7 Teilen der erkalteten und zerkleinerten Schmelze aus Stufe a) - mit 39,2 Teilen Na₃O (=100% d.Th.) - und 78 Teilen Fe₃O₃ als Magerungsmittel 2 Stunden bei 1080°C unter Luftzutritt im elektrischen Muffelofen geglüht. Nach der Laugung werden 84,2 Teile Natriumchromat (82,3 % Ausbeute d.Th.) erhalten, der Gehalt der Lauge an freiem Alkali ist 0,4 %, sie ist aluminiumfrei. Nach der Laugung verbleiben 338 Teile Rückstand mit 2,5 % Cr₃O₃ (Deponie).

Die Sodaausbeute beträgt 82,2%.

Vergleichsbeispiel

Zum Vergleich wurde in konventioneller Weise eine Mischung aus 100 Teilen metallurgisches Chromerz mit 48% Cr₃O₃ mit 67 Teilen Soda (»stöchiometrisch), 180 Teilen Laugungsrückstand und 15 Teilen Fe₃O₃ (Abbrand) als Magerungsmittel 2 Stunden bei 1080⁰C unter Luftzutritt im elektrisch beheizten Muffelofen geglüht. Nach dem Abkühlen und Laugen der Schmelze werden 68,4 Teile Natriumchromat (67% d.Th. Ausbeute) erhalten, der Gehalt an freiem Alkali beträgt 3,0 %. Nach der Laugung verbleiben 248 Teile Rückstand mit 16% Cr₃O₃. Die Sodaausbeute beträgt 66,8 %. Die Chromatlauge enthält noch erhebliche Mengen freies Alkali.

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Claims

25A2Q5A Patentansprüche

1) Verfahren zum alkalisch oxydativen Aufschluß von Chromerzen mit Alkaliverbindungen in Gegenwart von Sauerstoff und Magerungsmitteln und anschließendem Auslaugen des Reaktionsgemisches mit Wasser und/oder chromathaltigen Lösungen, dadurch gekennzeichnet, daß der nach der Laugung mit Wasser und/ oder chromathaltigen Lösungen erhaltene Rückstand ganz oder teilweise wiederum mit einem Überschuß an Alkali - bezogen auf den Chromoxidgehalt des Rückstands - in Gegenwart von Sauerstoff erneut aufgeschlossen wird, die erhaltene Reaktionsmischung zerkleinert und anschließend ohne Laugung als Alkaliquelle wiederum beim Chromerζaufschluß eingesetzt wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laugungsrückstand mit einem Überschuß an Soda und/oder Natronlauge bzw. den entsprechenden Kaliumverbindungen aufgeschlossen wird.

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