DE1194148B - Verfahren nebst Vorrichtung zum alkalischen Roesten chromoxydhaltiger Stoffe - Google Patents

Verfahren nebst Vorrichtung zum alkalischen Roesten chromoxydhaltiger Stoffe

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Friedrich Schaetzler
Dr Klaus Falk
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Zahn and Co GmbH
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

  • Verfahren nebst Vorrichtung zum alkalischen Rösten chromoxydhaltiger Stoffe Bei den bekannten Verfahren zum alkalischen Rösten von Chromerzen unterscheidet man zwischen zwei grundsätzlich verschiedenen Prozessen. Bei dem bisher überwiegend ausgeführten Prozeß werden dem eigentlichen Röstgut Zuschlagstoffe, z. B. Erdalkalioxyde oder -carbonate, wie Kalk, ferner Dolomit oder eisenoxydhaltige Rückstände, wie sie bei der weiteren Verarbeitung des Röstgutes anfallen, zugesetzt. Die Zuschlagstoffe verleihen dem Röstgut unter anderem die erforderliche Konsistenz, um die Röstuna in einem Dreh-, Schacht-, Etagen- oder Rincroien auszuführen. Da die Zuschlagstoffe nicht nur in die Rohstoffkostenbilanz eingehen, sondern auch als Ballaststoffe das nutzbare Ofenvolumen verringern und in der anschließenden Naßbehandlung a '#geschieden und auf Halde gelegt werden müssen, sind schon frühzeitig Versuche unternommen worden, um ohne diese Zuschlagstoffe den Röstprozeß durchzuführen.
  • Der neuere Prozeß, der ohne Zuschlagstoffe arbeitet, kann nun in den vorgenannten öfen nicht mit Erfolg durchgeführt werden; denn das Röstgut wird bei den hohen Rösttemperaturen klebrig und hält den in diesen öfen auftretenden mechanischen Belastun-en nicht stand. So tritt Klumpenbildung ein oder bilden sich an den Wänden Schmelzringe; diese Erscheinungen führen bald zu einer Störung der ablaufenden Operation; gleichzeitig wird durch Verkleben die reaktionsfähige Oberfläche stark verkleinert, so daß der Reaktionsablauf bald zum Stillstand kommen kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nebst Vorrichtung zum alkalischen Rösten von Chromerzen und anderen chromoxydhaltigen Stoffen zur Verfügung zu stellen, das ohne die genannten Zusatzstoffe arbeitet und die Nachteile der beiden Prozeßwege ausschließt.
  • Um dieses Ziel zu erreichen, müssen bestimmte Bedingungen eingehalten werden.
  • So wurde festgestellt, daß das in dem Röstgut (Mischung aus Chromerz usw., ferner Alkalicarbonat, insbesondere Natriumcarbonat oder Ätzalkalien) vorliegende schmelzende Alkalioxyd bzw. eutektische Gemische von Alkali und bereits gebildetem Chromat nicht aus dem Röstgut austreten können und somit nicht zum Entmischen und Verkleben führen, wenn in dem Röstgut ein nicht schmelzbares Gerüst aufgebaut wird, in dem die geschmolzenen Anteile durch die Kapillarkräfte der Hohlräume an Ort und Stelle gehalten werden. Die Gangart der Erze bildet dieses Gerüst, das je nach Herkunft des Erzes verschiedene Zusammensetzung hat. Es zeigte sich, daß nur dann ein derartiges Gerüst entsteht, wenn das Röstgut einer mechanischenVerpressungunterworfen und der Schmelz- oder Sinterpunkt der Gerüstsubstanzen nicht erreicht wird. Da naturgemäß die Festiekeit dieses Gerüstes gering ist, darf es keinen mechanischen Belastungen ausgesetzt werden, wie sie beispielsweise durch Rührer oder andere Transportmittel, die durch das Aufschlußgut geführt werden oder in dieses hineinragen, oder durch Drücke, wie sie durch die Schwerkraft in Drehrohr- oder Schachtöfen entstehen, hervorg gerufen werden. Wenn die Schichthöhe des Röstgutes g z- a groß gewählt wird, genügt unter Umständen schon das Eigengewicht, um die Schmelze zum Auslaufen zu bringen. Dadurch ist für ein bestimmtes Erz jeweils eine optimale Rösttemperatur festgelegt. Eine genaue Kontrolle der Temperaturen und des Temperaturverlaufs ist für die erfolgreiche Durchführung des Verfahrens von Bedeutung.
  • Das Röstgut, welches aus einer Mischung des ehromoxydhaltigen Stoffes und Alkalicarbonat bzw. Ätzalkali besteht, wird, gegebenenfalls unter Zusatz von geringen Mengen Wasser, vor der Aufgabe in den Röstofen zusammengepreßt. Zweckmäßig werden auf einer mechanischen Preßvorrichtuna Formlinge hergestellt mit maximaler Materialstärke bis 50 mm, vorzugsweise 10 bis 50 mm. Diese Bereichsgrenzen wurden aus der Diffusionsgeschwindigkeit des Oxydationsgases im Röstgut ermittelt, die wiederum vom Porendurchmesser, dem Partialdruck des Sauerstoffs, der optimalen Temperatur und der Zeit abhängig ist.
  • Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens bezieht sich auf die Strömung des Röstgases, die der Röstgutführung entgegengesetzt sein muß. Das bei der Reaktion als Nebenprodukt entstehende CO, muß sobald als möglich nach seiner Bildung abgefährt werden, um nicht durch Gleichgewichtsbildung den Reaktionsablauf unerwünscht zu beeinflussen. Die Strömungsgeschwindigkeit des Röstgases beträgt dabei 1 bis lOrrVsec, wodurch eine gute Wärmeverteilung erzielt wird. Dies bedingt wiederum einen geringen freien Querschnitt und somit einen geringen Abstand zwischen Röstgut und Decke des Reaktionsraumes.
  • Alle diese Bedingungen lassen sich nur in einem langgestreckten, indirekt beheizten Reaktionsraum geringer Höhe mit Erfolg durchführen, indem in der Durchlaufrichtung des Röstgutes ein ansteigendes Temperaturprofil aufrechterhalten wird, dessen Temperaturmaximum, unterhalb des Schmelz- oder Sinterpunktes des Preßlingsgerüstes liegt. Eine geeignete Ausführungsform ist z. B. ein Tunnelofen, der einen Reaktionsraum und einen Feuerraum, welche durch eine Wand voneinander getrennt sind, und eine im wesentlichen horizontale Auflagefläche für das Röstgut besitzt. Die Auflagefläche besteht gegebenenfalls aus mehreren aneinander anschließenden Abschnitten und ist durch den Ofen ohne mechanische Beanspruchung des Röstgutes bewegbar. Mit anderen Worten- In dem Röstraum wird das Röstgut auf einer fahrbaren Auflagefläche derart entlanggeführt, daß es keiner mechanischen Belastung ausgesetzt wird. Dabei ist es erforderlich, den Abstand zwischen der Oberfläche des Röstgutes und der Unterseite der Trennwand möglichst gernig zu halten. Innerhalb des zwischen Röstgut und Trennwand gebildeten Spaltes strömt das Röstgas; vorzugsweise ist der freie Strömungsquerschnitt des Spaltes so bemessen, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Röstgases, wie bereits angegeben wurde, bei 1 bis 10 m/sec. liegt. Während des ganzen Röstvorganges kann das Röstgut genau überwacht werden. Infolge der Länge des Reaktionsraumes können an jedem beliebigen Ort die jeweils günstigsten Bedingungen für den Reaktionsablauf geschaffen werden. Dabei ruht das Gut ohne irgendwelche mechanische Belastung auf der Auflagefläche und wird erst nach Verlassen des Ofens durch einen Abstreifer von seiner Auflagefläche getrennt.
  • Es ist bekannt, bei einem Verfahren zum alkalischen Rösten von Chromerz in der Weise zu verfahren, daß aus einer Mischung von Chromerz und Soda Formlinge hergestellt und diese in Reihen mit Durchlässen für den Zutritt der Luft in Öfen, vorteilhaft Muffelöfen, unter Ausfluß des Zutritts der Flamme der Einwirkung erhitzter Luft ausgesetzt werden.
  • Dieses Verfahren konnte keinen Erfolg haben, weil die Formgebung und die indirekte Beheizung des Röstgutes für sich unzulänglich sind. Im Sinne vorliegender Erfindung muß hinzukommen, daß man das Röstgut frei von mechanischen Belastungen auf einer Auflagefläche und entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Röstgases, vorzugsweiseLuft, durch einen langgestreckten Reaktionsraum geringer Höhe fährt, in welchem ein in Durchlaufrichtung des Röstgutes ansteigendes Temperaturprofil aufrechterhalten wird.
  • Nach einer besonderen Ausführungsforin der Erfindung besteht die Trennwand zwischen Reaktionsraum und Feuerraum aus Siliciumcarbid.
  • Es zeigte sich, daß Siliciumcarbidsteine die nötige Strahlungsintensität und Wärmeleitung aufweisen; zweckmäßig sind diese mit hochschmelzenden Substanzen, z. B. Kaolinen od. ä., imprägniert, um die Porosität herabzusetzen. Dadurch wird vermieden, daß die Atmosphäre des Reaktionsraumes die Siliciumcarbidsteine durch korrosive Einflüsse schädigt. Beispiel 1 Als Röstapparatur wurde ein Kleintunnelofen verwendet. Die Nutzbreite betrug 200 mm, die Nutzlänge 6000 mm. Als Auflage für das Röstgut dienten Schamotteplatten, die auf den auf Schienen laufenden Wagen durch den Ofen hindurchgeführt wurden. Der Röstraum war vom Feuerungsraum durch Siliciumcarbidplatten getrennt. Als Oxydationsgas diente Luft, welche gleichbleibend in einer Menge von 55 Nm3/h im Gegenstrom zum Gut durch den Röstraum gedrückt wurde. Der freie Querschnitt im Röstraum betrug 1 dm2, so daß die Strömungsgeschwindigkeit der Gase bei der herrschenden Temperatur etwa 7 m/sec. betrug. Geheizt wurde der Ofen durch acht gleichmäßig verteilte Gasbrenner. Das Temperaturprofil im Reaktionsraum wurde durch fünf Thermoelemente, welche stationär eingebaut waren, sowie durch ein fahrbares Thermoelement kontrolliert. Die Verweilzeit des Gutes in der Röstzone betrug 60 Minuten, die Ladedichte 3,7 kg pro Wagen. Im Ofen befanden sich insgesamt zehn Wagen.
  • Als chromoxydhaltiges Ausgangsgut diente ein albanisches Chromerz mit 41,611/o Cr.O.. Der Vermahlungsgrad betrug 2,% Rückstand auf DIN 100. Das Erz wurde mit Soda im Molverhältnis 1 Cr.O.:2,6 Na20 vermischt. Diese Mischung wurde auf einer Ringwalzenpresse zu Formlingen verpreßt, welche eine maximale Stärke von 25 mm bei 38 g Einzelgewicht hatten. Die mittlere Optimaltemperatur wurde mit 11001 C ermittelt. Im Ofen wurde ein Temperaturprofil von 1060 bis 1120' C eingestellt.
  • Im kontinuierlichen Betrieb und bei einmaligem Ofendurchgang wurde ein Röstprodukt erhalten, das einen Gehalt von 24,04% löslichem Cr.O., 27,01% Total-Cr.O., entsprechend einer Chromausbeute von 89,00%, aufwies.
  • Beispiel 2 Als chromoxydhaltiges Ausgangsgut diente ein brasilianisches Erz mit 49,8 % Cr20.. Das Mischungsverhältnis Erz zu Soda betrug 1 Cr20": 2,0 Na.O. Die übrigen Bedingungen entsprachen denen des Beispiels 1. Das Temperaturoptimum für dieses Erz lag im Mittel bei 1050"C; im Ofen wurde ein Temperaturniveau von 1030 bis 10701 C eingestellt. Es wurde im laufenden Betrieb ein Produkt erhalten, welches 28,69% wasserlösliches Cr20 3 bei 30,48% Total-Cr20.-Gehalt aufwies. Dies entspricht einer Nutzung des Erzes von 94,0611/o. Die Ausbeute, bezogen auf Alkali, betrug ebenfalls 94,06% und die Totalrohstoffausbeute 88,4711/o.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum alkalischen Rösten chromoxydhaltiger Stoffe ohne Zuschlagstoffe, wobei das Röstgut in Formlinge verpreßt und indirekt beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man das Röstgut frei von mechanischen Belastungen auf einer Auflagefläche und entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Röstgases, vorzugsweise Luft, durch einen langgestreckten Reaktionsraum geringer Höhe führt, in welchem ein in Durchlaufrichtung des Röstgutes ansteigendes Temperaturprofil aufrechterhalten wird, dessen Temperaturmaximum unterhalb des Schmelz- oder Sinterpunktes des Preßlingsgerüstes liegt.
  2. 2. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Röstgases 1 bis 10 m/sec beträgt. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialstärke der einzelnen Formlinge bis 50 mm beträgt. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Tunnel- oder Kanalofen für den Röstvorgang, in welchem der Reaktionsraum vom Feuerraum durch eine Wand, die vorzugsweise aus Siliciumcarbid besteht, getrennt ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand aus Siliciumcarbidsteinen besteht, die mit hochschmelzenden Stoffen, z. B. Kaolinen, imprägniert sind.
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