DE2607131A1

DE2607131A1 - Verfahren zum aufschluss von chromerzen

Info

Publication number: DE2607131A1
Application number: DE19762607131
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Bockelmann; Johann-Nikolaus Meussdoerffer; Hans Georg D Nieder-Vahrenholz; Hans Dr Niederpruem
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1976-02-21
Filing date: 1976-02-21
Publication date: 1977-08-25
Also published as: BR7701001A; IT1104168B; ES456031A1; FR2341658B1; DE2607131C2; FR2341658A1; GB1552706A; US4500350A; JPS52107300A; JPS5939371B2

Description

Bayer Aktiengesellschaft

Zentralbereich Patente. Marken und Lizenzen

S09 Leverkusen. Bayerwerk Je-Iz

20. Feb. 1976

Verfahren zum Aufschluß von Chromerzen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zum Aufschluß von Chromerzen mit Hilfe von Alkaliverbindungen in Gegenwart von Luftsauerstoff und Magerungsmittel^ das es gestattet, den Chromgehalt insbesondere Magnesiumoxid und Siliciumdioxid-reicher Erze bzw. chemische: Armerze mit einem hohen Gangartanteil in wesentlich größerem Maß in wasserlösliches Alkalichromat (VI) zu überführen, als dies bei bisher bekannten Aufschlußverfahren der Fall ist.

Beim herkömmlichen Chromerzaufschlußverfahren wird das feingepulverte Erz, welches neben geringen Mengen SiO„-haltiger Gangart im wesentlichen isomorphe Mischkristalle aus der Spinellreihe der allgemeinen Formel (Fe , Mg) (Cr, Al, Fe )-Ο. enthält, in Teller- bzw. Ringherd- oder Drehrohröfen bei Temperaturen von 900 - 1200 C mit Soda und/ oder Natronlauge in Gegenwart von Luftsauerstoff und Magerungsmitteln oder oxydierenden Stoffen zu wasserlöslichem Chromat aufgeschlossen.

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Als inerte Magerungsmittel dienen meist Eisenoxide(Abbrand) und/oder Laugungsrückstände eines vorhergehenden Erzaufschlusses (sog. Rückerz), wobei die benötigten Mengen sich wesentlich nach dem benutzten Ofentyp richten (Ulimanns Encyklopädie, III. Auflage, Bd. 5 (1954), S. 572). Wegen der Bildung von schwer löslichem Calciumchromat wird der früher übliche Zusatz von Kalk oder Dolomit heute kaum mehr durchgeführt, obwohl diese Zuschläge den Vorteil besitzen, die sauren Bestandteile des Erzes wie z.B. SiO₂ oder Al-O₃,binden zu können (vgl. Gmelin, 8. Auflage, Bd. 52, Teil A/1 (1962), S. 197 ff und 200 ff).

Nachteilig ist bei diesem Chromerzaufschlußverfahren, daß selbst bei Aufschluß eines "chemischen" Chromerzes, das einen Gehalt von etwa 45 % Cr^O-, aufweist, die Ausbeute an wasserlöslichem Chromat nur 75 bis 85 % beträgt, d.h. daß bis zu einem Viertel des im Erz vorliegenden Chroms nicht aufgeschlossen wird, sondern im Laugungsrückstand verbleibt.

Die vorstehend geschilderte Situation wird noch schwieriger durch die zunehmende Verknappnung an Rohstoffen für die Dichromatfabrikation, speziell an chemischen Chromerzen (chemical grade = high-iron chromite, entsprechend der Nomenklatur des US Bureau of Mines, vgl. Ulimanns Encyklopädie, IV. Auflage, (1975), Bd. 9. S, 606), daher sind verbesserte Aufschlußverfahren von großer Bedeutung.

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Ein üblicherweise zum Einsatz gelangendes chemisches Chrom»? erz hat z.B. folgende Zusammensetzung (Südafrika, Transvaal)

44,5 % Cr₃O₃, 26,4 % FeO, 14,4 % Al₃O₃, 10,6 % MgO, 3,5 %

Der Kieselsäure-Gehalt (aus Mineralien der Gangart) ist einer der Gründe, daß beim konventionellen Chromerzaufschlußverfahren das im Erz vorliegende Chrom nicht völlig aufgeschlossen wird, sondern im Laugungsrückstand als Cr₃O₃ verbleibt.

Die ungünstige Beeinflussung des Aufschlußgrades durch SiO» liegt nicht nur an der bereits erwähnten leichten Bindung von Alkali (vgl. P. Dilthey und J. Weise, Winnacker-Küchler, Chemische Technologie, C. Hanser-Verlag München, Bd. 2 (1970), S. 88) - das dann nicht mehr für die Alkalichromat-Bildung zur Verfügung steht sondern auch an der bevorzugten Bildung von Alkalisilicaten aus der Gangart bei der Aufschlußreaktion, noch bevor das sehr stabile Spinellgitter angegriffen wird. Wegen des niedrigen Festpunktes des z.B. entstandenen Natriumsilicats (Smp des reinen Na₂SiO₃: 1O88°C) verläuft der Aufschluß dann aber nicht vollständig, da Sauerstoff nicht mehr in genügendem Maße in die Aufschlußmischung eindiffundieren kann. Wird die zugesetzte Alkalimenge erhöht, werden auch andere Erzbegleitelemente, insbesondere

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das ΑΙ,,Ο.., mit aufgeschlossen die Aufarbeitung aluminathaltiger Chromatlösungen bereitet jedoch erhebliche Schwierig' keiten, insbesondere bei der Filtration (vgl. DOS 2 365 271, Seite 4).

Chemische Chromerze sollten daher nur 3 bis maximal 5 % SiO„ enthalten (vgl. US-Stockpile-Spezifikation, W. Gocht, Handbuch der Metallmärkte, Springer-Verlag 1974, S. 89).

Im Zuge der zunehmenden Verknappung an Rohstoffen für die Dichromatfabrikation, insbesondere an chemischen Chromerzen, ist es wünschenswert, die Chromatausbeute zu erhöhen und darüberhinaus auch SiO -reiche, z.B. metallurgische (metallurgical grade) oder refraktäre/feuerfeste (refractory grade) Erzqualitäten einsetzen zu können, wobei metallurgische Erze bis 8 %, feuerfeste bis 6 % SiO „ enthalten können.

Neben dem SiO„-Gehalt spielt der MgO-Gehalt der Erze im Spinellgitter des Chromeisensteins eine die Ausbeute speziell die Raum-Zeit-Ausbeute - herabsetzende Rolle, da dadurch die Kinetik des Aufschlußprozesses verschlechtert wird. Erze mit einem höheren Gehalt an MgO. Cr-O., (Magnesiochromit) werden daher von der chemischen Industrie bislang häufig abgelehnt (vgl. Dilthey und Weise, loc.cit., S. 87). Speziell metallurgische Erze besitzen aber einen hohen MgO-Gehalt, z.B. bis zu 20 %, in Extremfällen bis über 30 % und dann entsprechend weniger FeO.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein technisch durchführbares Verfahren zu finden, das es gestattet _f die verfügbaren Chromerze und insbesondere MgO- und Siegreiche Chromerze bzw. Armerze (Erze mit sehr niedrigen Chromgehalten) mit einem hohen Gangartanteil besser auszunutzen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zum Aufschluß von Chromerzen und/oder chromhaltigen Rückständen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das chromhaltige Material gegebenenfalls mit Zuschlagstoffen zunächst einer Vorröstung unterworfen wird und anschließend mit Alkaliverbindungen in Gegenwart von Sauerstoff und Magerungsmitteln bei Temperaturen oberhalt 800°C aufgeschlossen wird.

Es wurde nun gefunden, daß die Ausbeute beim anschließenden alkalisch-oxydierenden Aufschluß von Chromerzen wesentlich erhöht werden kann und insbesondere auch metallurgische oder feuerfeste Erzprovenienzen mit hohen Gehalten an MgO und/oder SiO₂ bzw. Chromarerze für den chemischen Erzaufschluß eingesetzt werden können, wenn man diese zunächst in einer Vorröstung bei höheren Temperaturen mit Zuschlagstoffen ohne Zusatz von Alkali behandelt. Als Zuschlagstoffe zur Zersetzung des Spinellgitters dienen SiO₃ oder Al₂O.,/ bzw. alle solche Materialien, die Silicium-und/oder Aluminiumoxid enthalten oder bilden können. Die Zuschlagstoffe werden den aufzuschließenden Erzen bzw. chromhaltigen Rückständen oder deren Gemischen zudosiert, wobei ein Verhältnis von

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SiO :A1-O, um 2 : 1 eingestelltwird. Hierbei muß das im Erz bereits vorliegende SiO₂ aus der Gangart mitberücksichtigt werden, so daß dann evtl. weniger oder im Extremfall überhaupt kein SiO₃, sondern Al₃O₃ zugesetzt werden muß. Nur die im Erz bereits vorhandene Menge an Al₃O₃ bzw. SiO₂'wird berücksichtigt, nicht jedoch eine solche im sogenannten Laugungsrückstand, wo diese bereits größtenteils als Natriumalumosilicat (Na₃O-Al₃O₃^ SiO₃) vorliegt.

Bei dem angestrebten Verhältnis von SiO₃TAl₃O₃ sollte das SiO₃ möglichst nicht in einem größeren überschuß-als es dem Verhältnis SiO₃CAl₃O₃ von 2:1 entspricht- verwendet werden, ein geringer Überschuß an Al₃O₃ schadet jedoch nichts.

Eine eventuelle Reinigung der Chromatlauge ist dann erforderlich, wenn der anschließende Aufschluß mit größeren überstöchiometrischen Mengen an Alkali durchgeführt wird. Die Reinigung von aluminium- oder siliciumhaltigen Verbindungen wird durch hydrothermale Fällung von Alkalialuminiumsilicat der allgemeinen Formel nMe₃ 0-InSiO₃-nAl O₃-XH₃O vorgenommen ,wobei η bzw. m ganze oder gebrochene Zahlen von 0,8 bis 1,2 bzw. 1,3 bis 4,3 bedeuten und χ den Hydratisierungsgrad anzeigt. Me steht für Alkali- und/oder Erdalkalimetalle, wobei diese auch gemischt vorkommen und teilweise noch durch Wasserstoff ersetzt sein können. Die Fällung wird durch Erhitzen der Lösung auf Temperaturen über 30°C, vorzugsweise über 60°C und vorzugsweise bei Normaldruck durchgeführt. Als Fällungsmittel werden soviel aluminium- bzw. siliciumoxidhaltige Materialien verwendet, so daß ein SiO₃:A1₃O₃-Verhältnis von 0,8:1 bis 5:1 in der rohen Chromatlauge eingestellt wird.

Die vorstehend beschriebene Röstung wird bei Temperaturen um 400-1200°C durchgeführt, die denen des eigentlichen Aufschlußprozesses entsprechen, bzw. sogar teilweise wesentlich niedriger sind.

Überraschenderweise gelingt es durch diese thermische Vorbehandlung, das Spinellgitter des Chromerzes soweit zu verändern, daß beim nachfolgenden alkalisch oxydierenden Aufschluß selbst

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teimetallurgischen Erzen bzw. Armerzen Ausbeuten bis zu 95% erhalten werden, ohne daß z.B. störende Verklinkerkungen oder Anbackungen beim Ofenprozeß auftreten. Bei der zuzugebenden Alkalimenge wird ein Verhältnis Cr₃O₃INa₂O um etwa 1:2 bis 1:4 angestrebt und weiterhin zusätzlich soviel Alkali zugegeben, daß ein Verhältnis Na₂O:SiO„ um 1:2 erhalten wird.

Es ist bemerkenswert, daß bereits weit unterhalb der Schmelztemperatur des Magnesiochromits (von etwa 2000 C) bzw. von Chromeisenstein (etwa 1545 - 173O°C) Reaktionen im festen Zustand auftreten, die zu einer irreversiblen Veränderung der Chromerzstruktur führen, der genaue Reaktionsablauf ist noch nicht bekannt.

In einer weiteren Ausführungsform wird die vorgeröstete Chromerzmischung vor der eigentlichen alkalisch oxidierenden Aufschlußreaktion mit physikalischen bzw. mechanischen Methoden, z.B. durch Schwerkrafttrennung oder Flotation, in eine Cr-O^-reiche Fraktion - die dann konventionell alkalisch-oxidierend aufgeschlossen wird und eine künstlich hergestellte Gangart-reiche Fraktion aufgetrennt.

Diese Verfahrensvariante ist dann vorteilhaft, wenn eine Abtrennung einschl. der Chromverluste wirtschaftlicher ist als Alkaliverluste bei der direkten Weiterverarbeitung der vorgerösteten Chromerzmischung, da dann entsprechend weniger Alkali als unlösliches Natriumalumosilicat im Chromerzendschlamm verbleibt.

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AIs SiO₂-haltige Komponente werden bei der Vorröstung z.B. feingemahlener Quarz oder andere stark siliciumhaltige Materialien eingesetzt, vorteilhaft sind gefällte Kieselsäuren wegen ihrer erhöhten Reaktionsfähigkeit, auch solche aus der H₂SIFg-Aufarbeitung, wie sie in der Industrie anfallen (DOS 2 347 485).

Als Al₂O₃- Komponente werden z.B. Aluminiumoxid selbst, Bauxite oder andere stark aluminiumoxidhaltige Stoffe eingesetzt.

Neben Chromerzen verschiedener Provenienzen werden als chromhaltige Rückstände auch Laugungsrückstände konventioneller Aufschlußprozesse eingesetzt.

Als Vorerhitzungsaggregat können verschiedene Ofentypen eingesetzt werden, z.B. Drehrohr-, Teller-, Ringherd- oder Wirbelbettöfen bzw.Schachtofen.Im letzteren Fall sollten aber die spezifischen Gewichte der eingesetzten chromhaltigen Materialien und der SiO₂/Al₂O -haltigen Zuschlagstoffe nicht zu unterschiedlich sein, da sonst eine Separierung bzw. Austragung eintreten kann. Gegebenenfalls muß hier dann vorher eine Granulierung der zu röstenden Mischung vorgenommen werden.

Die vorliegende Erfindung soll anhand der folgenden Beispiele noch weiter erläutert werden;

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Beispiel I ' 4ή-

1) Vergleichsbeispiel

Eine Mischung aus 100 Teilen eines metallurgischen Chromerzes (der Zusammensetzung 48,2 % Cr O_, 15,6 % Fe₂O , 8,1 % Al₂O , 7,0 % SiO₂, 19,5 % MgO und Spuren CaO, TiO₂ und Vanadin), 67,2 Teilen Soda (100 % bezogen auf Cr₅O₃) / 180 Teilen eines Laugungsrückstandes eines vorangegangenen konventionellen Chromerzaufschlusses mit 13,1 % Cr₃O₃ und 15 Teilen Abbrand wurde 2 Stunden bei 1080 C unter Luftzutritt im elektrisch beheizten Muffelofen geglüht.

Nach der Laugung von 100 Teilen dieses Aufschlußgutes mit 500 Teilen Wasser erhielt man Na^CrO- in einer Ausbeute von 67 %; die Chromatlauge enthielt jedoch noch 1,2 % freie NaOH, 0,5 % Al und 0,1 % SiO , bezogen jeweils auf 100 Teile Reaktionsmischung.

Der Laugungsrückstand enthielt noch 15,3 % Cr₂O₃. Eine Übertragung dieser Aufschlußreaktion auf technische Aggregate, wie z.B. Drehrohrofen, ist nur unter größeren Schwierigkeiten möglich, da durch den hohen SiO₃-Anteil leichtschmelzende Alkalisilikate eine Ausbeuteverminderung sowie Anbackungen im Ofen bewirken können.

2) Erfindungsgemäß wurden 100 Teile Chromerz der obigen Zusammensetzung mit 2,51 Teilen SiO - hergestellt aus H_SiF, - nach inniger Durchmischung 2 Stunden bei 1080 C im elektrisch beheizten Muffelofen geglüht;

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• Λ.

nach Zusatz des SiO „ wurde in der Mischung ein SiO₃: Al O Verhältnis von ca. 2 : 1 erreicht. Nach dem Abkühlen wurde das so vorbehandelte Erz mit 76 Teilen Soda (113 % bezogen auf Cr₂O₃), 180 Teilen Laugungsrückstand (13,1 % Cr₃O₃) und 15 Teilen Abbrand gemischt. 200 Teile dieser Mischung wurden nun 2 Stunden unter Luftzutritt bei 1080°C im elektrisch beheizten Muffelofen geglüht. Nach der Laugung erhielt man 44,8 Teile Na CrO., entsprechend einer Ausbeute von 81 %, bezogen auf das eingesetzte Chromerz. Der Cr₂O₃ des Laugungsrückstandes ermäßigte sich auf 12,6 %. Der Sodaüberschuß von 13 % bezogen auf Cr₃O₃ - war zur Bildung von Verbindungen der Zusammensetzung Na₃CAl₃O₃^ erforderlich, so daß für den eigentlichen Aufschluß kein Alkaliüberschuß vorlag.

Die Chromatlauge enthielt trotz der größeren Soda-Menge nur noch 0,4 % NaOH, 0,1 % Al und 0,1 % SiO₃, bezogen auf 100 g Reaktionsmischung.

Beispiel II

1) Vergleichsbeispiel

Eine Mischung aus 100 Teilen eines kieselsäurereichen Chromerzes (der Zusammensetzung 40,8 % Cr_0_, 17,35 % Fe₃O₃, 11,6 % Al₃O₃, 10,7 % SiO₃, 16,7 % MgO und Spuren an CaO, TiO₃ und Vanadin), 57 Teilen Soda (100 % bezogen auf Cr₃O₃ im Feinerz), 180 Teilen Laugungsrückstand (mit 13,1 % Cr₃O ) eines vorhergehenden konventionellen Chromerzaufschlusses und 15 Teilen Abbrand wurde 2 Stunden bei 1080°C im Muffelofen unter

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Luftzutritt geglüht. Nach der Laugung mit 5OO Teilen Wasser erhielt man Na CrO. in einer Ausbeute von 75,8 %, bezogen auf Cr_O_ im Feinerz; der Laugungsrückstand enthielt noch 12,7 % Cr O . Die Chromatlauge enthielt, bezogen auf 1OO Teile Schmelze, zusätzlich 0,1 % NaOH, O,O5 % Al und 0,04 % SiO .

Eine technische Ausführung dieser Aufschlußreaktion dürfte bei diesem hohen SiO_-Gehalt des Erzes in Drehrohrofen unter vergleichbaren anderen Bedingungen mit den angegebenen Ausbeuten nicht möglich sein.

2) Erfindungsgemäß wurden 1OO Teile Chromerz der obigen Zusammensetzung mit 2,95 TeildRSiO- - aus H₃SiF₆ hergestellt - gemischt und 2 Stunden bei 1O8O°C im Muffelofen geglüht. Durch den Zusatz von SiO „ wurde insgesamt ein SiO„:Äl O^-Verhältnis von ca. 2:1 eingestellt. Nach dem Abkühlen wurde das so vorgeröstete Erz mit 69 Teilen Soda (121 %,bezogen auf Cr₂O₃ im Feinerz), 18O Teilen Laugungsrückstand eines vorangegangenen konventionellen Chromerzaufschlusses (mit 13_r1 % Cr₃O₃) und 15 Teilen Abbrand gemischt und 2 Stunden bei 1O8O C im Muffelofen unter Luftzutritt geglüht. Nach der Laugung erhielt man Na₃CrO₄ in einer Ausbeute von 91 %, bezogen auf das Cr₃O- im Feinerz; der Laugungsrückstand enthielt noch 10,7 % Cr₃O₃.

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. 4 ff.

Der Sodaüberschuß von 21 % entsprach derjenigen Alkalimenge, die zur Einstellung des Verhältnisses SiO₂ = 1:1:2 erforderlich war, d.h. ZUmCr₂O₃ kein Überschuß.

Die erhaltene Chromatlauge enthielt trotz der eingesetzten großen Alkalimenge nur noch 0,1 % MaOH, 0,07 % Al und 0,1 % SiO-, bezogen auf 1OO g Reaktionsmischung.

Beispiel III

1) Vergleichsbeispiel

Es wurden 100 Teile Chromerz (Armerz mit hohem Gangart anteil) mit der Zusammensetzung 33,8 % Cr₃O₃, 12,1 % Pe₃O₃, 6,6 % Al₃O₃, 14,4 % SiO₂, 18,O % MgO und Spuren CaO, TiO₂ und Vanadin), 47 Teile Soda (1OO % der Theorie, bezogen auf Cr-jQ-j-Gehalt) , ISO Teile Laugungsrückstand eines vorhergeganenen Aufschlusses mit 13,1 % Cr₃O₃ und 15 Teile Abbrand 2 Stunden bei 1O8O C unter Luftzutritt im Muffelofen geglüht. Nach der Laugung erhielt man Na₇CrO₄ in einer Ausbeute von 63,3 %, bezogen auf eingesetztes Cr₂O₃ im Feinerz. Der Laugungsrückstand enthielt noch 13,5 % Cr₃O₃.

2) Brfindungsgemäß wurden 1OO Teile Chromerz der vorgenannten Zusammensetzung mit 5,64 Teilen Aluminiumoxid 2 Stunden bei 1080 C im Muffelofen geglüht; durch die Zugabe von Al₃O₃ wurde in der Mischung insgesamt ein Verhältnis von SiO₃:Al₂O₃ wie ca. 2 : 1 eingestellt.

Nach dem Abkühlen wurde das mit Al₃O₃ vorbehandelte Erz mit 60 Teilen Soda (130,4 % der Theorie, bezogen auf Cr₃O₃ im Feinerz), 18O Teilen Laugungsrückstand

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* Vereines vorangegangenen konventionellen Aufschlusses (mit 13,1 % Cr₂O₃) und 15 Teilen Abbrand gemischt und 2 Stunden bei 1O8O°C unter Luftzutritt im Muffelofen geglüht. Nach der Laugung erhielt man Na₃CrO₄ in einer Ausbeute von 95 %, bezogen auf Cr₂O₃ im Feinerz; der Laugungsrückstand enthielt noch 9,7 % Cr₃O₃. Der Sodaüberschuß von 30,4 % war zur Einstellung des Verhältnisses von Na₃OtAl₂O₃ISiO₂ wie etwa 1:1:2 erforderlich, d.h. zum Aufschluß im Cr₃O₃ kein Alkaliüberschuß. Die Chromatlauge enthielt, trotz der eingesetzten großen Alkalimenge, nur noch 0,5 % NaOH und war frei von Aluminium.

Beispiel IV

1) Vergleichsbeispiel

Eine Mischung von 100 Teilen eines metallurgischen Chromerzes (der Zusammensetzung 49,7 % Cr₅O₃, 14,9 % Fe₃O₃, 16,7 % Al₃O₃, 2,3 % SiO₃, 15,9 % MgO und Spuren CaO, TiO₃ und Vanadin), 69 Teilen Soda (100 % der Theorie, bezogen auf eingesetztes Cr₃O₃ im Feinerz), 180 Teilen Laugungsrückstand (13,1 % Cr₃O₃) eines vorangegangenen konventionellen Chromerzaufschlusses und 15 Teilen Abbrand wurden 2 Stunden bei 1080 C unter Luftzutritt im Muffelofen geglüht. Nach der Laugung erhielt man Na₃CrO₄ in einer Ausbeute von 74,5 %, bezogen auf das eingesetzte Cr₃O₃ des Feinerzes; der Laugungsrückstand hat 14,3 % Cr₃O₃. Die Chromatlauge enthielt noch 0,3 % HaOH, 3ezogen auf 100 Teile Aufschlußgut.

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• 4$.

2) Erfindungsgemäß wurden 100 Teile Chromerz der vorge^ nannten Zusammensetzung mit 17,4 Teilen SiO „ 2 Stunden bei 1080°C im Muffelofen geglüht; durch den Zusatz von SiO- wurde ein SiO :Al₃O₃-Verhältnis von 2 : 1 einge^ stellt.

Nach dem Abkühlen wurde das so mit SiO- vorbehandelte Erz mit 87 Teilen Soda (126,1 % der Theorie, bezogen auf eingesetztes Cr₃O₃), 180 Teilen Laugungsrückstand eines vorangegangenen konventionellen Chromerzaufschlusses (mit 13,1 % Cr₃O ) und 15 Teilen Abbrand 2 Stunden bei 1080 C unter Luftzutritt im Muffelofen geglüht. Nach der Laugung mit Wasser erhielt man Na CrO. in einer Ausbeute von 95,1 % der Theorie, bezogen auf eingesetztes Feinerz und einen Laugungsrückstand mit 10,1 % Cr₂O₃.

Der Sodaüberschuß von 26,1 % diente wiederum lediglich zur Einstellung des Verhältnisses Na_0;Al„0_:SiO„ von etwa 1:1:2, d.h. zum Aufschluß im Cr₂O₃ kein Alkaliüberschuß.

Die erhaltene Chromatlauge war frei von Aluminium und enthielt nur noch ca. 0,4 % NaOH trotz der größeren eingesetzten Sodamenge.

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Beispiel V *

1) Vergleichsbeispiel

Eine Mischung aus 100 Teilen eines chemischen Chrom— erzes mit einem hohen SiO₃~Anteil (der Zusammensetzung 45,0 % Cr₂O₃, 21,0 % Fe₃O₃, 13,7 % Al₃O₃, 7,3 % SiO₃, 9,6 % MgO und Spuren CaO, TiO₃ und Vanadin), 63 Teilen Soda (100 % der Theorie, bezogen auf eingesetztes Cr₃O₃ im Feinerz), 180 Teilen Laugungsrückstand (13,1 % Cr₃O-) aus einem vorangegangenen konventionellen Chromerzausschluß und 15 Teilen Abbrand wurden 2 Stunden bei 1080°C unter Luftzutritt im Muffelofen geglüht. Nach der Laugung mit Wasser erhielt man Na₃CrO. in einer Ausbeute von 79,3 %, bezogen auf eingesetztes Cr₃O₃ im Feinerz.

Der Laugungsrückstand enthielt noch 12,8 % Cr₃O₃; die Chromatlauge enthielt noch 0,06 % NaOH und 0,06 % Al, bezogen auf 100 Teile eingesetzter Reaktionsmischung.

2) Erfindungsgemäß wurden 100 Teile des vorgenannten Chromerzes mit 8,8 Teilen SiO₃ 2 Stunden bei 1080°C im Muffelofen vorgeröstet. Der Zusatz von SiO „ bedingte ein Verhältnis von SiO„:Al„O-. wie etwa 2:1. Nach dem Abkühlen dieser Mischung wurde das so vorgeröstete Chromerz mit 77 Teilen Soda (122,2 % der Theorie, bezogen auf Cr₃O₃ im Feinerz), 180 Teilen Laugungsrückstand eines vorangegangenen konventionellen

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Chromerzaufschlusses (mit 13,1 % Cr₃O₃) und 15 Teilen Abbrand gemischt und 2 Stunden bei 1O8O°C unter Luftzutritt geglüht. Nach der Laugung erhielt man Na₃CrO₄ in einer Ausbeute von 88 % der Theorie, bezogen auf Cr_?0_ des Feinerzes und einen Laugungsrückstand mit 11,3 % Cr₃O₃.

Der Sodaüberschuß von 22,2 % entsprach derjenigen benötigten Menge, die erforderlich war, um ein Verhältnis für Na₃OrAl₂O₃:SiO₂ von etwa 1:1:2 einzustellen. Die Chromatlauge enthielt, trotz der absolut gesehenen größeren Sodamenge nur noch 0,16 % NaOH und 0,06 % Al, bezogen auf 100 Teile Reaktionsmischung.

Beispiel VI

100 Teile eines metallurgischen Chromerzes (48,2% Cr₉O-., 15,6 % Fe₃O₃, 7,0 % SiO₂, 8,1 % Al₂O₃, 19,5 % MgO) wurden mit 134,45 Teilen Soda (200% d.Th., bezogen auf Cr₃O₃) und 195 Teilen Fe₃O₃ (als Magerungsmittel) vermischt und Stunden bei 1100°C geglüht. Daraus konnte Na₃CrO₄ nur in einer Ausbeute von nur 69,8 %, bezogen auf insgesamt vorhandenes Cr₃O₃, gewonnen werden, wobei die Chromatlauge noch 0,07 % SiO₂, 14,48 % NaOH und 0,58 % Al enthält.

Beispiel VII

100 Teile eines metallurgischen Chromerzes (Zusammensetzung wie Bsp. VI) wurden mit 201,7 Teilen Soda (300 % d.Th. bezogen auf Cr₃O₃ im Feinerz)und 195 Teilen Abbrand (als Magerungsmittel) vermischt und 2 Stunden bei 1100°C geglüht. Von insgesamt ursprünglich vorhandenem Cr₃O₃ wurden 86,0 % in

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Form von Na₂CrO₄ gewonnen, allerdings enthält die Chromatlauge noch 21,68 % freie NaOH, 0,78 % Al welches zusätzlich wieder abgetrennt werden muß.

Beispiel VIII (erfindungsgemäß)

100 Teile eines metallurgischen Chromerzes (der Zusammensetzung 41,7 % Cr₃O₃, 15,9 % Fe₃O₃, 19,9 % Al₃O 4,1 % SiO und 17,6 % MgO, sowie Spuren von CaO, und Vanadin-Verbindungen) wurden mit 19,3 Teilen

, hergestellt aus technischer H₀SiF., 2 Stunden

bei 1000 C in Abwesenheit von Alkali geglüht; der Zusatz von SiO₀ entsprach einem Gesamtverhältnis in der Mischung von SiO₂:Al O₃ wie etwa 2:1.

Die so vorbehandelte Mischung aus Feinerz und SiO₀ wurde nach dem Abkühlen, Mahlen und Sieben auf eine Korngröße von 50 ,u auf einem Laborstoßherd aufgetrennt; die Parameter, wie Hub-, Quer- und Längsneigung, Flüssig-Feststoff-Verhältnis, Querstromwassermenge und dergleichen, zur Aufbereitung dieser Gemische auf dem Stoßherd wurden zweckmaßigerwexse jeweils in einem Vorversuch experimentell bestimmt.

Nach dieser Methode wurden eine Cr₂O₃-reiche (Konzentrat) und eine Cr₂O₃~arme Fraktion (sogenannte synthe tische Berge) erhalten. Das gesamte getrocknete Cr₃O₃ haltige Konzentrat (79,8 Teile, 45,9 % Cr₃O₃) wurde sodann mit 51,1 Teilen Soda (100 % der Theorie) und

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zur Magerung mit 117 Teilen Laugungsrückstand (13,1 % Cr₂O ) eines vorhergegangenen Standard-Chromerzaufschlusses sowie 10 Teilen Abbrand gemischt und 2 Stunden bei 1100 C unter Luftzutritt geglüht.

Nach dem Laugen erhielt man 75,3 Teile Natriumchromat (84,7 % Ausbeute, bezogen auf das insgesamt im unbehandelten Feinerz vorhandene Cr₂O₃ und 96,5 % bezogen auf das eingesetzte Kernzentrat).

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Claims

Patentansprüche

1) Verfahren zum Aufschluß von Chromerzen und/oder chromhaltigen Rückständen, dadurch gekennzeichnet, daß das chromhaltige Material gegebenenfalls mit Zuschlagstoffen zunächst einer Vorröstung unterworfen wird und anschließend mit Alkaliverbindungen in Gegenwart von Sauerstoff und Magerungsmittel bei Temperaturen oberhalb 800 C aufgeschlossen wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorröstung bei Temperaturen von etwa 400 bis 1200 ggf. mit Zuschlagstoffen durchgeführt wird.

3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuschlagstoffe solche Materialien, die Siliciumoxid und/oder Aluminiumoxid enthalten oder bilden können, verwendet werden.

4) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischung aus chromhaltigem Material und Zuschlagstoffen ein Molverhältnis von SiO₂:Al₃O₃ von etwa 2:1 eingestellt wird.

5) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischung aus chromhaltigem Material und Zuschlagstoffen Al₃O- gegenüber SiO- im geringen Überschuß über das Verhältnis 1:2 vorliegt.

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6) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5_f dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeröstete Mischung einer physikalischen und/oder mechanischen Trennung unterworfen wird und nur die chromreichere Fraktion einem alkalisch oxidierenden Aufschluß zugeführt wird.

7) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeröstete Mischung mit soviel Alkaliverbindungen, vorzugsweise Soda- und/ oder Natronlauge bzw. den entsprechenden Kaliumverbindungen versetzt wird, daß über das Verhältnis Cr₉O.,: Na₂O wie etwa 1:2 bis 1_:4 hinaus ein Verhältnis SiO^: Na₂O wie etwa 1:0,5 eingestellt wird.

8) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorröstung bei Temperaturen von 700 bis 1100 C durchgeführt wird.

9) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere Gangart-reiche chemische Chromerze, bzw. metallurgische oder refraktäre Chromerzqualitäten eingesetzt werden.

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