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Verfahren zur Herstellung von Alkalichromat Das Ausgangsmaterial für
die Herstellung von Alkalichromaten im chemischen Großbetriebe ist in der Regel
der Chromeisenstein, welcher mit Soda und Kalk oder anderen basischen Zuschlägen
gemischt und sodann einem oxydierenden Röstprozeß unterworfen wird. Früher führte
man die Ofenarbeit in Handöfen mit oder ohne Rekuperativsystetn aus. Alsdann ging
man dazu über, den Röstprozeß zu mechanisieren und bediente sich hierfür rotierender
Telleröfen oder Drehrohröfen, denen aber eine Reihe von Mängeln anhaften. Besonders
lästig ist bei Drehrohröfen die Neigung der Chromfritte, an den Ofenwandungen anzubacken
und dadurch die unangenehme Kranzbildung zu verursachen.
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Nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird der oxydierende
Röstprozeß in Schachtöfen durchgeführt. Man verwendet hierzu Schachtöfen, wie sie
schon für andere Prozesse üblich sind. Die zu oxydierende, aus Chromerz, Soda, Kalk
oder anderen basischen Zuschlägen, z. B. Auslaugerückständen von früheren Aufschlüssen,
bestehende Mischung, die man zwecks Verhütung des Zusammenschmelzens des Reaktionsgutes
hinreichend magert, wird in gebräuchlicher Weise in Brikettform gebracht. Man kann
den Briketten irgendeine beliebige Form geben, welche bei gleichmäßiger Ofenbeschickung
den Gasen, die den Ofen passieren, überall ungehinderten Zutritt gestattet. Zu diesem
Zweck gibt man den Briketten vorteilhaft eine zylindrische Form oder die Form der
bekannten Eierbrikette. Man kann z. B. eiförmige Brikette verwenden, welche einen
Längsdurchmesser von 55 mm, eine Breite von 35 mm und eine Dicke von 2o mm haben.
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Der für das vorliegende Verfahren zu verwendende Schachtofen besteht
beispielsweise aus einem feuerfest gemauerten Schacht, der oben offen ist und aus
dem das fertigoxydierte Gut unten periodisch abgezogen wird. Die Brenngase läßt
man etwa in mittlerer Höhe des Schachtes eintreten. Die Oxydationsluft führt man
getrennt von den Verbrennungsgasen von unten her in den Ofen ein. Zur Durchführung
des Verfahrens wurde beispielsweise eine Mischung aus ioookg Chromerz, 75o kg calc.
Soda, iooo kg frisch gelöschtem Kalk und 75o kg Laugereirückstand von früheren Aufschlüssen
zu Preßlingen verarbeitet. Hierbei hatte das Chromerz folgende Analyse: q.8,32 0,1,
Cr. 03, 13,2-% Mg 0, 1587 % Fe203, 1629 010 A1203, q.,62 % Si02 und o,95 0j0 Ca0.
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Die Ausführung des Ofenprozesses wurde in der bei Schachtöfen üblichen
Weise gehandhabt. Die Brikette wurden oben aufgegeben, und die fertigoxydierten
Preßlinge wurden unten von Zeit zu Zeit abgezogen. Die Oxydation fand in der heißesten
Zone statt, in der eine Temperatur von etwa ioSo°
herrschte. Die
Oxydationsluft wurde von unten her in den Schacht eingeblasen, wobei das unter der
Reaktionszone liegende heiße Material zur Vorwärmung für die Luft diente. Die Luftmenge
für die Oxydation wurde so bemessen, daß in den abgehenden Gasen noch 8 bis io °1o
Sauerstoff vorhanden waren. In der Reaktionszone verweilten die 'Preßlinge etwa
30 bis 45 Minuten. Nach dieser Zeit wurde ein Teil der Preßlinge aus der
Reaktionszone nach unten abgezogen und frisches Gut von oben aufgegeben. Im Reaktionsgut
wurden etwa 95 °1o des ursprünglich dreiwertigen Chroms in Chromat übergeführt.
Die Chromfritte wurde in bekannter Weise gelaugt und auf Bichromat verarbeitet.
Sinngemäß kann man das Verfahren auf die Herstellung von Kaliumchromat anwenden,
indem man an Stelle von Soda Pottasche benutzt.
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Die vorliegende Erfindung bedeutet für die Alkalichromatherstellung
gegenüber den bisherigen Verfahren einen wichtigen technischen Fortschritt, da der
Schachtofen infolge besserer Wärmeausnutzung, einfacherer Bedienung und längerer
Lebensdauer den bisher üblichen Ofensystemen überlegen ist. Überraschend ist hierbei
der Umstand, daß trotz Anwendung von Preßlingen eine vollständige Durchoxydation
bis in den Kern in kürzeren Reaktionszeiten als bei den bisher gebräuchlichen Ofensystemen
möglich ist.
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Die Brauchbarkeit des Schachtofens für den Alkalichromatprozeß war
nicht vorauszusehen. Bei den üblichen Verwendungsarten des Schachtofens handelt
es sich entweder um thermische Zersetzungen, z. B. um die Abspaltung von Kohlendioxyd
beim Brennen von Kalk, oder um Reduktionsvorgänge unter Bildung von Reaktionsgasen,
z. B. Kohlenoxyd und Kohlendioxyd, wie beispielsweise beim Hochofenprozeß. In allen
diesen Fällen findet eine Gasentwicklung statt, d. h. ein Austritt von Gasen aus
dem festen, stückigen Reaktionsgut nach außen. Im Gegensatz hierzu muß bei der Chromatherstellung
der die Oxydation bewirkende Sauerstoff von außen her in die Formlinge eintreten,
und es war nicht vorauszusehen, daß hierbei der Luftsauerstoff, der zusammen mit
den Feuergasen sich durch den Ofen bewegt, in die Preßlinge so vollsändig eindringt,
daß eine befriedigende Oxydation in praktisch sehr kurzen Zeiten stattfindet. Man
mußte im Gegenteil annehmen, daß eine Oxydation nur in der äußeren Zone der Preßlinge
stattfindet, während im Kern derselben die Masse gar nicht oder nur teilweise umgesetzt
wird. Zu dieser Annahme mußte man um so mehr kommen, als nach einem bekannten Vorschlag
zur Herstelung von Chromat unter Benutzung des Schachtofens die Oxydation außerhalb
des Ofens vorgenommen werden muß. Nach diesem bekannten Verfahren wird aus gebranntem
oder kohlensaurem Kalk und Chlorcalciumlauge ein dicker Brei angerührt und in diesen
das gepulverte Chromerz hineingeknetet. Die aus dieser Masse geformten Ziegel werden
nach dem Trocknen in einem kontinuierlichen Kalkofen durchgeglüht und alsdann aus
dem Ofen herausgezogen, um hierauf außerhalb des Ofens der Oxydation zu Chromat
unterworfen zu werden. Diese Oxydation findet unter dem Einfluß der Außenluft in
offenen Schuppen oder Lüftungskammern statt. Daraus, daß nach diesem Verfahren die
Oxydation außerhalb des Ofens verlegt wird, mußte man schließen, daß die Herstellung
von Chromaten durch Oxydation des brikettierten Gutes in dem Schachtofen selbst
nicht für möglich gehalten wurde.
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Nach einem anderen bekannten Verfahren werden Formlinge aus Chromerz
und Soda in Reihen mit Zwischenräumen in einen Muffelofen eingesetzt und alsdann
unter Ausschluß des Zutritts der Flammgase der Einwirkung eines durch die Muffel
geschickten erhitzten Luftstromes ausgesetzt. Man hat bei diesem Verfahren die Fernhaltung
der Verbrennungsgase zur Durchführung der (Oxydation für notwendig gehalten, da
man annahm, daß der Kohlensäuregehalt der Verbrennungsgase die Zersetzung der Soda
erschwert, so daß statt der Oxydation der Preßlinge lediglich ein Erhitzen. und
demzufolge ein Schmelzen derselben erfolgt. Im Gegensatz zu dieser bekannten Arbeitsweise
wird nach dem vorliegenden Verfahren.ohne Fernhaltung der Verbrennungsgase gearbeitet.
Dies stellt einen überraschenden Fortschritt dar, da nicht von vornherein anzunehmen
war, daß im Schachtofen mit einem Gemisch von Oxydationsluft und Verbrennungsgasen
eine Durchoxydation der Preßlinge bis in den Kern hinein ohne Schmelzen derselben
möglich ist.