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Verfahren zum Aufschluß von Zirkonerzen Es sind Verfahren bekannt,
Zirkonerze chlorierend aufzuschließen. Diese werden durchweg in der Weise durchgeführt,
daß entweder Chlor auf ein auf 8oo bis iooo° er-; hitztes Gemenge von Zirkonerz
und. Kohle oder Kohlenoxyd und Chlor bzw. Phosgen bei niederer Temperatur, etwa
5oo°, auf Zirkonerz zur Einwirkung gebracht werden. Als Ausgangsgut sind hier nur
oxydische Erze geeignet, da Zirkonsilicat erst über iooo°; etwa ab iaoo°, angegriffen
wird. Als Reaktionserzeugnis entsteht hierbei Zirkonchlorid, das beim Lösen in Wasser
nach der Gleichung Zr C14 + H2 O = Zr O C12 -'r z H Cl stürmisch Salzsäure entwickelt.
Es sind auch Verfahren zum alkalischen Aufschluß des Zirkons bekannt. Diese bestehen
darin, daß man Zirkonerz mit Ätznatron, Soda oder noch besser Kalk erhitzt. Kalk
ist dabei den Alkalien überlegen, da er bei den benötigten Temperaturen von etwa
goo bis i ioo° im Gegensatz zu ihnen nicht schmilzt. Hier besteht kein Anreiz zur
Bevorzugung der oxydischen Erze, da Zirkonsilicat vom Kalk praktisch völlig aufgeschlossen
wird. Zur Aufarbeitung Wird das geglühte Kalk-Zirkon-Gemisch in Säure gelöst, von
der Kieselsäure abgetrennt und geeignete Salze, z. B. kristallwasserhaltiges Zirkonoxychlorid,
auskristallisiert.
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Es wurde nun gefunden, daß man ein besonders vorteilhaftes Aufschlußverfahren
erhält, wenn man- beide Arbeitsweisen in der nachstehend beschriebenen Weise vereinigt.
Das
neue zweistufige Aufschlußverfahren besteht darin, daß in der ersten Stufe ein wesentlicher
Teil des Zirkons in Zirkon (q.)-chlorid übergeführt wird. Das restliche Zirkon wird
in der zweiten Stufe alkalisch, insbesondere durch Glühen mit Kalk, aufgeschlossen
und ein Teil dieses Aufschlußgutes durch Behandlung mit den Abgasen des ersten Aufschlusses
und denen der Wasserzersetzung des Zirkonchlorids in Lösung gebracht, worauf aus
dieser Lösung durch Zugabe des Restes des Alkaliaufschlusses bis zur alkalischen
Reaktion Zirkonhydroxyd ausgefällt wird, welches der beim ersten Aufschluß gewonnenen
Zirkonoxychloridlösung zugesetzt wird. Das neue Verfahren sei nachstehend an Hand
der Abbildung in seinem Aufbau und seiner Wirkungsweise noch näher erläutert.
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Rohes Zirkonerz wird erfindungsgemäß zunächst derart aufgeschlossen,
daß ein wesentlicher Teil des Zirkons in Zirkonchlorid (Zr Cl,) übergeführt wird,
beispielsweise durch Behandeln mit Phosgen. Das hierbei sich verflüchtigende Zirkonchlorid
wird durch Wasser zersetzt, wobei eine wäßrige Lösung von Zirkonoxychlorid entsteht
und größere Mengen Salzsäure frei werden.
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Der Erzrückstand wird mit Kalk aufgeschlossen. Nach beendigtem Kalkaufschluß
wird ein Teil mit Wasser angerührt und die entstehende alkalische Suspension von
Zirko.nhydroxyd und Calciumhydroxyd durch Behandeln mit den Abgasen des chlorierenden
Aufschlusses und der bei der Zersetzung des Zirkonchlorids entstehenden Salzsäure
angesäuert. Hierbei entsteht zunächst eine Lösung, die Zirkonoxychlorid und Calciumchlorid
enthält, während die vorhandene Kieselsäure ausfällt. Nun wird die Acidität der
Lösung abgestumpft und eine schwach alkalische Reaktion eingestellt durch Zugabe
des Restes vom alkalischen Aufschluß. Hierdurch erreicht man eine weitgehende Abtrennung
des Calciums. Das Zirkon fällt als Zirkonhydroxyd aus, verunreinigt durch etwas
Kieselsäure aus dem Rest des alkalischen Aufschlusses, während das Chlorcalcium
in Lösung zurückbleibt. Das nur noch geringe Mengen Verunreinigungen, besonders
Kieselsäure, enthaltende Zirkonhydroxyd wird schließlich zu den heißen Zirkonoxy
chloridlösungen aus dem ersten Aufschluß zugegeben, wobei auch noch die Kieselsäure
ausfällt. Auf diese Weise werden die beim ersten Aufschluß anfallenden Zirkonsalzlösungen
noch weiter konzentriert. Aus diesen konzentrierten Lösungen scheidet sich beim
Abkühlen reines Zirkonoxychlorid aus.
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Man benötigt also keine alkalische Wäsche oder sonstige Hilfseinrichtung
zur Chlorvernichtung in den Abgasen des chlorierenden Aufschlusses und erhöht gleichzeitig
die Chlorausbeute infolge der Ausnutzung der Abgase. Während .man ohne die alkalische
Nachwäsche in einer bestimmten Vorrichtung z. B. 7o bis 75 % Chlorausnutzung hat,
wird diese jetzt fast vollständig. Gleichzeitig erhöht man den Zirkonaufschluß.
Bei Einsatz eines Zirkonerzes von 8o bis 850/0 Zirkondioxyd werden nach dem neuen
Verfahren z. B. 75 bis 8o 0'o des Zirkons chlorierend aufgeschlossen. Beim Glühen
mit Kalk läßt sich betriebsmäßig leicht ein Aufschluß von 9o o;o dieses Rückstandes
erzielen, so daß man insgesamt also rund 970,1o des Zirkons in Lösung bringen kann.
Ohne den alkalischen Ofengang würde man etwa io 0/ö des Zirkons nicht ausnutzen
können, selbst bei längerer, etwa anderthalbfacher Verweilzeit im Chlorierungsofen
und _ schlechterer Chlorausnutzung. Man kann also auch die weit verbreiteten und
billigen kieselsäure- bzw. zirkonsilicatreichen Erzsorten mit Vorteil durchsetzen
ohne erheblichen Zirkonverlust. Im Vergleich zum rein alkalischen Aufschluß hat
man den Vorteil, daß man die Hauptmenge des Zirkons als Zirkonchlorid leicht in
wasserlösliche Form bringen kann, hochkonzentrierte Lösungen erhält und die für
die Lösung des alkalischen Ofengutes und die Neutralisierung des Kalkes benötigte
Säure infolge der Ausnutzung der Abgase spart.