RO111442B1

RO111442B1 - Procedeu si instalatie de obtinere a cromatilor alcalini

Info

Publication number: RO111442B1
Application number: RO92-01396A
Authority: RO
Inventors: Giuseppe Bruzzone; Diego Perrone; Alfredo Parodi
Original assignee: Stoppani Luigi Spa
Priority date: 1990-05-09
Filing date: 1991-04-29
Publication date: 1996-10-31
Also published as: US5374408A; IT9020242A1; GR3019585T3; IT1239958B; LT3677B; ZA913415B; GEP19991529B; EP0527811B1; WO1991017118A1; EP0527811A1; RU2084403C1; LV10942A; AU646463B2; TR28345A; DE69116690T2; JP2925733B2; AU7746591A; AR246076A1; BR9106425A; ES2084160T3

Description

Invenția se referă la un procedeu și la o instalație de obținere a cromaților alcalini prin dezagregarea oxidativă a unor materiale, cum este cromitul, conținând compuși de crom trivalent, în amestec cu alcalii, în prezența unor gaze de oxidare.

După cum se știe, extracția cromului trivalent din mineralele naturale care îl conțin, (denumiți convențional cromiți) implică oxidarea cromului trivalent conținut în aceste minerale, la crom hexavalent și apoi extragerea acestuia prin leșiere, sub formă de săruri solubile de crom hexavalent.

Procedeele convenționale de dezagregare oxidativă a cromiților implică măcinarea fină a minereului, urmată de oxidarea acestuia în prezența carbonarilor de sodiu și/sau a hidroxidului de sodiu sau respectiv de alte metale alcaline, la temperatura cuprinsă între 6OD și 150D°C. Suplimentar, în amestecul menționat, se pot adăuga câteodată materiale diluante sau oxidanți. Ca diluanți de regulă sunt folosiți oxizi de fier și reziduurile de la leșiere.

Temperaturile ridicate, necesare reacției de oxidare, sunt obținute prin încălzirea directă a amestecului de reacție, respectiv prin aducerea masei de amestec care urmează să fie dezagregat, în contact cu o sursă de încălzire cu flacără și cu produsele de combustie ale arzătorului, diluați de aerul atmosferic, necesar oxidării.

In procedeele și tehnologiile cunoscute, au fost propuse diferite condiții de lucru și diferite variante pentru compoziția amestecului care se supune tratării. Astfel, de exemplu, în brevetele DE 2557403 și 2607131, este descrisă dezagregarea minereurilor de cromiți sărace în crom, dar deosebit de bogate în siliciu.

In brevetul DE 2542054, este descris un procedeu ce include mai multe faze, respectiv în forma de realizare preferată, sunt prevăzute trei cicluri de oxidare la temperatura ridicata (prăjire), cu scopul de a crește randamentele de transformare a Cr₂0₃ conținut în cromit, în cromat solubil în apă, la valori cuprinse în 70 și 80 %.

In brevetul EP-A-027868, sunt descrise cuptoare în care se alimentează un amestec constituit din minerale granulate în amestec cu reziduurile de la leșierea calcinatului.

Principalul dezavantaj al tuturor acestor procedee cunoscute, menționate mai sus, se datorează dificultăților obținerii unei concentrații de oxigen în gazele de oxidare, suficientă pentru oxidarea completă a cromului trivalent conținut în mineralul suspus tratării, deoarece oxigenul prezent în gazele de combustie îmbogățite cu aer, este in general nu mai mare de 8 ... 10 % din volumul total. In plus, prin faptul că atât gazele de combustie cât și gazele de diluție sunt aduse în contact direct cu amestecul de reacție, conduce la antrenarea unor particule din cuptor. Aceste particule trebuie apoi separate din gazele evacuate, și acest fapt conduce la efecte ecologice negative, prin faptul că respectivele particule au un conținut ridicat de crom hexavalent.

Pentru îmbunătățirea caracteristicilor atmosferei din intervalul cuptorului, s-au făcut încercări de creștere a conținutului de oxigen din gazele oxidante. Astfel, de exemplu, în brevetul JP 75905, este descrisă degajarea unui gaz bogat în oxigen, sub acțiunea flăcării unui cuptor tubular rotativ, cu încălzire directă. O asemenea soluție însă conduce la o creștere a particulelor antrenate și la formarea de inele de reziduuri fără o creștere semnificativă a randamentelor.

Conform unor alte procedee cunoscute, descrise în brevetele DE 163814 și 171089, reacția de oxidare a mineralelor de crom se desfășoară la o temperatură relativ scăzută (400 ... 700°C), prin utilizarea unor amestecuri în fluxuri reduse, și cu conținut ridicat de hidroxizi alcalini din amestec. Oxidarea este realizată în mod uzual, fie prin injectarea gazelor conținând oxigen în baia de topire, fie prin adăugare în șarjă a donorilor de oxigen, cum sunt azotații

RO 111442 Bl alcalini, oxizi de magneziu, oxizi de plumb și alte substanțe similare.

O altă problemă pe care o ridică tehnologiile cunoscute, este faptul că monocromatul rezultat din proces, se topește la temperatura de ardere (prăjire) a minereului. S-a putut determina faptul că monocromatul topit inițial, este dispersat în materialul prezent în reactor și apoi absorbit de acesta. In situația în care monocromatul (Na₂CrO₄) atinge în greutate un anumit procent din greutatea totală a materialului încărcat în reactor, ganga de cromit nu mai poate absorbi și reține monocromatul topit, care, venind în contact cu reactorul formează inele de reziduuri, fapt ce conduce la o serie de dezavantaje care se datoresc acestui lucru.

După cum se știe, minereurile de cromit conțin în mod uzual o cantitate de oxizi de crom, care vor genera o cantitate de monocromat mai mare decât procentul maxim absorbabil, care în cazul proceselor cunoscute în fază uscată nu depășește valoarea de 40 %.

Acest fapt a determinat inițierea diverselor încercări pentru găsirea soluțiilor corespunzătoare, care să permită să se poată lucra cu randamente de conversie acceptabile a cromului și a compușilor alcalini.

Prima din aceste soluții, acceptată pe scară largă, constă în adăugarea în amestecul care urmează să fie supus dezagregării oxidative, a unuia sau mai multor materiale de subțiere inerte, care nu conțin sau conțin în foarte mică măsură crom și care pot reține sau absorbi monocromatul topit. Ca material de subțiere se folosesc reziduurile unei dezagregări oxidative precedente. Această soluție prezintă insă unele dezavantaje prin faptul că necesită tratarea unei mase de material cu mult mai mare decât cea ideală constituită din minereuri și alcali.

O a doua soluție este descrisă în brevetul US 3963824. Conform acestui procedeu, minereul de crom este dispersat într-o baie de săruri alcaline și încălzit indirect într-un reactor, supus agitării și injectării cu oxigen. Principalul dezavantaj al acestui procedeu constă în consumul excesiv de săruri alcaline, care trebuie să fie prezentate în raport cu minereul, în cantități cuprinse între 5:1 și 20:1, fapt ce face ca această soluție să fie practic neadecvată proceselor industriale, datorită costurilor ridicate pe care le implică.

Conform unui alt procedeu cunoscut, descris în brevetul US 3295954, un amestec binar, adică format numai din minereul de cromit și din alcalii, este supus dezagregării oxidative, în stare de repaus. Pentru aceasta, amestecul este preparat în porții, care sunt plasate în containere speciale și trecute prin cuptorul în care sunt încălzite indirect și prin care circulă aer. In acest mod, se evită pierderi de monocromat topit din minereu, chiar și în absența materialelor de subțiere, obținându-se astfel randamente de transformare a cromului prezent în minereu, în jur de 90 %.

Dezavantajul acestui procedeu constă în faptul că necesită ca amestecul să fie în stare de perfectă nemișcare în timpul oxidării. Reactoarele în flux continuu, cum sunt cuptoarele rotative, sunt total neutilizabile pentru realizarea acestui procedeu, deoarece dau naștere la fenomenele expuse mai sus, inele de obturare. Ca urmare, se poate constata neeconomicitatea acestui procedeu și dificultățile în realizarea practică.

Procedeul de obținere a cromaților alcalini, conform invenției, prin dezagregare oxidativă, într-un reactor, a unor materiale, cum este cromitul, în amestec cu alcalii și în prezența unor gaze de oxidare, prevede realizarea dezagregării oxidative în fază uscată, prin încălzirea amestecului la cel puțin 500°C și agitare pe peretele interior al reactorului, în prezența unei atmosfere cu conținut controlat de oxigen, prin menținereea gazelor de oxidare fără produse de combustie, amestecul de reacție oxidat rezultat din proces, fiind supus în continuare leșierii apoase pentru extracția cromaților.

RO 111442 Bl

Instalația pentru obținerea cromaților alcalini, conform invenției, este prevăzută cu un reactor pentru efectuarea dezagregării oxidative, de tip rotativ, realizat dintr-un material neizolat, și care cuprinde la unul din capete un dispozitiv uzual pentru alimentarea gazelor de oxidare cu conținut prestabilit de oxigen și la ambele capete cu niște dispozitive de etanșare, de asemenea, de tip uzual, care sigură etanșarea la alimentarea amestecului inițial și la evacuarea amestecului oxidat, după dezagregare, prevenind diluarea gazelor de oxidare. Reactorul menționat este montat în interiorul unei structuri care asigură încălzirea din exterior a acestuia, fiind prevăzută cu arzătoare uzuale montate deasupra reactorului și cu un dispozitiv uzual pentru tirajul și evacuarea gazelor de ardere. Instalația mai cuprinde mijloacele obișnuite de reținere a căldurii gazelor de ardere, de leșiere a amestecului oxidat și de acidulare finală a soluției de cromați alcalini, rezultată prin leșiere.

Invenția de față prezintă următoarele avantaje:

- se realizează dezagregarea oxidativă a materialelor conținând compuși de crom trivalent, în condiții controlate și fără formare de inele în interiorul cuptorului de tratare;

- se realizează conversia compușilor de crom din minereuri sărace, într-un interval de timp foarte scurt;

- se poate realiza dispersarea gazelor de ardere direct în atmosferă fără să se recurgă la instalații de purificare a respectivelor gaze, de reziduurile antrenate de crom;

- se poate obține o creștere semnificativă a randamentului de transformare, concomitent cu o creștere însemnată a cineticii reacției de oxidare, cu reducerea corespunzătoare a duratei de ardere și cu creșteri mari de productivitate a procesului.

In cele ce urmează, invenția va fi prezentată în detaliu, cu referire la fig.1 la 3, care reprezintă:

- fig. 1, o vedere în secțiune longi- tudinală a reactorului din cadrul instalației, conform invenției;

-fig.2, schema fluxului tehnologic a invenției:

-fig.3, un grafic pe care sunt specificate randamentele de transformare atât a cromitului cât și a sodei în cromați, raportate la timp prin procedeul conform invenției, corespunzătoare diferitelor concentrații de oxigen, din atmosfera de oxidare.

Procedeul conform invenției include o fază de dezagregare oxidativă a materialelor supuse tratării, respectiv materialul cu conținut de crom trivalent este inițial măcinat la o granulație prestabilită, (de preferință în stare uscată) după care se amestecă cu săruri alcaline (alcalii) și dacă este necesar cu materiale inerte de subțiere diluare, de asemenea măcinate la granulația dorită.

Amestecul astfel obținut poate să fie preîncâlzit folosind tehnicile cunoscute (de exemplu prin utilizarea gazelor fierbinți din instalație), după care se introduce într-un reactor în care are loc oxidarea minereului de crom și formarea cromaților alcalini.

Tehnica de încălzire diferă, în funcție de mijloacele utilizate pentru alimentarea gazelor de oxidare, iar oxigenul necesar pentru această reacție, este furnizat sistemului, prin alimentarea gazelor conținând diferite concentrații de oxigen, prestabilite și reglabile în amestecul de reacție, în mod controlat. Cu alte cuvinte, spre deosebire de alte procedee cunoscute, faza de oxidare are loc într-un mediu controlabil, în absența produselor de combustie, care în cazul procedeelor tradiționale, furnizează sistemului, atât cantitatea de căldură cât și oxigenul necesar reacției.

Căldura necesară aducerii amestecului de reacție, la temperatura de regim care este în general cuprinsă între 5OO și 1500°C, este furnizată amestecului, prin încălzire directă sau indirecta.

In forma de realizare preferată a invenției, încălzirea indirecta a amestecului este realizată cu ajutorul unor arză

RO 111442 Bl toare plasate în exteriorul reactoarelor. In acest caz, căldura trece prin pereții reactorului, pereți care nu sunt izolați termic.

Este de asemenea posibilă încălzirea directă a amestecului de reacție, utilizându-se rezistența electrică sau mijloace de încălzire echivalente, care asigură desfășurarea procesului în mediu controlat, la conținuturi ridicate de oxigen și cu volume reduse de gaz.

La sfârșitul reacției de oxidare, amestecul ce se obține este supus leșierii în mod cunoscut, pentru extragerea în soluția apoasă a cromaților alcalin rezultați din proces.

Realizarea încălzirii amestecului de reacție în modul descris mai sus, permite controlul compoziției gazelor de oxidare utilizate, prin reglarea concentrației de oxigen, în funcție de compoziția amestecului supus tratării, de temperatura de reacție și de cinetica dorită, introducând în reactor gaze cu un conținut de oxigen cuprins între 8 și 100 %.

Suplimentar, în procesul de reglare a concentrației de oxigen, reacția poate fi controlată prin introducere în șarja de amestec a unor compuși oxidanți.

In cadrul procedeului, conform invenției, s-a dovedit a fi deosebit de avantajos, în cazul în care reactorul este alimentat cu gaze având un conținut de oxigen superior celui al aerului (aproximativ 21 %) și considerat optim, ca reactorul să fie alimentat cu oxigen foarte pur, preîncălzit. încălzirea amestecului de reacție într-un mediu controlat asigură menținerea produselor de combustie din arzătoare, separate de gazele de oxidare și evitatea antrenării particulelor în gazele provenite de la încălzirea reactorului. In consecință, nu mai este necesară folosirea unor instalații costisitoare de separare și purificare a gazelor. Produsele de combustie rezultate din proces, lipsite de particule, în cazul de față crom, pot fi evacuate direct și dirijate în schimbătoare de căldură și de acolo în atmosferă. Gazele rezultate din reacția de oxidare, în variante în care alcaliile din amestec includ carbonați și/sau bicarbonați, conțin dioxid de carbon rezultat prin descompunerea numiților carbonați/dicarbonați. O concentrație de C0₂, chiar mai ridicată de 90 %, poate să existe în gazele care părăsesc reactorul, prin reglarea corespunzătoare a debitului și a compoziției gazelor de oxidare. Acest rezultat a fost obținut, conducând astfel procesul de reacție încât să fie prevenită diluția gazului oxidant în interiorul reactorului. Dioxidul de carbon astfel obținut, după ce este purificat prin spălare și răcit, poate să fie dirijat în condiții avantajoase în procesul de acidulare pentru carbonatarea soluției apoase de cromați alcalini, rezultați prin leșierea amestecului de reacție oxidat. Trebuie subliniat că procedeul asigură în gazele care ies din reactor un conținut suficient de dioxid de carbon, care să permită alimentarea directă a acestora în fazele de carbonare a soluției de cromați alcalini fără o concentrare prealabilă a dioxidului de carbon pe care îl conțin. In afară de acestea, volumul de dioxid de carbon astfel obținut, este suficient pentru cerințele procesului de transformare prin carbonare a cromaților în dicromați. Nu mai este necesară deci folosirea unor instalații speciale de producere a dioxidului de carbon. La ieșirea din reactor, respectivele gaze sunt analizate, și acesta permite reglarea condițiilor de reacție și maximizarea ciclului de producție. Trebuie menționat de asemenea că prin reglarea corespunzătoare a compoziției gazelor de oxidare, se poate realiza o conversie mai mult sau mai puțin completă a alcaliilor în monocromați alcalini, fapt ce se reflectă în natura compușilor rezultați prin prelucrarea cromiților în condițiile conform invenției.

In fapt, spre deosebire de ceea ce se petrece în cazul procedeelor cunoscute de dezagregare oxidativă, în absența compușilor de calciu, (sau când cantitatea acestor compuși în șarja de amestec este limitată) reziduurile ce rezultă după leșiere nu prezintă caracteristici magnetice. Rezultă deci că chimis

RO 111442 Bl g

mul fazelor de ardere și oxidare diferă de mecanismele similare cunoscute, făcând posibilă conversia completa a carbonaților alcalini în cromații corespunzători. Acest rezultat face de asemenea posibil controlul gradului de utilizare a alcalilorîn procesul de ardere a amestecului, corelat cu prezența sau absența în reziduurile menționate a caracteristicilor magnetice.

In acest context trebuie subliniat că obținerea unor reziduuri finale cu caracteristici magnetice, indică o transformare incompletă și aceasta poate să prezinte avantaje din punctul de vedere al capacității instalației, care va fi descrisă în cele ce vor urma.

După cum s-a precizat și mai înainte, oxidarea într-un mediu conținând oxigen în condiții controlate, conduce la randamente de transformare prestabilite, în timpi de staționare suficient de reduși (a se vedea fig.3), prevenindu-se astfel separarea părții topite de partea inertă. Cu alte cuvinte, controlul conținutului de oxigen al gazelor de oxidare și a altor parametri de reacție, permite desfășurarea procesului la o viteză de reacție foarte ridicată, și îmbogățirea în timp scurt a gangei de minereu cu monocromat topit, urmată de punerea totală în libertate a acestuia, de îndată ce conversia a atins procentajul dorit și înainte de apariția în reactor a reziduurilor și a inelelor de obturare. După cum este descris în exemplele 7 la 11, care vor fi expuse în cele ce urmează, reactorul de tip preferat este un cuptor rotativ, cu încălzire indirectă, prevăzut cu mijloace de antrenare continuă, în timpul curgerii amestecului în interiorul respectivului cuptor/reactor tubular. Gazele de oxidare, de preferință, se alimentează în contracurent cu fluxul amestecului prin reactor.

Natura specială a procesului, ce corespunde invenției, este reflectată în produsul astfel obținut. Astfel, s-a observat că materialul cu conținut de monocromat, rezultat prin procesul de oxidare, conform invenției, este evacuat din reactorul tubular sub formă aproape globulară și în cea mai mare parte cu particule poroase. Aspectul fizic al minereului prăjit prezintă importanță, deoarece permite dirijarea respectivelor particule în stare fierbinte, într-un schimbător de căldură, fără prezența prafului, și fără necesitatea fărâmițării anterioare, facilitând astfel operația de leșiere. De asemenea, răcirea se realizează mai uniform și mai puțin violent, decât în cazul instalațiilor cunoscute și folosite uzual.

Prin utilizarea unui amestec binar, în varianta preferată de realizare a procedeului, conform invenției, raportul în greutate dintre conținutul de monocromii și gangă sau sterilul minereului este mai mare de 1:1, fapt ce favorizează tratamentul ulterior pentru extragerea monocromatului. Din graficul prezentat în fig.3, se poate vedea ilustrarea randamentelor de transformare a minereului de crom trivalent și a carbonatului de sodiu, în condițiile procedeului conform invenției, cât și reducerea concomitentă a duratelor de ardere. Datele prezentate pe respectivul grafic, se referă la o reacție de oxidare a unui amestec binar, la o temperatură de 1000°C.

In fig.1, este prezentat, în varianta de realizare preferată, reactorul conform invenției. Astfel este prezentat un reactor tubular rotativ 1, prevăzut la unul din capete cu un dispozitiv uzual de alimentare 2, în flux continuu a minereului de crom și cu un dispozitiv 9, de asemenea uzual, prin care se elimină gazele rezultate din proces, care sunt dirijate spre faza de schimb termic 16 (vezi fig.2) și/sau spre faza de recuperare a dioxidului de carbon (nefigurată) și/sau spre mijloacele de analiză a gazelor (nefigurată). La celălalt capăt (capătul opus) al reactorului 1, este prevăzut un dispozitiv 3 prin care amestecul oxidat este dirijat spre mijloacele și respectiv faza de leșiere 15 (vezi fig.2), și cu un dispozitiv 4 de asemenea uzual, pentru alimentarea gazelor de pxidare în contracurent cu fluxul amestecului. La ambele capete ale

RO 111442 Bl reactorului 1, sunt prevăzute dispozitive uzuale de etanșare 17, pentru prevenirea diluției gazului oxidant în interiorul reactorului 1. Reactorul 1 este montat în interiorul unei structuri 5, construită din material refractar, care formează camera de încălzire a cuptorului. Camera de încălzire 5 este prevăzută cu elemente de încălzire, de exemplu cu niște arzătoare 6, dispuse deasupra și dedesubtul reactorului 1, și care asigură încălzirea acestuia. La partea superioară a camerei de încălzire 5, este prevăzut un dispozitiv 7 (de tip uzual) pentru tirajul gazelor de combustie - de exemplu o hotă - prin care se evacuează gazele de ardere ale arzătoarelor S. Respectivul dispozitiv 7, include și niște valve, pentru controlul tirajului cuptorului 5. Gazele de combustie provenind de la arzătoarele 6 sunt introduse într-un schimbător de căldură (faza 16 - vezi fig.2) prin faptul că nu conțin particule de crom, camera de încălzire 5 fiind plasată la exteriorul rectorului tubular 1 și fiind izolată de contactul cu amestecul conținând compuși de crom, evitându-se orice fel de contaminare a camerei de încălzire 5, cu compuși de crom.

In fig.2, este prezentată schema fluxului tehnologic a procesului conform invenției.

Astfel minereul de cromit, alcaliile și materialul de subțiere, (dacă se prevede introducerea acestuia în amestec) se supun măcinării/amestecării (faza 10) după care se introduc sub formă de amestec în reactor (faza 11), încălzit indirect de gazele de combustie, așa cum s-a explicat mai sus. Amestecul este astfel adus în contact direct cu pereții interiori ai reactorului 1, care acționează ca mijloc de transmitere a căldurii și care nu sunt prevăzuți cu un strat sau material refractar de izolare. Gazele de oxidare sunt alimentate în cuptorul 1, printr-o linie 12, în sens contrar curgerii amestecului. In acest mod, gazele evacuate din reactorul 1, bogate în C0₂, pot să fie dirijate direct printr-o linie 13, spre faza de acidifiere 14, a soluției de mocromat alcalin, separată prin leșierea apoasă (faza 15) a amestecului oxidat evacuat din reactorul 1. Prin procesul de acidifiere (faza 14) a soluției de cromat alcalin, se obține bicromat alcalin corespunzător, bicarbonat și carbonat alcalin, care după separare, se pot recircula în faza de amestecare inițială 10. De asemenea, reziduurile insolubile separate după faza de leșiere 15, pot să fie recirculate în faza de amestecare inițială 10, ca material de subțiere. Schema cuprinde de asemenea un schimbător de căldură (faza 16), care poate să fie utilizat pentru recuperarea căldurii gazelor care provin de la arzătoarele 6 de încălzire a reactorului 1. După cum se poate vedea pe respectiva schemă, după răcire și transmiterea căldurii cantității prestabilite de abur, din schimbătorul de căldură menționat, gazele sunt evacuate direct în atmosferă, deoarece nu sunt impurificate cu compuși de crom.

Trebuie precizat că invenția prevede și o altă posibilitate de realizare a încălzirii reactorului 1, pentru oxidarea amestecului și anume încălzire directă a reactorului 1, prin intermediul unor rezistențe electrice de tip uzual, montate în interiorul acestuia. In acest caz, are loc de asemenea oxidarea cromului trivalent în mediu controlat, cu gaze de oxidare, care reacționează practic complet cu minereul supus oxidării.

In cele ce urmează, vor fi prezentate o serie de teste preliminare într-un cuptor de laborator. Rezultatele obținute au constituit o bază importantă pentru stabilirea caracteristicilor procedeului și respectiv instalaței, conform invenției. Minereul de crom, folosit în cadrul testelor menționate, a avut următoarea compoziție: 46,2 % Cr₂0₃, 27,1 % FeO, 15,9 % AI₂0₃, 9,7 % MgD, 1,0% Si0₂.

Se prezintă, în continuare, 11 exemple de realizare a invenției.

Exemplul 1. Un amestec format din 100 părți minereu de crom, 66 părți

RO 111442 Bl carbonat de sodiu și 120 părți reziduuri uscate, rezultate de la dezagregările anterioare, este prăjit la 1050°C, timp de 30 min într-un cuptor izolat de laborator. S-au efectuat diferite teste modificând conținutul de oxigen al amestecului gazos prezent în cuptor. Randamentele de transformare a cromului trivalent, prezent în minereu, în cromat de sodiu, care poate să fie extras din amestecul de reacție prin leșiere apoasă, variază după cum urmează:

□₂ % volume	Randament de transformare %
4	52
8	70
10	78
21	83
100	95

Exemplul 2. Un amestec format din 100 părți minereu de crom, 66 părți carbonat de sodiu, 31,5 părți var, 88,5 părți reziduuri uscate, obținute din dezagregările anterioare, este prăjit la 1050°C, timp de 30 min într-un cuptor izolat de laborator. S-au efectuat diferite teste modificând conținutul de oxigen al amestecului gazos prezent în cuptor. Randamentele privind transformarea cromului prezent în minereu, în cromat de sodiu, care poate să fie extras din amestecul de reacție prin leșiere apoasă, variază după cum urmează:

□₂ % în volume	Randamentul de transformare %
7	82
10,5	87
21	90

timp de 3 h într-un cuptor izolat de laborator. S-au efectuat două teste de oxidare, primul cu aer și al doilea cu oxigen pur. Randamentul de transformare a carbonatului de sodiu în cromat de sodiu se mărește de la 71,9 la peste 99 %.

Exemplul 4. Un amestec format din 100 părți minereu de crom, 54 părți carbonat de sodiu, și 46 părți reziduuri uscate provenite de la dezagregările anterioare, este prăjit la 96O°C, timp de 10 min într-un cuptor izolat de laborator. S-au efectuat două teste de oxidare, primul cu aer și al doilea cu oxigen pur. Randamentul de transformare a carbonatului de sodiu în cromat de sodiu se mărește de la 88,2 la peste 99 %.

Exemplul 5. Un amestec format din 100 părți minereu de crom, 33 părți carbonat de sodiu, este prăjit la 900°C, timp de 10 min într-un cuptor izolat de laborator. S-au efectuat două teste de oxidare, unul în aer și al doilea cu oxigen pur. Randamentul de transformare a carbonatului de sodiu în cromat de sodiu se mărește de la 88,7 la peste 99 %.

Exemplul 6. Un amestec format din 100 părți minereu de crom, și 43 părți carbonat de sodiu, este prăjit în atmosferă de oxigen la 950°C, timp de 10 min într-un cuptor izolat de laborator. In aceste condiții, randamentul de trecere a carbonatului de sodiu în cromat de sodiu este mai mare de 98 %. Compoziția rezultată prin oxidare este leșiată cu soluție apoasă, după care 100 părți reziduu uscat se amestecă cu 30 părți carbonat de sodiu și prăjit încă o dată la 1050°C, timp de o oră. In aceste condiții, randamentul de transformare a Cr₂O₃ prezent în minereu în cromat de sodiu, se ridică la peste 95 %. Reziduul final conține numai 3,7 % Cr₂0₃remanenet.

Din datele conținute în exemplele prezentate, se poate vedea că creșterea randamentului de transformare a cromului, corespunde la o creștere a concentrației de oxigen din incinta în care are loc reacția de transformare a cromului. Aceste randamente ating valoarea

Exemplul 3. Un amestec format din 100 părți minereu de crom, 48 părți carbonat de sodiu, este prăjit la 780°C,

RO 111442 Bl apropiată de 100 %, în cazul în care în incinta de raecție estte prezent oxigenul pur.

Exemplul 7. Un amestec format din 100 părți minereu de crom, 52,5 carbonat de sodiu și 15 părți reziduuri uscate, obținute din dezagregările anterioare, este alimentat continuu într-o instalație de prăjire pilot. Această instalație cuprinde un reactor tubular rotativ, neprotejat, încălzit din exterior, fabricat dintr-un aliaj corespunzător, având următoarele dimensiuni: diametru - 250 mm; lungime încălzită - 3000 mm. Alimentarea cu amestec se realizează cu un debit de 7,5 kg/h, temperatura internă a reactorului menținându-se la 980°C. Alimentarea aerului se realizează în contracurent. Se obține un randament de conversie a carbonatului de sodiu în cromat de sodiu cu puțin peste 96 %.

Exemplul 8. Un amestec format din 100 părți minereu de crom, 52,5 carbonat de sodiu și 15 părți reziduuri uscate, obținute din dezagregările anterioare, este introdus continuu în instalația descrisă în exemplul 7. Menținând temperatura internă a reactorului la 980°C și alimentând în contracurent oxigen pur cu un debit 28 kg/h, se obțin randamente de conversie a carbonatului de sodiu în cromat de sodiu peste 96 %. Reziduurile rezultate după leșierea produsului de reacție nu prezintă caracteristici magnetice. Gazul la ieșirea din reactor are următoarea compoziție după deshidratare: 88 % C0₂, 11 ’% 0₂, 1 % N₂.

Exemplul 9. Un amestec format din 100 părți minereu de crom, 26,5 carbonat de sodiu și 41 părți bicarbonat de sodiu și 15 părți reziduuri de la leșiere, provenite din dezagregările anterioare, este alimentat continuu în instalația descrisă în exemplul 7, menținând în interiorul reactorului temperatura de 980°C și alimentând în contracurent oxigen pur, cu un debit 29,5 kg/h. Se obțin randamente de conversie a carbonatului de sodiu în cromat de sodiu peste 98 %. Reziduurile rezultate după leșierea produsului de reacție, nu prezintă caracteristici magnetice. Gazul la ieșire din reactor are următoarea compoziție după deshidratare: 90 % C0₂, 9 % 0₂, 1 % N₂.

Exemplul 10. Un amestec binar format din 100 părți minereu de crom, 57,3 părți carbonat de sodiu, este alimentat continuu în instalația descrisă în exemplul 7, cu un debit de 28 kg/h, temperatura în interiorul cuptorului fiind menținută la 990°C și alimentând în contracurent oxigen pur. Se obține în aceste condiții un randament de conversie a carbonatului de sodiu în cromat de sodiu, peste 97 %.

Exemplul 11. Un amestec binar, format din 100 părți minereu de crom, 57,3 părți carbonat de sodiu, este alimentat continuu în instalația descrisă în exemplul 7, menținând în interiorul reactorului temperatura de 990°C și alimentând în contracurent oxigen pur preîncălzit la 880°C. Se obțin în aceste condiții un randament de conversie a carbonatului de sodiu în cromat de sodiu, peste 97 %, pentru timpi de prăjire a amestecului sub 10 min. In aceste condiții, Cr₂0₃ prezent inițial în minereu este transformat în monocromat de sodiu, în proporție mai mare de 85 %.

Claims

Revendicări

1. Procedeu pentru obținerea cromaților alcalini, prin dezagregarea oxidativă, într-un reactor, a unor materiale, cum este cromitul, conținând compuși de crom trivalent în amestec cu alcalii și în prezența unor gaze de oxidare, caracterizat prin aceea că, dezagregarea oxidativă se efectuează în faza uscată, prin încălzirea la o temperatură de cel puțin 500°C și prin agitarea amestecului de reacție pe peretele interior al reactorului, în prezența unei atmosfere cu conținut controlat de oxigen, menținând gazele de oxidare fără contact cu produsele de combustie ale arzătoarelor, amestecul de oxidare rezultat fiind leșiat cu soluție apoasă pentru extracția cromaților.

RO 111442 Bl
2. Procedeu conform revendicării

1, caracterizat prin aceea că, dezagregarea oxidativă a materialelor conținând compuși de crom trivalent, cum este cromitul cuprinde:

- alimentarea unui amestec din materialul dat cu alcalii, într-un reactor tubular rotativ;

- deplasarea continuă a amestecului de reacție în interiorul reactorului:

- oxidarea compușilor de crom din amestecul de reacție, prin introducerea în acest amestec a unor gaze de oxidare conținând oxigen, în contracurent și întrun mediu controlat, în absența produselor de combustie ale arzătoarelor, pentru a controla timpul de staționare a materialului în reactor;

-încălzirea amestecului de reacție în reactor;

- leșierea amestecului rezultat prin oxidare, pentru extragerea cromaților alcalini rezultați din proces într-o soluție apoasă.
3. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, amestecul de reacție poate să fie format din 75,2 % greutate cromit și 24,8 % greutate alcalii.
4. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, amestecul de reacție poate să fie format din 70 % greutate cromit și 30 % greutate alcalii.
5. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, amestecul de reacție poate să fie format din 63,6 % greutate cromit și 36,4 % greutate alcalii.
6. Procedeu conform revendicărilor 1 și 3 la 5, caracterizat prin aceea că, amestecul de reacție poate să conțină o cantitate de materiale inerte de până la 23 % greutate.
7. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că se reglează conținutul de oxigen al atmosferei de reacție, astfel încât conversia dorită să fie realizată la timpi de staționare suficient de reduși, în așa fel încât în reactor să se prevină formarea de depuneri și inele.
8. Procedeu conform revendicărilor 1 și 7, caracterizat prin aceea că, gazele de oxidare sunt formate din aer, oxigen pur și un amestec de aer și oxigen, iar timpii de staționare sunt de cel puțin aproximativ 10 min.
9. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, conversia, exprimată prin gradul de transformare al carbonatului de sodiu în cromat de sodiu, este de până la 99 % greutate raportată la amestecul inițial.

1 □. Procedeu conform revendicărilor 1 și 7, caracterizat prin aceea că, cel puțin unul dintre amestecurile de reacție și gaze de oxidare, sunt preîncălzite.
11. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, dezagregarea are loc într-un reactor tubular rotativ, în care amestecul de reacție este încălzit și agitat continuu pe pereții încălziți ai reactorului.
12. Procedeu conform revendicărilor 1 și 7, caracterizat prin aceea că se folosește un reactor cu pereți neizolați, în care amestecul este încălzit de căldura aplicată în exteriorul pereților neizolați.
13. Procedeu conform revendicărilor 1 și 3...12, caracterizat prin aceea că, amestecul de reacție poate să fie încălzit direct cu ajutorul unor rezistențe electrice.
14. Procedeu conform revendicărilor 1 și 3...13, caracterizat prin aceea că, gazele cu conținut de bioxid de carbon, provenite din dezagregarea oxidativă, sunt adăugate, în mod cunoscut, la soluția apoasă de cromați, obținută prin leșierea amestecului de oxidare pentru acidularea acesteia.
15. Instalație pentru obținerea cromaților alcalini prin dezagregarea oxidativă a minereurilor conținând crom trivalent, care cuprinde un reactor pentru efectuarea dezagregării oxidative și mijloace pentru reținerea căldurii gazelor de ardere, pentru leșierea amestecului oxidat și pentru acidularea finală a solu

RO 111442 Bl ției de cromați alcalini, caracterizată prin aceea că este prevăzută cu un reactor (1) de tip rotativ, realizat dintrun material neizolat, și care cuprinde la unul din capete un dispozitiv (4), pentru 5 alimentarea gazelor de oxidare cu un conținut prestabilit de oxigen, iar la ambele capete, dispozitive (17), care asigură etanșarea în timpul alimentării amestecului inițial și în timpul evacuării io amestecului după dezagregare, pentru a preveni diluarea gazelor de oxidare, dispozitivele (4) și (17) fiind de tip uzual;

- reactorul (D este montat în interiorul unei structuri (5), care asigură încălzirea din exterior a acestuia, fiind prevăzută cu arzătoare uzuale (6), montate deasupra reactorului (1) și cu un dispozitiv uzual (7), pentru tirajul și evacuarea gazelor de ardere.
16. Instalație conform revendicării 15, caracterizată prin aceea că, reactorul (1) poate să fie prevăzut cu rezistențe electrice uzuale, pentru încălzirea directă a amestecului supus dezagregării oxidative.