EP2516331A1 - Verfahren zur herstellung von ammoniumdichromat - Google Patents

Verfahren zur herstellung von ammoniumdichromat

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Publication number
EP2516331A1
EP2516331A1 EP10787480A EP10787480A EP2516331A1 EP 2516331 A1 EP2516331 A1 EP 2516331A1 EP 10787480 A EP10787480 A EP 10787480A EP 10787480 A EP10787480 A EP 10787480A EP 2516331 A1 EP2516331 A1 EP 2516331A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ammonium
dichromate
sodium
double salt
alkali metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10787480A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Holger Friedrich
Rainer Ortmann
Matthias Stenger
Matthias Boll
Daniel Van Rooyen
Naveen Kalideen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanxess Deutschland GmbH
Original Assignee
Lanxess Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanxess Deutschland GmbH filed Critical Lanxess Deutschland GmbH
Priority to EP10787480A priority Critical patent/EP2516331A1/de
Publication of EP2516331A1 publication Critical patent/EP2516331A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G37/00—Compounds of chromium
    • C01G37/14—Chromates; Bichromates

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of Ammoniumsdiehromat starting from alkali metal ammonium chromate Doppeisaizen.
  • Chromium (iH) oxide is a versatile product with a wide range of applications. Thus, it can be used as a pigment for coloring different application media, such as, for example, building materials, plastics, paints and varnishes, glasses or ceramics. For this application, the lowest possible content of water-soluble impurities is required.
  • chromium (III) oxide is also used in abrasives and high-temperature resistant materials.
  • chromium (III) oxide is also used in high-temperature resistant materials.
  • the lowest possible alkali metal content is desired in order to maximize the oxidation of Cr (IIl) to alkali metal chromate favored at high temperatures and the presence of alkali metal ions suppress.
  • chromium (IIi) oxide Another important industrial application for chromium (IIi) oxide is its use as starting material for the production of chromium eta and / or chromium-containing high-performance alloys.
  • chromium (II) oxides can be used here, which are characterized by a low sulfur content and a low carbon content.
  • the term "low-sulfur chromium (III) oxide” is therefore often used as a synonym for "chromium (III) oxide for metallurgical purposes”.
  • Chromium (III) oxide can be prepared according to the prior art by various methods. Usually, it is produced at higher temperatures from hexavalent chromium compounds, whereby different degrees of purity can be achieved.
  • chromic acid As starting compounds of the hexavalent chromium, chromic acid, ammonium chromates or alkali chromates are used.
  • the reaction can be carried out with or without the addition of a reducing agent.
  • Reducing agents are organic or inorganic reducing agents such as sawdust, molasses, cellulose acetate, acetylene, methane, sulfur and its compounds, phosphorus, carbon, hydrogen and the like.
  • reducing agents are organic or inorganic reducing agents such as sawdust, molasses, cellulose acetate, acetylene, methane, sulfur and its compounds, phosphorus, carbon, hydrogen and the like.
  • Such methods are described in numerous patents.
  • US Pat. No. 1,893,761 and DE-A-20 30 510 are mentioned.
  • US 1, 893, 761 discloses the preparation of chromium (HI) oxide by the reduction of alkali metal chromates with organic substances.
  • the process can be conducted so that sodium carbonate is finally obtained as a by-product, as already mentioned in US Pat. No. 1,893,761.
  • This may optionally be in the production process of Sodium dichromate can be recycled when the sodium dichromate is prepared via an oxidative alkaline digestion from chrome ore.
  • the chromium (III) oxide obtained in this way contains a high proportion of carbon which renders it unsuitable for metallurgical use.
  • DE-A-20 30 510 describes a process for the continuous production of very pure, low-sulfur chromium (III) oxide, by reduction of alkali chromates with hydrogen at higher temperatures and a device suitable for this purpose.
  • the reaction temperature is between 1000-1800 ° C., advantageously between 1100-1400 ° C., and the product obtained is separated from the exhaust gas with the aid of an alkaline dispersion.
  • a disadvantage of all these methods, which work with a reducing agent, however, is that inevitably a by-product is obtained by the use of the reducing agent, which must be worked up.
  • Metallurgical chromium (III) oxide was previously industrially produced by calcining in an oven a mixture of ammonium dichromate and sodium chloride obtained by in-situ reaction of sodium dichromate and ammonium chloride in virtually stoichiometric equivalent amounts.
  • the calcination temperature should be above 700 ° C to ensure that the reaction mixture has a high chromium (i) oxide content; however, if the temperature is too high, the risk of slag formation in the furnace increases, and the temperature is therefore generally kept below 850 ° C.
  • ammonium sulfate instead of ammonium chloride is often preferred because the ammonium chloride sublimated due to its low sublimation in the calcination as NH 3 and HCl and so can get into the exhaust air. For this reason, the use of ammonium chloride has no economic significance today.
  • the disadvantage of using ammonium sulfate, however, is that in this way sulfur is introduced into the production process, although a chromium (III) oxide with the lowest possible sulfur content is desired.
  • DE-A-26 35 086 discloses a process for producing a sulfurous chromium (IIl) oxide obtained by calcining a mixture of alkali metal dichromate and ammonium sulfate at a calcination temperature of 800 to 1100 ° C. and separation of the chromium (III) oxide formed from alkali metal salt formed, 0.7 to 0.89, preferably 0.7 to 0.84, moles of ammonium sulfate being used per mole of alkali metal chromate.
  • the workup of the chromium (lIi) oxide after the annealing is carried out in a conventional manner by washing out of water-soluble salts and drying.
  • Sulfur contents in chromium (III) oxide of 50 to 100 ppm can be achieved by this process.
  • a disadvantage of this method is that to obtain low sulfur contents, the starting materials must not be mixed in the stoichiometric ratio and ammonium sulfate is used in significant deficit. This results in low sales in the range of about 90%, and the maintenance of a high annealing temperature is required.
  • alkali metal sulfate for example sodium sulfate
  • the reaction always produces alkali metal chromate (for example sodium chromate) which, during later leaching, passes into the mother liquor or washing liquid and then has to be separated in order to possibly return it to the process.
  • alkali metal chromate for example sodium chromate
  • the mother liquor then also contains the inevitable accumulation of alkali metal sulfate, which must be lavishly purified, since it is always contaminated with alkali metal chromate.
  • US Pat. No. 4,296,076 discloses a process in which, inter alia, sodium dichromate and ammonium chloride or sodium dichromate and ammonium sulfate are used. In contrast to DE-A-26 35 086, essentially a stoichiometric ratio is selected or preferably an excess of the ammonium compound is used. In a first reaction step, the starting compounds are reacted to ammonium dichromate and sodium chloride or ammonium di chromate and sodium sulfate.
  • this reaction step takes place at 400 to 800 ° C, followed by the aqueous work-up and then a second annealing process at a temperature above 1100 ° C. Sulfur levels in chromium (II) oxide below 40 ppm are achieved by this process. In this method, however, large amounts of sodium chloride or sodium sulfate, which must be cleaned consuming. In addition, the use of said ammonium compounds, in particular of ammonium chloride, not without problems, because they sublimate very easily and thus can get into the exhaust air. Another method described in the prior art for producing high quality chromium (IIl) oxide is disclosed in RU 2 258 039.
  • ammonium dichromate - obtained by reaction of sodium dichromate with ammonium sulfate in an aqueous phase - for the production of chromium (IlI) oxide used, but the forcibly obtained in the reaction of sodium sulfate is separated from the reaction mixture, so that a relatively pure, the means low-sulfur, ammonium dichromate is thermally decomposed to chromium (III) oxide.
  • sodium sulphate is always by-produced as a by-product which must be laboriously purified since it is contaminated with Cr (VI).
  • the calcination starting from the ammonium dichromate is carried out in one stage at a temperature of 440-1400 ° C in a rotary kiln.
  • this procedure has proven to be disadvantageous because it leads to a high Cr (VI) -containing fines, which is partially incomplete decomposed and must be deposited separately and again the calcination must be supplied so that much material is in the recycling process.
  • a preferred method for producing chromium (IIl) oxide comprises the steps of a) thermal decomposition of ammonium dichromate at a temperature of 200 to 650 ° C, in particular 210 to 550 ° C, preferably from 210 to 430 ° C and b) subsequent calcination of the obtained from step a)
  • Step a) takes place in an indirectly heated reactor and step b) in a directly heated reactor.
  • the thermal decomposition of the ammonium dichromate according to step a) is carried out in the process preferably at a temperature of 200 to 650 ° C, more preferably 210 to 550 ° C, most preferably 210 to 430 ° C, in particular over a period of 5 to 300 minutes, more preferably from 30 to 240 minutes.
  • the thermal decomposition can, for example, in an indirectly heated rotary kiln, chamber furnace or in a fluidized bed.
  • An indirectly heated rotary kiln is particularly preferably used for the thermal decomposition of the ammonium dichromate.
  • the preferably used ammonium dichromate has a Na content of less than 2% by weight, in particular less than 1% by weight, more preferably less than 0.5% by weight, very preferably less than 0.2% by weight, calculated as Na metal.
  • the thermal decomposition according to step a) is carried out under normal pressure or under reduced pressure.
  • the decomposition product obtained after step a) can still be washed before it is fed to step b), but as a rule such a washing is not necessary.
  • the chromium (III) oxide obtained after step b) is first washed.
  • the thermal treatment at elevated temperature, so the Kaizinians, obtained from the step a) decomposition product according to step b) is carried out at a temperature of 700 to 1400 ° C., more preferably from 800 to 1300 ° C. This preferably takes place over a period of more than 20 minutes, particularly preferably for more than 30 minutes.
  • the expert knows a variety of directly heatable reactors. Preferably, only ring hearth furnaces, but in particular rotary kilns, are mentioned at this point.
  • the residence time of the material to be calcined is preferably from 30 minutes to 4 hours, depending on the design and length of the furnace.
  • the calcination is preferably carried out in air or in an atmosphere of pure oxygen or in an atmosphere of air, which is optionally enriched with oxygen.
  • one or more alkali metal halides or ammonium halides or alkaline earth metal halides are present before the thermal decomposition of the ammonium dichromate according to step a) and / or before the calcination according to step b) of sodium or potassium or ammonium, or alkali metal hydroxides, in particular sodium hydroxide, or potassium hydroxide, or chromic acid in an amount of 0.01 wt .-% to 3.0 wt .-%, particularly preferably from 0.02 wt .-% to 1.0 wt .-%, based added to the ammonium dichromate used or the resulting decomposition product.
  • the performance properties in particular the increase in the bulk density of the resulting chromium (III) oxide can be influenced.
  • the chromium (III) oxide obtained after the calcination according to step b) is preferably cooled and optionally ground.
  • the calcined product is leached with water after step b), whereby a mother liquor is formed, and washed, whereby wash water is formed and then dried again.
  • the washing can be carried out analogously to the procedure described below in step d).
  • chromium (III) oxide still existing water-soluble impurities (water-soluble salts) - essentially sodium, which is formed by oxidation of chromium (IIl) oxide at high temperatures - one or more stages with known methods with Washed out water or aqueous media and the solid are separated from the liquid.
  • the preferred embodiments for the solid / liquid separation and the washing as stated below under step d) apply.
  • the chromium (III) oxide obtained after step b) generally has good filtration and washing properties.
  • the wet chromium (III) oxide obtained after the Fes liquid separation is then preferably dried.
  • the optionally dried chromium (III) oxide is preferably subjected to a grinding.
  • the calcined and optionally washed and optionally dried product is still subjected to a grinding.
  • grinders of different types are suitable, such as roll mills, edge mills, pendulum mills, hammer mills, pin mills, turbo mills, ball mills or jet mills.
  • a milling dryer in which the drying and grinding are carried out in only one working step.
  • the choice of suitable grinding unit depends, inter alia, on the particular field of application for the chromium (IIi) oxide produced.
  • the mother liquors and the respective washing waters in both cases essentially contain alkali metal chromate, in particular sodium chromate or alkali metal dichromate, especially sodium dichromate.
  • the mother liquors and the respective washwaters from the preparation according to the invention of ammonium dichromate, containing steps c) and d), may additionally also contain ammonium dichromate.
  • These recyclables can be recycled back into the production process, for example, for the preparation of sodium dichromate or, most preferably, for the production of a sodium dichromate.
  • Ammoniumchromat double Sizes are used, in particular as described below.
  • mother liquors and washings which are obtained in the solid / liquid separation and washing of the ammonium dichromate and / or calcined product are again used for the preparation of sodium dichromate or an alkali metal ammonium chromate double salt, in particular sodium ammonium chromate double salt. With very particular preference they are used for the preparation of an alkali metal ammonium chromate double salt.
  • the chromium (IIl) oxide produced by the process is highly pure. It is therefore eminently suitable for metallurgical purposes such as the production of chromium metal or chromium-containing high performance alloys, in particular by reduction in the presence of aluminum metal via the aluminothermic process, and for the production of high temperature resistant materials, but it can also be used as a color pigment for pigmentary applications It also has a very low content of water-soluble salts.
  • the chromium (II) oxide obtained by the process is highly pure and in particular very sulfuric.
  • low-sulfur is understood to mean chromium (II) oxides which have a sulfur content of less than 200 ppm, preferably less than 50 ppm, very particularly preferably less than 40 ppm Chromium (III) oxides which have a sodium metal content, calculated as sodium metal, of less than 1500 ppm, preferably less than 500 ppm.
  • the advantage of the method compared to that of RU 2 258 039 C l is in particular the fact that the amount of dust is reduced and must not be driven in a circle.
  • the chromium (III) oxide produced by the process can, as a color pigment, abrasive and as a starting material for the production of high-temperature resistant materials, Chromnietal! or chromium-containing high performance alloys, especially by reduction in the presence of aluminum metal via the aluminothermic process.
  • the invention therefore relates to a process for the preparation of ammonium dichromate, comprising the steps c) thennish decomposition of a Doppelimetalf-Ammoniumchrornat double salt, in particular a sodium ammonium chromate double salt or their
  • M is Na or K, with Na being particularly preferred;
  • x is a number from 0.1 to 0.9, preferably from 0.4 to 0.7, y, for a number from 1.1 to 1.9, preferably from 1, 3 to 1, 6 and the sum of x and y is 2.
  • the alkali metal ammonium chromate double salt in particular the sodium ammonium sulfate double salt, have a molar ammonium: alkali metal, in particular ammonium: sodium ratio> 2.
  • the optimum temperature range depends, among other things, on whether the thermal decomposition is carried out, for example, in the solid state or in aqueous solution.
  • the thermal decomposition of the alkali metal ammonium chromate Doppeisalz, especially sodium ammonium chloride double salt takes place at a temperature of 75 to 190 ° C.
  • the preferred reaction time is 15 to 240 minutes.
  • the thermal decomposition according to step c) is carried out under atmospheric pressure or under reduced pressure.
  • the thermal decomposition according to step c), in particular of the sodium ammonium double chromosome takes place in the solid state, in particular at a temperature of 120 to 1 0 ° C, particularly preferably from 120 to 170 ° C.
  • the thermal decomposition of the sodium ammonium chromate double salt to ammonium dichromate and sodium dichromate or ammonium dichromate and sodium chromate in the solid state need not necessarily be completed.
  • the thermal decomposition preferably takes place until less than 98%, but more than 50%, in particular more than 75%, of the originally present monochromate has been converted from the alkali metal ammonium chromate double salt into dichromate.
  • degree of acidification can be determined to be 0%, provided that 100% of monochromate is present and 100%, provided that 100% has been converted to dichromate, the degree of acidification is preferably determined by titration.
  • the decomposition product obtained from step c) generally contains! in addition to sodium, ammonium and dichromate ions also monochromate ions. If the thermal decomposition of the alkali metal ammonium chromate double zeolite takes place at too high temperatures and / or for long reaction times, then a part of the ammonium dichromate formed can continue to react.
  • the ammonium dichromate can decompose into an X-ray amorphous product, which does not dissolve when dissolved in water. It remains as a brown, flaky, unresolved residue. However, this does not disturb the production process, which will be explained in more detail below.
  • the thermal decomposition according to step c), in particular the alkali metal ammonium chromate double salt takes place in aqueous solution at a temperature of 75 to 1 10 ° C.
  • This type of decomposition has the significant advantage over the already described thermal decomposition of the alkali metal ammonium chromate double salt in the solid state that the thermal decomposition in aqueous solution proceeds at lower temperatures and, secondly, the further thermal decomposition is inhibited to undesired by-products.
  • the thermal decomposition is operated until less than 98%, but more than 50%, in particular more than 75% of the original monochromate have converted into dichromate.
  • the decomposition product obtained from step c) can generally also contain monochromate ions in addition to sodium, ammonium and dichromate ions.
  • monochromate ions in addition to sodium, ammonium and dichromate ions.
  • chromic anhydride CrOj be added, whereby the conversion of monochromate can be influenced in dichromate.
  • the thermal decomposition of the sodium ammonium chromate double salts takes place in a solid state, it is preferable that when the resulting solid decomposition product is dissolved in water, before it can be fed to step d).
  • warm water is used, in particular at a temperature of 30 to 100 ° C. If the thermal decomposition of the sodium ammonium double chromosome takes place in an aqueous solution, then in most cases a warm aqueous solution is already present, which can be fed to step d).
  • the aqueous solution of the decomposition product is particularly preferably concentrated after step c) before it is fed to step d).
  • This is particularly preferably by evaporation.
  • the evaporation can be carried out under normal pressure, but usually it is carried out under reduced pressure.
  • the skilled person knows this for a variety of technical apparatuses in which water can be evaporated from a solution by heat and removed, so that the remaining solution has a higher concentration of dissolved ions. It should be mentioned at this point only bubbles evaporator, tube evaporator or thin film evaporator. Preference is given to Verdampferan layers with mixture preheating, used with vapor compression or multi-body evaporation systems.
  • step c) The thermal decomposition of the sodium ammonium chromate double salt according to step c) is associated with the liberation of ammonia, as illustrated by the reaction equations (7) using the example of the 1: 1 double salt.
  • the process according to the invention is particularly preferably operated in such a way that the thermal decomposition of the alkali metal -Ammoniumchrornat double salt, in particular the sodium ammonium chromate double salt released ammonia as a gas or aqueous solution wins back and used again for the preparation of Natriurn-Ammoniumchromat- double salt.
  • the liberated ammonia gas is preferably condensed in the form of an aqueous ammonia solution and then either directly as ammonia solution or optionally after renewed splitting into gaseous ammonia and water again for the preparation of the alkali metal ammonium chromate double salt, in particular sodium ammonium chromium double salt starts.
  • Step d) Ammonium dichromate is then crystallized from the decomposition product obtained from step c), preferably in the form of an aqueous solution of the decomposition product, which may have been concentrated, and the resulting solid is preferably separated from the mother liquor.
  • Crystallization in the sense of this invention is understood to mean the precipitation of a crystalline solid from a solution.
  • the crystallization of the ammonium dichromate can be carried out by evaporation crystallization, cooling crystallization or vacuum crystallization. The person skilled in the art knows a large number of crystallization apparatuses which work according to these principles.
  • ammonium dichromate is deposited from an aqueous solution of the decomposition product after step c) by cystallization, which is preferably separated from the mother liquor by solid-liquid separation and, if appropriate, also washed.
  • the warm aqueous solution of the decomposition product is preferably cooled to a temperature of from 50 to -10 ° C., in particular from 40 to -5 ° C., according to step c).
  • the solid ammonium dichromate is preferably separated from the mother liquor.
  • the skilled person knows a variety of suitable units and methods. It does not matter if the Fes liquid separation is continuous or discontinuous. It is also irrelevant whether it is carried out under pressure or under vacuum.
  • vacuum drum filters or vacuum belt filters are particularly preferred in the continuous filtration units.
  • discontinuous filtration units filter presses are particularly preferred. The preferred further use of the mother liquor and washings obtained from the solid / liquid separation has already been described above.
  • step c) If the thermal decomposition of the sodium ammonium chromate double salt in step c) leads to X-ray amorphous product which remains on dissolution of the decomposition product in water as undissolved residue, this can be filtered from the solution before the crystallization of ammonium dichromate or the evaporation of the aqueous solution the decomposition product takes place. In practice, however, this separate separation step is not necessary, since this undissolved residue can also be separated off after the crystallization of the ammonium dichromate in the context of the preferably carried out and already described above FesWlüssig separation together with the ammonium dichromate.
  • the separated insoluble residue may preferably also be fed together with the ammonium dichromate to step a) or separately to step b). He is finally converted to chromium (iII) oxide.
  • the moist ammonium dichromate obtained after the Fes liquid separation is either fed directly to the thermal decomposition according to step a) or is previously washed and / or dried.
  • the wet ammonium dichromate obtained after the solid / liquid separation is washed before it is optionally dried and then supplied to the thermal decomposition in step a).
  • washing the still adhering mother liquor can be largely displaced and so the alkali metal content of the resulting ammonium dichromate can be significantly lowered, whereby the degree of purity increases significantly.
  • the washing is preferably carried out on the same aggregate which was also used for the solid / liquid separation.
  • the wet filter cake is fed directly to the calcination, the handling of which in the dry state is much more difficult and more demanding than in the wet state. It is therefore advantageous in a technical process to dispense with the drying of the moist ammonium dichromate and to supply the moist filter cake directly to the thermal decomposition in step a).
  • the inventive method for the production of ammonium dichromate characterized in that the employed alkali metal ammonium chromate double salt is prepared by reacting NH 3, preferably in a 1 .0 to S.Ofachen, particularly preferably in a 1.4 to 4.5fachen, is preferred molar excess, based on Alkalidichromat, in particular M 2 Cr 2 0 7 , wherein M is Na or K, in particular Na, in a
  • step c) alkali metal ammonium chromate double salt
  • M is Na or, especially Na
  • x is a number from 0, 1 to 0.9, preferably from 0.4 to 0.7 y for a number from 1.1 to 1.9, preferably from 1.3 to 1.6
  • the sum of x and y is 2, characterized in that NHj is preferably in a 1 .0 to 5.0 times, more preferably in a 1.4 to 4.5 times, molar excess, based on alkali metal dichromate, in particular Na 2 Cr 2 0 7 , preferably at one temperature from 55 to 95 ° C to an aqueous solution of alkali metal dichromate, in particular Na 2 Cr 2 0 7 or Na 2 Cr 2 0 7 * 2H 2 0 admits.
  • the ammonium dichromate used is prepared by the process according to the invention comprising at least steps c) and d), as described above in its general or preferred embodiment.
  • This combination of process steps to produce high purity, low sulfur chromium (III) oxide has numerous advantages over the processes described in the prior art.
  • a significant advantage is that form as by-products sodium chromate and / or sodium dichromate and ammonium dichromate, which can be easily recycled back into the manufacturing process. Thus, no by-product is produced, which has to be removed from the process and thoroughly cleaned because it is contaminated with Cr (VI).
  • Natriumdichromai dihydrate Na 2 Cr 2 07 * 2H 2 0
  • a 2.7-fold molar excess of ammonia with respect to Natriumdichromai Na 2 Cr 2 0 7
  • the warm suspension was filtered, the filter cake washed with 99% ethanol and dried at 100 ° C to constant weight.
  • Example 3 The sodium ammonium chromate double salt described above was decomposed as a solid at 130 ° C over a period of 165 minutes.
  • the decomposition product had a degree of acidification of 88%. 50.1 g of this decomposition product were dissolved in 55 ml of water while warm. The solution was then heated to boiling and evaporated until 81.1 g of solution remained. The 81.1 g of solution had a pH of 6.2 at the boiling point and were slowly cooled to room temperature, during which time ammonium dichromate crystallized out. After about 16 hours, the ammonium dichromate crystals were filtered off from the mother liquor and washed with 15 ml of water.
  • the sodium ammonium chromate double salt described above was decomposed as a solid at 140 ° C over a period of 95 minutes.
  • the decomposition product had a degree of acidification of 81%.
  • 50.0 g of this decomposition product were dissolved in 40 ml of water at 75 ° C.
  • the solution was slowly cooled to + 8 ° C without further evaporation, during which time ammonium dichromate crystallized out.
  • the ammonium dichromate crystals were filtered off from the mother liquor and washed with 15 ml of water. After drying, 15.72 g of ammonium dichromate were obtained, which had a sodium content of 0.037 wt .-%.
  • the mother liquor obtained in the filtration had a sodium content of 86.1 g / l and an ammonium content of 31.0 g / l.
  • shee had a pH of 6.6.
  • the ammonium dichromate obtained from the above examples was decomposed slowly and gently under normal pressure in an indirectly heated oven in the temperature range of 235-260 ° C.
  • the resulting decomposition product still had a Cr (VI) content of 1.54%.
  • This decomposition product was then calcined at a temperature of 820 ° C for one hour in a directly heated oven.
  • the resulting chromium (III) oxide was leached with water, separated from the mother liquor, washed with water and separated from the washing water. Finally it was dried and ground. A low-sulfur and low-sodium chromium (III) oxide was obtained, which is suitable for a variety of applications.
  • Example 5 The decomposition product described in Example 5 was calcined at a temperature of 1250 ° C for one hour in a directly heated oven. The resulting chromium (III) oxide was leached with water, separated from the mother liquor, washed with water and separated from the wash water. Finally it was dried and ground. A low-sulfur and low-sodium chromium (II) oxide was obtained, which is suitable for metallurgical applications.
  • Example 3 of the present invention a 1: 1 double salt of the formula Na (NH) Cr0 4 * 2H 2 0 was decomposed at 130 ° C over a period of 165 minutes. 50 g of the obtained decomposition product was dissolved in 55 ml of water under heat. The solution was heated to boiling and evaporated until 78.8 g solution was left. The solution was slowly cooled to room temperature. After 16 hours, the resulting crystals were filtered off and washed with 15 ml of water. The crystals were analyzed after drying. Following this procedure (VI) and a further procedure (V2), the following results, in particular Na contents, were obtained:

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Ammoniumdichromat, enthaltend die Schritte c) Thermische Zersetzung eines Alkalimetall-Ammoniumchromat-Doppelsalzes, insbesondere eines Natrium-Ammoniumchromat-Doppelsalzes oder deren Hydrate bei einer Temperatur bis zu 200 °C, insbesondere von 75 bis 190 °C unter Bildung von Ammoniumdichromat und d) Abtrennen des Ammoniumdichromates aus dem nach Schritt c) erhaltenen Zersetzungsproduktes, durch Kristallisation, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkalimetall-Ammoniumchromat-Doppelsalz der Formel Mx (NH4)y CrO4 entspricht oder deren Hydrate, worin M für Na oder K steht, wobei Na besonders bevorzugt ist, x für eine Zahl von 0,1 bis 0,9, vorzugsweise von 0,4 bis 0,7, y für eine Zahl von 1, 1 bis 1,9, vorzugsweise von 1,3 bis 1,6 und die Summe von x und y für 2 steht.

Description

Verfahren zur Herstellung von Ammoniumdiehromat
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniumdiehromat ausgehend von Alkalimetall-Ammoniumchromat-Doppeisaizen.
Chrom(iH)-oxid ist ein vielseitiges Produkt mit einer breiten Anwendungspalette. So kann es als Pigment zum Einfärben von unterschiedlichen Anwendungsmedien, wie beispielsweise Baustoffen, Kunststoffen, Farben & Lacken, Gläsern oder Keramiken verwendet werden. Für dieses Anwendungsgebiet ist ein möglichst niedriger Gehalt an wasserlöslichen Verunreinigungen gefordert.
Darüber hinaus wird Chrom(III)-oxid auch in Schleifmitteln und hochtemperaturbeständigen Werkstoffen verwendet. Für den Einsatz von Chrom(lIl)-oxid in hochtemperaturbeständigen Werkstoffen ist ein möglichst niedriger Alkalimetall-Gehalt gewünscht, um die bei hohen Temperaturen und der Anwesenheit von A!kalimetall-Ionen begünstigte Oxidation von Cr(IIl) zu Alkalimetallchromat so weit als möglich zu unterdrücken.
Ein weiteres wichtiges industrielles Einsatzgebiet für Chrom(IIi)-oxid ist die Verwendung als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Chrommetaif und/oder chromhaltigen Hochleistungslegierungen. Hier können in aller Regel nur Chrom(llI)-oxide eingesetzt werden, die sich durch einen niedrigen Schwefel-Gehalt und einen niedrigen Kohlenstoff-Gehalt auszeichnen. Der Begriff„schwefelarmes Chrom(III)-oxid" wird daher häufig als Synonym für „Chrom(III)-oxid für metallurgische Zwecke" verwendet. Chrom(III)-oxid kann nach dem Stand der Technik mit verschiedenen Verfahren hergestellt werden. Meist wird es bei höheren Temperaturen aus sechswertigen Chromverbindungen hergestellt, wobei unterschiedliche Reinheitsgrade erreicht werden können. Als Ausgangsverbindungen des sechswertigen Chroms werden Chromsäure, Ammoniumchromate oder Alkalichromate verwendet. Die Reaktion kann mit oder ohne Zusatz eines Reduktionsmitteis durchgeführt werden. Als Reduktionsmittel dienen organische oder anorganische Reduktionsmittel wie Sägespäne, Melasse, Ceiluloseablaugen, Acetylen, Methan, Schwefel und dessen Verbindungen, Phosphor, Kohlenstoff, Wasserstoff und dergleichen. Derartige Verfahren sind in zahlreichen Schutzrechten beschrieben. Beispielhaft seien dazu nur die US 1 ,893,761 und DE-A-20 30 510 erwähnt. Die US 1 ,893,761 offenbart die Herstellung von Chrom(HI)-oxid durch die Reduktion von Alkalimetallchromaten mit organischen Substanzen. Bei der Verwendung von Kohlenstoff oder organischen Verbindungen als Reduktionsmittel kann der Prozess so geführt werden, dass schließlich Natriumcarbonat als Nebenprodukt erhalten wird, wie bereits in US 1 ,893,761 erwähnt. Dieses kann gegebenenfalls in den Produktionsprozess von Natriumdichromat zurückgeführt werden, wenn das Natriumdichromat über einen oxidativen alkalischen Aufschluss ausgehend von Chromerz hergestellt wird. Allerdings enthält das auf diese Weise erhaltene Chrom(iIl)-oxid einen hohen Kohlenstoff-Anteil, der es für die metallurgische Anwendung ungeeignet macht. Die DE-A-20 30 510 beschreibt ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von sehr reinem, schwefelarmem Chrom(iIl)-oxid, durch Reduktion von Alkalichromaten mit Wasserstoff bei höheren Temperaturen sowie eine dafür geeignete Vorrichtung. Die Reaktionstemperatur beträgt zwischen 1000- 1800 °C, vorteilhafterweise zwischen 1 100- 1400 °C, und das erhaltene Produkt wird mit Hilfe einer alkalisch eingestellten Dispersion vom Abgas getrennt. Nachteilig bei all diesen Verfahren, die mit einem Reduktionsmittel arbeiten, ist jedoch, dass durch den Einsatz des Reduktionsmittels zwangsläufig ein Nebenprodukt anfällt, das aufgearbeitet werden muss.
Die thermische Zersetzung von reinem Ammoniumdichromat führt dagegen selbst zu keinem nennenswerten Zwangsanfall eines Nebenproduktes, da sie im Idealfall nach der Reaktionsgleichung (1) (NH4)2Cr207 Cr203 + N2 + 4 H20 (1 ) verläuft und ab einer Temperatur von ca. 200°C abläuft. Allerdings gehen die heute praktizierten technischen Verfahren zur Herstellung von Ammoniumdichromat von Aikalidichromaten - meist Natriumdichromat - aus. Dabei wird das Natriumdichromat mit Ammoniumchlorid oder Ammoniumsulfat zum Ammoniumdichromat und Natriumchlorid beziehungsweise zum Ammoniumdichromat und Natriumsulfat umgesetzt. Chrom(III)-oxid für metallurgische Zwecke wurde früher industriell hergestellt, indem man in einem Ofen eine Mischung aus Ammoniumdichromat und Natriumchlorid kalzinierte, die durch in-situ-Reaktion von Natriumdichromat und Ammoniumchlorid in praktisch stöchiometrisch äquivalenten Mengen erhalten wurde. Die Kalzinierungstemperatur sollte über 700 °C liegen, um sicherzustellen, dass das Reaktionsgemisch einen hohen Chrom(iII)-oxid-Anteil aufweist; bei einer zu hohen Temperatur erhöht sich allerdings das Risiko der Schlackenbildung im Ofen, und die Temperatur wird daher im allgemeinen unter 850 °C gehalten.
Die Verwendung von Ammoniumsulfat anstelle von Ammoniumchlorid ist häufig bevorzugt, da das Ammoniumchlorid aufgrund seiner niedrigen Sublimationstemperatur bei der Kalzinierung als NH3 und HCl absublimiert und so in die Abluft gelangen kann. Aus diesem Grunde hat der Einsatz von Ammoniumchlorid heute keine wirtschaftliche Bedeutung mehr. Der Nachteil des Einsatzes von Ammoniumsulfat liegt allerdings darin, dass auf diese Weise Schwefel in den Produkt ionsprozess eingeschleppt wird, obwohl ein Chrom(III)-oxid mit möglichst niedrigem Schwefel-Gehalt gewünscht ist. In der DE-A-26 35 086 (US-A-4235862) ist ein Verfahren zur Herstellung eines schwefe!armen Chrom(IIl)-oxides offenbart, das durch Glühen eines Gemisches von Alkalidichromat und Ammoniumsulfat bei einer Kalziniertemperatur von 800 bis 1 100 °C und Abtrennen des gebildeten Chrom(III)-oxides von gebildetem Alkalisalz gekennzeichnet ist, wobei pro Mol Alkalächromat 0.7 bis 0.89, vorzugsweise 0.7 bis 0.84 Mol Ammoniumsulfat eingesetzt werden. Die Aufarbeitung des Chrom(lIi)-oxids nach der Glühung erfolgt in konventioneller Weise durch Auswaschen von wasserlöslichen Salzen und Trocknen. Nach diesem Verfahren können Schwefelgehalte im Chrom(III)-oxid von 50 bis 100 ppm erreicht werden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass zur Erzielung niedriger Schwefelgehalte die Ausgangssubstanzen nicht im stöchiometrischen Verhältnis gemischt werden dürfen und Ammoniumsulfat im deutlichen Unterschuss eingesetzt wird. Daraus resultieren niedrige Umsätze im Bereich von ca. 90 %, und die Einhaltung einer hohen Glühtemperatur ist erforderlich. Das aufgrund des Überschusses vorhandene Alkalidichromat zersetzt sich thermisch zu Alkali Chromat, Chrom(III)~oxid und Sauerstoff. Somit entsteht bei der Reaktion neben einer großen Mengen Alkalisulfat (zum Beispiel Natrinmsulfat) auch immer Alkalichromat (zum Beispiel Natriumchromat), welches beim späteren Auswaschen in die Mutterlauge oder Waschflüssigkeit gelangt und dann abgetrennt werden muss, um es gegebenenfalls in den Prozess zurückzuführen. Die Mutterlauge enthält dann aber auch den Zwangsanfall an Alkalisulfat, der aufwendig gereinigt werden muss, da er stets mit Alkalächromat verunreinigt ist. Außerdem haben sich in der Praxis die zur Herstellung von schwefelarmem Chrom(IU)-oxid vorgeschlagenen Bedingungen als schwierig durchführbar erwiesen, da der Natriumsulfatgehalt der Reaktionsmischung bei den erforderlichen hohen Temperaturen zu Zusammenbackungen führt (Schmelztemperatur von Natriumsutfat ca. 885 °C) und damit zu Störungen im Produktionsablauf.
Zur Herstellung von Chrom(lII)-oxid mit niedrigeren Schwefel-Gehalten offenbart die US 4,296,076 ein Verfahren, bei dem unter anderem Natriumdichromat und Ammoniumchlorid beziehungsweise Natriumdichromat und Ammoniumsulfat eingesetzt werden. Im Gegensatz zur DE-A-26 35 086 wird dabei im Wesentlichen ein stöchiometrisches Verhältnis gewählt oder vorzugsweise ein Überschuss der Ammoniumverbindung eingesetzt. In einem ersten Reaktionsschritt werden die Ausgangsverbindungen zu Ammonäumdichromat und Natriumchlorid beziehungsweise Ammoniumdi Chromat und Natriumsulfat umgesetzt. In den offenbarten Beispielen findet dieser Reaktionsschritt bei 400 bis 800 °C statt, anschließend die wässrige Aufarbeitung und dann noch ein zweiter Glühprozess bei einer Temperatur über 1 100 °C. Nach diesem Verfahren werden Schwefel-Gehalte im Chrom(iII)-oxid von unter 40 ppm erreicht. Bei diesem Verfahren fallen allerdings große Mengen Natriumchlorid beziehungsweise Natriumsulfat an, die aufwendig gereinigt werden müssen. Außerdem ist der Einsatz der genannten Ammoniumverbindungen, insbesondere von Ammoniumchlorid, nicht unproblematisch, weil sie sehr leicht sublimieren und somit in die Abgasluft gelangen können. Ein anderes im Stand der Technik beschriebenes Verfahren zur Herstellung von qualitativ hochwertigem Chrom(IIl)-oxid wird in RU 2 258 039 offenbart. Zwar wird auch hier Ammoniumdichromat - gewonnen durch Umsetzung von Natriumdichromat mit Ammoniumsulfat in wässriger Phase - für die Herstellung von Chrom(IlI)-oxid eingesetzt, allerdings wird das bei der Umsetzung zwangsweise anfallende Natriumsulfat aus dem Reaktionsgemisch abgetrennt, so dass ein relativ reines, das heißt schwefelarmes, Ammoniumdichromat thermisch zum Chrom(III)-oxid zersetzt wird. Es fällt also stets Natriumsulfat als Nebenprodukt an, das aufwändig gereinigt werden muss, da es mit Cr(VI) verunreinigt ist. Die Kalzinierung ausgehend von dem Ammoniumdichromat erfolgt einstufig bei einer Temperatur von 440 - 1400 °C in einem Trommelofen. Diese Verfahrensweise hat sich allerdings als nachteilig herausgestellt, da sie zu einem hohem Cr(VI)-haltigen Feinanteil fuhrt, der teilweise unvollständig zersetzt ist und separat abgeschieden werden muss und erneut der Kalzinierung zugeführt werden muß, so dass sich viel Material im Rückführprozess befindet.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von Chrom(IIl)oxid insbesondere für metallurgische Zwecke das die genannten Nachteile nicht aufweist, enthält die Schritte a) thermische Zersetzung von Ammoniumdichromat bei einer Temperatur von 200 bis 650 °C, insbesondere von 210 bis 550 °C, vorzugsweise von 210 bis 430 °C und b) anschließende Kalzinierung des aus dem Schritt a) erhaltenen
Zersetzungsproduktes bei einer Temperatur von 700 bis 1400 °C, insbesondere von 800 bis 1300 °C dadurch gekennzeichnet, dass Schritt a) in einem indirekt beheizten Reaktor und Schritt b) in einem direkt beheizten Reaktor erfolgt.
Schritt a
Die thermische Zersetzung des Ammoniumdichromates gemäß Schritt a) erfolgt bei dem Verfahren vorzugsweise bei einer Temperatur von 200 bis 650 °C, besonders bevorzugt von 210 bis 550 °C, ganz besonders bevorzugt bei 210 bis 430 °C, insbesondere über einen Zeitraum von 5 bis 300 Minuten, besonders bevorzugt von 30 bis 240 Minuten. Die thermische Zersetzung kann beispielsweise in einem indirekt beheizten Drehrohrofen, Kammerofen oder in einer Wirbelschicht erfolgen. Besonders bevorzugt wird ein indirekt beheizter Drehrohrofen für die thermische Zersetzung des Ammoniumdichromates verwendet.
Das bevorzugt eingesetzte Ammoniumdichromat besitzt einen Na-Gehalt von kleiner 2 Gew.-%, insbesondere kleiner 1 Gew.-%, besonders bevorzugt kleiner 0.5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt kleiner 0.2 Gew.-%, gerechnet als Na-Metall.
Vorzugsweise erfolgt die thermische Zersetzung gemäß Schritt a) unter Normaldruck oder unter vermindertem Druck.
Das nach dem Schritt a) erhaltene Zersetzungsprodukt kann noch gewaschen werden, bevor es dem Schritt b) zugeführt wird, in der Regel ist eine solche Wäsche jedoch nicht notwendig. Vorteilhafterweise wird erst das nach dem Schritt b) erhaltene Chrom(III)-oxäd gewaschen.
Schritt
Die thermische Behandlung bei erhöhter Temperatur, also die Kaizinierung, des aus dem Schritt a) erhaltenen Zersetzungsproduktes gemäß Schritt b) erfolgt bei einer Temperatur von 700 bis 1400 °C, besonders bevorzugt von 800 bis 1300 °C. Vorzugsweise erfolgt dies über eine Zeit von mehr als 20 Minuten, besonders bevorzugt von mehr als 30 Minuten. Für die Kalzinierung bei derart hohen Temperaturen kennt der Fachmann eine Vielzahl von direkt beheizbaren Reaktoren. Bevorzugt seien an dieser Stelle nur Ringherdöfen, insbesondere aber Drehrohröfen erwähnt.
Die Verweilzeit des zu kalzinierenden Materials liegt je nach Ausgestaltung und Länge des Ofens vorzugsweise bei 30 Minuten bis 4 Stunden. Die Kalzinierung erfolgt vorzugsweise an Luft oder in einer Atmosphäre aus reinem Sauerstoff oder in einer Atmosphäre aus Luft, die ggf. mit Sauerstoff angereichert ist. in einer besonders bevorzugten Variante des Verfahrens werden vor der thermischen Zersetzung des Ammoniumdichromates gemäß Schritt a) und/oder vor der Kalzinierung gemäß Schritt b) ein oder mehrere A!kalimetallha!ogenide oder Ammoniumhalogenide oder Erdaikalimetallhalogenide, insbesondere die Fluoride, Chloride, Bromide oder lodide von Natrium oder Kalium oder Ammonium, oder Alkaümetallhydroxide, insbesondere Natriumhydroxid, oder Kaliumhydroxid, oder Chromsäure in einer Menge von 0.01 Gew.-% bis 3.0 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0.02 Gew.-% bis 1.0 Gew.-%, bezogen auf das eingesetzte Ammoniumdichromat beziehungsweise des erhaltenen Zersetzungsproduktes zugesetzt. Durch derartige Zusätze können die anwendungstechnischen Eigenschaften, insbesondere die Erhöhung der Schüttdichte des erhaltenen Chrom(III)-oxid beeinflusst werden.
Das nach der Kalzierung gemäß Schritt b) erhaltene Chrom(III)-oxid wird vorzugsweise abgekühlt und gegebenenfalls gemahlen. In einer besonders bevorzugten Variante des Verfahrens wird das kalzinierte Produkt nach Schritt b) mit Wasser ausgelaugt, wobei eine Mutterlauge entsteht, und gewaschen, wobei Waschwasser entsteht und anschließend wieder getrocknet. Die Wäsche kann analog zu der unten im Schritt d) beschriebenen Vorgehensweise erfolgen. Durch die Auslaugung und Wäsche können im Chrom(III)-oxid noch vorhandene wasserlösliche Verunreinigungen (wasserlösliche Salze) - im wesentlichen Natriumchromat, welches durch Oxidation von Chrom(IIl)-oxid bei hohen Temperaturen entstanden ist - nach bekannten Verfahren ein- oder mehrstufig mit Wasser oder wässrigen Medien ausgewaschen und der Feststoff von der Flüssigkeit abgetrennt werden. Es gelten die bevorzugten Ausfdhrungsformen für die Fest-/Flüssig-Trennung und das Waschen wie sie unten unter Schritt d) angegeben sind.
Das nach Schritt b) erhaltene Chrom(III)-oxid verfügt in der Regel über gute Filtrations- und Wascheigenschaften. Das nach der Fes Flüssig-Trennung erhaltene feuchte Chrom(III)-oxid wird anschließend vorzugsweise noch getrocknet. Das ggf. getrocknete Chrom(III)-oxid wird vorzugsweise einer Mahlung unterzogen.
Für den gegebenenfalls durchzuführenden Trocknungsschritt kennt der Fachmann eine Vielzahl von geeigneten Aggregaten. Es seien an dieser Stelle nur Kanal-, Band-, Etagen-, Walzen-, Trommel-, Röhren-, Schaufel-, Sprühtrockner (Zerstäubungstrockner mit Scheiben oder Düsen), Wirbelbetttrockner oder diskontinuierlich arbeitende Kammer-Horden-Trockner erwähnt.
Je nach gewähltem Trocknungsaggregat kann es erforderlich sein, dass sich noch ein Mahlschritt anschließt. Aber auch wenn keine Wäsche und Trocknung des kalzinierten Produktes erfolgt ist, kann eine Mahlung vorteilhaft sein. Vorzugsweise wird das kalzinierte und gegebenenfalls gewaschene und gegebenenfalls getrocknete Produkt noch einer Mahlung unterzogen. Hierzu sind Mahlaggregate unterschiedlicher Bauart geeignet, wie zum Beispiel Walzenmühlen, Kollergänge, Pendelmühlen, Hammermühlen, Stiftmühlen, Turbomühlen, Kugelmühlen oder Strahlmühlen. Wenn das kalzinierte Produkt gewaschen wurde, so kann besonders vorteilhaft ein Mahltrockner verwendet werden, bei dem die Trocknung und Mahlung in nur einem Arbeitsschritt erfolgt. Die Wahl des geeigneten Mahlaggregates richtet sich unter anderem nach dem jeweiligen Anwendungsgebiet für das hergestellte Chrom(IiI)-oxid.
Wenn das kalzinierte Chrom(f[I)-oxid aus Schritt b) mit Wasser ausgelaugt beziehungsweise gewaschen wird, so enthalten die Mutterlaugen und die jeweiligen Waschwässer in beiden Fällen im wesentlichen Alkalichromat, insbesondere Natriumchromat beziehungsweise Alkalidichromat, insbesondere Natriumdichromat. Die Mutterlaugen und die jeweiligen Waschwässer aus der erfindungsgemäßen Herstellung von Ammoniumdichromat, enthaltend die Schritte c) und d) können zudem auch noch Ammoniumdichromat enthalten. Diese Wertstoffe können wieder in den Produktionsprozess zurückgeführt werden, indem sie beispielsweise für die Herstellung von Natriumdichromat oder - ganz besonders bevorzugt - für die Herstellung eines Natrium- Ammoniumchromat-Doppelsaizes eingesetzt werden, insbesondere wie sie unten beschrieben ist. Besonders bevorzugt werden Mutterlaugen und Waschwässer, welche bei der Fest-/Flüssig- Trennung und Wäsche des Ammoniumdichromates und/oder kalzinierten Produktes anfallen, wieder für die Herstellung von Natriumdichromat oder eines Alkalimetall-Ammoniumchromat- Doppelsalzes, insbesondere Natrium-Ammoniumchromat-Doppelsalzes eingesetzt. Ganz besonders bevorzugt werden sie für die Herstellung eines Alkalimetall-Ammoniumchromat- Doppelsalzes eingesetzt.
Das nach dem Verfahren hergestellte Chrom(IIl)-oxid ist hochrein. Es eignet sich folglich hervorragend für metallurgische Zwecke wie die Herstellung von Chrommetall oder chromhaltigen Hochleistungslegierungen, insbesondere durch Reduktion in Gegenwart von Aluminiummetall über das aluminothermische Verfahren, und für die Herstellung von hochtemperaturbeständigen Werkstoffen, es kann aber auch als Farbpigment für pigmentäre Anwendungen eingesetzt werden, da es auch einen sehr niedrigen Gehalt an wasserlöslichen Salzen aufweist, Das nach dem Verfahren anfallende Chrom(iII)-oxid ist hochrein und insbesondere sehr schwefe!arm. Als„schwefelarm" im Sinne dieser Erfindung gelten Chrom(lII)-oxide, die einen Schwefelgehalt von weniger als 200 ppm, vorzugsweise weniger als 50 ppm, ganz besonders bevorzugt weniger als 40 ppm, aufweisen. Als„natriumarm" im Sinne dieser Erfindung gelten Chrom(III)-oxide, die einen Natriummetallgehalt - gerechnet als Natriummetall - von weniger als 1500 ppm, vorzugsweise weniger als 500 ppm, aufweisen.
Der Vorteil des Verfahrens gegenüber dem aus RU 2 258 039 C l liegt insbesondere daran, dass die Staubmenge reduziert wird und so nicht im Kreis gefahren muß.
Das nach dem Verfahren hergestellte Chrom(III)-oxid kann, als Farbpigment, Schleifmittel sowie als Ausgangsmaterial für die Herstellung von hochtemperaturbeständigen Werkstoffen, Chromnietal! oder chromhaltigen Hochleistungslegierungen, insbesondere durch Reduktion in Gegenwart von Aluminiummetall über das aluminothermische Verfahren verwendet werden.
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniumdichromat, enthaltend die Schritte c) thennische Zersetzung eines Alkalimetalf-Ammoniumchrornat-Doppelsalzes, insbesondere eines Natrium-Ammoniumchromat-Doppelsalzes oder deren
Hydrate bei einer Temperatur von bis zu 200 °C, insbesondere von 75 bis 1 0 °C unter Bildung von Ammoniumdichromat und d) Abtrennen des Ammoniumdichromates aus dem nach Schritt c) erhaltenen Zersetzungs produktes, durch Kristallisation, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkaiimetall-Ammoniumchromat-Doppelsalz der Formel
Mx (NH4)y Cr04 entspricht oder deren Hydrate, worin
M für Na oder K steht, wobei Na besonders bevorzugt ist, x für eine Zahl von 0, 1 bis 0,9, vorzugsweise von 0,4 bis 0,7 y für eine Zahl von 1 , 1 bis 1 ,9, vorzugsweise von 1 ,3 bis 1 ,6 und die Summe von x und y für 2 steht.
Schritt c):
Natrium-Ammonäumchromat-Doppelsalze sind beispielsweise in CN1418821 bekannt zur Hersteilung von schwefelfreiem Chromoxid durch Kalzinierung bei 650 - 1200 °C ausgehend von einem 1 : 1 Alkalimetall-Ammoniumchromat- Doppelsaiz. Auch aus Acta Phys.-Chim. Sin, 21(2) 2005, S. 218-220 ist das Doppelsalz NaNH4Cr04*2H20 bekannt, das in der Raumgruppe P212121 mit den Gitterparametern a = 841.3(5) pm, b = 1303.9(8) pm und c = 621.9(4) pm sowie Z = 4 kristallisiert und isostrukturel! zu NaNH4S04*2H20 ist (siehe Acta Cryst., B28 1972, S. 683-93). Dort wird jedoch lediglich die Thermolyse des 1 : 1 Natrium-Ammoniurnchromat Doppelsalzes analytisch untersucht. Bevorzugt ist es, dass das Alkalimetall-Ammoniumchromat-Doppelsalz, insbesondere das Natrium-Amrnoniumchromat-Doppelsalz ein molares Ammonium : Alkalimetall-, insbesondere Ammonium : Natrium-Verhältnis > 2 aufweist.
Der optimale Temperaturbereich richtet sich unter anderem danach, ob die thermische Zersetzung beispielsweise im festen Zustand oder in wässriger Lösung durchgeführt wird.
Bevorzugt findet die thermische Zersetzung des Alkalimetall-Ammoniumchromat-Doppeisalz, insbesondere Natrium- Amrnoniurnchromat-Doppelsalzes bei einer Temperatur von 75 bis 190 °C statt. Die bevorzugte Reaktionszeit liegt bei 15 bis 240 Minuten.
Vorzugsweise erfolgt die thermische Zersetzung gemäß Schritt c) unter Normaldruck oder unter vermindertem Druck. Vorzugsweise findet die thermische Zersetzung gemäß Schritt c), insbesondere des Natrium- Ammoniumchromat-Doppelsaizes im festen Zustand statt, insbesondere bei einer Temperatur von 120 bis 1 0 °C, besonders bevorzugt von 120 bis 170 °C. Die thermische Zersetzung des Natrium- Ammoniumchromat-Doppelsalzes zu Ammoniumdichromat und Natriumdichromat oder Ammoniumdichromat und Natriumchromat im festen Zustand muss nicht notwendigerweise vollständig ablaufen. Bevorzugt erfolgt die thermische Zersetzung solange, bis sich weniger als 98 %, jedoch mehr als 50 %, insbesondere mehr als 75 %, des ursprünglich vorhandenen Monochromates aus dem Alkalimetall-Ammoniumchromat-Doppelsalz in Dichromat umgewandelt haben. In diesem Zusammenhang lässt sich der so genannte„Absäuerungsgrad" bestimmen, der bei 0 % liegt, sofern noch 100 % an Monochromat vorliegen und bei 100 % liegt, sofern 100 % in Dichromat umgewandelt sind. Der Absäuerungsgrad wird vorzugsweise über Titration bestimmt.
Bei einer unvollständigen thermischen Zersetzung enthält das aus dem Schritt c) erhaltene Zersetzungsprodukt in der Rege! neben Natrium-, Ammonium- und Dichromat-Ionen auch noch Monochromat-Ionen. Wenn die thermische Zersetzung des Alkalimetall-Ammoniumchromat- Doppelsaizes bei zu hohen Temperaturen und/oder zu langen Reaktionszeiten erfolgt, dann kann ein Teil des gebildeten Ammoniumdichromates weiter reagieren. Das Ammoniumdichromat kann sich dabei in ein röntgenamorphes Produkt zersetzen, welches sich beim Lösen in Wasser nicht mehr auflöst. Es bleibt als brauner, flockiger, ungelöster Rückstand zurück. Dieser stört aber grundsätzlich nicht das Herstellungsverfahren, was weiter unten näher erläutert wird. Vorzugsweise findet die thermische Zersetzung gemäß Schritt c), insbesondere des Alkalimetall- Ammoniumchromat-Doppelsalzes in wässrigen Lösung bei einer Temperatur von 75 bis 1 10 °C statt. Diese Art der Zersetzung hat gegenüber der bereits beschriebenen thermischen Zersetzung des Alkalimetall-Ammoniumchromat-Doppelsalzes im festen Zustand den wesentlichen Vorteil, dass die thermische Zersetzung in wässriger Lösung bei niedrigeren Temperaturen abläuft und zum anderen wird die weitere thermische Zersetzung zu unerwünschten Nebenprodukten gehemmt.
Vorzugsweise wird die thermische Zersetzung so lange betrieben, bis sich weniger als 98 %, jedoch mehr als 50 %, insbesondere mehr als 75 % des ursprünglich vorhandenen Monochromates in Dichromat umgewandelt haben.
Bei einer unvollständigen thermischen Zersetzung kann das aus dem Schritt c) erhaltene Zersetzungsprodukt neben Natrium-, Ammonium- und Dichromat-Ionen in der Regel auch noch Monochromat-Ionen enthalten. Bei der wässrigen thermischen Zersetzung kann der wässrigen Lösung, zusätzlich auch noch Chromsäureanhydrid CrOj zugesetzt werden, wodurch die Umwandlung von Monochromat in Dichromat beeinflusst werden kann.
Wenn die thermische Zersetzung der Natrium-Ammoniumchromat-Doppelsalze in festem Zustand stattfindet, ist es bevorzugt, wenn das erhaltene feste Zersetzungsprodukt in Wasser gelöst wird, bevor es dem Schritt d) zugeführt werden kann. Dazu wird vorzugsweise warmes Wasser verwendet, insbesondere mit einer Temperatur von 30 bis 100 °C. Wenn die thermische Zersetzung des Natrium-Ammoniumchromat-Doppelsaizes in einer wässrigen Lösung stattfindet, dann liegt meist ohnehin bereits eine warme wässrige Lösung vor, die dem Schritt d) zugeführt werden kann.
Besonders bevorzugt wird aber die wässrige Lösung des Zersetzungsproduktes nach Schritt c) noch aufkonzentriert, bevor sie dem Schritt d) zugeführt wird. Dies erfolgt besonders bevorzugt durch Eindampfen. Das Eindampfen kann unter Normaldruck erfolgen, in der Regel wird es jedoch unter vermindertem Druck vorgenommen. Der Fachmann kennt dazu eine Vielzahl von technischen Apparaten bei denen durch Wärmezufuhr Wasser aus einer Lösung verdampft und weggeführt werden kann, so dass die zurückbleibende Lösung eine höhere Konzentration an gelösten Ionen besitzt. Es sollen an dieser Stelle nur Blasen Verdampfer, Röhrenverdampfer oder Dünnschichtverdampfer erwähnt werden. Bevorzugt werden Verdampferan lagen mit Gemisch vorwärmung, mit Brüdenkompression oder Mehrkörper-Verdampfungsanlagen eingesetzt.
Die thermische Zersetzung des Natrium-Ammoniumchromat-Doppelsalzes gemäß Schritt c) ist mit der Freisetzung von Ammoniak verbunden, wie durch die Reaktionsgleichungen (7) am Beispiel des 1 : 1 Doppelsalzes veranschaulicht wird.
4 NaNH4Cr04 -> 2 Na2Cr04 + (NH4) Cr207 + H20 + 2 NH3 (7) Besonders bevorzugt wird das erfändungsgemäße Verfahren so betrieben, dass man den bei der thermischen Zersetzung des Alkalimetall-Ammoniumchrornat-Doppelsalzes, insbesondere des Natrium-Ammoniumchromat-Doppelsalzes freigesetzten Ammoniak als Gas oder wässrige Lösung zurück gewinnt und wieder für die Herstellung des Natriurn-Ammoniumchromat- Doppelsalzes einsetzt. Das freigesetzte Ammoniak-Gas wird vorzugsweise in Form einer wässrigen Ammoniak-Lösung kondensiert und dann entweder direkt als Ammoniak-Lösung oder gegebenenfalls nach erneuter Aufspaltung in gasförmigen Ammmoniak und Wasser wieder für die Herstellung des Alkalimetall-Ammoniumchromat-Doppelsalzes, insbesondere Natrium- Ammoniumchromat-Doppeisalzes einsetzt.
Schritt d) Aus dem aus dem Schritt c) erhaltenen Zersetzungsprodukt, vorzugsweise in Form einer wässrigen Lösung des Zersetzungsproduktes, welche gegebenenfalls noch aufkonzentriert wurde, wird nun Ammoniumdichromat auskristallisiert und der erhaltene Feststoff vorzugsweise von der Mutterlauge abgetrennt. Unter Kristallisation im Sinne dieser Erfindung wird das Abscheiden eines kristallinen Feststoffes aus einer Lösung verstanden. Die Kristallisation des Ammoniumdichromates kann über Verdampfungskristallisation, Kühlungskristallisation oder Vakuumkristallisation erfolgen. Der Fachmann kennt eine Vielzahl von Kristallisationsapparaten, die nach diesen Prinzipien arbeiten. Vorzugsweise wird aus einer wässrigen Lösung des Zersetzungsproduktes nach Schritt c) durch Küblkristaliisation Ammoniumdichromat abgeschieden, das vorzugsweise durch Fest-Flüssig-Trennung von der Mutterlauge abgetrennt und gegebenenfalls noch gewaschen wird. Bei der Kühlungskristallisation wird vorzugsweise die warme wässrige Lösung des Zersetzungsproduktes gemäß Schritt c) auf eine Temperatur von 50 bis -10 °C, insbesondere 40 bis -5 °C, abgekühlt.
Gegebenenfalls kann es vorteilhaft sein, die Kristallisation des Ammoniumdichromates durch Impfen, das heißt durch Zusatz von als Kristallisationskeimen wirkenden Kristallbruchstücken oder Kristallpulver, auszulösen und zu beschleunigen.
Aus dem nach der Kristallisation des Ammoniumdichromates erhaltenen Fes Flüssig-Gemisch wird das feste Ammoniumdichromat von der Mutterlauge vorzugsweise abgetrennt. Für die Fest- /Flüssig- Trennung kennt der Fachmann eine Vielzahl von geeigneten Aggregaten und Verfahren. Es ist unerheblich, ob die Fes Flüssig-Trennung kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgt. Ebenso ist es unerheblich, ob sie mit Druck oder unter Vakuum durchgeführt wird.
Bei den kontinuierlich arbeitenden Filtrationsaggregaten sind beispielsweise Vakuum-Trommelfilter oder Vakuum- Bandfilter besonders bevorzugt. Von den diskontinuierlich arbeitenden Filtrationsaggregaten werden Filterpressen besonders bevorzugt. Die bevorzugte Weiterverwendung der aus der Fest-/Flüssigtrennung erhaltene Mutterlauge und Waschwässer ist bereits oben beschrieben.
Wenn die thermische Zersetzung des Natrium-Ammoniumchromat-Doppelsalzes im Schritt c) zu röntgenamorphem Produkt führt, welches beim Lösen des Zersetzungsproduktes in Wasser als ungelöster Rückstand zurückbleibt, kann dieser von der Lösung abfiltriert werden, bevor die Kristallisation des Ammoniumdichromates beziehungsweise das Eindampfen der wässrigen Lösung des Zersetzungsproduktes erfolgt. In der Praxis ist dieser separate Trennungsschritt jedoch gar nicht notwendig, da dieser ungelöste Rückstand auch nach der Kristallisation des Ammoniumdichromates im Rahmen der bevorzugt durchgeführten und oben bereits beschriebenen FesWFlüssig-Trennung zusammen mit dem Ammoniumdichromat abgetrennt werden kann.
Der abgetrennte unlösliche Rückstand kann vorzugsweise zusammen mit dem Ammoniumdichromat auch dem Schritt a) oder separat dem Schritt b) zugeführt werden. Er wird schließlich auch zu Chrom(iII)oxid umgesetzt. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, dass das nach der Fes Flüssig-Trennung erhaltene feuchte Ammoniumdichromat entweder direkt der thermischen Zersetzung gemäß Schritt a) zugeführt wird oder zuvor noch gewaschen und/oder getrocknet wird. Vorzugsweise wird das nach der Fest- /Flüssig-Trennung erhaltene feuchte Ammoniumdichromat gewaschen, bevor es gegebenenfalls getrocknet wird und dann der thermischen Zersetzung im Schritt a) zugeführt wird. Durch die Wäsche kann die noch anhaftende Mutterlauge weitgehend verdrängt werden und so der Alkalimetall-Gehalt des erhaltenen Ammoniumdichromates deutlich abgesenkt werden, wodurch der Reinheitsgrad deutlich ansteigt. Die Wäsche wird vorzugsweise auf dem gleichen Aggregat durchgeführt, das auch für die Fest-/Flüssig-Trennung eingesetzt wurde.
Die bevorzugte Weiterverwendung der aus der Wäsche des Ammoniumdichromates erhaltenen Waschwässer ist bereits oben beschrieben.
Vorzugsweise wird der feuchte Filterkuchen direkt der Kalzinierung zugeführt, dessen Handhabung im trockenen Zustand wesentlich schwieriger und anspruchsvoller ist als im feuchten Zustand. Deshalb ist es in einem technischen Verfahren vorteilhaft, auf die Trocknung des feuchten Ammoniumdichromates zu verzichten und den feuchten Filterkuchen direkt der thermischen Zersetzung im Schritt a) zuzuführen.
Für den gegebenenfalls durchzuführenden Trocknungsschritt kennt der Fachmann eine Vielzahl von geeigneten Aggregaten. Es seien an dieser Stelle nur Kanal-, Band-, Etagen-, Walzen-, Trommel-, Röhren-, Schaufel-, Sprühtrockner (Zerstäubungstrockner mit Scheiben oder Düsen), Wirbelbetttrockner oder diskontinuierlich arbeitende Kammer-Horden-Trockner erwähnt.
Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Ammoniumdichromat, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte Alkalimetall-Ammoniumchromat-Doppelsalz, dadurch hergestellt wird, dass man NH3 vorzugsweise in einem 1 .0 bis S.Ofachen, besonders bevorzugt in einem 1.4 bis 4.5fachen, molaren Überschuss, bezogen auf Alkalidichromat, insbesondere M2Cr207, worin M für Na oder K steht, insbesondere für Na, bei einer
Temperatur von 55 bis 95 °C, zu einer wässrigen Lösung von Alkalidichromat, insbesondere M Cr207 oder deren Hydraten, insbesondere von Na2Cr207 oder Na2Cr207*2H20 zugibt.
In S.W. Johnson„Chemische Notizen" Journal für praktische Chemie, 62( 1 ) 1 854, S. 261 - 264, wird eine Verbindung der Formel K(NH4)Cr207 durch Umsetzung von NH3 und K?Cr207 in der Kälte hergestellt.
Bevorzugt ist das Verfahren zur Herstellung von dem in Schritt c) eingesetztem Alkalimetall- Ammoniumchromat-Doppelsalz, der Formel
Mx (NH4)y Cr04
oder deren Hydrate, worin
M für Na oder , insbesondere für Na steht, x für eine Zahl von 0, 1 bis 0,9, vorzugsweise von 0,4 bis 0,7 y für eine Zahl von 1 , 1 bis 1,9, vorzugsweise von 1,3 bis 1 ,6 und die Summe von x und y für 2 steht, dadurch gekennzeichnet, dass man NHj vorzugsweise in einem 1 .0 bis 5.0fachen, besonders bevorzugt in einem 1.4 bis 4.5fachen, molaren Überschuss, bezogen auf Alkalimetaildichromat, insbesondere auf Na2Cr207, vorzugsweise bei einer Temperatur von 55 bis 95 °C zu einer wässrigen Lösung von Alkalimetaildichromat, insbesondere Na2Cr207 oder Na2Cr207*2H20 zugibt.
Bevorzugt ist es, dass für das Verfahren zur Herstellung von Chrom(lI])oxid das eingesetzte Ammoniumdichromat nach dem erfindungsgemäßen Verfahren enthaltend wenigstens die Schritte c) und d) herstellt wird, wie sie oben in ihrer allgemeinen oder bevorzugten Ausführungsform beschrieben sind. Diese Kombination von Verfahrensschritten zur Herstellung von hochreinem, schwefelarmem Chrom(lll)oxid weist gegenüber den im Stand der Technik beschriebenen Verfahren zahlreiche Vorteile auf. Ein wesentlicher Vorteil ist, dass sich als Nebenprodukte Natriumchromat und/oder Natriumdichromat und Ammoniumdichromat bilden, welche problemlos wieder in den Herstellungsprozess zurückgeführt werden können. Somit fällt kein Nebenprodukt an, das aus dem Prozess ausgeschleust und aufwändig gereinigt werden muss, da es m it Cr(VI) verunreinigt ist.
Anhand der nachfolgenden Beispiele wird die Erfindung näher erläutet, ohne dass dadurch eine Einschränkung der Erfindung bewirkt werden soll.
Beispiele
Herstellung des Natrium-Ammoniumchromat-Doppelsalzes
Bei 60 °C wurde eine 70%ige Lösung von Natriumdichromai Dihydrat (Na2Cr207*2H20) durch Lösen in Wasser hergestellt. Dann wurde ein 2.7facher molarer Überschuss an Ammoniak in Bezug auf Natriumdichromai (Na2Cr207) in Form einer 25%igen wässrigen Ammoniaklösung zugetropft, wobei die Temperatur bis auf 72 °C anstieg und das Natrium-Ammoniumchromat- Doppelsaiz in der oben beschriebenen Kristallstruktur ausfiel. Schließlich wurde die warme Suspension filtriert, der Filterkuchen mit 99%igem Ethanol gewaschen und bei 100 °C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Eine Analyse des erhaltenen Feststoffes ergab ein Ammonium : Natrium Verhältnis von 2.55 und unter Berücksichtigung der Bedingung x+y=2 ergibt sich y=1 .44 und x=0.56, so dass die reale Zusammensetzung des Natrium- Ammoniumchromat-Doppelsalzes betrug.
Das auf diese Weise hergestellte Natrium-Ammoniumchromat-Doppelsalz wurde als Ausgangsmaterial für die unten beschriebenen Beispiele 1 bis 4 eingesetzt. Beispiel 1
50 g des oben beschriebenen Natrium-Ammoniumchromat- Doppel salzes wurden in 85 ml Wasser in der Wärme gelöst. Dann wurde die Lösung bis zum Sieden erhitzt und so lange eingedampft, bis 76.7 g Lösung übrig blieben. Während des Eindampfens wies der Dampf stets einen alkalischen pH-Wert auf. Die 76.7 g Lösung wiesen am Siedepunkt einen pH-Wert von 6.5 auf und wurden langsam auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei im Laufe der Zeit Amnion iumdichromat auskristallisierte. Nach ca. 16 Stunden wurden die Ammoniumdichromat- ristalle von der Mutterlauge abfiltriert und mit 15 ml Wasser gewaschen. Nach Trocknung wurden 12.75 g Ammoniumdichromat erhalten, das einen Natrium-Gehalt von 0.093 Gew.-% aufwies. Die bei der Filtration erhaltene Mutterlauge besaß einen Natrium -Gehalt von 100.4 g S und einen Ammonium-Gehalt von 42.7 g 1. Sie wies einen pH- Wert von 6.8 auf.
Beispiel 2
50 g des oben beschriebenen Natrium-Ammoniumchromat-Doppelsalzes wurden in 100 ml Wasser unter Erwärmen gelöst. Dann wurde die Lösung bis zum Sieden erhitzt und so lange eingedampft, bis 71 .9 g Lösung übrig blieben. Während des Eindampfens wies der Dampf stets einen alkalischen pH- Wert auf. Die 71.9 g Lösung wiesen am Siedepunkt einen pH- Wert von 6.5 auf und wurden langsam auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei im Laufe der Zeit Ammoniumdichromat auskristallisierte. Nach ca. 16 Stunden wurden die Ammoniumdichromat- Kristalle von der Mutterlauge abfiltriert und nicht gewaschen. Nach Trocknung wurden 20.3 1 g Ammoniumdtchromat erhalten, das einen Natrium-Gehalt von 1.94 Gew.-% aufwies. Die bei der Filtration erhaltene Mutterlauge besaß einen Natrium-Gehalt von 1 15.9 g 1 und einen Ammonium-Gehah von 30.0 g/1. Sie wies einen pH- Wert von 6.2 auf.
Beispiel 3 Das oben beschriebene Natrium-Ammoniumchromat-Doppelsalz wurde als Feststoff bei 130 °C über einen Zeitraum von 165 Minuten zersetzt. Das Zersetzungsprodukt wies einen Absäuerungsgrad von 88 % auf. 50.1 g dieses Zersetzungsproduktes wurden in 55 ml Wasser in der Wärme gelöst. Dann wurde die Lösung bis zum Sieden erhitzt und so lange eingedampft, bis 81 .1 g Lösung übrig blieben. Die 81.1 g Lösung wiesen am Siedepunkt einen pH- Wert von 6.2 auf und wurden langsam auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei im Laufe der Zeit Ammoniumdichromat auskristallisierte. Nach ca. 16 Stunden wurden die Ammoniumdichromat- ristalle von der Mutterlauge abfiltriert und mit 15 ml Wasser gewaschen. Nach Trocknung wurden 7.99 g Ammoniumdichromat erhalten, das einen Natrium-Gehalt von 0.071 Gew.-% aufwies. Die bei der Filtration erhaltene Mutterlauge besaß einen Natrium-Gehalt von 81 .4 g/i und einen Ammonium-Gehalt von 30.2 g 1. Sie wies einen pH-Wert von 6.1 auf.
Beispiel 4
Das oben beschriebene Natrium-Ammoniumchromat-Doppelsalz wurde als Feststoff bei 140°C über einen Zeitraum von 95 Minuten zersetzt. Das Zersetzungsprodukt wies einen Absäuerungsgrad von 81 % auf. 50.0 g dieses Zersetzungsproduktes wurden in 40 ml Wasser bei 75 °C gelöst. Die Lösung wurde ohne weitere Eindampfung langsam auf +8 °C abgekühlt, wobei im Laufe der Zeit Ammoniumdichromat auskristallisierte. Nach ca. 16 Stunden wurden die Ammoniumdichromat- ristalle von der Mutterlauge abfiltriert und mit 15 ml Wasser gewaschen. Nach Trocknung wurden 15.72 g Ammoniumdichromat erhalten, das einen Natrium-Gehalt von 0.037 Gew.-% aufwies. Die bei der Filtration erhaltene Mutterlauge besaß einen Natrium-Gehalt von 86.1 g/1 und einen Ammonium-Gehait von 31.0 g/1. Säe wies einen pH- Wert von 6.6 auf.
Beispiel 5
Das aus den obigen Beispielen erhaltene Ammoniumdichromat wurde jeweils in einem indirekt beheizten Ofen im Temperaturbereich von 235-260 °C langsam und schonend unter Normaldruck zersetzt. Das erhaltene Zersetzungsprodukt wies noch einen Cr(Vl)-Gehalt von 1.54 % auf. Dieses Zersetzungsprodukt wurde dann bei einer Temperatur von 820 °C eine Stunde in einem direkt beheizten Ofen kalziniert. Das erhaltene Chrom(III)-oxid wurde mit Wasser ausgelaugt, von der Mutterlauge getrennt, mit Wasser gewaschen und vom Waschwasser getrennt. Schließlich wurde es noch getrocknet und gemahlen. Erhalten wurde ein schwefelarmes und natriumarmes Chrom(III)oxid, das sich für verschiedene Anwendungsbereiche eignet. Beispiel 6
Das in Beispiel 5 beschriebene Zersetzungsprodukt wurde bei einer Temperatur von 1250 °C eine Stunde in einem direkt beheizten Ofen kalziniert. Das erhaltene Chrom(III)-oxid wurde mit Wasser ausgelaugt, von der Mutterlauge getrennt, mit Wasser gewaschen und vom Wasch wasser getrennt. Schließlich wurde es noch getrocknet und gemahlen. Erhalten wurde ein schwefelarmes und natriumarmes Chrom(llI)oxid, das sich für metallurgische Anwendungen eignet.
Vergleichsversuch
Analog Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung wurde ein 1 : 1 Doppelsalz der Formel Na(NH )Cr04*2H20 bei 130°C über einen Zeitraum von 165 Minuten zersetzt. 50 g des erhaltenen Zersetzungsproduktes wurden in 55 ml Wasser in der Wärme gelöst. Die Lösung wurde zum Sieden erhitzt und solange eingedampft bis 78.8 g Lösung übrig waren. Die Lösung wurde langsam auf Raumtemperatur abgekühlt. Nach 16 Stunden wurden die erhaltenen Kristalle abfiltriert und mit 15 ml Wasser gewaschen. Die Kristalle wurden nach dem Trocknen analysiert. Nach dieser Verfahrensweise (V I) und einer weiteren Verfahrensweise (V2) wurden folgende Ergebnisse, insbesondere Na-Gehalte erhalten:
Beispiel Eindampfen bis x g Abgekühlt auf Waschen Na-Gehalt
Lösung
X (T/°C) ja/nein Gew-%
VI 78.8 20°C (RT) ja 15.51
V2 86.3 8°C nein 13.80

Claims

Patentansprüche:
Verfahren zur Herstellung von Ammoniumdichromat, enthaltend die Schritte c) Thermische Zersetzung eines Aikalimetall-Ammoniumchromat-Doppelsalzes, insbesondere eines Natrium-Ammoniumchromat-Doppelsalzes oder deren Hydrate bei einer Temperatur bis zu 200 °C, insbesondere von 75 bis 1 0 °C unter Bildung von Ammoniumdichromat und d) Abtrennen des Ammoniumdichromates aus dem nach Schritt c) erhaltenen Zersetzungsproduktes, durch Kristallisation, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkalimetall-Ammoniumchromat-Doppelsalz der Formel
Mx (NH4)y Cr04 entspricht oder deren Hydrate, worin
M für Na oder K steht, wobei Na besonders bevorzugt ist, x für eine Zahl von 0,1 bis 0,9, vorzugsweise von 0,4 bis 0,7 y für eine Zahl von 1 , 1 bis 1 ,9, vorzugsweise von 1 ,3 bis 1 ,6 und die Summe von x und y für 2 steht.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkaümetall- Ammoniumchromat-Doppelsalz ein molares Ammonium : Alkalimetall-Verhältnis > 2 aufweist.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Zersetzung des Alkalimetall-Ammoniumchromat-Doppelsalzes im festen Zustand bei einer Temperatur von 120 bis 190 °C, insbesondere von 120 bis 170 °C, stattfindet.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Zersetzung des Alkalimetall-Ammoniumchromat-Doppeisalzes in wässriger Lösung bei einer Temperatur von 75 bis 1 10 °C stattfindet.
5. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine wässrige Lösung des Zersetzungsproduktes gemäß Schritt c) vor dem Schritt d) durch Eindampfen aufkonzentriert wird.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte Alkalimetall-Ammoniumchrornat-Doppelsalz, insbesondere Natrium- Ammoniumchromat-Doppelsalz dadurch hergestellt wird, dass man NH3 bei einer Temperatur von 55 bis 95 °C zu einer wässrigen Lösung von Aikaiimetalldichromat oder deren Hydraten, insbesondere von Na2Cr207 oder zugibt.
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CN107176605A (zh) * 2017-05-02 2017-09-19 马鞍山华之智信息科技有限公司 一种纳米Cr3C2粉的制备方法及其在多元合金涂层中的应用

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1893761A (en) 1926-05-07 1933-01-10 Gen Aniline Works Inc Manufacture of chromium oxide and chromium hydroxide
DE2030510C2 (de) 1970-06-20 1982-09-16 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Verfahren zur Herstellung von schwefelarmem Chrom (III)-oxid
DE2635086C3 (de) 1976-08-04 1980-11-06 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Verfahren zur Herstellung von schwefelarmen Chrom(III)oxid
US4296076A (en) 1979-01-15 1981-10-20 British Chrome & Chemicals Ltd. Chromic oxide production
CN1167623C (zh) * 2002-08-30 2004-09-22 刘昌见 重铬酸铵的生产方法
CN1150131C (zh) 2002-12-02 2004-05-19 刘昌见 由铬酸铵碱金属复盐生产Cr2O3和碱金属重铬酸盐的方法
RU2258039C1 (ru) 2004-03-09 2005-08-10 Закрытое акционерное общество "Русский Хром 1915" Способ получения окиси хрома

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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