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Verfahren zur Gewinnung von Borsäure aus fein zerkleinertem
Colemanit oder andern Calciumboratmineralien
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Nach einem gewissen Zeitraum, der auch zur Vervollständigung des Umsatzes notwendig ist und dessen Dauer je nach der Natur des Minerals zwischen 20 Minuten und einigen Stunden variieren kann,
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wird die Suspension filtriert und der Kuchen mit Wasser gewaschen.
Die ammoniakalische Lösung, die man auf diese Weise erhält und die im allgemeinen eine leicht gelbe Farbe aufweist (diese Farbe verschwindet bei Behandlung mit Tierkohle), wird zum Sieden gebracht, um sie zu konzentrieren und das Ammoniak zu eliminieren, das seinerseits zurückgewonnen wird.
Die Entfernung desselben erfolgt infolge der Unstabilität des borsauren Ammoniumsalzes, das sich bei dieser Temperatur in Borsäure und Ammoniak zerlegt.
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Die letzten Spuren von Ammoniak werden entfernt, indem man den letzten Teil der obengenannten Operation bei einem "stripping" (Abstreifen) mit Luft durchführt, dem die Wiedergewinnung des NH durch Waschen mit Wasser folgt.
Wie oben angedeutet, muss das Mineral zu einem sehr feinen Pulver zerkleinert werden, da die Reaktion eine Oberflächenreaktion ist und das Ergebnis in hohem Masse von diesem Wert beeinflusst wird.
Es ist ausserdem festgestellt worden, dass die Reaktionsgeschwindigkeit sehr variiert, je nachdem ob nur ein gemahlenes oder ein calciniertes und gemahlenes Mineral benutzt wird.
Um sehr hohe Ausbeuten mit einem nur gemahlenen Mineral zu erhalten, ist es nötig, zu einer Behandlung zu greifen, die in zwei Phasen und im Gegenstrom erfolgt. Das heisst, man behandelt das frische Mineral mit einer Lösung, die schon eine Behandlung ausgeführt hat, und der Kuchen, der ein erstes Mal extrahiert wurde, wird dann mit einer frischen Lösung zur Reaktion gebracht.
Mit calciniertem und gemahlenem Mineral erhält man ausgezeichnete Resultate, auch wenn sie etwas geringer sind als die vorstehenden, mit bedeutend kürzeren Reaktionszeiten als die, die im Falle des nur gemahlenen Minerals nötig sind, und bei Ausführung einer einzigen Behandlung.
Für jeden der obigen Fälle wird ein erklärendes, aber nicht abgrenzendes Beispiel angeführt.
Bei. spiel 1 : Der Gehalt des benutzten Colemanits an Bozos war 41, 340/0. Auf Grund dieses Wertes wurden die theoretischen Mengen der Reagentien bestimmt, die für die Ätzung von 100 g Mineral zu benutzen sind, die als Bezugsausdrücke nötig sind.
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<tb>
<tb> :(NH) <SEP> HCO <SEP> 60 <SEP> g <SEP>
<tb> NH <SEP> 50 <SEP> ml <SEP> einer <SEP> 30% <SEP> igen <SEP> Losung <SEP>
<tb> H20 <SEP> 800 <SEP> ml <SEP>
<tb>
Die Behandlung erfolgt in einem Gefäss von 2000 ml. Die Bewegung erhält man durch einen Magnetrührer. Die Temperatur wird durch elektrische Heizung auf 450C gehalten.
Indem man die Gewinnung in Gegenstrom ausführt, wird das erste Ätzen des Minerals mit einer Lösung ausgeführt, die schon eine erste Ätzung bewirkt hat.
Nach drei Stunden Reaktion wird die Suspension filtriert, und während die Lösung zur Phase der Konzentration und Eliminierung des Ammoniaks überführt wird, wird der Kuchen mit einer frischen CO-und NH-haltigen Lösung behandelt. Das so erhaltene Ganze wird für zirka drei Stunden in Bewegung gehalten, immer bei einer Temperatur von 45 C ; dann wird filtriert, man wäscht den Kuchen mit Wasser und die abgetrennte ammoniakalische Lösung wird für eine weitere Ätzung benutzt.
Die zur Konzentrationsphase gebrachte Lösung wird in einem Gefäss von 2000 ml zum Sieden gebracht ; sobald ihr Volumen auf etwa die Hälfte vermindert ist, wird sie in einen grossen Apparat gebracht, in dem die Konzentrierung fortgesetzt wird, indem man gleichzeitig Luft durchsprudeln lässt zur Eliminierung der letzten Spuren von Ammoniak. Aus diesem kristallisiert nach weitgehendem Einengen (auf zirka 200 ml) beim Abkühlen die Borsäure, die, von der Mutterlauge durch Filtration getrennt, gewaschen wird und zum Austrocknen in einen Ofen gebracht wird, während die Mutterlauge wieder in den Zyklus ins Konzentrationsstadium zurückkehrt.
Wenn man unter diesen Bedingungen vorgeht, erhält man Ausbeuten von 98, 6%, 99, 9%, 92, 5%, 98, 9%.
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In diesem Fall wird das Ätzen in einer einzigen Phase durchgeführt und in einem bedeutend kürzeren Zeitraum.
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Mit einer Reaktionszeit von drei Stunden wurde eine Ausbeute von 97% erhalten. Bei kurzeren Zeiten wurden etwas niedrigere Ausbeuten verzeichnet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Gewinnung von Borsäure aus fein zerkleinertem Colemanit oder andern Calciumboratmineralien, dadurch gekennzeichnet, dass man auf das Ausgangsmineral eine wässerige Lösung, welche mindestens die gemäss der Gleichung
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stöchiometrisch erforderlichen Mengen an CO und NHs enthält, einwirken lässt, die erhaltene Ammoniumboratlösung nach Entfernung des Calciumcarbonats durch Erhitzen und Luftdurchleiten von Ammoniak befreit und aus der so entstandenen wässerigen Borsäurelösung die Borsäure selbst in bekannter Weise gewinnt.
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Process for the extraction of boric acid from finely ground
Colemanite or other calcium borate minerals
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After a certain period of time, which is also necessary to complete the conversion and the duration of which can vary between 20 minutes and a few hours depending on the nature of the mineral,
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the suspension is filtered and the cake is washed with water.
The ammoniacal solution obtained in this way, which is generally slightly yellow in color (this color disappears on treatment with animal charcoal), is brought to a boil in order to concentrate it and to eliminate the ammonia which in turn is recovered.
It is removed as a result of the instability of the boric acid ammonium salt, which breaks down into boric acid and ammonia at this temperature.
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The last traces of ammonia are removed by carrying out the last part of the above-mentioned operation by "stripping" with air, followed by the recovery of the NH by washing with water.
As indicated above, the mineral must be crushed to a very fine powder, as the reaction is a surface reaction and the result is influenced to a large extent by this value.
It has also been found that the rate of reaction varies greatly depending on whether only a ground or a calcined and ground mineral is used.
In order to obtain very high yields with a mineral that is only ground, it is necessary to resort to a treatment that is carried out in two phases and in countercurrent. This means that the fresh mineral is treated with a solution that has already been treated, and the cake that has been extracted for the first time is then reacted with a fresh solution.
With calcined and ground mineral, excellent results, even if somewhat less than the foregoing, are obtained with reaction times considerably shorter than those required in the case of only the ground mineral and when a single treatment is carried out.
For each of the above cases an explanatory but not a delimiting example is given.
At. Game 1: The bozo content of the colemanite used was 41.340/0. On the basis of this value, the theoretical amounts of the reagents to be used for the etching of 100 g of mineral, which are necessary as reference expressions, were determined.
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<tb>
<tb>: (NH) <SEP> HCO <SEP> 60 <SEP> g <SEP>
<tb> NH <SEP> 50 <SEP> ml <SEP> of a <SEP> 30% <SEP> igen <SEP> solution <SEP>
<tb> H20 <SEP> 800 <SEP> ml <SEP>
<tb>
The treatment takes place in a 2000 ml vessel. The movement is obtained by a magnetic stirrer. The temperature is kept at 450C by electrical heating.
Carrying out the extraction in countercurrent, the first etching of the mineral is carried out with a solution that has already caused a first etching.
After three hours of reaction, the suspension is filtered, and while the solution is being transferred to the phase of concentration and elimination of ammonia, the cake is treated with a fresh solution containing CO and NH. The whole obtained in this way is kept in motion for about three hours, always at a temperature of 45 C; Then it is filtered, the cake is washed with water and the separated ammoniacal solution is used for further etching.
The solution brought to the concentration phase is brought to the boil in a 2000 ml vessel; as soon as its volume is reduced to about half, it is placed in a large apparatus in which the concentration is continued while air is bubbled through to remove the last traces of ammonia. After extensive concentration (to around 200 ml), the boric acid crystallizes out of this, which is separated from the mother liquor by filtration, washed and placed in an oven to dry out, while the mother liquor returns to the cycle in the concentration stage.
Proceeding under these conditions gives yields of 98.6%, 99.9%, 92.5%, 98.9%.
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In this case, the etching is carried out in a single phase and in a significantly shorter period of time.
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With a reaction time of three hours, a yield of 97% was obtained. Slightly lower yields were recorded with shorter times.
PATENT CLAIMS:
1. A method for obtaining boric acid from finely comminuted colemanite or other calcium borate minerals, characterized in that an aqueous solution is applied to the starting mineral which is at least that according to the equation
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contains stoichiometrically required amounts of CO and NH, the ammonium borate solution obtained is freed of ammonia after removal of the calcium carbonate by heating and passing air through and the boric acid itself is obtained in a known manner from the aqueous boric acid solution thus formed.