AT239761B - Verfahren zur Herstellung von wässerigen Natriummetaboratlösungen aus Kalziumboratmineralien - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von wässerigen Natriummetaboratlösungen aus Kalziumboratmineralien 
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 karbonat und Natriumhydrogenkarbonat auf ein Kalziumboratmineral erhalten werden. 



   Die aufeinanderfolgenden Reaktionsvorgänge, die, von Colemanit ausgehend, zur Bildung von Natriummetaborat führen, können schematisch wie folgt wiedergegeben werden : 
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Wenn man Borax, Rasorit oder andere Mineralien auf Natriumtetraboratbasis mit Natronlauge behandelt, erhält man ohne Schwierigkeiten Natriummetaboratlösungen, deren Konzentration nahe der Sättigungsgrenze liegt. Derartige Lösungen sind für die nachfolgende Erzeugung von Natriumperborat durch Umsetzung des Metaborats mit Wasserstoffperoxyd erwünscht. 



   Die Herstellung konzentrierter Natriummetaboratlösungen aus Borax oder Rasorit ist sehr kostspielig. 



  Der Herstellungspreis hängt hauptsächlich von dem des Borax bzw. des im Mineral enthaltenen Natriumtetraborats ab. 



   Es wurde nun ein wesentlich billigeres und einfacheres Verfahren gefunden, welches die direkte Herstellung der Natriummetaboratlösungen aus den Borokalzitmineralien erlaubt. 



   Gemäss der Erfindung werden   dieNatriummetaboratlösungen   aus den Kalziumboratmineralien, insbe- 
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 stande mit einer wässerigen Lösung von Natriumkarbonat und Natriumhydroxyd reagieren lässt, wobei die Mengen an Natriumkarbonat und Ätznatron in einem geringen Überschuss gegenüber jenen Mengen vorhanden sind, die für die jeweiligen Reaktionen mit dem Kalk bzw. dem Boroxyd stöchiometrisch notwendig sind, und einem etwaigen Gehalt des Minerals an Natriumoxyd Na2O Rechnung getragen werden muss, und dass man die dem Reaktionsmedium zugesetzte Wassermenge unter Berücksichtigung der gewünschten Konzentration der Natriummetaboratlösung und des in dem zu behandelnden Mineral vorhandenen Wassers berechnet.

   Sobald die Reaktion beendet ist, trennt man das Kalziumkarbonat und die andern in der wässerigen Natriummetaboratlösung enthaltenen unlöslichen Verunreinigungen ab. 



   Die stöchiometrisch erforderlichen Mengen an   Na2COg,   NaOH und   HO,   die auf Kalziumboratmineralien zur Einwirkung gebracht werden müssen, um Natriummetaboratlösungen mit einem Gehalt von 180 g   NaBO./kg   Lösung (entsprechend einem Molverhältnis   NaBO, : H, 0   von etwa 1 : 16,6) zu erhalten, ergeben sich beispielsweise aus folgenden, auf Reinsubstanzen bezogenen Gleichungen : 

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 tion an Natriummetaborat von 175 bis 185 g/kg der Lösung.

   Es wurde festgestellt, dass derart hohe Konzentrationen, ausgehend von Kalziumboratmineralien, nicht   erhalten werden können,   wenn man allein in Gegenwart von Natronlauge arbeitet, oder wenn man aufeinanderfolgend Natriumkarbonat und Natronlauge einwirken lässt, obwohl diese Vorgänge theoretisch zur Bildung von Metaborat führen müssen. 



   Beim Behandeln von Colemanit mit Natronlauge allein entsprechend der Gleichung 
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 beträgt die bei   800C   erreichbare Gleichgewichtskonzentration an Natriummetaborat nur 128 g/kg. 



   Beim Behandeln dieses Minerals mit einer Natriumkarbonatlösung bei   400C   erfolgt der Angriff lediglich bis zu einer Gleichgewichtskonzentration von ungefähr 70 g/kg, berechnet als   NaB02.   



   Der verteilte Zustand des zu behandelnden Materials kann durch vorheriges Zerkleinern oder Kalzinieren herbeigeführt werden. 



   Gute Resultate sowohl hinsichtlich der Reaktionsgeschwindigkeit als auch der Metaboratkonzentration werden erzielt, wenn die Abmessungen der behandelten Teilchen unter 0,25 mm liegen. 



   In der Zeichnung zeigen die Kurven I, II und m die Konzentrationen an Natriummetaborat in Abhängigkeit von der Zeit. die man durch Umsetzung des   Borokalzitminerais   mit dem Gemisch von Natriumkarbonat und Natronlauge bei einer Temperatur von 800C erzielt, wenn die Abmessungen der Cole-   manitteilchen   kleiner sind als 0,25 mm (d. h. ein Sieb von 0, 25 mm Maschenweite passieren) bzw. kleiner als 1 mm bzw. zwischen 1 und 4 mm betragen. 



   Zu Vergleichszwecken sind in der Zeichnung die Kurven IV, V und VI eingetragen, die die erreichten Metaboratkonzentrationen zeigen, wenn   die Reaktion bei400C   mit durch ein Sieb von 0, 25mm hindurchgegangenen Teilchen ausgeführt wird. Kurve IV betrifft die Behandlung von Colemanit mit einem Gemisch von Natriumkarbonat und Natronlauge nach dem erfindungsgemässen Verfahren, Kurve V zeigt die mit Natronlauge allein erzielten Ergebnisse und Kurve VI die mit Natriumkarbonat allein erhaltenen Resultate. Im letztgenannten Fall wurde das Tetraborat in üblicher Weise als Metaborat ausgedrückt. 



   Der verteilte Zustand des Materials kann auch durch einen   Trocknungs-bzw.   Kalzinationsvorgang erreicht werden. Dabei kommt es zu einem vollständigen Zerfall unter Bildung von feinem Staub und Austreibung eines Teiles oder fast des gesamten Kristallwassers. 



   Die   Kalzinationstemperatur   soll mindestens 4000C betragen, um einen vollständigen Zerfall zu gewährleisten. 



   Es lässt sich kein besonderer Vorteil feststellen, wenn das Erhitzen bei einer über 6000C hinausgehenden Temperatur vorgenommen wird ; die geeigneteste Temperatur liegt bei etwa 500 C. 



   Bei diesen Temperaturen kann das Brennen des Minerals in dem Zustande, wie es anfällt, z. B. in Stücken von 5 bis 10 cm Durchmesser, erfolgen. Eine Brenndauer von 2 h ist im allgemeinen ausreichend. 



   Die Porosität des kalzinierten Produktes erweist sich für den Angriff der alkalischen Reaktionsmittel günstig. Da schon das spezifische Gewicht des zerkleinerten Colemanits bei ungefähr 1, 0 (scheinbares spezifisches Gewicht, in frei fliessendem Zustande gemessen) liegt, beträgt das des kalzinierten Colemanits nur 0, 45. 



   Zur Gewinnung einer Metaboratlösung, deren Konzentration nahezu der Sättigung entspricht, muss man in Gegenwart eines Überschusses der alkalischen Reaktionsmittel arbeiten. Vorteilhaft verwendet man 

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 einen Überschuss von 5%, bezogen auf die theoretisch erforderlichen Mengen. Unter diesen Bedingungen erhält man bei Temperaturen oberhalb   50 C,   beispielsweise bei Temperaturen zwischen 60 und 80 C, schnell Konzentrationen von 185 g/kg Lösung. Es ist klar, dass man auch bei noch höheren Temperaturen arbeiten kann. Im allgemeinen benötigt man eine Reaktionszeit von 2 h und mehr, wenn die Temperatur des Reaktionsmediums   400C   beträgt. Es wurde festgestellt, dass es keinen Zweck hat, die Menge des eingesetzten Minerals über die theoretisch erforderlichen Mengen hinaus zu erhöhen.

   Ebenso führt auch eine Verminderung der zugesetzten Wassermenge zu keiner Steigerung der Metaboratkonzentration in der erhaltenen Lösung. 



     Beispiel l :   In einem elektrischen Ofen wird bei 5000C während 2 h Colemanit in Stücken von 
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 Natronlauge mit 46,   6%   NaOH und 748 g Wasser hinzu. Nach einstündigem Erwärmen auf 800C wird die Lösung filtriert. Der Gehalt an Natriummetaborat beträgt 184, 7 g/kg der Lösung. Der Überschuss an Ätznatron beträgt 3,3 g/kg, derjenige an Natriumkarbonat 6,2 g/kg. 



   Beispiel 2 : Beispiel l wird mit denselben Ausgangsstoffen und   denselben Mengen an Reaktions-   mitteln wiederholt, wobei aber auf eine Temperatur von 600C erwärmt wird. Die Konzentration der Lösung an Natriummetaborat beträgt nach 1 h   183, 8   g/kg und nach 2 h 184, 6 g/kg. 



   Beispiel 3 : Man arbeitet unter denselben Bedingungen wie bei den vorhergehenden Beispielen, jedoch bei einer Temperatur von   400C.   Dabei werden die folgenden Konzentrationen   an Natriummeta-   borat erhalten : 
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<tb> nach <SEP> 1 <SEP> h <SEP> 165,7 <SEP> g/kg
<tb> nach <SEP> 2 <SEP> h <SEP> 177,8 <SEP> g/kg
<tb> nach <SEP> 5 <SEP> h <SEP> 184, <SEP> 1 <SEP> g/kg
<tb> 
   PATENTANSPRÜCHE :    
1.

   Verfahren zur Herstellung von wässerigen Natriummetaboratlösungen aus Kalziumboratmineralien, insbesondere aus Colemanit, Pandermit, Inyoit, Ulexit usw., dadurch gekennzeichnet, dass man das Kalziumboratmineral in fein verteiltem Zustande mit einer wässerigen Lösung eines Gemisches von Natriumkarbonat und Natriumhydroxyd reagieren lässt, wobei die Mengen an Natriumkarbonat und Natriumhydroxyd gegenüber den für die jeweiligen Reaktionen mit dem Kalk bzw.

   dem Boroxyd stöchiometrisch notwendigen Mengen in geringem Überschuss vorhanden sind und einem etwaigen Natriumoxydgehalt des Minerals Rechnung getragen wird, dass man die zugesetzte Wassermenge auf einem unter Berücksichtigung der gewünschten Konzentration der Metaboratlösung sowie des im Mineral enthaltenen Wassers berechneten Wert hält und dass man das ausgefällte Kalziumkarbonat sowie die andern in der wässerigen Natriummetaboratlösung unlöslichen Verunreinigungen abtrennt.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion bei einer Temperatur von mindestens 400C ausgeführt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion in Gegenwart eines zien Überschusses der Reaktionsmittel bewirkt wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalziumboratmineral zunächst bei EMI3.3