CS255704B1 - Polyborité sloučeniny a způsob jejich přípravy - Google Patents

Abstract

Obsahují 19 až 31 hmotnostních ;S boru a jsou charakterizované sumárním vzorcem Hln+3-2pBn+l°2n-3-p’ kde počet článků n2L2p-l je přirozené číslo a počet intramolekulárních cyklů p je nula nebo přirozené číslo. Způsob přípravy těchto spoučenin spočívá v tom, že se kyselina trihydrogenboritá o velikosti částic do 2 500/um podrobí působení teploty 100 až 400 °G po určitou dobu za současné mechanické a/nebo pneumatické homogenizace vsádky a za jejího prosávání či provětrávání neraktivními plyny a/nebo parami.. Odpadá složitáva náročné drcení a,mletí produktu, nebot získané polyborité sloučeniny jsou práškovitáho charakteru,a zároveň se podstatně sníží energetická náročnost výroby těchto sloučenin.

Description

Vynález se týká polyboritých sloučenin obsahujících 19 až 31 % hmotnostních bóru a způsobu jejich přípravy.

Z boritých sloučenin se nejčastěji v průmyslu používá kyselina trihydrogenboritá, která se připravuje rozkladem různých boritých rud pomocí kyseliny sírové. V případě rozkladu, kolemanitu (CagB^H^), borokřemičitanu vápenatého ^CaO.BgO^.ZSiOg.HgO) nebo pandermitu (Ca^Bj θθ,| ^.THgO) tak vznikají nerozpustné sírany vápenaté, které se oddělí filtrací» a vzniklá kyselina trihydrogenboritá se získá odpařením. Při rozkladu hořečnatých sloučenin typu boracit (óMgO.eBgO^.MgClg), ascharit (MgHBO^) nebo kotoit (Mg^CBO^Jg) se z rozložené směsi získá kyselina trihydrogenboritá frakční krystalizaci. Využívá se zde velkého rozdílu v hodnotách krystalizačních hodnot MgSO^ a H3BO3.

V některých případech, např. při výrobě skla^ je výhodné použít dehydratovaných boritanů jako náhrady za kyselinu trihydrogenboritou (čs. AO č. 219 140). Přírodní suroviny typu kolemanit nebo ulexit se drtí a v rotační peci s nepřímým ohřevem a při teplotě 450 až 550 °C se tyto převedou na příslušné boritany, které se po ochlazení ještě drtí.

255 704

Boritan sodný (NaBOg) lze připravit z tetraboritanu dvojsodného (NagB^O-y.l OHgO) rozkladem pomocí hydroxidu sodného a izolací pomocí nucené sedimentace (čs. AO č.

208 487).

Zařízení pro dehydrataci boritanů řeší čs. AO č.

220 155· Přírodní horniny jako např. kolemanit, ulexit apod. se nejprve suší, drtí, potom dehydratují v nepřímo vytápěných pecích, načež se znovu drtí a třídí přes síta. Nevýhodou tohoto postupu je jeho značná složitost a energetická náročnost.

Velká pozornost je v patentové literatuře věnována kysličníku boritéínu.At už z boritanů (brit. pat. č.

133 434, 1 157 677) nebo z kyseliny trihydrogenborité (USA pat. č. 3 582 272, 4 183 904). Dehydratace kyseliny borité (H^BO^) se provádí v přítomnosti uhlovodíků typu cyklohexan (brit. pat. č. 1 092 924) nebo v přítomnosti uhlovodíku a monokarboxylové kyseliny, přičemž je voda odnímána azeotropicky (USA pat. č. 3 514 257). Nevýhodou těchto postupů je, že práce s vysoce hořlavými uhlovodíky vyžaduje složitou aparaturu, přičemž je navíc^ekologických důvodů nutné odstranit z produktů veškeré zbytky azeotropických Činidel.

Uvedené nedostatky řeší předložený vynález, jehož předmětem jsou polyborité sloučeniny obsahující 19 až 31 95 hmotnostních bóru. Sloučeniny jsou charakterizované sumárním vzorcem ^Iín+3_2p®n+1 θ2η+3-ρ ’ P°^^et článků n - 2p-1 je přirozené číslo a počet intramolekulárních cyklů p je nula nebo přirozené číslo. Zároveň vynález řeší způsob přípravy těchto sloučenin z práškové trihydrogenborité kyseliny o velikosti částic do 2 500 /um. Uvedená ky selina se podrobí působením teploty 100 až 400 °C po dobu s až 12 h za současné mechanické a/nebo pneumatické homogenizace vsádky za jejího prosávání či provětrávání nereaktivních plynů a/nebo par.

255 704

Výhoda předloženého vynálezu spočívá v tom, že získané polyborité sloučeniny jsou práškovítého charakteru, přičemž odpadá složité a náročné drcení a mletí produktů. Např. kyeličník boritý připravovaný dosud známými, dostupnými technologiemi je slflovitý, mimořádně tvrdý a při mletí působí na ocel silně abrazívně. Další výhodou předloženého vynálezu je podstatně nižší energetická náročnost výroby polyboritých sloučenin proti běžným výrobám, např. kysličníku boritého.

Polyborité sloučeniny podle tohoto vynálezu obsahují 19 až 31 & hmotnostních bóru ve formě boritých sloučenin lineární a/nebo cyklické struktury podle následujících sumárních vzorců:

^Hn+3^Bn+1 °2n+3 ^{pro lineární} struktury, kde n > 0, mezní případ nastává při n <*> a odpovídá polymerní sloučenině (HBO₂)_n , ^Hn+1^Bn+1°2(n+1) ^{pro struktur}y ^s jedním cyklem kde η - 1 odpovídá sloučenině (HBO₂)_n+^ >

^Hn-1 ^Bn+1 °2n+1 P^{ro struktur}y ^s dvěma cykly, kde při podmínce n= 3 odpovídá hypotetické sloučenině ^H2^B4°7 ·

Tyto struktury pro libovolný počet p nabývají potom tvaru:

^Hn+3-2p^Bn+1 °2n+3-p s podmínkou n - 2p-1

255 704

Polyborité sloučeniny se vyskytují vždy ve směsi a jelikož je jejich identifikace z fyzikálně-chemického hlediska značně obtížná, jsou charakterizovány % nimi bóru.

Na kyselinu trihydrogenboritou o velikosti Částic do 2 500 yum se podle vynálezu působí teplotou 100 až 400 °C, a to buď přímým ohřevem pomocí spalin a/nebo nepřímým zevním ohřevem parou, plamenem nebo elektricky, případně jiným teplonosným médiem.

V případě přímého ohřevu se spaliny svítiplynu, zemního plynu, methanu, kysličníku uhelnatého nebo vodíku a případně jejich směsí uvádějí do prostoru dehýdratačního zařízení při dokonalém rozprašování vstupní suroviny, která se v průběhu dvou s až 1 minuty dehydratuje na polyborité sloučeniny. Doba pobytu kyseliny v zařízení se vý razně prodlouží v případě, že fluidně nanášené částice procházejí přes přepážku nebo jsou usměrňovány spirálovi- . tým šnekem umístěným v dehydratačním zařízení. V tomto případě dosáhne doba průchodu kyseliny zařízením až 30 minut. Výhodou je ale vyšší výtěžek polyboritých sloučenin s vyšším obsahem bóru.

V případě nepřímého ohřevu dehydratačního zařízení elektricky, parou, plamenem nebo jiným teplonosným mediem je nutné pracovat za dokonalé homogenizace a promíchávání kyseliny trihydrogenborité různě upravenými hrábly. Z hlediska funkčnosti daného zařízení je jedno, zda rotují hrab la upevněná na hřídeli uvnitř pláště, nebo zda se otáčí plášť a hrabla jsou stacionární. Hrabla ještě navíc mohqu být jak přehrabovací, tak i transportní. U zařízení tohoto typu se doba dehydratace v závislosti na velikosti zařízení a vstupní vsádky pohybuje od 30 minut do 12 hodin.

V některých případech je výhodné kombinovat přímý a nepřímý ohřev např. tak, že plášť dehydratačního zařízení je ohříván teplonosným médiem a do rotujících hrabel jsou

255 704 přiváděny spaliny které pomáhají rozprašovat kyselinu trihydrogenboritou.

Ve všech případech, at už homogenizace surovin se provádí pneumaticky a/nebo mechanicky, je neustále třeba dehydratačním zařízením prosávat nereaktivní plyny a/nebo páry, čímž se odstraní reakcí uvolněná vodní péra. Jako nereaktivní plyny a/nebo páry mohou sloužit spaliny, vzduch dusík a/nebo i jiné plyny.

Přiklání

Polyborité sloučeniny podle vynálezu s obsahem 20,1 95 hmotnostních bóru se připraví dehydratací kyseliny trihydrogenborité o velikosti částic 300 až 850 yum v zařízení válcovitého tvaru vyhřívaného jak nepřímým ohřevem, tak přímo spalinami. Dvojitý plášt zařízení byl vyhříván olejem na teplotu 150 °C. Zařízení bylo opatřeno navíc rotujícím dutým hřídelem s hrablovitými nástavci, ukončenými na obvodu tryskami pro přívod spalin vzniklých spalováním zemního plynu. Vstupní teplota spalin byla 350 °C. Kyselina trihydrogenboritá byla dávkována šnekovým dávkovačem v množství 12 kg/h tak, aby doba jejího pobytu v zařízení byla 2 s. Vzniklé polyborité sloučeniny byly po průchodu dehydratační částí jímány ve spodní části cyklonu zařazeného za výstupní částí zařízení.

Příklad 2

Polyborité sloučeniny podle vynálezu se připraví dehydratací 50 kg kyseliny trihydrogenboritá o velikosti částic do 1 500 yum v dehydratačním zařízení válcovitého tvaru opatifciým duplikátořovým pláštěm vyhřívaným parou na 170 °C, za současného prohrabávání násady reverzujícími hrábly a prosávání vzduchem (9 000 1/h). Po 10 h se tímto způsobem připraví 35 kg polyboritých sloučenin s obsahem 25,1 % bóru.

Příklad 3 ²³³ 704

Polyborité sloučeniny s obsahem 30,2 % hmot. bóru se připraví v dehydratačním zařízení vertikálního tvaru, kde ve spodní části se plynule dávkovaná kyselina trihydrogenboritá o velikosti částic do 100 yum rotujícím dávkovačem pomocí proudu vzduchu jemně rozptýlí a přechází do fluidizačního prostoru, odkud ji proud vzduchu transportuje do prostoru difúzního plamene, kde je teplota 400 °C. Odcházející horké plyny s jemně rozptýlenými polyboritými sloučeninami se vedou částečně zpět do fluidizačního prostoru a část těchto'splodin (5 %) jde do odlučovače, kde se oddělí polyborité sloučeniny.

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims (3)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1 . Polyborité sloučeniny obsahující 19 až 31 % hmotnostních bóru charakterizované sumárním vzorcem ^Hn+3-2p^Bn+1°2n+3-p’ ^kde P°^2et článků n 2p-1 je přirozené číslo a počet intramolekulárních cyklů p je nula nebo přirozené číslo.

2. Způsob přípravy polyboritých sloučenin podle bodu 1, vyznačující se tím, že se prášková kyselina trihydrogenboritá o velikosti části do 2 500 yum podrobí působením teploty 100 až 400 °C po dobu 2 s až 12 h za současné mechanické a/nebo pneumatické homogenizace vsádky a za jejího prosávání či provětrávání nereaktivními plyny a/nebo parami.

Vytiskly Moravské tiskařské závody, střed. 11 100, tř.Lidových milicí

3, Olomouc

Cena: 2,40 Kčs