DE1215115B - Process for the production of boric acid from boron calcium minerals - Google Patents
Process for the production of boric acid from boron calcium mineralsInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von Borsäure aus Borcalciummineralien Zur Gewinnung von Borsäure aus unlöslichen, calciumhaltigen Bormineralien stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung, z. B. Umsetzung mit Salzsäure, Schwefelsäure, Natrium- oder Ammoniumbisulfit. Von diesen Verfahren wird zur Zeit fast ausschließlich das Schwefelsäureverfahren angewandt, obwohl es an sich immer noch wesentliche Nachteile aufweist, insbesondere: verhältnismäßig großes Volumen der Reaktionslösung; relativ großer Wärmebedarf; teilweise Zersetzung der das Mineral begleitenden Gangart sowie beträchtliche Korrosionsprobleme.Process for the production of boric acid from boron calcium minerals Zur There are various ways of obtaining boric acid from insoluble, calcium-containing boron minerals Procedures available, e.g. B. Reaction with hydrochloric acid, sulfuric acid, sodium or ammonium bisulfite. At the moment, almost all of these methods are used Sulfuric acid processes are used, although in themselves there are still significant disadvantages has, in particular: a relatively large volume of the reaction solution; relative large heat demand; partial decomposition of the gangue accompanying the mineral as well considerable corrosion problems.
Die mit SO, oder Ammon- bzw. Alkalisulfiten arbeitenden Verfahren hingegen konnten sich bis jetzt gegenüber dem Schwefelsäureverfahren nicht durchsetzen, da es ihnen nicht gelungen ist, dem Problem der Absorption von SO,-Gasen von einer Calciumborataufschlämmung, die besonders in der Wärme nur sehr mangelhaft erfolgt, eine technisch wirtschaftliche Lösung zu finden, bzw. die sich daraus ergebenden Nachteile, namentlich Verluste an S02 durch Entweichen, unvollständige Reaktion, Zersetzung der Gangart, schwer filtrierbare Rückstände, zu beseitigen.The processes that work with SO, or ammonium or alkali sulfites, on the other hand, have so far not been able to prevail over the sulfuric acid process, because they have not succeeded in solving the problem of the absorption of SO, gases from a calcium borate slurry, which is particularly difficult when heated Inadequate results are found in finding a technically economical solution or in eliminating the disadvantages resulting therefrom, namely losses of SO2 through escape, incomplete reaction, decomposition of the gangue, residues that are difficult to filter.
Nach dem Verfahren gemäß- der USA: Patentschrift 2 531182 wird zur Aufschlußlösung ein lösliches Erdalkalisalz zugegeben und die Aufschlußreaktion bei einer Temperatur von 25 bis 70°C, und einem pH-Bereich von 4,5 bis 5,5 durchgeführt. Dadurch soll eine vollständige Absorption des S02 gewährleistet werden. Das dem Prozeß zugeführte fremde Salz, vorzugsweise CaC12, bringt aber den Nachteil mit sich, daß die Aufschlußlösung durch Cl-Ionen verunreinigt wird. Das Produkt muß reichlich gewaschen werden, um das anhaftende Chlor zu entfernen.According to the method according to the USA: Patent 2,531,182 , a soluble alkaline earth metal salt is added to the digestion solution and the digestion reaction is carried out at a temperature of 25 to 70 ° C. and a pH range of 4.5 to 5.5. This is to ensure complete absorption of the S02. The foreign salt added to the process, preferably CaC12, has the disadvantage that the digestion solution is contaminated by Cl ions. The product must be washed abundantly in order to remove the adhering chlorine.
Nach dem Verfahren gemäß der schweizerischen Patentschrift 354 760 erfolgt der Aufschluß des Erzes in einem pH-Bereich von 4,5 bis 7 in Gegenart von als Puffern wirkenden Ammoniumboraten. Zur Fällung der Borsäure wird stets so viel S02 verwendet, daß die Bisulfitstufe erreicht wird (pH-Wert etwa 4,5). Es treten S02-Verluste, besonders in der zweiten Verfahrensstufe, in der die Borsäure aus der Reaktionslösung abgeschieden wird, auf. Auch wird bei Kreislaufführung der Mutterlauge die aufgenommene S02-Menge jeweils geringer.According to the procedure according to Swiss patent 354 760 the ore is digested in a pH range from 4.5 to 7 in the counterpart of ammonium borates acting as buffers. So much is always needed to precipitate boric acid SO2 is used so that the bisulfite stage is reached (pH about 4.5). Kick it S02 losses, especially in the second process stage, in which the boric acid is from the reaction solution is deposited on. The mother liquor is also recycled the amount of S02 absorbed is lower in each case.
Wird nach dem Verfahren gemäß der schweizerischen Patentschrift 354 760 von Ulexit ausgegangen, so ist der pH-Bereich gleich demjenigen des beanspruchten Verfahrens. Bei Benutzung von Colemanit hingegen ist das nicht der Fall. Es muß betont werden, daß als Rohmaterial hauptsächlich Colemanit zur Verfügung steht. Ohnehin liegt Colemanit als Rohmaterial zur Herstellung von Borsäure viel günstiger als Ulexit, da bei Verwendung von Ulexit das mit diesem Erz zugeführte Na20 jeweils aus dem Prozeß entfernt werden muß.Is carried out according to the procedure in Swiss Patent 354 760 started from Ulexit, the pH range is the same as that of the claimed Procedure. When using colemanite, however, this is not the case. It must it should be emphasized that the main raw material available is colemanite. In any case, colemanite is much cheaper as a raw material for the production of boric acid as ulexite, since when ulexite is used the Na 2 O supplied with this ore in each case must be removed from the process.
Es wurde nun gefunden, daß die mit dem Sulfitaufschluß verbundenen Nachteile und Schwierigkeiten vermieden werden können, wenn folgende neue Feststellungen berücksichtigt werden: Zur Erzielung eines praktisch vollständigen Aufschlusses ist höchstens ein geringer Überschuß an Reagens erforderlich.It has now been found that those associated with the sulphite digestion Disadvantages and difficulties can be avoided if the following new findings must be taken into account: To achieve a practically complete explanation at most a slight excess of reagent is required.
Ein rascher und vollständiger Aufschluß unter Bildung eines leicht filtrierbaren Rückstandes läßt sich in einem Milieu erreichen, das schwach alkalisch, neutral oder schwach sauer ist; diese Bedingungen werden im folgenden als »milde Aufschlußbedingungen« bezeichnet.A quick and complete digestion with the formation of an easy filterable residue can be achieved in a medium that is weakly alkaline, is neutral or weakly acidic; these conditions are hereinafter referred to as "mild Digestion conditions «.
In einer Aufschlämmung eines Borcalciumminerals in einer gepui%rten, schwach alkalischen, neutralen oder schwach sauren Lösung wird S02 auch aus armen Gasen und sogar in der Wärme praktisch vollständig unter Zersetzung des Minerals absorbiert.In a slurry of a calcium boron mineral in a powdered, weakly alkaline, neutral or weakly acidic solution, SO2 is also made from poor Gases and even in the warmth practically completely with decomposition of the mineral absorbed.
Durch Einleiten von S02 in die kalte Aufschlußlösung läßt sich Borsäure bei einem pH von 5 bis 6 in guter Ausbeute fällen, wobei die Lösung noch keinen störenden S02-Dampfdruck aufweist.Boric acid can be added by introducing SO2 into the cold digestion solution at a pH of 5 to 6 precipitate in good yield, the solution not yet has disruptive S02 vapor pressure.
Unter Beachtung dieser Eregbnisse wurde ein neues Verfahren zur Herstellung von Borsäure aus Borcalciummineralien mittels S02 in freier und als Sulfit bzw. Bisulfit vorliegender Form entwickelt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß S02 in eine sulfit- bzw. bisulfithaltige wäßrige Suspension des .Minerals eingeführt wird, wobei die Aufschlußlösung während der ganzen Dauer des Aufschlusses schwach alkalisch, neutral oder schwach sauer gehalten wird, und daß nach Abtrennung des Aufschlußrückstandes die Borsäure aus nur schwach saurem Milieu durch Einleiten von S02 bei einem pH-Wert zwischen etwa 5 und 6, vorzugsweise bei 5,5," ausgefällt wird, wobei zugleich eine für den nächsten Ansatz geeignete Mutterlauge erhalten wird. " " Das erfindungsgemäß beanspruchte Verfahren läßt sich z. B. derart durchführen, daß das Borcalciummineral, z. B. Colemanit, in berechneter Menge und gegebenenfalls unter Zusatz von Wasser in eine Kreislauflösung eingetragen _ wird, die Alkaliborat sowie Alkalisulfit und/oder -bisulfit enthält und die an Borsäure gesättigt ist, worauf in die zweckmäßigerweise beispielsweise auf 60 -bis 70°_C erwärmte Mischung SO, oder SOZ-haltige Gase derart .eingeleitet werden, daß die S02-Zufuhr mit der Zersetzung des Minerals ungefähr Schritt hält; nach erfolgter Reaktion und Abtrennung des Aufschlußrückstandes wird in die abgekühlte Aufschlußlösung zur Regenerierung der Kreislauflösung und zur Fällung der Borsäure S02 bis zur Erreichung einer schwach sauren Reaktion (pH-Wert zwischen,5 und 6) eingeleitet; die Mutterlauge der Borsäurekristallisation wird in den Kreislauf zurückgeführt. Bei der Eintragung der berechneten Menge des Borcalciumminerals in die Kreislauflösung wird das darin vorhandene Sulfit-Bisulfit sehr rasch verbraucht, wobei sich die erfindungsgemäß einzuhaltenden »milden Aufschlußbedingungen« zwangläufig von selbst einstellen.Taking these results into account, a new process for the production of boric acid from boron calcium minerals by means of S02 in free form and in the form of sulfite or bisulfite was developed, which is characterized in that S02 is introduced into an aqueous suspension of the mineral containing sulfite or bisulfite, the digestion solution being kept weakly alkaline, neutral or weakly acidic for the entire duration of the digestion, and that, after the digestion residue has been separated off, the boric acid is removed from a weakly acidic medium by introducing SO2 at a pH between about 5 and 6, preferably 5 , 5, "is precipitated, whereby at the same time a mother liquor suitable for the next batch is obtained." Addition of water is entered into a circulating solution, the alkali borate and alkali sulfite u nd / or bisulfite and which is saturated with boric acid, whereupon SO2 or SOZ-containing gases are introduced into the mixture, which is expediently heated to 60 to 70 ° C., for example, so that the S02 feed is approximately with the decomposition of the mineral Keeps pace; After the reaction has taken place and the digestion residue has been separated off, S02 is introduced into the cooled digestion solution to regenerate the circulating solution and to precipitate the boric acid until a weakly acidic reaction (pH value between .5 and 6) is achieved; the mother liquor from the boric acid crystallization is returned to the cycle. When the calculated amount of the calcium boron mineral is entered into the circulating solution, the sulfite-bisulfite present therein is consumed very quickly, the "mild digestion conditions" to be observed according to the invention inevitably appearing automatically.
Bei den! erfindüngsgeinäßeriVerfahren läßt sich das Verhältnis des
mit der Kreislauflösung eingeführten und des beim Aufschluß als Gas einzuleitenden
S02 in weiten Grenzen -variieren; erfahrungsgemäß ist ein Verhältnis von 3: 1 günstig
und wurde folgendem Reaktionsgleichungen zugrunde gelegt. -Der Gesamt aufschluß
erfolgt theoretisch nach: ;
Ferner sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß in den obigen Gleichungen der Einfachheit halber für Alkaliborat stets das Tetraborat eingesetzt wurde, obwohl bekannt ist, daß in Lösungen, die schwach alkalisch, neutral oder schwach sauer sind, auch andere Borate, insbesondere Pentaborat, vorhanden sein können.It is also expressly pointed out that in the above equations For the sake of simplicity, the tetraborate was always used for alkali borate, although It is known that in solutions that are weakly alkaline, neutral or weakly acidic are, other borates, in particular pentaborate, may also be present.
Die Vorteile des 'beanspruchten Verfahrens sind folgende: Begleitmineralien und Gangart werden nicht oder in nur unwesentlichem Maße angegriffen, so daß die Ansammlung von Verunreinigungen der itri Fabrikationsprozeß zirkulierenden Mutterlaugen weitgehend vermieden wird.The advantages of the 'claimed process are as follows: Accompanying minerals and gait are not attacked or only to an insignificant extent, so that the Accumulation of impurities from the itri manufacturing process circulating mother liquors is largely avoided.
Der Aufschlußrückstand ist sehr gut filtrierbar und läßt sich mit wenig Waschwasser vollständig auswaschen, so daß Borverluste und kostspieliges Verdampfen vermieden werden.The digestion residue is very easy to filter and can with Wash out a little washing water completely, so that boron losses and costly evaporation be avoided.
Es lassen sich Gase mit geringem S02-Gehalt; z. B. Röstgase,-verwenden.Gases with a low SO2 content can be used; z. B. roasting gases, -use.
Die Abgase sind praktisch SO,-frei. _ Da nur mit annäherend neutralen Lösungen gearbeitet wird, treten keine schwierigen Korro=-sionsprobleme auf.The exhaust gases are practically SO, -free. _ Since only with approximately neutral Solutions are worked on, no difficult corrosion problems arise.
Die Ausbeute- an B203 ist nahezu 100°/aig.The yield of B203 is almost 100%.
Der Umsatz pro Apparaturen- und Zeiteinheit ist sehr günstig.The conversion per unit of equipment and time is very favorable.
Der Wärmebedarf ist gering.The heat requirement is low.
Das Verfahren arbeitet in geschlossenem Kreis.The process works in a closed loop.
Die anfallende Borsäure ist chemisch rein. Beispiel 1 Anlaufen des Kreisprozesses 40 g Colemanit, bei etwa 550'C kalziniert, mit einem Gehalt an B203 von 58 °/o werden in 200 ml 1120, enthaltend 10,6 g Na2B40, - 10 H20, aufgeschlämmt; man leitet S02 ein, erhitzt auf 60 bis 70°C und leitet bei dieser Temperatur weiterhin S02 unter mechanischem Rühren ein, bis der Aufschluß beendet ist. Hierauf wird der Rückstand abfiltriert und ausgewaschen. In dem abgekühlten Filtrat, dessen pH-Wert etwa 6,5 beträgt, wird S02 eingeleitet, wodurch Borsäure ausfällt. Das Einleiten von S02 wird bei einem pH-Wert von etwa 5,5 unterbrochen. Nach einiger Zeit wird die Borsäure abfiltriert, mit wenig Wasser gewaschen und bei 80°C getrocknet. Ausbeute: 24,0 g H3B03.The boric acid produced is chemically pure. Example 1 Starting the cycle 40 g of colemanite, calcined at about 550 ° C. , with a B203 content of 58%, are suspended in 200 ml of 1120, containing 10.6 g of Na2B40, -10 H20; S02 is passed in, heated to 60 to 70 ° C. and S02 continues to be passed in at this temperature with mechanical stirring until the digestion is complete. The residue is then filtered off and washed out. SO2 is introduced into the cooled filtrate, the pH of which is about 6.5, whereby boric acid precipitates. The introduction of SO2 is interrupted at a pH value of about 5.5. After some time, the boric acid is filtered off, washed with a little water and dried at 80.degree. Yield: 24.0 g of H3B03.
Beispiel2 Kreisprozeßoperation In die 200m1 betragende Mutterlauge aus der vorhergehenden Operation werden 23g Colemanit bei etwa 550°C kalziniert, mit einem Gehalt an B203 von 580/0 eingetragen. Die Mischung wird unter Rühren erwärmt, hierauf wird unter Aufrechterhaltung einer Temperatur von etwa 60 bis 70°C S02 bis zur Beendigung des Aufschlusses eingeleitet, wobei gegen Ende der Reaktion die S02-Zufuhr verlangsamt wird; nach Abtrennen und Auswaschen des Aufschlußrückstandes wird in das abgekühlte Filtrat S02 eingeleitet, bis der pH-Wert auf etwa 5,5 gesunken ist. Die ausgefallene Borsäureowird nach einiger Zeit abfiltriert, gewaschen und bei 80°C getrocknet. Ausbeute: 23,7 g H,B03.Example 2 Cycle operation In the 200 ml mother liquor from the previous operation, 23 g of colemanite are calcined at about 550 ° C., with a B203 content of 580/0 . The mixture is heated with stirring, then, while maintaining a temperature of about 60 to 70 ° C., S02 is introduced until the digestion is complete, the S02 supply being slowed towards the end of the reaction; after the digestion residue has been separated off and washed out, S02 is passed into the cooled filtrate until the pH has dropped to about 5.5. After some time, the precipitated boric acid is filtered off, washed and dried at 80 ° C. Yield: 23.7 g of H, B03.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH1215115X | 1962-04-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1215115B true DE1215115B (en) | 1966-04-28 |
Family
ID=4563408
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEA42719A Pending DE1215115B (en) | 1962-04-30 | 1963-03-26 | Process for the production of boric acid from boron calcium minerals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1215115B (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2531182A (en) * | 1947-07-21 | 1950-11-21 | West End Chemical Company | Process for the manufacture of boric acid |
CH354760A (en) * | 1959-04-11 | 1961-06-15 | Asseo Enrico | Process for the production of boric acid from borocalcites and boronatrocalcites |
-
1963
- 1963-03-26 DE DEA42719A patent/DE1215115B/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US2531182A (en) * | 1947-07-21 | 1950-11-21 | West End Chemical Company | Process for the manufacture of boric acid |
CH354760A (en) * | 1959-04-11 | 1961-06-15 | Asseo Enrico | Process for the production of boric acid from borocalcites and boronatrocalcites |
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