-
Verfahren zur Herstellung von Natriumboranat Gegenstand des Patents
1241421 ist ein Verfahren zur Herstellung von Natriumboranat durch Umsetzung
von Natriumboraten mit Wasserstoff, Natriumhydrid und/oder Natrium sowie reduzierenden
Elementen bei erhöhten Temperaturen und Drücken, dadurch gekennzeichnet, daß Natriumborate
mit Wasserstoff, Natrium und/oder Natriumhydrid sowie Aluminium bzw. aluminiumreichen
Legierungen bei Temperaturen von etwa 200 bis 600°C und Wasserstoffdrücken von etwa
1 bis 50 Atmosphären umgesetzt werden, wobei pro Grammatom Bor weniger als 4 Mol
Natrium bzw. Natriumhydrid eingesetzt werden.
-
Da bei der vorliegenden Reaktion sowohl feste als auch flüssige und
gasförmige Reaktionspartner miteinander umgesetzt werden und die Reaktion zudem
nach Aufbringen der Aktivierungsenergie stark exotherm verläuft, treten bei der
technischen Durchführung des Verfahrens vor allem in Hinblick auf die notwendige
Wärmeableitung Schwierigkeiten auf.
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung
von Natriumboranat durch Umsetzung von Natriumboraten mit Wasserstoff, weniger als
4 Mol Natriumhydrid und/oder Natrium pro Grammatom Bor sowie Aluminium bzw. aluminiumreichen
Legierungen bei erhöhten Temperaturen und Drücken gemäß Patent 1241421, das
dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Natrium mit dem Aluminium bzw. den aluminiumreichen
Legierungen und Wasserstoff umsetzt und dieses Reaktionsgemisch anschließend mit
den Natriumboraten zur Reaktion bringt.
-
Es wurde festgestellt, daß die oben beschriebenen Schwierigkeiten
dadurch behoben werden können, wenn die zur Herstellung von Natriumboraten notwendigen
Ausgangsmaterialien mit Ausnahme der Natriumborate zunächst umgesetzt werden und
dann das Umsetzungsgemisch mit den Natriumboraten zur Reaktion gebracht wird.
-
Die Reaktion wird bei Temperaturen von 200 bis 600°C, vorzugsweise
bei Temperaturen von etwa 330 550°C, und Wasserstoffdrücken zwischen 1 und 50 Atmosphären,
vorzugsweise zwischen 2 und 5 Atmosphären, vorzugsweise zwischen 2 und 5 Atmosphären,
durchgeführt. Als Ausgangsprodukte können Natriumborate beliebiger Zusammensetzung,
beispielsweise NatriumorthoboratNa3B03,NatriummetaboratNaB02, NatriumtriboratNa2B,O",
NatriumtetraboratNa2B8013 oder entwässerter Borax Na,B40, verwendet werden. Das
Mengenverhältnis von Natrium und Aluminium hält man zweckmäßig so, daß als Reaktionsprodukt
neben Natriumborat Natriumaluminat gebildet wird. Doch können auch andereMengenverhältnisse
angewendet werden. An Stelle von Natrium kann auch Natriumhydrid eingesetzt werden.
-
Das Aluminium wird in feinverteilter Form - Aluminiumbronze, -grieß,
-blättchen, -pulver oder -drehspäne - verwendet. An Stelle von Aluminium können
jedoch auch aluminiumreiche Legierungen, wie Magnalium, Duralium, Lantal, Hydronalium
usw., eingesetzt werden. An die Reinheit des Aluminiums werden keine hohen Anforderungen
gestellt, so daß es möglich ist, Abfälle der Aluminium verarbeitenden Industrie
zu verwenden.
-
ZurDurchführungdesVerfahrenswerdenAluminium, Natrium bzw. Natriumhydrid
und Wasserstoff zunächst auf die Reaktionstemperatur gebracht und sodann das Alkaliborat
vorzugsweise portionsweise oder kontinuierlich zugesetzt. Das Verfahren wird vorteilhaft
in beheizbaren druckfesten Mischschnecken durchgeführt, wobei das Alkaliborat den
vorerhitzten Reaktionspartnern vorzugsweise an mehreren Stellen der Mischschnecke
kontinuierlich zugesetzt wird.
-
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann Natriumborat großtechnisch
unter leicht beherrschbaren Bedingungen kontinuierlich hergestellt werden.
-
Beispiel 1 Eine Mischung aus 130 g Aluminiumgrieß und 130 g Natrium
wird in einem 2-1-Autoklav unter Rühren bei einem Wasserstoffdruck von 3 Atmosphären
auf etwa 450°C aufgeheizt. Zu dem gebildeten Gemisch von Natriumhydrid und Aluminium
wird unter langsamer
Steigerung der Temperatur auf 510°C und Einhalten
des Wasserstoffdruckes von 3 Atmosphären 202,5 g entwässerter, grobkörniger Borax
innerhalb von 2'/2 Stunden zugegeben, wobei sich Natriumborhydrid in sehr guter
Ausbeute bildet.
-
Beispie12 Entsprechend Beispiel 1 wird eine- Mischung von 120 g Aluminiumgrieß,
130 g Natrium und 20 g Kaliumhydroxid unter Rühren bei 3 Atmosphären Wasserstoffdruck
auf 440°C erhitzt und anschließend innerhalb von 11/2 Stunden 230 g Borax zudosiert,
wobei die Temperatur bis auf 600°C gesteigert wird. Hierbei bildet sich Nätriümbörhydrid
in sehr guter. Beispiel 3 Entsprechend Beispie12 wird eine Mischung von 120 g Aluminiumgrieß,
130 g Natrium und 14,5 g Natriumhydroxid unter Rühren bei 3 Atmosphären Wasserstoffdruck
auf 450°C erhitzt und anschließend innerhalb von 1 Stunde 230 g Borax zudosiert,
dabei wird die Temperatur auf 620°C gesteigert. Natriumhydrid entsteht in, guter
Ausbeute., _ .
-
Beispiel 4 Entsprechend Beispie13 wird eine-Mischung aus 285g Aluminiumgrieß
und 130g Natrium unter Rühren bei einem Wasserstoffdruck von 3 Atmo-Sphären auf
etwa 400°C erhitzt und danach unter weiterer Temperatursteigerung auf 550°C innerhalb
von 45 Minuten 200g entwässerter Borax zudosiert. Natriumborhydrid entsteht in sehr
guter Ausbeute.
-
° Beispiels Eine Mischung aus 285g Aluminiumgrieß und 130 g Natrium
wird unter Rühren in einem 2-1-Autoklav unter Argon auf 530°C erhitzt. Darauf wird
die Argonatmosphäre durch 3 Atmosphären Wasserstoff ersetzt und innerhalb von 45
Minuten 200 g entwässerter Borax dosiert, dabei läßt man die Temperatur langsam
auf 490°C absinken. Natriumborhydrid _entsteht in_ sei r guter üsbeute. -