DE1567885C3

DE1567885C3 - Process for the production of vitreous boron oxide

Info

Publication number: DE1567885C3
Application number: DE19661567885
Authority: DE
Inventors: Dwight Lewis Boron Calif. Sawyer (V.StA.)
Original assignee: Zusatz zu: 15 67 884 United States Borax & Chemical Corp., Los Angeles, Calif. (V.St.A.)
Priority date: 1966-05-13
Filing date: 1966-08-16
Publication date: 1976-10-21

Description

Gegenstand der Hauptpatente ist die direkte Herstellung von glasigem Boroxid durch Mischen von festen Alkali- oder Erdalkaliboraten wie Natriumtetraborat, mit etwa äquimolaren Mengen an zumindest 90%iger Schwefelsäure und Erhitzen dieses Gemisches auf zumindest 750°C. Es bildet sich ein geschmolzenes Reaktionsprodukt, welches sich in 2 Schichten trennt. Diese beiden Schichten werden getrennt abgezogen und abgekühlt. Die eine Schicht besteht aus glasigem Boroxid.The main patent relates to the direct production of vitreous boron oxide by mixing solid alkali or alkaline earth borates such as sodium tetraborate, with approximately equimolar amounts of at least 90% sulfuric acid and heating this mixture to at least 750 ° C. A melted one forms Reaction product which separates into 2 layers. These two layers are peeled off separately and allowed to cool. One layer consists of glassy Boron oxide.

Bei der Herstellung dieser Reaktionsgemische aus konzentrierter Schwefelsäure und Natriumtetraborat-Pentahydrat oder einem anderen Borat durchläuft die Masse während des Mischvorgangs häufig einen pastösen Zustand und erstarrt dann im Laufe des Verfahrens. Einige Mischer sind für Pasten jedoch ungeeignet oder können derartige Produkte nur unter größten Schwierigkeiten verarbeiten. Wird eine Paste aus einem derartigen Mischkessel ausgetragen, so kann sie zu großen Klumpen erstarren; man muß diese dann vor der Einbringung in den Schmelzofen zur Umwandlung in Boroxid zerkleinern. Es ist daher oft wünschenswert, die Bildung eines pastösen Materials während der Herstellung von Reaktionsgemischen aus Boraten und Säure zu vermeiden.In the preparation of these reaction mixtures from concentrated sulfuric acid and sodium tetraborate pentahydrate or another borate, the mass often passes through one during the mixing process pasty state and then solidifies in the course of the process. Some mixers are for pastes, however unsuitable or can only process such products with great difficulty. Becomes a paste Discharged from such a mixing vessel, it can solidify into large lumps; you have to do this then Crush before placing in the furnace to convert it into boron oxide. It is therefore often desirable the formation of a pasty material during the preparation of reaction mixtures from borates and Avoid acid.

Die Erfindung ermöglicht die Herstellung eines Reaktionsgemisches aus einem Borat und konzentrierter Schwefelsäure nach dem Verfahren der Hauptpatente, ohne daß hierbei ein pastöser Zustand durchlaufen wird.The invention enables the preparation of a reaction mixture from a borate and more concentrated Sulfuric acid according to the process of the main patents, without going through a pasty state will.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man Borate anwendet, deren Hauptteil eine Korngröße kleiner als etwa 0,149 mm aufweist. Wird das Tetraborat dieser Korngröße — insbesondere mit einer Siebanalyse zwischen 0,037 und 0,149 mm — mit einer ungefähr äquimolaren Menge an mindestens 90%iger Schwefelsäure zusammengebracht, so erhält man ein körniges, trocken erscheinendes, freifließendes Reaktionsgemisch, ohne daß ein pastöser Zustand durchlaufen wird. Die Boratkomponente kann einen geringen Anteil einer Korngröße oberhalb 0,149 mm enthalten, jedoch "für optimale Ergebnisse sollte die Hauptmenge, also zumindest etwa 80% kleiner als 0,149 mm sein. Als Borat ist insbesondere Natriumtetraborat-Pentahydrat geeignet.The process according to the invention is characterized in that borates are used, their Main part has a grain size smaller than about 0.149 mm. If the tetraborate of this grain size - especially with a sieve analysis between 0.037 and 0.149 mm - with an approximately equimolar amount of brought together at least 90% sulfuric acid, the result is a granular, dry-appearing, free-flowing reaction mixture without going through a pasty state. The borate component can contain a small proportion of a grain size above 0.149 mm, but "for optimal results the main amount, i.e. at least about 80%, should be smaller than 0.149 mm. As a borate is in particular Sodium tetraborate pentahydrate suitable.

Man kann bis zu 10 Gewichtsprozent Überschuß an Säure anwenden; manchmal ist ein derartiger Überschuß vorteilhaft. Es wird vorgezogen, die Säure auf das Borat zu sprühen, während das Ganze gemischt wird. Es ist auch zweckmäßig, die Reaktionsmasse hierbei, wenn notwendig, zu kühlen, um die Temperatur unter etwa 120°C zu halten.You can use up to 10 percent by weight excess of acid; sometimes there is such an excess advantageous. It is preferred to spray the acid on the borate while the whole is being mixed. It it is also useful to cool the reaction mass here, if necessary, to the temperature below about To hold 120 ° C.

Das erhaltene Reaktionsgemisch wird einem Ofen aufgegeben, auf mindestens 750° C erhitzt und eingeschmolzen, die Schmelze trennt sich in 2 Schichten. Im allgemeinen besteht die obere Schicht aus Boroxyd und die untere Schicht aus Alkali- bzw. Erdalkalisulfat. Nach dem Abkühlen erhält man ersteres als körniges Produkt.The reaction mixture obtained is placed in an oven, heated to at least 750 ° C and melted down, the melt separates into 2 layers. In general, the top layer consists of boron oxide and the lower layer of alkali or alkaline earth sulfate. After cooling, the former is obtained as a granular product.

example 1

In einen Mischer wurden 12,904 kg Natriumtetraborat-Pentahydrat aufgegeben. Das Borat besaß folgende Siebanalyse:12.904 kg of sodium tetraborate pentahydrate were added to a mixer. The borate had the following Sieve analysis:

> 0,3 mm> 0.3 mm 0,3%0.3% 0,210.21 bis 0,3 mmup to 0.3 mm 0,4%0.4% 0,1490.149 bis 0,21 mmup to 0.21 mm 19,8%19.8% 0,1050.105 bis 0,149 mmup to 0.149 mm 53,3%53.3% 0,0740.074 bis 0,105 mmup to 0.105 mm 76,9%76.9% 0,0530.053 bis 0,074 mmup to 0.074 mm 86,2%86.2% 0,0370.037 bis 0,053 mmup to 0.053 mm 93,5%93.5% < 0,037 mm<0.037 mm 6,5%6.5%

Auf das körnige Borat wurden 4,819 kg konzentrierte Schwefelsäure (95% ig) aufgesprüht und das Ganze etwa 6 min gemischt. Das Gemisch war körnig und freifließend, ohne daß es zu einer pastösen Masse kam.On the granular borate 4.819 kg of concentrated sulfuric acid (95%) were sprayed and the whole thing about 6 min mixed. The mixture was granular and free-flowing without a paste-like mass.

Nachdem weitere 14 min gemischt wurde, konnte man das freifließende, körnige Material in den Schmelzofen überführen.After mixing for an additional 14 minutes, the free flowing, granular material was placed in the furnace convict.

Wenn man nach obigen Anweisungen ein Borat von größerer Korngröße und zwar 90% > etwa 0,149 mm verarbeitet, so erhält man während des Mischens eine pastöse Masse.If, according to the instructions above, a borate of a larger grain size, namely 90% > about 0.149 mm processed, a paste-like mass is obtained during mixing.

Example 2

Nach den Anweisungen des Beispiels 1 wurden zu 12,904 kg Natriumtetraborat-Pentahydrat obiger Siebanalyse 5,694 kg Schwefelsäure (95%) zugesetzt. Die Säurezugabe erfolgte innerhalb von etwa 20 min. Es wurde dann noch weitere 5 min gemischt und das freifließende, körnige Material, ohne daß eine Pastenbildung erfolgte, dem Schmelzofen zugeführt, worin sich die beschriebenen boroxid- und natriumsulfathaltigen ■ Schichten trennten.According to the instructions of Example 1, sodium tetraborate pentahydrate was added to 12.904 kg of the above sieve analysis 5.694 kg of sulfuric acid (95%) were added. The acid was added within about 20 minutes was then mixed for a further 5 minutes and the free-flowing, granular material without paste formation was carried out, fed to the furnace, which contains the boron oxide and sodium sulfate described ■ Separate shifts.

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of vitreous boron oxide according to main patent 12 49 237 and additional patent 15 67 884 by mixing solid alkali or alkaline earth borates with approximately equimolar amounts of at least 90% sulfuric acid, heating this mixture to at least 750 ° C., and separating it off and cooling the formed boron oxide melt layer, characterized in that one Uses borates, the main part of which has a grain size smaller than about 0.149 mm.

2. The method according to claim 1, characterized in that one uses a borate whose Particles at least 80% a diameter smaller than 0.149 mm, preferably from 0.037 to 0.149 mm.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the borate is sodium tetraborate pentahydrate begins.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that there is an excess of sulfuric acid applies up to about 10%.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the acid is applied to the borate splashes during mixing.