DE1567886A1

DE1567886A1 - Verfahren zur Herstellung von Boroxyd direkt aus Alkali-oder Erdalkalimetallboraten

Info

Publication number: DE1567886A1
Application number: DE19661567886
Authority: DE
Inventors: Whiten Joseph Gerald; Sprouse Norman Terrill; St Louis Robert Vincent
Original assignee: United States Borax and Chemical Corp
Current assignee: US Borax Inc
Priority date: 1966-03-28
Filing date: 1966-08-16
Publication date: 1970-09-24
Also published as: US3418244A; DE1567886B2; JPS4914998B1; BE685351A; DE1567886C3; NL6611448A; GB1157678A

Description

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11-52' 112

Beschreibung zu der Patentanmeldung

TBtVEB BTMm BOKAX ASB CHEMICAL COKPOKATIOK, 3o75 Wilshire Boulevard _r Los Angeles, California, United Statues of America

betreffend

Verfahren zur Herstellung von Boroxyd direkt aus Alkaliod er Erdalkalimetall^ or at en.. -

Boroxyd wird im allgemeinen; hergestellt aus Hatriumtetrafedfrat-Peiitahyclrat oder anderen- Alkali- oder Erdalfcalimetallböraten durch Umsetzung der Borate mit Schwefelsäure unter Bildung von Borsäure, woraufhin die Borsäure dann innerhalb beträchtlicher Zeit in Boroxyd übergeführt wird. Das bekannte Verfahren zur Herstellung von Bowoxyd aus Borax umfasat also 2 wohl UHterschiedene Verfahrensstufen.·

wurde bereit© die Heurstellußg ve» Baroxyd

- 2 - ■ ORIGINAL IMSPeCTED

einer einzigen kontinuierlichen Umsetzung vorgeschlagen und zwar indem Schwefelsäure jnit einem Alkali- oder Erdalkalimetallborat innig gemischt und dieses Reaktions-Gemisch dann auf eine Temperatur von 75o - 1o9o° G unter Bildung eines geschmolzenen Reaktionsprodukts erhitzt wird, welches sich in 2 Schichten trennt, diese werden abgekühlt und aus einer der beiden Schichten als glasige Masse Boroxyd gewonnen. Es wurde bereits vorgeschlagen, dieses Verfahren dadurch zu verbessern, daß das Heaktions-G-emisch auf eine Temperatur über 1o9o° G erhitzt wird. Ein weiterer Vorschlag geht dahin, bei der Herstellung von glasigem Boroxyd ein Gemisch aus Schwefelsäure und Alkali- oder Erdalkalimetallborat auf eine Temperatur von mindestens 75o C zu erhitzen, um ein geschmolzenes Reaktionsprodukt zu erhalten, welches sich in 2 Schichten trennt, diese werden getrennt, abgekühlt und aus einer das glasige Boroxyd gewonnen«

Als Alkali- oder Erdalkalimetallborat ver-

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wenäete man bei diesem Verfahren vorzugsweise ITatriumtetraborat-Pentahydrat» Selbstverständlich kann man auch von anderen Boraten ausgehen.

Bei der Herstellung des Reaktions-Gemi s ehe s, wenn z.B. S clra ei el s äur e und Hat riumtetraborat-Pentahydrat angewandt werden, durchläuft die Masse beim Mischen im allgemeinen einen pastösen Zustand und zwar ungefähr in der Mitte des Mischvorganges. Im. allgemeinen erstarrt diese Paste dann. Es sind jedoch einige Mischer nicht in der Lage, ein pastöses Material ordentlich zu verarbeiten. Andere Mischerarten können pastöse Massen nur unter beträchtlichen Schwierigkeiten verarbeiten. Wird darüber hinaus eine pastöse Masse aus einem Mischer ausgetragen, so kann sie zu großen Klumpen erstarren und muß dann vor der Aufgabe in einen Ofen wieder aufgemahlen werden. Es ist daher oft wünschenswert, eine Bildung einer pastösen Konsistenz

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während der Herstellung des Reaktions-Gemisches aus Borat und Säure zu vermeiden.

Die Erfindung bringt nun ein Verfahren zur Herstellung von Boroxyd aus einem Reaktions-Gemisch aus Natriumborat und Schwefelsäure, wobei während der Herstellung des Gemisches keine pastöse Stufe durchlaufen wird. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine geringe überschüssige Wassermenge zu Hatriumtetraborat-Pehtahydrat vor Zusatz der Schwefelsäure zugehen. Bis ca. 25 Gew.-^ überschüssiges Wasser - bezogen auf das Gewicht von Natriumtetraborat - Pentahydrat_T wird als besonders geeignet zur Vermeidung eines pastösen Zustande während der Bildung des Reaktions-Gemischs angesehen. Besonders bevorzugt ist ein Wasserüberschuß von ca. 2-15 Gew.-^.

Das Wasser kann man leicht durch Einsprühen oder mit Hilfe von Wasserdampf in das Natriumtetraborat-Pentahydrat einbringen. Es ist jedoch auch möglich» das Wasser dadurch einzubringen, daß man bis ca. 15o $, vorzugsweise ca. 15 - 1oo i* des Natriumtetraborat-Pentahydrat-Gewichts in Form von Natriumtetraborat-Decahydrat einbringt. Beide

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Maßnahmen ergehen ein Hatriumtetraliorat-Seinlsc]!, das bei Zugabe von waget öhr äquimolaren Mengen Schwefelsäure ein körniges, trocken aussehendes, freifliessendes Material ohne Durchlaufen eines pastösen Zustandes liefert*

Ungefähr aquimolare Mengen von Schwefelsäure und Satriumtetraborat kann man bei der Herstellung

des Eeaktions-G-emisches anwenden. Bevorzugt wird konzentrierte Schwefelsäure mit zumindest ca. 9o 1° H SO., üblicherweise jedoch 96-98 ^-ige Schwefelsäure. Ein geringfügig molarer Überschuß der Säure, d.h. bis ca. 1o-G-ew»-$ kann man - wenn gewünscht - anwenden} bei der Herstellung dieser Eeaktions-öemisehe kann dies manchmal vorteilhaft sein. Es v^ird bevorzugt, die Schwefelsäure auf das G-emisoh von Borat und Wasser, während dieses gemischt wird, aufzusprühen. Das erhaltene Eeaktions-G-emisch wird dann in entsprechender Weise getrocknet und zwar bei einer Temperatur unter ca.

Das erhaltene öemi&ch von Uatrimmtetraborat unet Sichwefelsäure; kann, man mm in einen Ofen einbringen auf tfcber fSo® 0 erhitzen, Ee bildet »ich eine;

Schmelze, die sich in zwei Schi eilten trennt. Die obere Schient besteht aus Boroxyd und wird "von der unteren getrennt, beispielsweise mit Hilfe eines entsprechend hohen Überlaufs. Die untere Schicht ist Natriumsulfat, wenn man von Natriumtetraborat-Pentahydrat ausgeht. Die Schichten werden getrennt abgekühlt und liefern so körnige Produkte.

Folgende Beispiele erläutern die Erfindung:

Beispiel 1

8,59 kg körniges.Uatriumtetraborat-Pentahydrat wurden in einen Mischer gegeben und darin mit 0,885 kg Wasser - entsprechend 1o Gew.-$ - besprüht. Es wurde 5 min gemischt und dann 3,317 kg konzentrierte Schwefelsäure (95 $-ig) auf das angefeuchtete Borat gesprüht und das Ganze noch 4 min gemischt. Das Gemisch blieb körnig.und frei fliessend, ohne daß es pastös wurde. Nach 6 oder 7 min weiteren Mischens wurde die Masse ausgetragen. Man erhielt auf diese Weise ein freifliessendes, körniges Material.

Beispiel 2

Die Maßnahmen des Beispiels 1 wurden im wesentliehen wiederholt und zwar zu 8,6o3 kg Natriumtetraborat-Peatahydrat wurden ο ,58 5 kg Wasser

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—. 7 ·».

- entsprechend.ca. 7 Gew.-^ des,Borats - zugegeben und anschliessend 3,o96 ig Schwefelsäure innerhalb von ca. 6 min eingemischt. Es wurden noch weitere

4 min gemischt. Man erhielt ein freifliessendes, körniges Material* welches keine Neigung zu pastöser Beschaffenheit während der Herstellung zeigte.

Beispiel 3

Nach den Anweisungen obiger Beispiele wurden 8,6o2 kg Natriumtetraborat-Pentahydrat mit 1,755 kg Wasser - entsprechend 2o Gew.-$ - versetzt, nun 3>o96 g konzentrierte Schwefelsäure innerhalb von ca. 1 min zugegeben und noch weitere ca. 19 min gemischt. Man erhielt ein freifliessendes, körniges Material, ohne daß es zu pastöser Konsistenz während der Herstellung neigte. ■

Beispiel 4

In einen Mischer wurden 5»252 kg körniges Katriumtetraborat-Pentahydrat und 4,558 kg körniges Hatriumtetraborat-Becahydrat eingebracht. Die zusätzlichen

5 Mol Kristallwasser des Natriumtetraborat-Decahydrats entsprechen 12 i<> überschüssiges Wasser'über die im Natriumtetraborat-Pentahydrat vorhandene Menge. Es wurden 3,33 kg konzentrierte Schwefelsäure (95 ^) dem G-emisch der letraborate innerhaÜD von -~tf5 min züge-

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daß es zu eifiei iaöfe käifi*

Die naGii deli obigen Beispieleil earhälteiiefi Massen wurden eineüi Ofen aufgegeben, uifi sie in oxyd und Natriumsulfat nach einem anderen Vörseiilag zu überführen.

Wenn weniger als ca 7 $> Schwefelsäure-Übersohuß über die stöchiometrisch erforderliche Menge angewandt wird, sollte die überschüssige Feuchtigkeit vor dem Aufgeben in den Ofen durch beispielsweise Trocknen

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entfernt werden. Das trocknen geschieht leicht durch ■beispielsweise Erwärmen in einem Elektroofen und soll bei einer Temperatur nicht über ca. 3oo. C erfolgen.

Patentansprüche

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Claims

DR. ING. F. WXTESTHOFF S MÜNCHEN 9 * Γ" Ο «7 O O C

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UANK TSi.KFOir 22O8 51

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Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Boroxyd aus einem Reaktions-Gemisch von Alkali- oder Erdalkalimetall orat und Schwefelsäure und Erhitzen des Gemisches dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Herstellung des Gemisches dem Borat bis ca. 25 Gew.-<$> Wasser zusetzt, das Gemisch auf über 75o° C erhitzt und aus einer der beiden sieh bildenden Schichten das Boroxyd gewinnt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch g e kennz ei chnet, daß man als Ausgangsprodukt Katriumtetraborat-Pentahydrat verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch ge kennz ei ohne t, daß man das Wasser auf das Borat spritzt.

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7. Veifaiireii nacü Aiisprucli 1 "bis 6 äactüioli

g e k e η ή ze i e Ii η e t, daß man die Säure auf das Gemisch von Borat und Wasser* während die ses gerührt wird, aufsprüht.

8, Verfahren nach Anspruch 1 bis 7 dadurch

' g e k e η η ζ e i c h η e t, daß man das Gemisch "bei einer Temperatur bis ca* 3oo° G trocknet.

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