DE1567886C3 - Verfahren zur Herstellung von glasigem Boroxid direkt aus Natriumtetraborat - Google Patents

Description

Boroxid wird im allgemeinen hergestellt aus Natriumtetraborat-Pentahydrat oder anderen Alkalioder Erdalkalimetallboraten durch Umsetzung der Borate mit Schwefelsäure unter Bildung von- Borsäure,, woraufhin die Borsäure dann innerhalb beträchtlicher Zeit in Boroxid übergeführt wird..Das bekannte Ver-^; fahren zur Herstellung von Boroxid aus Borax umfaßt also zwei wohl unterschiedene Verfahrensstufen.

Das Hauptpatent 1 249 237 und Zusatzpatent 1 567 884 betreffen Verfahren zur direkten Herstellung von glasigem Boroxid in einer i einzigen kontinuierlichen Umsetzung durch Mischen von Alkali- oder Erdalkaliboraten mit konzentrierter Schwefelsäure, wobei dieses Reaktionsgemisch auf eine Temperatur von zumindest 750° C unter Bildung eines geschmolzenen Reaktionsprodukts erhitzt wird, welches sich in 2 Schichten trennt; diese werden voneinander getrennt, abgekühlt und aus einer der beiden Schichten als glasige Masse Boroxid gewonnen. Als Borat verwendete man bei diesen Verfahren vorzugsweise Natriumtetraborat-Pentahydrat.

Bei der Herstellung des Reaktionsgemisches, wenn z. B. Schwefelsäure und Natriumtetraborat-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 Mischarten 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 während der Herstellung des Reaktionsgemisches aus Borat und Säure zu vermeiden.

Die Erfindung bringt nun ein Verfahren zur Herstellung von glasigem Boroxid aus einem Reaktionsgemisch von Natriumtetraborat-Pentahydrat und zumindest etwa 90%iger Schwefelsäure nach Hauptpatent 1 249 237 und Zusatzpatent 1 567 884, wobei

ίο während der Herstellung des Gemischs keine pastöse Stufe durchlaufen wird. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Wassermenge von 2 bis 25 Gewichtsprozent, berechnet auf Natriumtetraborat-Pentahydrat, vor Zusatz der Schwefelsäure zugegeben wird. ■

. Das Wasser kann man leicht durch Einsprühen oder mit Hilfe von Wasserdampf in das Natriumtetraborat-Pentahydrat einbringen. Diese Maßnahme ergibt ein Natriumtetraborat-Gemisch, das bei Zugabe von ungefähr äquimolarer Menge Schwefelsäure einer Konzentration von mindestens 90% ein körniges, trocken aussehendes, frei fließendes Material ohne Durchlaufen eines pastösen Zustandes liefert. Ungefähr äquimolare Mengen von Schwefelsäure und Natriumtetraborat werden bevorzugt. Die angewandte konzentrierte Schwefelsäure ist zumindest etwa 90%ig, üblicherweise jedoch 96- bis 98 %ig. Einen geringfügig molaren Überschuß der Säure, d. h. bis etwa 10 Gewichtsprozent, kann man — wenn gewünscht ;— anwenden. Es wird bevorzugt, die Schwefelsäure auf das Gemisch von Borat und Wasser, während dieses gemischt wird, aufzusprühen. Das erhaltene Reaktionsgemisch wird dann in entsprechender Weise getrocknet, und zwar bei einer Temperatur unter etwa 300° C. Das erhaltene Gemisch von Natriumtetraborat und Schwefelsäure bringt man nun in einen Ofen ein und erhitzt auf über 750° C. Es bildet sich eine Schmelze, die sich in z*ei Schichten trennt. Die obere Schicht besteht aus Boroxid und wird von der unteren ge-

■ : trennt, ■■ beispielsweise mit Hilfe eines entsprechend

hohen Übe laufs. Die untere Schicht ist Natriumsulfat. Die getrer nt:n Schichten werden abgekühlt und liefern

ν körnige Produkte.

Beispiel 1

• ■ .8,59 kg körniges Natriumtetraborat-Pentahydrat wurden ,in einen. Mischer gegeben und darin mit 0,885 kg Wasser —.. entsprechend etwa 10 Gewichtsprozent — besprüht. Es wurde 5 Minuten gemischt und dann 3,317 kg konzentrierte Schwefelsäure (95 %ig) auf das angefeuchtete Borat gesprüht und das Ganze noch 4 Minuten gemischt. Das Gemisch blieb körnig und frei fließend, ohne daß es pastös wurde. Nach 6 oder 7 Minuten weiteren Mischens wurde die Masse ausgetragen. Man erhielt auf diese Weise ein frei fließendes, körniges Material, das dem Schmelzofen zugeführt wurde.

B e i s ρ i e 1 2

Die Maßnahmen des Beispiels 1 wurden im wesentlichen wiederholt, und zwar zu 8,603 kg Natriumtetraborat-Pentahydrat wurden 0,585 kg Wasser — entsprechend etwa 7 Gewichtsprozent des Borats — zugegeben und anschließend 3,096 kg Schwefelsäure innerhalb von etwa 6 Minuten eingemischt. Es wurden noch weitere 4 Minuten gemischt. Man erhielt ein frei fließendes, körniges Material, welches keine Nei-

gung zu pastöser Beschaffenheit während der Herstellung zeigte und dem Schmelzofen zugeführt wurde.

Beispiel 3

Nach den Anweisungen obiger Beispiele wurden 8,602 kg Natriumtetraborat-Pentahydrat mit 1,755 kg Wasser — entsprechend etwa 20 Gewichtsprozent — versetzt, nun 3,096 g konzentrierte Schwefelsäure innerhalb von etwa 1 Minute zugegeben und noch weitere etwa 19 Minuten gemischt. Man erhielt ein frei fließendes, körniges Material, ohne daß es zu pastöser Konsistenz während der Herstellung neigte. Die nach den obigen Beispielen erhaltenen Massen wurden einem Ofen aufgegeben, um sie in Boroxid und Natriumsulfat nach den Hauptpatenten zu überführen.

Wenn weniger als etwa 7% Schwefelsäure-Überschuß über die stöchiometrisch erforderliche Menge angewandt wird, sollte die überschüssige Feuchtigkeit vor dem Aufgeben in den Ofen durch beispielsweise Trocknen entfernt werden. Das Trocknen geschieht

ίο leicht durch beispielsweise Erwärmen, z. B. in einem Elektroofen und soll bei einer Temperatur nbht über etwa 300⁰C erfolgen.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   .1. Verfahren zur Herstellung von glasigem Boroxid durch Mischen von Natriumtetraborat-Pentahydrat mit Schwefelsäure einer Konzentration von zumindest etwa 90%, Erhitzen des Gemisches auf über 750° C, sowie Abtrennung und Kühlung der gebildeten Boroxid-Schmelzschicht nach Hauptpatent 1 249 237 und Zusatzpatent 1 567 884, d adurch gekennzeichnet, daß man dem Natriumtetraborat-Pentahydrat' vor Zusatz' der_; Schwefelsäure 2 bis 25 Gewichtsprozent Wasser, bezogen auf Natriumtetraborat-Pentahydrat,' zusetzt. ......ι ·■.■.·.■:,·.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wasser auf das Borat spritzt.
3. 3. Verfahren nach Anspruchs, dadurch gekenn-, zeichnet, daß man die Säure auf das Gemisch von Borat und Wasser, während dieses gerührt wird, aufsprüht. ^: :.■■;■': ■ ■-■:■■■■ :. ·
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch aus Borat, Wasser und Schwefelsäure vor dem weiteren Erhitzen bei einer Temperatur bis etwa 300⁰C trocknet.