DE2243342C3

DE2243342C3 - Verfahren zur Herstellung von abriebfestem, grobem Natriumperborattetrahydrat

Info

Publication number: DE2243342C3
Application number: DE19722243342
Authority: DE
Inventors: Gerd Dr. 7867 Wehr Knippschild; Hubert 7889 Karsau Schuster
Original assignee: Deutsche Gold und Silber Scheideanstalt
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1972-09-02
Filing date: 1972-09-02
Publication date: 1975-07-03
Also published as: FR2197813A1; CH590177A5; DE2243342B2; IT994642B; FR2197813B1; BE799788A; DE2243342A1

Description

Während einerseits die Pleaktion zur Bildung von Natriumperborat aus Met aborat und der Perverbindung wie Wasserstoffperoxid im alkalischen Medium seit langem bekannt ist, weiß die Fachwelt ebenfalls, daß die einzelnen Durchführungsarten dieser Reaktion einen wesentlichen Anteil an der Ausbildung bestimmter Eigenschaften der Perboiratpartikeln hat.

Als Faktoren, die auf die spezielle Art der Partikeln bzw. auf das Kornspektrum erheblichen Einfluß haben, werden die Kristallisationstemperaturen sowie die Mengenverhältnisse von Bor zu Alkali und Aktivsauerstoff, die stöchiometrisch und nicht stöchiometrisch sein können, genannt. Dabei widersprechen sich teilweise die Ansichten wie z. B. bei der Kristallisationstemperatur. Nach der USA.-Patentschrift 2 863 835 dürfen Temperaturen oberhalb H⁰C nicht verwendet werden, wenn die Bildung feiner Kristalle vermieden werden soll. Umgekehrt dagegen liegen nach der deutschen Auslegeschrift 1948 601 die Temperaturen bevorzugt bei 20 bis 40⁰C und nach der deutschen Auslegeschrift I 567 803 bei 20⁰C. Trotzdem werden technisch interessante Kornspektren und keine zu feinen Partikeln erhalten.

Bei dem Verfahren der deutschen Auslegeschrift 1 948 601 zeigt sich nun aber gleichzeitig der Einfluß der obenerwähnten Mengenverhältnisse, vor allem von Bor zu Aktivsauerstoff, auf die Struktur des anfallenden Perboratpartikels, ebenso wie bei dem Verfahren der österreichischen Patentschrift 246 698.

Bei Vermeidung freien Wasserstoffperoxids bei der genannten Herstellung, d. h, beim Arbeiten mit einem Metaboratüberschuß, wird nach der deutschen Auslegeschrift 1948 601 ein abriebfestes Perborat in Form relativ dünner Platten, bei Anwesenheit eines

Wasserstoffperoxid Überschusses, also freien Wasser

stoffperoxids, nach der österreichischen Patentschrift

246 698 dagegen ein hochporöses Kügelchen erhalten.

Ferner ist es möglich, sehr feine nadeiförmige Kristalle zu Kugeln zu verkleben und mit einer äußeren Schicht von Perborat zu umgeben und sie auf diese Weise hart und kompakt zu machen und dabei gleichzeitig ihr Schüttgewicht in die für ^vJ'--ischmittel

gewünschten Grenzen zu bringen, wenr nach dem

ίο Verfahren der deutschen Auslegeschrift 1 567 803 feine suspendierte Kristallkeime in einer übersättigten Perboratlösung mit ganz bestimmten konzentrierten Wasserstoffperoxid- und Metaboratlösungen unter Rühren in Kontakt gebracht werden (s. hierzu auch die deutsche Patentschrift 1 178 828).

Auch die Konzentrationen der eingesetzten Lösungen von Wasserstoffperoxid und der Borverbindung an sich haben einen Einfluß auf die Größe und damit Schüttdichte der Kristalle, ebenso deren Verweilzeit

ao in der übersättigten Lösung (s. britische Patentschrift 911 664).

Neben der Struktur der Partikeln ist selbstverständlich auch die mehr oder weniger einfache Durchführung der Reaktion an sich von Bedeutung, und hier kann die Kristallisation in einer oder mehreren Stufen eine wesentliche Rolle z. B. für das Trocknen der Kristalle spielen (s. deutsche AusJegeschrift 1 948 601).

Aus dem Gesagten geht hervor, daß selbst durch

anscheinend naheliegende Änderungen bei der Durchführung der Reaktion nicht vorhergesagt werden kann, wie sich diese Änderungen auf die Kornstruktur, das Kornspektrum und das Schüttgewicht bzw. auf Jas Verhalten der gewonnenen Kristalle innerhalb bestimmter Stufen wie Filtration oder Trocknung auswirken.

Es wurde nun gefunden, daß sich bei Verfahren, bei denen Natriumperborattetrahydrat durch Umsetzen von Natriummetaborat und Wasserstoffperoxid in einer wäßrigen Suspension von Keimen aus Natriumperborattetrahydrat in einer gesättigten Lösung dieses Salzes hergestellt wird, ein abriebfestes, grobes Korn bei nachfolgender Kühlung des entstandenen Breies, Abfiltrieren und Trocknen des Kornes gewinnen läßt, wenn eine klare, bei 40 bis 50⁰C an Perborattetrahydrat übersättigte Lösung aus Natriummetaborat und Wasserstoffperoxid, die 200 bis 700 g Natriumperborattetrahydrat pro Liter enthält, im Anschluß an den Kristallisator mit einer solchen Geschwindigkeit in die Salzsuspension eingeführt wird, daß pro Minute nicht mehr als 30 g Perborattetrahydrat pro Quadratmeter scheinbarer Impffläche aufkristallisieren, und zwar bei 20 bis 40⁰C und einer Aufkristallisationsrate von nicht mehr als 100%.
(Unter klarer übersättigter Lösung wird »salzfrei« verstanden.)

Die Zuspeisung wird entweder vor dem oder den

Kühlern oder in ihnen vorgenommen. Bei mehreren Kühlern kann die Zuspeisung auch unterteilt werden.

Besonders geeignet sind Konzentrationen von 300 bis 500 g Perborattetrahydrat pro Liter übersättigter Lösung. Die Salzsuspension soll am besten 100 bis 500 g Impfkeime pro Liter Suspension enthalten.

Die Konzentrationen der einzusetzenden Metaborat- und Wasserstoffperoxidlösungen sind nicht kritisch.

Es werden im allgemeinen handelsübliche Lösungen eingesetzt, entscheidend ist nur, daß die erfindungsgemäß genannten Konzentrationen der übersättigten Perborattetrahydratlösung erreicht werden. Die Her-

Stellung der klaren Lösung bei 40 bis 50⁰C kann entweder gesondert in einem Kessel oder Rohr vorgenommen werden, wodurch die sofortige Mischung und Bildung einer übersättigten Lösung an Perborattetrahydrat eintritt.

Zur Definition der »scheinbaren Impffläche« wird davon ausgegangen, daß die einzelnen Perborattetrahydratkristalle Kugeln sind.

In Wirklichkeit sind sie mehr oder weniger sprießig. Die angegebene Oberfläche pro Sieb-Fraktion ist daher eine idealisierte und wird erhalten durch Bildung des arithmetischen Mittels der begrenzenden Sieb-Fraktionen. Wird die Oberfläche jedoch mit der Zuspeisgeschwindigkeit kombiniert, so erhält man für die erfindungsgemäße Kristallisation eine Größe, die angibt, wieviel Gramm Natriumperborattetrahydrat pro Quadratmeter scheinbarer Impffläche innerhalb einer Minute kristallisieren. Da in jedem Fall eine spontane Keimbildung vermieden werden soll, wird die erfindungsgemäße Kristallisation als Aufkristallisation bezeichnet, weil bevorzugt die vorgelegten Impfkristalle weiterwachsen.

Als Aufkristallisationsrate wird das Verhältnis von

Gramm zugespeistes Pb
Gramm vorgelegtes Pb
bezeichnet (Pb = Perborat).

100%

durch Kühlen des entstandenen Breies bis auf bevor zugt 15°C in dem oder den nachfolgenden Kühlern vollendet, worauf nach Filtration in Drehfiltern das erhaltene Produkt getrocknet wird.
S Die anfallende gesättigte Mutterlauge wird zur Herstellung der Natriummetaboratlösung wieder eingesetzt.

Die Erfindung wird in dem folgenden Beispiel erläutert:

ίο Eine Suspension von 447 g Perborattetrahydrat pro Liter mit einer Temperatur von 15°C und eine übersättigte Perborattetrahydratlösung von 330 g Perborattetrahydrat pro Liter mit einer Temperatur von 48 ⁰C werden mit einer solchen Geschwindigkeit im Anschluß

is an den Kristallisator zusammengeführt und gemischt, daß 4,6 g Perborattetrahydrat pro Quadratmeter scheinbarer Impffläche pro Minute aufkristallisiert werden.

Aufkristallisationstemperatur ist 23 ⁰C, Aufkristalli-

ao sationsrate 25 %.

Das Verfahren an sich, d. h. das Kristallisieren im Kristallisator und Kühler, das Filtrieren, das Trocknen des Kornes und das Rückführen der an Perborattetrahydrat gesättigten Mutterlauge in den Kristallisator wird — wie gesagt — in bekannter Weise durchgeführt, d. h., zum Beispiel die Kristallisation beginnt bei Temperaturen von 20 bis 4O⁰C im Kristallisator und wird

Siebanalyse	0,63	0,5	0,4	0,315	0,2	0-¹ mm
Ausgangs- material in Gewichts prozent	3 5	14 19	33 36	16 13	33 24	1 0 0 3
Versuchsmaterial in Gewichts prozent

Abrieb:

Ausgangsmaterial 130,9 cm*

Versuchsmaterial 96,4 cm*

Siebanalyse nach deutscher Offenlegungsschrift

2 243 341.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von abriebfestem, grobem Natriumperbora.ttetrahydrat durch Umsetzen von Natriummetaborat und Wasserstoffperoxid in einer wäßrigen Suspension von Keimen aus Natriumperborattetrahydrat in einer gesättigten Lösung dieses Salzes und nachfolgender Kühlung des entstandenen Breies, Abfiltrieren und Trocknen des Korns, dadurch gekennzeichnet, daß eine klare, bei 40 bis 5O⁰C an Perborattetrahydrat übersättigte Lösung aus Natriummetaborat und Wasserstoffperoxid, die 200 bis 700 g Natriumperborattetrahydrat pro Liter enthält, im Anschluß an den Kristallisator mit einer solchen Geschwindigkeit in die Salzsuspension eingeführt wird, daß pro Minute nicht mehr als 30 g Perborattetrahydrat pro Quadratmeter scheinbarer Impffläche aufkristallisieren, und zwar bei 20 bis 40⁰C und einer Aufkristallisationsrate von nicht mehr als 100%.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die klare übersättigte Perboratlösung 300 bis 500 g Perborattetrahydrat pro Liter enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die klare übersättigte Perboratlösung vor dem oder den Kühlern der Salzsuspension zugeführt wird.