DE282701C

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Publication number: DE282701C
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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Trotzdem die guten thermischen und elek-

: trischen Eigenschaften des Borstickstoffes zum Teil schon bekannt waren, scheiterte seine praktische Verwendung bisher — selbst unter Anwendung sehr kostspieliger Mittel — an der Unmöglichkeit, den Borstickstoff in genügend reinem Zustande und in genügender Menge zu erhalten. Zum· größten Teil beruhen diese Schwierigkeiten darauf, daß bei der Entfernung der Fremdbestandteile auf chemischem Wege, ζ. Β. durch Auskochen, der Borstickstoff sehr leicht unter Rückbildung von Borsäure zersetzt wird. So wird nach der einzigen Darstellungsmethode, die praktisch in Frage kommt — weil bei den übrigen die Ausgangsmaterialien außerordentlich teuer und die Ausbeuten sehr gering sind —, Borsäure mit dem doppelten Gewicht an Kalziumphosphat gemengt und . bei Rotglut der Einwirkung von trockenem Ammoniak ausgesetzt. Es läßt sich dabei nur sehr schwer und mit geringer Ausbeute Borstickstoff gewinnen, sobald man diesen einigermaßen von Kalzium befreien will.

Diese Übelstände des Verfahrens rühren her von den ungünstigen Eigenschaften des Einmengungsmaterials für Borsäure, das

1. bei der Reaktionstemperatur bereits backt \ und den Zutritt des Ammoniaks sowie auch das darauffolgende Auswaschen erschwert,

2. aus dem Reaktionsprodukt schwer beseitigt werden kann. : i .

Ohne Einmengungsmaterial läßt sich die Reaktion nicht durchführen, da Borsäure bei den in Frage kommenden Temperaturen bereits schmilzt oder doch so stark sintert, daß ein Eindringen des Ammoniaks in diese Masse unmöglich wird.

Die vorliegende Erfindung besteht nun darin, daß als Einmengungsmaterial Stoffe verwendet werden, die weder sintern noch fritten und nötigenfalls durch Gasreaktion entfernt werden können, z. B. Kohle oder Borstickstoff, und die z. B. zum Borsäureanhydrid in solchen Mengen zugesetzt werden, daß keine zu starke Sinterung des letzteren eintritt. Es ,·.■' hat sich gezeigt, daß eine außerordentlich feine Vermengung des Borsäureanhydrids mit dem Einmengungsmaterial zweckmäßig ist, so daß das Gemenge am besten in Kugelmühlen vermählen wird. Das Mahlgut wird nun der Einwirkung des Ammoniaks ausgesetzt, und zwar hat es sich gezeigt, daß man die Temperatur möglichst hoch, über 1000 °, halten muß, da bei tieferen Temperaturen die Einwirkung des Ammoniaks eine sehr langsame ist. Es empfiehlt sich, eine möglichst hohe Temperatur, etwa 1800 °, anzuwenden, da dann Bortrioxyd verdampft und schneller reagiert.

Falls das Gemenge während der Reaktion zusammenbackt, was ein Zeichen davon ist, daß noch nicht alles Bortrioxyd zersetzt ist, kann das Gemenge wieder vermählen uttd noch einmal mit N H₃ behandelt werden. Dieses kann beliebig oft wiederholt werden, wobei '; der bereits entstandene Borstickstoff mit als Einmengungsmaterial dient·

Wenn man Kohle als Einmengungsmittel benutzt, so kann dieselbe während der Reaktion oder nach derselben durch Einwirkung des Ammoniaks in Gestalt von Cyanverbindüngen entfernt werden. Das hierbei verwandte Ammoniak kann zweckmäßig beträchtliche Mengen Wasser mitführen, da die Kohle vor dem Borstickstoff angegriffen wird und die entstehende Borsäure bei genügend hoher ίο Temperatur verdampft und im Gaszustande mit Ammoniak Borstickstoff zurückbildet. Gleichzeitig beschleunigt. die Kohle die Reduktion des Bortrioxyds. ^:
;. Sauberer gestaltet sich die Darstellung von Borstickstoff mit Borstickstoff als Einmen-• gungsmaterial, da dasselbe nicht entfernt zu werden braucht. Die Darstellung kann hierbei kontinuierlich stattfinden, so daß man zu dem Reaktionsprodukt immer wieder einen gewissen Prozentsatz Bortrioxyd zusetzt und die Operation wiederholt. Wenn das Produkt noch borsäurehaltig ist, so wird es einer Rektifikation unterworfen, indem es im Ammoniakstrom einer sehr hohen Temperatur ausgesetzt wird, so daß das Bortrioxyd verdampft und sich als Borstickstoff wieder niederschlägt. Wenn man die Kohle fernhalten will, so verwendet man bei der Herstellung zweckmäßig ein Rohr aus Borstickstoff.
Auf diese Weise wird ein derartig reiner Borstickstoff gewonnen, daß er bei den hoch" sten erreichbaren Temperaturen keine Spuren :. von Zusammenbacken zeigt und keine die Atmosphäre verunreinigenden Gase, wie verdampfende Borsäure oder Kalziumverbindungen, abgibt. Deshalb ist er für absolut sauberes . und präzises Arbeiten bei den höchsten Tem- : peraturen außerordentlich geeignet. Selbst bei den höchsten Temperaturen zeigt er keine Spuren von elektrischer Leitfähigkeit. Das einzige Gas, das er bei den hohen Temperaturen abgibt, sind geringe Mengen von Stickstoff, da es dissoziiert.

Die Kohle als Träger hat den Vorzug, zugleich auf das Bortrioxyd reduzierend zu wirken. Man kann dann auch, wie bekannt, Bortrioxyd mit Kohle im Stickstoffstrom behandeln, jedoch bleiben dabei Reste von Kohle zurück. Diese Reste werden auch nach dem vorliegenden Verfahren entfernt, entweder durch Erhitzen bei Sauerstoffzutritt und nachfolgendem Behandeln mit Ammoniak oder Behandeln mit Ammoniak bei genügend hoher Temperatur.

Bei dem Entfernen der Kohle darf die Temperatur nicht über die Dissoziationsgrenze des Borstickstoffes in Ammoniak gesteigert werden, da sonst leicht Karbidierung eintritt.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung reinen oder nahezu reinen Borstickstoffs mittels Ammoniak aus Borverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Ammoniak auf ein hocherhitztes, zweckmäßig fein vermahlenes Gemisch von Bortrioxyd 0. dgl. mit einem indifferenten oder leicht durch Ammoniak entfernbaren Träger, wie Borstickstoff selber oder Kohle, zur Einwirkung gebracht wird, worauf dann bei genügender Erhitzung die . noch vorhandenen Reste von Borsäure oder Kohle entfernt werden.

2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Borstickstoff zwecks vollständiger Reinigung im Ammoniakstrom sehr hoch erhitzt wird.

3. Ausführungsfornrdes Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung in einem Rohr aus Borstickstoff vorgenommen wird.

4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch ι zur Reinigung von Borstickstoff, der durch Reduktion von Bortrioxyd mit Kohle und Behandeln mit Stickstoff gewonnen ist, von den Resten der stets zurückbleibenden Kohle! , :