DE3213517A1

DE3213517A1 - Verfahren zur herstellung von bariumsulfat

Info

Publication number: DE3213517A1
Application number: DE19823213517
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Chem. Dr. 5462 Bad Hönningen Dötsch; Joachim Dipl.-Chem. Dr. Massonne; Paul-Dietrich Dipl.-Chem. Dr. 3000 Hannover Reinhardt; Alfred 5461 Reuschenbach Söntgerath
Original assignee: Kali Chemie AG
Current assignee: Kali Chemie AG
Priority date: 1982-04-10
Filing date: 1982-04-10
Publication date: 1983-10-20
Also published as: DE3213517C2; IT1175307B; IT8320463A1; IT8320463A0

Description

Verfahren zur Herstellung
von Bariumsulfat Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bariumsulfat durch Reaktion von Bariumsulfid mit Schwefelsäure.
Für den hauptsächlichen Einsatz von Bariumsulfat, die Verwendung als Weißpigment, werden Produkte bevorzugt, die eine geringe ölzahl besitzen, d.h. die bei ihrem bestimmungsgemäßen Einsatz in einer Anteigung mit möglichst wenig Bindemittel eine fließfähige Paste ergeben. Darüberhinaus ist es wünschenswert, neben einer günstigen polzahl durch Wahl der Verfahrenparameter bei der Herstellung des Bariumsulfats die Kornverteilung - charakterisiert durch die mittlere Teilchengröße, den d50-Wert - zu steuern, um unterschiedliche Pigmentqualitäten zu erhalten.
Bariumsulfat wird großtechnisch vor allem durch Umsetzung von Bariumchlorid mit Natriumsulfat oder Schwefelsäure hergestellt. Für dieses Verfahren ist es notwendig, zunächst einmal Bariumchlorid herzustellen, was in einer Vorreaktion durch Umsetzung von Bariumsulfid mit Salzsäure erfolgen kann.
Geht man unter Fortlassung dieser von der Umsatzgleichung her an sich nicht notwendigen Vorreaktion direkt vom Bariumsulfid aus und setzt dieses direkt und in an sich bekannter Weise mit Schwefelsäure um, so erhält man aber sehr feinteilige Produkte, die insbesondere bezüglich ihrer ölzahl nicht befriedigen.
Es bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von Bariumsulfat durch Umsetzung von Bariumsulfid und Schwefelsäure zu schaffen, das ein Produkt mit guter Ölzahl und variabler Teilchengröße liefert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das in den Ansprüchen dargelegte Verfahren gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Bariumsulfid-Lösung mit einer Schwefelsäure-Lösung umsetzt und mindestens bis zu einem Zusatz von 50 Mol-% Schwefelsäure einen pH-Wert )1 10 aufrecht hält.
Überraschenderweise zeigte es sich, daß durch die Aufrechterhaltung des pH-Wertes auf einen Wert >10 bis zu einem Zusatz von mindestens 50 Mol-% Schwefelsäure - also der Hälfte der stöchiometrisch notwendigen Menge an Schwefelsäure - ein Produkt mit günstigen Eigenschaften erhalten wird. In einer vorzugsweisen Variante wird während der gesamten Reaktion ein pH-Wert von 10 aufrechtgehalten.
Zur Aufrechthaltung des pH-Wertes im angegebenen Sinne setzt man vorteilhafterweise Alkali zu. Darunter sind insbesondere die Oxide oder Hydroxide der Alkalimetalle zu verstehen, vorzugsweise Natriumhydroxid.
Das Alkali, welches fest oder als wässrige Lösung zugesetzt werden kann, wird in einer vorteilhaften Variante in einer Menge von 0,1 bis 2,0, vorzugsweise 0,3 bis 1,2 Mol pro Mol Bariumsulfid eingesetzt.
Das Alkali kann prinzipiell zusammen mit der Bariumsulfid-Lösung dosiert werden, was sich insbesondere für die kontinuierliche Arbeitsweise empfielt. Für die halbkontinuierliche oder absatzweise Arbeitsweise hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die gesamte Alkalimenge vorzulegen und in diese Vorlage Bariumsulfid-Lösung und Schwefelsäure-Lösung einzudosieren. Dabei kann man bei satzweiser Arbeitsweise auch im Taktverfahren arbeiten, d.h. jeweils nacheinander einander äquivalente Teilmengen der Bariumsulfid- und Schwefelsäure-Lösung umsetzen.
Als Bariumsulfid-Lösung kommt vorzugsweise eine Lösung mit 100 bis 220 g Bariumsulfid/l insbesondere mit 140 bis 200 g/l zum Einsatz. Die Konzentration der Schwefelsäure kann in weiten Bereichen variieren, von verdünnter Schwefelsäure bis hin zur konzentrierten Säure. Vorteilhaft ist der Einsatz einer Lösung mit 300 bis 800 g Schwefelsäure/l.
Es ist günstig, die Umsetzung unter Rühren bei etwas erhöhter Temperatur vorzunehmen, wobei man die Neutralsisationsenthalpie vorteilhaft zur Temperierung des Reaktionsgemisches ausnutzen kann. Günstige Temperaturen liegen im Bereich von 50 bis 100 OC.
Nach Vereinigung der Reaktionspartner in erfindungsgemäßer Weise wird das Reaktionsprodukt - gegebenenfalls nach einer Nachreaktionsphase - in an sich bekannter Weise abgetrennt, z.B. durch Filtration oder Zentrifugieren, anschließend gewaschen und getrocknet. Die Trocknung erfolgt nach üblichen Methoden z.B. auch mit einem Sprühtrockner.
Das erfindungsgemäße Produkt zeichnet sich aus durch eine gute polzahl, wobei durch die Variation der eingesetzten Alkalimenge die mittlere Teilchengröße variierbar ist.
Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren ohne es in seinem Umfange zu begrenzen.
Beispiel 1 In eine Vorlage aus 300 ml Wasser und 15 g NaOH wurden unter Rühren bei einer Temperatur von 80 OC insgesamt 700 ml Bariumsulfid-Lösung (155 g BaS/l) und 125 ml Schwefelsäure (500 g/l) in Portionen zu je 100 ml Bariumsulfid-Lösung und je 17,9 ml Schwefelsäure-Lösung abwechselnd eindosiert, wobei mit der Bariumsulfid-Dosierung begonnen wurde. Der pH-Wert blieb bis zur Dosierung von 55 Mol-% Schwefelsäure-Lösung bei pH >10.
Nach der letzten Zugabe wurde der ausgefallene Feststoff abfiltriert, mit Wasser gewaschen und bei 110 OC getrocknet. Es resultierten 146,5 g Bariumsulfat mit einer polzahl (bestimmt nach DIN 53199) von 15,8 und einer mittleren Teilchengröße x) von 0,4 Mikron.
x) bestimmt mit Sedigraph 5000 D, Fa. Micromeritrics Beispiel 2 Beispiel 1 wurde mit folgender Abänderung wiederholt: a) 30 g NaOH b) 60 g NaOH.
Der End-pH-Wert war in beiden Fällen 10. Es resultierte ein Bariumsulfat-Pulver mit folgenden Eigenschaften: a) ölzahl = 15,2 d50 = 0,7 Mikron b) ölzahl = 16,0 d50 = 1,0 Mikron.
Vergleichsversuch Beispiel 1 wurde ohne Vorlage von NaOH ausgeführt.
Der pH-Wert betrug anfänglich 12,0, fiel aber bereits nach Zusatz von 45 Mol-% Schwefelsäure unter pH 10.
Es resultierte ein Produkt mit einer ölzahl von 20 und einem d50-Wert von 0,2 Mikron.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Bariumsulfat durch Reaktion von Bariumsulfid mit Schwefelsäure, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Bariumsulfid-Lösung mit einer Schwefelsäure-Lösung umsetzt und mindestens bis zu einem Zusatz von 50 Mol-% Schwefelsäure einen pH-Wert )Z10 aufrecht hält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man während der gesamten Umsetzung einen pH-Wert }10 aufrecht hält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Aufrechthaltung des pH-Wertes Alkali zusetzt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man pro Mol Bariumsulfid 0,1 bis 2,0, vorzugsweise 0,3 bis 1,2 Mol Alkali einsetzt.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die gesamte Alkalimenge vorlegt und in diese Vorlage Bariumsulfid-Lösung und Schwefelsäure-lösung eindosiert.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkali Natriumhydroxid zusetzt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Bariumsulfid-Lösung einer Konzentration von 100 bis 220 g/l vorzugsweise 140 bis 200 g/l einsetzt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung bei einer Temperatur von 50 bis 100 OC vornimmt.