DE3213517C2

DE3213517C2 -

Info

Publication number: DE3213517C2
Application number: DE3213517A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Chem. Dr. 5462 Bad Hoenningen De Doetsch; Alfred 5461 Reuschenbach De Soentgerath; Joachim Dipl.-Chem. Dr. Massonne; Paul-Dietrich Dipl.-Chem. Dr. 3000 Hannover De Reinhardt
Original assignee: Kali Chemie AG
Current assignee: Kali Chemie AG
Priority date: 1982-04-10
Filing date: 1982-04-10
Publication date: 1989-12-07
Also published as: DE3213517A1; IT1175307B; IT8320463A1; IT8320463A0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel lung von Bariumsulfat durch Umsatz einer Bariumsulfidlösung mit Schwefelsäure.

Für den hauptsächlichen Einsatz von Bariumsulfat, die Verwendung als Weißpigment, werden Produkte bevor zugt, die eine geringe Ölzahl besitzen, d. h. die bei ihrem bestimmungsgemäßen Einsatz in einer Anteigung mit möglichst wenig Bindemittel eine fließfähige Paste ergeben. Darüber hinaus ist es wünschenswert, neben einer günstigen Ölzahl durch Wahl der Verfahrenparameter bei der Herstellung des Bariumsulfats die Kornverteilung - charakterisiert durch die mittlere Teilchengröße, den d₅₀-Wert - zu steuern, um unterschiedliche Pigment qualitäten 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 Umsatz gleichung 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 insbe sondere bezüglich ihrer Ölzahl nicht befriedigen.

Es bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von Bariumsulfat durch Umsatz einer Barium sulfidlösung 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 bei diesem Umsatz min destens bis zu einem Zusatz von 50 Mol-% Schwefelsäure durch Zusatz von Alkali einen pH-Wert 10 aufrechthält.

Überraschenderweise zeigte es sich, daß durch die Aufrechterhaltung des pH-Wertes auf einen Wert 10 bis zu einem Zusatz von mindestens 50 Mol-% Schwefel säure - also der Hälfte der stöchiometrisch notwendigen Menge an Schwefelsäure - ein Produkt mit günstigen Eigenschaften erhalten wird. In einer vorzugsweisen Variante wird während des gesamten Umsatzes ein pH-Wert von 10 aufrechtgehalten.

Unter Alkali sind insbesondere die Oxide oder Hydroxide der Alkali metalle zu verstehen, vorzugsweise Natriumhydroxid.

Das Alkali, welches fest oder als wäßrige Lösung zugesetzt werden kann, wird in einer vorteilhaften Vari ante in einer Menge von 0,1 bis 2,0, vorzugsweise 0,3 bis 1,2 Mol pro Mol Bariumsulfid zugesetzt.

Das Alkali kann prinzipiell zusammen mit der Barium sulfid-Lösung dosiert werden, was sich insbesondere für die kontinuierliche Arbeitsweise empfiehlt. Für die halbkontinuierliche oder absatzweise Arbeitsweise hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die gesamte Alkalimenge vorzulegen und in diese Vorlage Bariumsulfid lösung und die Schwefelsäure einzudosieren. Dabei kann man bei satzweiser Arbeitsweise auch im Taktver fahren arbeiten, d. h. jeweils nacheinander einander äquivalente Teilmengen der Bariumsulfidlösung und der Schwefel säure umsetzen.

Als Bariumsulfidlösung 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, den Umsatz unter Rühren bei etwas erhöhter Temperatur vorzunehmen, wobei man die Neutralisationsenthalpie vorteilhaft zur Temperierung des Reaktionsgemisches ausnutzen kann. Günstige Tem peraturen liegen im Bereich von 50 bis 100°C.

Nach Vereinigung der Reaktionspartner in erfindungs gemäßer Weise wird das Reaktionsprodukt - gegebenenfalls nach einer Nachreaktionsphase - in an sich bekannter Weise abgetrennt, z. B. durch Filtration oder Zentri fugieren, 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 Ölzahl, wobei durch die Variation der eingesetzten Alkalimenge die mittlere Teilchengröße variierbar ist.

Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungs gemäße 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°C ins gesamt 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 abfiltiert, mit Wasser gewaschen und bei 110°C getrocknet. Es resultierten 146,5 g Bariumsulfat mit einer Ölzahl (bestimmt nach DIN 53 199) von 15,8 und einer mittleren Teilchengröße bestimmt mit Sedigraph 5000 D, Fa. Micromeritrics von 0,4 Mikron.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde mit folgender Abänderung wieder holt:

a) 30 g NaOH
b) 60 g NaOH.

Der End-pH-Wert war in beiden Fällen <10. Es re sultierte ein Bariumsulfat-Pulver mit folgenden Eigen schaften:

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

1. Verfahren zur Herstellung von Bariumsulfat durch Umsatz einer Bariumsulfidlösung mit Schwefelsäure, dadurch gekennzeichnet, daß man bei diesem Umsatz mindestens bis zu einem Zusatz von 50 Mol-% Schwefelsäure durch Zusatz von Alkali einen pH-Wert 10 aufrechthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man während des gesamten Umsatzes einen pH-Wert 10 aufrechthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man pro Mol Bariumsulfid 0,1 bis 2,0, vorzugsweise 0,3 bis 1,2 Mol, Alkali zusetzt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die gesamte Alkalimenge vorlegt und in diese Vorlage die Bariumsulfidlösung und die Schwefelsäure eindosiert.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkali Natriumhydroxid einsetzt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Bariumsilfudlösung einer Konzentration von 100 bis 220 g/l, vorzugsweise 140 bis 200 g/l, einsetzt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den Umsatz bei einer Temperatur von 50 bis 100°C vornimmt.