BE487845A

BE487845A -

Info

Publication number: BE487845A
Authority: BE

Description

PROCEDE DE PREPARATION DE BORE à 1'ETAT D'ELEMENT
La présente invention a pour objet un procédé de préparation de bore à l'état d'élément et plus particu- lièrement de bore amorphe'par fusion d'un fluoborate métallique avec un métal alcalin ou alcalino-terreux.

Jusqu'à présent, on avait préparé le bore à l'état d'élément par fusion d'oxyde borique avec du sodium métallique ou par réduction d'oxyde borique par le

magnésium. Ces réactions antérieures sont incomplètes ou bien violentes et difficiles à contrôler et le produit est souillé d'impuretés qu'il est difficile d'éliminer
Or on a découvert que l'on pouvait obtenir un rendement relativement élevé de bore à l'état d'élément, de pureté supérieure, en précédant à la fusion d'un fluoborate avec un métal alcalin ou alcalino-terreux à condition que le métal soit distribué dans tout le mélange fondu à l'état de.

préférence finement subdivisé et en mélange intime avec le fluoborate.

D'une Manière générale l'invention couvre la fusion d'un métal choisi parmi les métaux alcalins et alcalino- terreux tels que le lithium, le sodium, le potassium, le baryum, le calcium ou le magnésium, etc. avec un fluoborate de sodium, de potassium, de calciumou de magnésum ou avec du fluoborate d'ammonium. Dans un mode d'exécution préféré, on fait fondre le flaoborate de potassium en présence de sodium métallique . La réaction peut être représentée par
EMI2.1

Lorsque l'on utilise d'autres fluoborates métalliques, la réaction produit avec le bore un fluorure métallique correspondant au mélange de fluorures métalliques.

Ces fluorures métalliques forment des sous-produits intéressants et sont obtenus en quantités à peu près équivalentes aux quantités théoriques. Lorsque l'on fait fondre un fluoborate d'ammonium avec un métal, on obtient en même temps que le bore et un fluorure métallique une petite quantité de nitrure de bore. Il est préférable d'utiliser pour le bain en fusion un fluoborate extrêmement pur, par exemple à 95%

Il est important que. le métal alcalin ou alcalino- terreux soit distribué d'une manière à peu près uniforme dans toute la masse en réaction à l'état finement subdivisé et par exemple les particules ne devront pas dépasser environ 4,5 mm en diamètre. Plus les particules sont fines et moins la réaction sera violente.

Dans un mode d'exécution préféré; on fait dissoudre le métal dans de l'ammoniaque liquide et on l'ajoute au fluoborate. Ensuite on obtient par agitation et évapo- r.tion de l'ammoniaque un résidu (lui consiste en une masse de fluoborate où le métal est intimement dispersé et mélangé au dit fluoborate. Le fluoborate utilisé peut ôtre un sel de calcium, de magnésium ou de baryum mais il est préférable d'utiliser le fluoborate de sodium, de potassium ou d'ammonium, ces derniers sels étant plus solubles dans l'ammoniaque liquide.

Lorsque la solution de métal et de fluoborate dans l'ammoniaque liquide a été soumise à évaportation le sel dissous cristallise en cristaux portant chacun une pellicule de métal.

Un autre moyen permettant d'obtenir une dispersion du métal consiste à utiliser un alliage de deux métaux quelconques parmi ceux indiqués ci-dessus, cet alliage étant liquide à la température ambiante. Un tel alliage peut être constitué par exemple par un mélange en parties égales de sodium et de potassium. Un mélange satisfaisant pour la fusion peut être obtenu en autant le fluoborate dans cet alliage ou en ajoutant l'alliage au fluoborate, l'agitation continuant jusqu'à ce que l'on ait obtenu un mélange inti.ne entre le sel et le métal.

On a également pu obtenir du bore à l'état d'élément

contenant jusque. 90 % de bore suivant un procédé assurant la subdivision très fine du métal par des moyens mécanisâtes.

De tels moyens mécaniques comprennent soit un découpage à la main du métal en petits fragments soit l'exirusion du métal pour former une tige étroite ou un ruban de métal ou encore la dissolution du métal dans un solvant tel que le toluène dans le cas où l'on utilise du sodium ou du potas- sium, après quoi l'on secoue ou l'on agite rapidement le solvant chaud rendant que l'on. abaisse la température jusqu'au point de fusion du métal. On obtient ainsi des globules de métal finement subdivisés.

On a également constaté que l'on obtenait un résultat satisfaisant en préparant le mélange destiné à la fusion par mouture du métal et du fluborate dans un laminoir ou un broyeur ; boulets.

Les meilleurs résultats ont été obtenus en utilisant pour le bain de fusion un peu plus que la quantité théorique de métal.

Il est avantageux d'empêcher autant que possible l'admission d'air dans le mélange en réaction. Suivant un procédé économique et efficace on peut couvrir le mélange è fondre avec du sel de cuisine avant fusion avec élimination ultérieure du sel par lavage. On n'ajoute le sel de cuisine pour couvrir le mélange que lorsqu'à peu près la totalité de l'ammoniaque a été évaporée.

La réaction dans le bain de fusion est relativement calme et exothermique. la température du bain en fusion est comprise entre environ 230 et 540 c et la réaction commence à neu près au point de fusion du métal, après quoi la température monte. Lorsque la réaction ralentit, il peut

être avantageux de chauffer par des moyens extérieurs pour amener la réaction à bonne fin.

Le mélange fondu lorsqu'il est froid est moulu à un état de finesse permettant de passer au moins au tamis de 50 mailles pour être ajouté lentement et avec précaution dans de l'eau, étant donne qu'il peut encore rester de petites quantités de sodium n'ayant pas réagi On fait alors bouillir la suspension dans l'eau pendant une heure et on la filtre pour la débarrasser à peu près complètement de tous sels solubles dans 1,'eau. On fait ensuite bouillir la matière solide restante pendant 15 minutes à 2 heures avec 10 à 50% d'acide chlorhydrique ou sulfurique. On filtre alors la solution et on sèche. Ce dernier traitement élimine à peu près complètement tous borures métalliques.

Lorsqu'on a dissout le métal dans de l'ammoniaque liquide,- on peut chauffer le produit destiné à la fusion âpres lavage à l'eau avec dix fois son poids d'un bifluorure tel que le bifluorure d'ammonium pendant 15 à 20 minutes, après quoi on le laisse refroidir et on le lave avec plusieurs fois son volume d'eau et on le sèche pour élirai- ner les nitrures.

On va maintenant décrire plusieurs exemples d'exécution en de l'invention pour permettre -de,¯ mieux/comprendre la nature.

Exemple 1 On mélange 23 gr de sodium en particules ayant un diamètre inférieur à 4,5 mm. avec 42 gr de fluoborate de potassium KBF4 dans un tube en fer, en recouvrant ce mélange d'une couche de chlorure de sodium présentant une épaisseur d'environ 25 mm après quoi on fixe un bouchon sur le tube.

On chauffe le tube jusqu'à ce que la réaction de fusion commence et lorsque cette réaction s'apaise on

laisse le tube se refroidir, on verse le sel de cuisine et on moud le mélange provenant de la réaction de fusion à un deré de finesse permettant son passade dans un ternis à 50 mailles. On lait digérer le mélange finement subdi- visé dans de l'eau bouillante pondant une heure et on le filtre. Le filtrat contient environ 40 r. de fluorure de sodium ot environ 15 grammes de fluorure de potassium.

ON fait digérer ce filtrat solide dans de l'acide chlorhy- drique à 25 % de l'ébullition pendant 1.2 heure, on filtre et on sèche. On à constaté que le produit résultant contenait 84% de bore à l'état d'élément.

A la place du sodium on peut utiliser 39 gr de potassium ou 7 gr de lithium pour 1' exécution du procédé ci-dessus décrit.

Exemple 2. On dissout 92 r. de sodium métallique dans 500 cm3 d'ammoniaque liquide dans un vase en acier inoxy- dable, on incorpore, en mélangeant bien, 123 gr de fluoborate de potassium dans la solution et on laisse évaporer l'ammoniaque. On dépose une couche de chlorure de sodium épaisse d'environ 25 mm. à la partie supérieure du mélange et on recouvre le vase au moyen d'un couvercle en acier inoxydable, après réaction, on moud le produit résultant à une finesse permettant de passer au tamis de 50 mailles et on lave à l'eau bouillante. On filtre le produit et on fait bouillir le filtrat solide avec de l'acide chlorhydrique à 25 % pendant une demi-heure, on filtre et on sèche.

On chauffe le produit avec 2,200 gr de bifluorure d'ammonium jusqu'à fusion du mélange et on le laisse à l'état fondu pendant 20 minutes. On laisse refroidir le mélange et on le lave plusieurs fois à l'eau,

on filtre et on sèche. Le produit résultant contient 70% de bore à l'état d'élément.

Exemple 3. On découpe en particules de faibles dimensions 15,25 gr de sodium métallique et on le fait fondre dans un vase en acier inoxydable. On incorpore par agitation 27,5 gr de fluoborate de sodium NaBF4 dans le sodium métallique fondu.

Pendant l'agitation du mélange et après addition de tout le fluoborate, la réaction de fusion commence et l'on arrête le chauffage. Lorsque la réaction des matières en fusion s'est calmée et que la masse en fusion s'est refroidie, on moud la masse jusqu' 0. une finesse de grain passant au ternis de 50 mailles et on la fait bouillir à l'eau pendant 1 heure ; on filtre et on fait bouillir avec une solution d'acide chlorhydrique à 10 % pendant une demi heure, on filtre et on sèche. Le produit contient 72% de bore à l'état d'élément.

REVENDICATINS
1. Procédé de préparation de bore L l'état d'élément consistant à mettre un métal alcalin ou alcalino-terreux au contact intime d'un fluoborate de sodium, de potassium, de calcium, de magnésium ou d'ammonium, à faire fondre le mélange obtenu et à retirer par dissolution les impuretés contenues dans la Liasse qui a subi la fu sion pour récupérer le bore élémentaire à partir du résidu.

Claims

2. Procédé de préparation de bore suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que le métal alcalin ou alcalino-terreux a été finement subdivisé par des moyens mécaniques.

3. Procédé de préparation de bore suivant la <Desc/Clms Page number 8> revendication 1 caractérise par le fait que les particules de métal utilisées ne dépassent pas environ 4,5 mm. en diamètre.

4 Procédé de préparation de bore suivant la revendi- cat ion 1 caractérisé par le fait que le métal est soumis à extrusion avant mélange.

5. procédé de préparation de bore suivant la revendi- cation 1 caractérisé par le fait que l'on dissout un métal alcalin ou alcalino-terreux dans de l'ammoniaque liquide, que l'on ajoute un fluoborate de sodium, de potassium, de calcium, de magnésium ou d'ammonium, le bore élémentaire étant obtenu à partir du résidu de la fusion après élimi- nation des impuretés.

3 Procédé de préparation de bore suivant les revendi- cations 1 et 5 caractérisé par le fait que l'on élimine le s impuretés provenant de la masse soumise à réaction en faisant réagir cette dernière avec du bifluorure d 'ammonium pour dissoudre les impuretés de la susse en fusion et récupérer le bore à l'état d'élément à partir du résidu.

7. Procédé de préparation de bore suivant la revendi- cation 1 caractérisé par le fait que la température de fusion est maintenue entre environ 260 et 540 C.

8. Procédé de préparation de bore suivant la revendi- cation 1 caractérisé par le fait que l'on recouvre le mélange intime de métal et de fluoborate d'une couche de chlorure de sodium pendant la fusion.

9 Procédé de préparation de bore suivant la revendi- cation 1 caractérisé par le fait que l'on recouvre le mélange intime de métal et de fluoborate d'une co uche de matière inerte pendant la fusion. <Desc/Clms Page number 9>

10. Procédé de production de bore suivant la revendication 1 caractérisé par une variante consistant à mettre un alliage de deux métaux alcalins ou alcalino- terreux au contact intime du fluoborate.

11. Procédé de production de bore suivant la revendication 10 caractérisé par le fait Que l'alliée contient du sodium et du potassium.

12. Procédé de production de bore élémentaire suivant l'une quelconque des revendications précédentes où le mélange considéré est celui de sodium avec du fluoborate de potassium.