CH436232A - Verfahren zur Herstellung von Alkaliboranaten - Google Patents

Description

      Verfahren        zur    Herstellung von     Alkaliboranaten            Alkaliboranate    können durch Umsetzen von     Alkali-          und/oder        Erdalkaliboraten    bzw.     Metalloxyd-Boroxyd-          Gemischen    mit     Alkalimetallhydriden    oder     Alkalimetall     und Wasserstoff in Gegenwart von     Siliciumdioxyd    in  einer Stufe hergestellt werden.

   Bei dieser Herstellungs  weise ist es schwierig, die Wärmeabfuhr dieser stark       exothermen    Prozesse zu bewältigen, so dass die Vor  richtungen zur Herstellung von     Boranaten    ohne weiteres  nicht beliebig gross gewählt werden können.  



  Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur  Herstellung von     Alkaliboranaten    durch Umsetzen von  Alkali- und/oder     Erdalkalimetalloxyd-Boroxyd-Gemi-          schen    mit     Alkalimetall    und Wasserstoff in Gegenwart  von     Siliciumdioxyd,    das darin besteht, dass in einer er  sten Stufe das     Metalloxyd-Boroxyd-Gemisch    mit Alkali  metall und Wasserstoff erhitzt und so zu einer Mischung  von     Borat    und     Alkalimetallhydrid    umgesetzt und in  einer zweiten Stufe das erhaltene Reaktionsprodukt mit       Siliciumdioxyd    zur Reaktion gebracht wird.  



  Durch diese Zerlegung des Verfahrens in zwei Stu  fen lässt sich die Wärmeabfuhr jeder einzelnen Stufe  bequem beherrschen, da in der ersten Stufe in erster  Linie die     Hydridbildungswärme    und in der zweiten Stufe  die Reaktionswärme der Umsetzung des     Borat-Hydrid-          Gemisches    mit     Siliciumdioxyd    abzuführen ist.

   Da diese  beiden Wärmebeträge etwa in der gleichen     Grössenord-          nung    liegen, wird die Reaktionswärme der Gesamtum  setzung von     Alkalimetall,    Wasserstoff,     Metalloxyd-Bor-          oxyd-Gemisch    und     Siliciumdioxyd    in     zwei    etwa gleich  grossen Anteilen stufenweise entfernt. Die beiden Teil  reaktionen werden durch die jeweils wesentlich geringe  ren Reaktionswärmen leichter beherrschbar, so dass das  Verfahren nun unbedenklich in grösstem Massstab, d. h.  in grossen Apparaturen durchgeführt werden kann.  



  Eine bevorzugte Ausführungsform des ersten Ver  fahrensschrittes besteht darin, dass man zur Herstellung  des     Borat-Hydrid-Gemisches    feingemahlenes, wasser  freies,     Metalloxyd-Boroxyd-Gemisch    mit der erforderli  chen Menge     Alkalimetall,    z. B. Natrium, in einer druck-    festen Mischapparatur bei an sich bekannten Tempera  tur- und     Wasserstoffdruckbedingungen,    bei denen das       Alkalihydrid    gebildet wird und existenzfähig ist, vorteil  haft zwischen 270  C und 300  C und einem Wasser  stoffüberdruck von etwa     2-4    atü unter intensivem  Mischen umsetzt.

   Die genannten Reaktionsbedingungen,  d. h.     Druck    und Temperatur, werden jedoch so ausge  wählt, dass die Temperatur hoch genug ist, um eine  rasche     Alkalihydridbildung    zu gewährleisten, jedoch die  Bildung wesentlicher Mengen an     Alkaliboranat    nicht  stattfindet; vorzugsweise überschreitet man eine Tempe  ratur von     400-450     C nicht. Die     Hydriergeschwindib          keit    und damit die     Wärmeabführung    kann weiterhin be  quem durch die Zufuhr der Wasserstoffmenge     reguliert     werden.  



  Dieses so gewonnene Gemisch, das im wesentlichen  aus     Alkalihydrid    und Alkali- oder     Erdalkaliborat    be  steht, stellt ein hellgraues, fliessfähiges Pulver dar, das  in zweiter Stufe mit der notwendigen Menge von     Silici-          umdioxyd,    z. B. Seesand, vermischt, bei einer     zur    Bil  dung von     Alkaliboranat    hinreichend hohen Temperatur,       vorteilhaft    zwischen 350  C und 550  C, zu     Alkalibora-          nat    umgesetzt wird. Die Anwendung eines Wasserstoff  druckes von 2 bis 4 atü ist von Vorteil.

   Es wurde wei  terhin gefunden, dass die Reaktionsgeschwindigkeit die  ser     zweiten    Stufe durch eine geeignete Wahl der Korn  grösse des     Siliciumdioxyds,    z. B. des Seesandes, in der  Weise gesteuert werden kann, dass die Reaktion bei  Verwendung von grobkörnigem     Siliciumdioxyd    langsa  mer, bei Verwendung von feinkörnigem     Siliciumdioxyd     rasch verläuft. Vorteilhaft wird das     Siliciumdioxyd    in  einer Korngrösse von etwa 0,5 bis 2 mm eingesetzt.  



  Bei dem erfindungsgemässen Verfahren können fol  gende Ausgangssubstanzen eingesetzt werden:       Alkalimetalle,    insbesondere Natrium und Kalium,  jedoch können auch die übrigen     Alkalimetalle    verwen  det werden:  Gemische aus Alkali- und     Erdalkalimetalloxyd    und       Boroxyd,    die z.

   B.     Boraten    der Formel           Me20.        xB20g        bzw.          Me    O .     yB302     entsprechen, wobei     Me    ein     Alkalimetall,        Me'    ein     Erdal-          kalimetall    und y bzw. x eine Zahl zwischen 0,3 und 7  bedeuten.  



  Durch dieses neue Verfahren entfallen nicht nur die  Schwierigkeiten der Wärmeführung, sondern auch die  Aufwendungen für die     Vorbehandlungen    der Ausgangs  stoffe im     Einstufenverfahren.    Dieses wird vorteilhaft mit  eigens erschmolzenem     Borosilikatglas    durchgeführt, das  sehr hart ist und nur mit grossem Verschleiss fein ge  mahlen werden kann.  



       Alkaliboranate    sind kräftige Reduktionsmittel und  zweckmässige Ausgangsverbindungen bei der Herstel  lung von z. B.     Diboran,        Boralkylen,        Alkyldiboranen    und       Borazanen.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Alkaliboranaten durch Umsetzen von Alkali- und/oder Erdalkalimetall- oxyd-Boroxyd-Gemischen mit Alkalimetall und Wasser stoff in Gegenwart von Siliciumdioxyd, dadurch gekenn zeichnet, dass das Verfahren in zwei Stufen durchge führt wird in der Weise,

   dass in einer ersten Stufe das Metalloxyd-Boroxyd-Gemisch mit Alkalimetall und Wasserstoff erhitzt und so zu einer Mischung von Borat und Alkalimetallhydrid umgesetzt und in einer zweiten Stufe das erhaltene Reaktionsprodukt mit Siliciumdi- oxyd zur Reaktion gebracht wird. UNTERANSPRUCH Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass das Siliciumdioxyd in einer Korngrösse von 0,5 bis 2 mm eingesetzt wird.