CH517050A

CH517050A - Verfahren zur Herstellung von Natriummetaborat mit geringem Kristallwassergehalt

Info

Publication number: CH517050A
Application number: CH1151969A
Authority: CH
Inventors: Flatz Wolfgang Ing Dr
Original assignee: Sandoz Ag
Priority date: 1969-07-29
Filing date: 1969-07-29
Publication date: 1971-12-31
Also published as: BR7020927D0

Description

Verfahren zur Herstellung von Natriummetaborat mit geringem Kristallwassergehalt
Gegenstand der Erfindung ist die Herstellung von Natriummetaborat mit einem Kristallwassergehalt von höchstens 2 Mol H20 pro Mol NaB02, durch Sprühtrocknen in einem heissen Gasstrom.

Es ist bekannt, Natriummetaborat mit 4 Mol H2O/ Mol Borat durch Kristallisation aus wässriger Lösung herzustellen. Die Herstellung von Natriummetaboraten mit einem niedrigeren Kristallwassergehalt ist auf diesem Weg nur äusserst schwierig durchzuführen, weil wasserärmere Natriummetaborate in Gegenwart der geringsten Unreinigkeiten kaum mehr kristallisieren, sondern meist nur klebrige Massen bilden.

Die Herstellung solcher wasserärmerer Natriummetaborate war darum immer mit grossem Aufwand verbunden. So kommen nach einem bekannten Verfahren Kristallisatoren, mechanische Entwässerungsvorrichtungen und ein Kalzinierofen zum Einsatz, gemäss einem anderen Verfahren werden Natriummetaboratlösungen so lange erhitzt, bis sich in der Lösung (eigentlich schon Schmelze) nur mehr 2 Mol Wasser pro Mol Borat befinden. Diese Schmelze wird dann auf einer Trommel abgekühlt und erstarren gelassen.

Der Wassergehalt der so erhaltenen Borate liegt dabei immer über 1,75 Mol H20 pro Mol NaB02. Schliesslich werden Natriummetaborate mit 1 bis 4 Mol Kristallwasser pro Mol Borat auch hergestellt, indem man auf Natriumtetraborat wässrige Natronlauge in stöchiometrischer Menge aufsprüht, wobei man jedoch keine homogene chemische Zusammensetzung des Produkts erreichen kann. In jedem Fall erhält man nach den bekannten Verfahren sehr grobkörniges Material, das für die weitere Verwendung erst einem Mahlvorgang unterzogen werden muss. Dabei erhält man immer ein Kornspektrum recht breiter Korngrössenverteilung, mit kompakten Einzelkörnern.

In grosstechnischem Massstab wurde bisher noch kein Natriummetaborat mit weniger als 1 Mol Kristallwasser pro Mol Borat hergestellt.

Es wurde nun gefunden, dass man Natriummetaborat mit einem Kristallwassergehalt von höchstens 2 Mol H20 pro Mol NaBO2 erhält, wenn man eine wässrige Lösung von Natriummetaborat in einem heissen Gasstrom zerstäubt.

Besonders geeignet ist dieses Verfahren zur Herstellung von Natriummetaboraten mit einem Kristallwasser- gehalt, dessen untere Grenze bei 0,4 - 0,5 Mol H20/Mol NaBO2 und dessen obere Grenze bei etwa 1,1 Mol H2O/ Mol NaBO liegt.

Es ist nicht möglich, festes Natriummetaborat mit einem Kristallwassergehalt über 2 Mol H2O /Mol NaBO.

durch Sprühtrocknung herzustellen, derartige Versuche führen immer zu schmierigen, klebrigen Massen. Es war daher überraschend, dass man feste Produkte mit einem Wassergehalt unter 2 Mol/Mol NaBO2 relativ leicht herstellen kann.

Die zur Zerstäubung eingesetzte Lösung kann eine Konzentration von z.B. 1,8 bis 10 Mol Wasser pro Mol Borat haben, wirtschaftlich vorteilhaft ist eine Konzentration von 2,5 bis 4 Mol Wasser pro Mol Borat. Diese Lösung wird vorzugsweise durch Eindampfen verdünnterer Lösungen hergestellt und wird meist heiss, das heisst mit Temperaturen um 950C, in die Düse eingeführt. Dementsprechend muss die Sprühtrocknungsapparatur so gebaut sein, dass Lösungen (bzw. Schmelzen) mit Temperaturen bis etwa 100 C eingeführt werden können.

Der Gasstrom kann beim neuen Verfahren in Gleichstrom, das heisst parallel mit dem Austritt der Flüssigkeit aus der Düse, aber auch im Gegenstrom geführt werden.

Die Kristallform des erhaltenen Natriummetaborats ist von der Temperatur des erwähnten heissen Gasstrorns abhängig. Bei Eintrittstemperaturen unter etwa 1000C und Austrittstemperaturen unter etwa 700C entstehen meist kompakte Kristalle während bei Gas-Eintrittstemperaturen über etwa 1500C und Austrittstemperaturen über etwa 1200C im allgemeinen Kristallkörper mit einer schaligen, zerklüfteten Struktur entstehen. Diese letzteren Produkte haben also sehr grosse Oberflächen und dementsprechend ein geringes Schüttgewicht, das meist kleiner als 1 g pro cm3 ist. Die Teilchengrösse dieser grobblasigen Produkte liegt um etwa 1 cm Durchmesser. Dabei sind die erhaltenen Produkte sehr hygroskopisch.

An den zur Trocknung verwendeten heissen Gasstrom werden im allgemeinen nur geringe Anforderungen gestellt: sein Feuchtigkeitsgehalt soll gering sein und er soll frei von Staub sein. In der Praxis genügt ein gegebenenfalls gefilterter Luftstrom. Wenn man die meist gewünschten geringeren Teilchengrössen erhalten will, kann man den heissen Gasstrom so führen, dass die festen Teilchen durch Wirbelbildung sich aneinander und/oder an festen Wänden abreiben (Abscheidung in einem Zyklon und/oder mit pneumatischer Förderung). Im allgemeinen erhält man dadurch ein Produkt geringer Korngrösse und geringer Korngrössenverteilung. So ergab eine Reihe von Versuchen ein Produkt, das aus 50 Gewichtsprozent Kristallen mit einer Korngrösse zwischen 20 und 40 u und einem arithmetischen Mittel der Korngrösse von wenigerals 40 u bestand.

Die so erhaltenen Produkte finden vorzugsweise bei der Herstellung von Natriumperborat, z.B. nach den in den belgischen Patentschriften Nr. 681 366 und Nr.

689 834 beschriebenen Verfahren, oder als Herbizid Verwendung.

Beispiel I
Eine etwa 950C heisse Lösung von Natriummetaborat in Wasser (im Verhältnis 4 Mol H2O/Mol NaBO2) wird durch eine an sich bekannte Zerstäubungsvorrichtung in einen Zerstäubungstrockner eingebracht. Bei Luftströmung im Gleichstrom, Zulufttemperatur 200ob, Ablufttemperatur 1500C, erhält man ein blasiges, schneeflockenartiges Produkt von geringem Schüttgewicht mit einem Kristallwassergehalt von 0,6 Mol H2O/Mol Nabe2. Nach endgültiger Abscheidung in einem Zyklon erhält man ein sehr feinteiliges Produkt.

Beispiel 2
Eine etwa 950C heisse Lösung von Natriummetaborat in Wasser (2,9 Mol H20/Mol NaBO2) wird durch eine Zerstäubungsvorrichtung in einen Zerstäubungstrockner eingebracht. Die Zulufttemperatur beträgt 1900C, die Ablufttemperatur 1400C, die Luft wird im Gleichstrom geführt. Zur Abkühlung und Zerkleinerung des erhaltenen Produkts wird am Ende der Trockenzone Kaltluft eingeblasen. Man erhält ein sehr feines Endprodukt, das 0,8 Mol Kristallwasser pro Mol Natriummetaborat enthält.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

I. Verfahren zur Herstellung von Natriummetaborat mit einem Kristallwassergehalt von höchstens 2 Mol H20 pro Mol NaBO2, dadurch gekennzeichnet, dass man eine wässrige Lösung von Natriummetaborat in einem heissen Gasstrom zerstäubt.

II. Nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I hergestelltes Natriummetaborat mit einem Kristallwassergehalt von höchstens 2 Mol H20 pro Mol NaBO2.

III. Verwendung des nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I hergestellten Natriummetaborats mit einem Kristallwassergehalt von höchstens 2 Mol H20 pro Mol NaBO zur Herstellung von Natriumperborat.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man die Natriummetaboratteilchen durch Wirbelbildung im Gasstrom zerkleinert.

2. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man eine wässrige Lösung von Natriummetaborat, die pro Mol Borat 2,5 bis 4 Mol Wasser enthält, zerstäubt.

3. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der heisse Gasstrom im Gleichstrom mit der eingesprühten Lösung geführt wird.

4. Verfahren gemäss Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Teilchen zu einer mittleren Teilchengrösse von unter 40 Mikron, wobei 50% der Teilchen eine Korngrösse von 20-40 Mikron aufweisen, zerkleinert.

5. Verfahren gemäss Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das man bis zu einem Schüttgewicht kleiner als 1 g/cm3 zerkleinert.

6. Natriummetaborat nach Patentanspruch II, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Unteranspruch 4.

7. Natriummetaborat nach Patentanspruch II, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Unteranspruch 5.