DD142034A5

DD142034A5 - Verfahren zur herstellung von reinem natriummetaborat

Info

Publication number: DD142034A5
Application number: DD21093879A
Authority: DD
Inventors: Andrej Ocvirk; Drago Lipus; Alfonz Grad
Original assignee: Belinka Tovarna Kemicnih Izdel
Priority date: 1978-02-09
Filing date: 1979-02-09
Publication date: 1980-06-04
Also published as: PL121379B1; BG49380A3; PL213322A1; YU31278A; CS208487B2; RO76832A; HU180426B; YU39410B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von reinem Natriummetaborat aus rohem Alkalimetallborat. Das erfindungsgemäß erhaltene Natriummetaborat wird angewandt für die Herstellung von Waschmitteln. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird einer Abfallstoffe und gelöstes Natriummetaborat enthaltenden wäßrigen Suspension eine 0,05 bis 0,5%ige wäßrige Lösung eines Flockungsmittels unter Rühren bei 40 bis 80 °C zugesetzt. Nach dem Absitzen wird die klare Natriummetaboratlösung über dem Sediment abgezogen und das Sediment bis zu dreimal mit Waschflüssigkeit gewaschen. Als Flockungsmittel werden erfindungsgemäß Polyacrylamide mit einem Molekulargewicht von 5·10^ bis 15·106 benutzt. Als Waschflüssigkeit wird Wasser verwendet oder abgekochte Mutterlauge, die aus dem späteren Schritt der Kristallisierung von Natriumperborat rezirkuliert wird. - Fig.1 -

Description

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Verfahren zur Herstellung; von reinem Uatriummetaborat Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von reinem Uatriummetaborat aus rohem Alkalimetallborat, wobei dieses Borat in Uatriummetaborat umgewandelt wird, und aus dessen wässriger Suspension, die Uatriummetaborat und Abfallstoffe enthält. Dabei wird mit Hilfe der Zwangssedimentation entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Lösung aus reinem Natriummetaborat erhalten. Im besonderen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von reinem Uatriummetaborat aus rohem Uatriunitetraborats wobei das rohe Uatriumtetraborat mit Natriumhydroxid zersetzt wird sowie aus dessen wässriger Suspension, die Hatriummetaborat und Abfallstoffe enthält» Dabei wird mit Hilfe der Zwangssedimentation entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Lösung aus reinem Uatriummetaborat erhalten. .

Uatriummetaborat (UaBO₂) wird als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Uatriumperborat eingesetzt, wobei da3 Perborat in einem großen Umfange in der Waschmittelindustrie verwendet wird«,

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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Das industrielle Verfahren für die Herstellung von reinem Natriummet aborat ist gut bekannt, bei welchem rohes Natriumtetraborat (Ua₉B ,O₇.4H₅O) mit dem mineralogischen Hamen Kernit, kommerziell erhältlich als Rasorit ^v ^J, durch eine Abbaureaktion mit einer Uatriumhydroxidlösung und zusätzlichem Wasser hauptsächlich in EFatriummetaborat umgewandelt wird

Die sich ergebende wässrige Suspension enthält Abfallstoffe und gelöstes Natriummetaborat. Die Abfallstoffe werden von der Uatriummetaboratlösung durch Filtration getrennt.

Bei dem gesamten Verfahren ist gerade die Filtration der problematischste Vorgang. Hierbei müssen hohe Kosten für die technische Ausrüstung aufgewendet werden. Das rohe Natriummetaborat darf nicht mehr als 2 % Abfallstoffe enthalten und außerdem müssen diese Abfallstoffe fein dispergiert sein, da sonst auf Grund der häufigen PiIterverstopfungen die Filtration technologisch und wirtschaftlich nicht gerechtfertigt ist. Für eine günstige Filtration ist eine hohe Filtrationstemperatur von etwa 90 C notwendig.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines einfachen und wirtschaftlichen Verfahrens für die Herstellung von reinem Natriummetaborat, bei dem Kosten durch Verringerung des apparativen Aufwandes und durch Verringerung des Energieaufwandes eingespart werden können«

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Filtrationsvorgang zu vereinfachen, ·

Es ist erfindungsgemäß festgestellt worden, daß rohes Alkalimetallborat, im besonderen das Natriumtetraborat, in reines Katriummetaborat in einer technologisch bekannten Art und V/eise und ohne die obigen Nachteile umgewandelt werden kann.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich'auf ein Verfahren für die Herstellung von reinem Natriummetaborat aus rohein Alkalimetallborat, wobei eine wässrige Suspension erhalten wird, die Abfallstoffe und gelöstes Natriummetaborat enthält, gekennzeichnet dadurch, daß eine 0,05 bis 0,5 %lge wässrige lösung eines Flockungsmittels unter Umrühren der Suspension hinzugegeben und die Lösung anschließend zum Sedimentieren abgestellt wird« Dieser Vorgang wird bei einer Temperatur von 40 ⁰C bis 80 ⁰C ausgeführt. Das Sediment wird wahlweise bis zu 3mal mit der Waschflüssigkeit gewaschen und die klare Natriummetaboratlösuüg über dem Sediment abgezogen.

Erfindungsgeraäß werden als Flockungsmittel Polyacrylamide mit einem Molekulargewicht von 5*10 bis 15*10 benutzt.

Als V/aschflüssigkeit wird erfindungsgeinäß Wasser oder abgekochte Mutterlauge, die aus dem späteren Schritt der Kristallisierung von Natriumperbcrat rezirkuliert wird, verwendet.

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Ausführurtgsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der beiliegenden Zeichnung zeigen:

Pig, 1: die schematische Darstellung einer Anlage zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2: eine grafische Darstellung der Sedimenthöhe in Abhängigkeit von der Sedimentationszeit,

Wenn rohes Natriumtetraborat als Ausgangssubstanz verwendet wird, wird es mittels bekannter Verfahren zu Natriummetaborat abgebaut, ,

Der Abbau findet gemäß dem folgenden Reaktionsschema statt:

Fa₂B₄O₇₀IOH₂O + 2 3JaOH ——-» 4 HaBO₂ + 11 H₂O

oder - Ua₂B₄O₇.4H₂O + 2 NaOH — » 4 KaBO₂ + 5 H₂O

Der Abbau wird in einem Umsetzer 1 (siehe Pig* I) ausgeführt, der mit einem Rührwerk ausgestattet ist. Eine Natrium» hydroxidlösung wird über eine Leitung 2 dem Umsetzer 1 zugeleitet. Das sogenannte "Waschwasser" wird aus dem Behälter 3 zugeleitet. Als "Waschwasser" kann verwendet werden:

Wasser oder

gekochte Mutterlauge, die von der späteren Stufe der Natriuinperboratkristallisation in den Kreislauf zurückgeführt wurde, oder

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die Flüssigkeit, die nach dem Waschen der sedimentierten Abfallstoffe übrig bleibt, worüber weiter unten diskutiert wird.

Rohes Fatriumtetraborat wird über eine Fördereinrichtung 4 zugeleitet. Die Mengenanteile an Reaktionsteilnehmern entsprechen dem stöchiometrischek Verhältnis und werden in einer solchen Art und V/eise berechnet, daß das Uatriuminetaborat in dem Konzentrationsbereich von 180 bis 300 g ITaBO₂/! der lösung erhalten wird. Die Reaktionstemperatur muß dabei 40 ⁰C bis 80 ⁰C betragen, J)er Abbau verläuft sehr rasch, Nachdem die Reaktion zwischen dem HaOH und dem Uatriumtetraborat beendet ist, enthält die wässrige Suspension Abfallstoffe und gelöstes Natriummetaborat·

Diese Suspension wird der Zwangssedimentation entsprechend der vorliegenden Erfindung in einer solchen Art und Weise unterworfen, daß eine geeignete Zugabe eines Flockungsmittels über eine Zuleitung 5 erfolgt. Das Flockungsmittel liegt dabei in der Form einer 0,05 bis 0,5 %igen wässrigen Lösung vor· Als Flockungsmittel finden synthetische organische Polymere, die als Polyelektrolyte wirken, Verwendung» Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Polyakrylamide mit einer relativen Molekülmasse von 5*10 bis 15*10 verwendet. Was den lonencharakter dieser Verbindungen anbelangt, so sind sie geringfügig anionenaktiv.

Die Menge des Flockungsmittels, das der Suspension zugegeben wird, die zum Sedimentieren abgestellt ist, hängt von der Menge der Abfallstoffe in dem Ausgangsmaterial ab» Die Menge kann ohne Schwierigkeiten von solchen Personen bestimmt werden* die auf diesem Gebiet versiert sind»

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Die Lösung mit dem Flockungsmittel wird unter Umrühren zugegeben. Nach einem gründlichen Umrühren wird das Rührwerk abgeschaltet und man wartet ab, bis eich die gebildeten Flocken absetzen*" Die Wartezeit hängt dabei von der Größe und der Form des Umsetzers 1 ab und dauert zum Beispiel 15 bis 45 Minuten. Zwischen dem Sediment und der klaren Lösung bildet sich eine eindeutige Phasengrenze heraus und daher kann die klare Lösung des NaBO₂ mit Hilfe einer Pumpe 6 über eine Zuleitung 7 der nächsten technologischen Bearbeitungsstufe zu-. geleitet werden. Auf dieser technologischen Bearbeitungsstufe wird das Natriummetaborat durch die Zugabe einerHgOg-Lösung und durch Abkühlung in Natriumperboratkristalle umgewandelt und nach einem Zentrifugieren kann die Mutterlauge der weiter oben erwähnten Abbaustufe Oder der Bearbeitungsstufe des Waschens des Sedimentes zurückgeführt werden. Hierüber wird unmittelbar weiter unten gesprochen.

Das Rückstandsediment verfügt noch über NaBO₂ in solchen Mengen, daß deren Zurückweisung unwirtschaftlich sein würde, und somit erfolgt eine Waschung, Es ist festgestellt worden, daß bis zu drei Waschungen nützlich sind.

Das Sediment wird mit Wasser oder mit einer gekochten Mutterlauge aus einem Behälter 8 ausgewaschen. Die Mutterlauge wird der weiter oben erwähnten Bearbeitungsstufe der Kristallisation des Natriumperborates entnommen und in dem Behälter 8 gesammelt. Das Yiiaschen wird in der Weiss ausgeführt, daß die Menge der Waschflüssigkeit, die einem Drittel (im Falle des dreimaligen Waschens) der Menge des "Waschwassers" entsprichtj die für den weiter oben erwähnten Abbau notwendig ist (wobei dieses Wasser' aus einem Behälter 3 zu dem Zweck

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des Abbaues zugeleitet wird), jeweils dem Umsetzer 1 zugegeben wird, wenn das Gemisch gründlich umgerührt ist.

Anschließend wird das Flockungsmittel zugegeben und das Gemisch zum Sedimentieren abgestellt» Mit Hilfe der Pumpe 6 wird die klare, überstehende Lösung in den Behälter 3 gepumpt, Nach dem letzten Waschen wird das Rückstandsediment mit Hilfe der Pumpe 9 in einen Behälter 10 gepumpt, in dem eine Anreicherung des Schlammes erfolgt» .

Ein ähnliches Verfahren wird in dem Falle verwendet, wenn ' eine wässrige Suspension aus Natriummetaborat und Abfallstoffen nach der Behandlung eines bestimmten anderen rohen Aikalimetallborates erhalten wird»

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei erheblich geringeren Kosten für die technische Ausrüstung durchgeführt werden, vergleicht man mit Verfahren früherer Art» Das neue Verfahren weist viel mehr Vorteile hinsichtlich der Energie auf, da es bei niedrigeren Temperaturen ausgeführt wird, und außerdem kann rohes Alkalimetallborst mit einem Gehalt an Abfallstoffen bis zu 15 % verwendet werden, welches auch grobdispers sein kann (wie zum Beispiel Tinkal (Borax), welches ϊίβρΒ,Ογ.ΙΟΗρΟ enthält)» Die Ausbeute an Uatriummetaborat ist praktisch quantitativ» '

Die vorliegende Erfindung-wird nun durch die folgenden Beispiele näher veranschaulicht,

Beispiel 1 '

15 1 Waachwasser (erhalten von der späteren Bearbeitungastufe

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des Wasehens der sedimentierten Abfallstoffe) mit einem Gehalt an Ha₂O in einer Menge von 26 g/l und an BpO in einer Menge von 30,6 g/l, I63O ml einer 45,17 %igen Uatriumhydroxidlösung und 5940 g Tinkal (Ha₂B₄O₇.! OH₂O mit einem Gehalt an B₂O₃ von 31,8 %, an Ka₂O von 15,3 % und an Abfallstoffen von 7,4 %)-werden in einen zylindrischen Behälter mit 20 1 Passungsvermögen mit einem Rührwerk und einem doppelten Mantel eingegebene Die Temperatur wird dabei auf 60 ⁰C gehalten. Das durch Abbau erhaltene UaBO₂ weist Sine Konzentration von 225 g/l der Lösung auf. Einer Suspension, die gelöstes UaBO₂ und Abfallstoffe enthält, werden, 200 ml einer 0.1 %-igen wässrigen Lösung des Flockungsmittels Praestol^¹ ' 2830/74 (der Firma Stockhausen, Krefeld, BRD) unter Umrühren hinzugefügt,

Each gründlichem Umrühren wird das Rührwerk abgeschaltet und die Abfallstoffe 15 Minuten lang zum Sedimentieren abgestellt« Das Volumen der dekantierten klaren Hatriumme.taboratlösung beträgt 17,2 1. Dem Rückstand werden 5 1 gekochte Mutterlauge zugegeben, die von der späteren Bearbeitungsstufe der Kristallisation des Uatriumperborates herstammt und 7,9 g lia₂O/l und 9,8 g B₂O₃A aufweist. Das Gemisch wird gründlich umgerührt. 100 ml der obigen Flockungsmittellösung werden wiederholt zugegeben und das Gemisch 15 Minuten lang sum Sedimentieren abgestellt. 5,1 1 Mutterlauge mit 45 g UapO/1 und 51 g BpO^/l werden dekantiert. Das Waschen wird noch zweimal wiederholt, so daß die zurückgewiesenen Abfallstoffe nur 3,7 g Ua₂O und 4,6 g B₂O^ enthalten, was bedeutet, daß die Ausbeute an Natriummetaborat quantitativ ist*

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Beispiel 2

Analog zu dem Beispiel 1 wird NaBOp in einer Konzentration von 227 g/1 der Lösung aus Tinkal (mit einem Gehalt an BpO., von 30,9 %₉ an Na₂O von 14,8 % und an unlöslichen Abfallstoffen von 7,2 %) mit Hilfe des NaOH-Abbaues erhalten.

Die erhaltene Suspension, die Abfallstoffe und gelöstes NaBOp enthält, wird ^n einen zylindrischen Behälter mit einem Fassungsvermögen von 500 ml bis zur Marke 400 ml eingefüllt. Der zylindrische Behälter wird in ein Bad gestellt, in dem die Temperatur a) auf 50 ⁰C und b) auf 80 ⁰C gehalten wird. Das Rührwerk wird in den zylindrischen Behälter eingesetzt und das Umrühren fortgesetzt, bis der Inhalt die Temperatur des Bades angenommen hat» Dann erfolgt die Zugabe einer wässrigen Lösung (5 mg/1) des Flockungsmittels Praestol^ ' 3000/74 (der Firma Stockhausen, Krefeld, BRD). Im Anschluß an die Zugabe wird 1 Minute lang umgerührt und dann das Rührwerk abgeschaltet. In jedem Falle ist das Sedimentieren praktisch in 15 Minuten abgeschlossen.

In der beigefügten grafischen Kurvendarstellung (Fig. 2) ist die Sedimenthöhe in Abhängigkeit von der Sedimentationszeit aufgetragen. Wegen der Umlaufgeschwindigkeit als Ergebnis des Umrührens begann die Messung erst bei der Zylinderstrichmarke 350 ml und der Zylinderhöhe 180 mm. Innerhalb der Sedimentationszeit von 15 bis 40 Minuten wurde keine wesentliche Differenz hinsichtlich der Höhe des Sedimentes beobachtet. Der grafischen Kurvendarstellung läßt sich eindeutig entnehmen, daß bei ^eder Sedimentationstemperatur unter Verwendung des weiter oben erwähnten Flockungsmittels kein wesentlicher Unterschied bezüglich der Sedimentationsgeschwlndigkeit zu verzeichnen ist ₉

Claims

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Erfindungsanspruch.

· Verfahren zur Herstellung von reinem Uatriummetaborat aus rohem Alkalimetallborat, wobei eine Abfallstoffe enthaltende wässrige Suspension und gelöstes Natriummetaborat erhalten wird, gekennzeichnet dadurch, daß eine 0,05 bis 0,5 %ige wässrige Lösung eines Flockungsmittels unter Rühren der Suspension zugesetzt wird und zum Ablagern gelassen wird, wobei der Arbeitsgang bei einer Temperatur von 40 bis 80 C durchgeführt und das Sediment wahlweise bis dreimal mit ?/aschflüssigkeit gewaschen und die klare Uatriummetaboratlösung über dem Sediment abgezogen wird,
2, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Polyacrylamide mit einem Molekulargewicht von 5*10 bis 15*10 als Flockungsmittel benutzt werden«
3· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Waschflüssigkeit Wasser oder abgekochte Mutterlauge, die aus dem späteren Schritt der Kristallisierung von Uatriumperborat rezirkuliert wird, verwendet wird«

Hierzu_?L$8iten Zeichnungen