Способ получения боратов металлов Советский патент 1993 года по МПК C01B35/12 

Изобретение относится к химической технологии минеральных сойей и может быть применено для получения бората бария ВаО -ЗВ2Оз 4Н2) и бората цинка 2ZnO ЗВаОз 8Н2). используемых в производстве лакокрасочных материалов для придания покрытиям антикорозионных v антипиреновых свойств.

Требования, предъявляемые к лакокрасочным материалам, следующие: однородный грансостав продукта с удельной поверхностью не ниже 4 м2/г, низкое вяаго- содержание смесей, подаваемых на сушку (9,0-21,3%) и массовая доля водорастворимого вещества не более 5,5%.

Указанная цель достигается тем, что для получения боратов бария и цинка используют увлажненную смесь борной кислоты и гидроксида бария или оксида цинка, взятых в стехиометрических количествах. Массовое соотношение смеси твердых компонентов и воды должно быть в следующих пределах (МеО + НзВОз): Н20 1 :(0,21-0,26).

При данном соотношении смеси твердых компонентов и воды происходит саморазогрев реакционной массы при ее перемешивании в течение 1,5-2,5 час до 45-65°С и образование рассыпчатых материалов с влажностью 9,0-21,3%. Кроме того, это условие способствует получению

00 Сл)

4 00

4

ON

СО

высокодисперсных продуктов с удельной поверхностью не ниже 4 м /г и массовой долей водорастворимого вещества не более 5,5%.

При меньшем соотношении смеси твердых компонентов и воды из-за недостаточного количества воды не происходит полного взимодействия компонентов, Поэтому реакционная масса наряду с боратами металлов содержит свободную борную кислоту и оксиды или гидрооксиды соответствующего металла.

При большем соотношении смесей твердых компонентов и воды повышается влажность образующейся массы на.23-30% и не происходит разогревание ее, что ведет к снижению скорости реакции и получению агрегированных частиц боратов, неудовлетворяющих требованиям лакокрасочной промышленности.

Используя данный способ, можно получать метабораты, тетрабораты бария и цин- .ка с заданным содержанием гидратной воды..

Пример 1. 15 кг борной кислоты смешивают с 7 кг оксида цинка (99,5% ZnO) в течение 10 мин, после чего в сухую смесь добавляют 5,8 кг воды, чтобы соотношение (ZnO + НзВОз): На) 1 : 0,26. Через 30 мин масса начинает разогреваться и спустя 2,5 ч, температура достигает 45-50°С, продукт становится рассыпчатым с влажностью 10,3%. Высушенный при 105°С продукт имеет состав 2ZnO ЗВаОз 8.6Н20, с массовой долей ВаОз - 39,75%, водорастворимого вещества - 2,63% и удельной поверхностью - 14,0 м2/г.

Пример 2. 15 кг борной кислоты смешивают с 7 кг оксида цинка (99,5% ZnO) в течение 10 мин, после чего в сухую смесь добавляют 4,6 кг воды, чтобы соотношение {ZnO + НзВОз): Н20 1:0,21. Через 30 мин масса начинает разогреваться и спустя 1,5 ч температура достигает 45-50°С продукт становится рассыпчатым с влажностью 9%. Высушенный при 105°С продукт имеет состав 2ZnO ЗВаОз 8,5НаО с массовой долей ВаОз -39,60%, водорастворимого вещества 2,5% и удельной поверхностью 12,0 м5/г. . :

Пример 3 (недостаток воды). То же количество борной кислоты и оксида цинка, что и в примере 1, смешивают с водой при соотношении смеси (ZnO + НзВОз) : НаО 1:0,19. При этом соотношении не происходит полного увлажнения смеси; а течение 4 ч вся борная кислота не вступает во взаимодействие с оксидом цинка и присутствует в борате в свободном виде. Поэтому в готовом

продукте очень высокая массовая доля водорастворимого вещества 19,81%.

П. р и м е р 4 (избыток воды). Те же количества борной кислоты и оксида цинка,

что и в примере 1 смешивают с водой при соотношении (ZnO + НзВОз):НгО 1:0,28. Перемешивание продолжали 4 ч, после чего при температуре 17-25°С произошло схватывание массы и образование монолита с

влажностью 37,2%. После размола и сушки материала при температуре 105°С получили борат цинка состава 2ZnO ЗВаОз 8,51-120 с массовой долей ВаОз - 39,81 %. водорастворимого вещества - 9.3%, удельная поверхность-2,8м2/г.

Пример 5.28кг борной кислоты и 23,8 кг гидроксида бария смешивают в течение 15 мин, затем увлажняют смесь водой при соотношении (ВаО + НзВОз):НаО

1:0,21. Через 40 мин масса начинает разогреваться, и спустя 1,5 ч температура смеси достигает 61-65°С. Рассыпчатый продукт с влажностью 18,9% сушат при 115°С. И получают борат : бария состава

ВаО ЗВаОз 4НаО с массовой долей ВаОз - 47,52%, водорастворимого вещества - 5,04%, удельная поверхность 4,3 м /ч:

Пример 6. 28 кг борной кислоты и 23,8 кг гидроксида бария смешивают в течение 15 мин, затем увлажняют смесь водой до соотношения (ВэО + НзВОз) : НаО 1:0,26. Через 45 мин масса начинает разогреваться и спустя 2,5 ч температура смеси достигает 60-65°С.

Рассыпчатый продукт с влажностью 21,3% сушат при 115°С. Получают борат бария состава ВаО ЗВгОз 4НгО с массовой долей ВаОз 47,3%, водорастворимого вещества 5,5%, удельная поверхность 5,3

.

Результаты примеров, демонстрирующих влияние заявляемых параметров на достижение цели, приведены в табл. 1, 2.

Предложенный способ позволяет пол- учить смеси с влажностью 9-21,3%, что облегчает подачу их на сушку, а также исключает агрегирование материала и дает возможность получить мелкодисперсный однородный по грансоставу продукт с низ- ким содержанием водорастворимого вещества и удельной поверхностью не менее 4 м2/г. ) Формула изобретения

Способ получения боратов металлов, включающий взаимодействие борной кислоты с кислородсодержащим соединением металла в водной среде, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности получения бората бария или цинка, пригодных для изготовления лакокрасочных материалов, реагенты берут в стехиометриче- ских количествах, при этом борную кислоту подвергают взаимодействию с оксидом

цинка или гидроксидом бария при массовом

соотношении воды к сумме твердых борной кислоты и оксида цинка или гидроксида бария в пересчете на оксид, равном 0,21- 0,26:1 соответственно при перемешивании

Изобретение может быть применено для получения бората бария ВаО ЗВ20з 4Н20 и бората цинка.2ZnO ЗВаОз 8Н20, используемых в производстве лакокрасочных материалов для придания покрытиям антикоррозионных и антипиреновых свойств. Пользуясь данным способом, можно получать метабораты, тетрабораты бария и цинка с заданным содержанием гидратной воды. Процесс осуществляют путем взаимодействия сухих компонентов: борной кислоты и оксида цинка или гидроксида бария, взятых по стехиометрии с заданным количеством воды в соотношении (МеО + НзВОз) : -НгО - 1 : (0,21-0,26). При этом обеспечивается саморазогрев массы при перемешивании в течение 1,5-2,5 ч и образование материала в рассыпчатом виде, легко подвергающегося сушке, в результате чего образуются высокодисперсные бораты с удельной поверхностью не ниже 4 м /г и массовой долей водорастворимого вещества не более 5,5%. 2 табл. сл

Таблица 1

Таблица 2