De bereiding van borax

H.Leutscher-.

I

1'

.

DE B ERE I DIN G V A N BORAX.

Literatuuroverzicht van de verschillende grondstoffen en verwerkings-wijzen.

De grondstoffen welke dienen voor de bereiding van de verEchilltnde in gebruik zijnde boriumverbindingen, zijn alle van minerale aard.

Men kan ze onderscheiden in boriumhoudende mineralen en zoutafzettingen enerzijds en boraatbevattende wateren anderzijds.

A. Mineralen en afzettingen. a. SASSOLIET of boorzuur (H

3B03), een vrijwel zuiver mineraal dat voor-al in Itvoor-ali"è (Toscane) gevoT,den wordt in de nabijheid van vulkanen, aldaar afgezet uit de gecondenseerde boorzuurhoudende vulkaangassen. Ook verschillende hete bronnen (fumarolen) leveren boorzuur. Dit was vroeger (tot en met 1890) de belangrijkste bron van boorzuur en borax voor Europa. De borax werd verkregen door neutralisatie van de boorzuur met de stoechiometrische hoeveelheid natronloog of soda in de hitte, gevolgde door een langzame kristallisatie.

g. In de natuur komen afzettingen voor van borax onder de namen TINKAL NaZB407.10aq (Californië, Tibet) en KERNIET Na

2B407.4aq (Californië). Het tinkal bevat meestal iets chloride en sulfaat, naast zand en klei

en wordt gezuiverd door oplossen in water en omlristalliseren.

Kerniet of RASORIET, eerst in de jongste tijd (1925) ontdekt in Kern County, Californië, is op het ogenblik één van de belangrijkste grond-stoffen voor de bereiding van borax en boorzuur. Volgens Robertson (14) levert de Boron Co, welke kerniet verwerkt op borax, de helft van de wereldproductie, en het verderop te bespreken Trona-proces bijna de rest.

Wij hebben geen analyse kunnen vinden van kerniet en weten dus niet welke bijmengselen (indien aenwezig) het mineraal bevat. De meeste schrijvers (o.a. Menzen en Schulz (6)) spreken van een mineraal van "exceptional purity" en het komt ons voor dat kerniet inderdaad volkomen zuiver Na

ZB407.4a q is. Het mineraal, dat zich op een vrij geringe diepte bevindt (10Û-60UmJ, wordt met een vrij grote hoeveelheid klei en lei vermengd (tot ca. 50;0 gewonnen en gezuiverd. Voor de verwerking zie verderop.

..

I

,

r

..

₁

j

.

- - -- - -- -2 •

c. Calciumboraten en Calcium-natrium-boraten zijn er verschillende, nl. COLEMANIET, 2CaO.3B

203.SH20 met 40~ B203, voorkomend in de U.S.A. (Death Valley); ULEXIET of BORONATROCALCIET 2CaO.Na

20.5B20ö.l6H20

met 4210 B

20ö' voorkomend in de U.S.A., maar vooral in Chili;

PANDEFUAIET of BORACIET SCaO.6B

203.SH20 met 4010 B203, dat in Turkeye bij

Panderma gevonden wordt.

Deze mineralen zijn vrijwel steeds van veel belang geweest voor de bereiding van borax en boorzuur en pas in de laatste vijftien jaren zijn zij door de opkomst van kerniet en het Trona proces van hun voor-aanstaande plaats verdrongen. De Europese boriumbehoefte'werd vroeger

gedekt door de bereiding in Europa uit ingevoerd erts, vnl. colemaniet (4).

Wij noemen hier ook nog de magnesiumboraten, met name S'I'ASSFURTIET (ook wel SZAYBELIET genaamd (1») 6MgO.8B

203.MgC12, dat in Duitsland in

Stassfurt gevonden wordt, doch niet meer op borax verwerkt wordt, waar-schijnlijk door de vele bijmengselen; verder ASCHARIET 6MgO.3B

203.ZHZO, dat in Rusland gevonden wordt en het onderwerp is van vele nieuwe Russische patenten (16).

Al deze mineralen worden in grote trekken op dezelfde wijze ver-werkt, nl. met een mengsel van natrlumcarbonaat en natriumbicarbonaat of van natriumcarbonaat en kooldioxyde. Meestal wordt in waterige oplossing verhit, al of niet onder druk. Volgens sommige Russische patenten smelt men zelfs met natriumcarbonaat of natriumhydroxyde (16).

Men heeft in waterige oplossing het evenwicht: 4BO I 2H· = B 0 I I H

°

2 + 4 7 + 2

B407 " + _5H20 + 2H·

=

4H3B03.

Wanneer dus een oplossing van borax aangezuurd wordt, ontstaat boorzuur. bij toevoegen van alkali ontstaat metaboraat. Wanneer nu een verbinding zoals colemaniet met sDda of NaOH ontleed wordt, ontstaat borax en meta-boraat:

Met een mengsel van natriumcarboaaat en natriumbicarbonaat ontst~at echter alleen natriumtetraboraat:

- - - -- - -

-L

I ~

i

L

3.

Volgens deze laatste reactie wordt in de meeste gevallen gewerkt. Na affiltreren van de oplossing (het neerslag bevat behalve calcium-carbonaat ook calciumsulfaat en klei) laat men de borax uitkttstal-liseren.

Vaak wordt in plaats van met een mengsel van natriumcarbonaat en natriumbicarbonaat, gewerkt met natuurlijke trona: Na

2C03.NaHC03.2 aq.

Men zorgt er voor, dat er na de filtratie een

9

10

overmaat aan natrium-carbonaat aanwezig is, dat de kristallisatie bevordert 2,4,17).

B. Boraatbevattende wateren.

Deze wateren zijn meestal binnenzeëen of meren, die gedeeltelijk door de zonnewarmte drooggedampt zijn. Wij willen hier noemen het Texcoco

Meer in Mexico en Het Searles Lake in Californië, U.S.A.

a. Texcoco meer. (15) Dit meer bevat een waterige oplossing van verschillende zouten, echter is deze Oilossing in tegenstelling tot het

Searles Lake, niet verzadigd. Men verdampt hier tot verzadiging in een enorm groot spiraalsgewijs aangelgd kanaal in het meer

zelf~

onder

gebruikmaking van de zonne warmte. Dit bassin, met een totale oppervlakte

van ca. 800 ha. verdampt per jaar 10.000.000 ton water.

Men produceert uit de verzadigde oplossing o.a. soda, zij het ook op nog geringe schaal. Geschat wordt, dat uit dit meer op deze

wijze o.a. 2600 ton borax per jaar gemaakt zou kunnen worden.

b. Searles Lake.

Dit meer bevat een verzadigde oplossing van zeer vele zouten, met ongeveer de NaCl Na₂So 4 KeI Na 2C03 Na₂B 407·lOaq Rest H 20 volgende 16,3510 6,9~ 4,70/0 4,7010 2,84% 0,4710 63,9810 samenstelling:

In de "Rest" zijn begIlepen zouten, die in minder dan 110 aanwezig zijn, als bv. Li·, As···, F' en P0

I

i

,

I

r

I-I

i

-4.

Het is de American Potash and Chemical Corporation gelukt, door een

diepgaande studie betreffende de zich voordoende fasentheoretische moeilijkheden, een methode uit te werken die het mogelijk maakt de verschillende zouten zuiver af te scheiden. Borax is niet hoofdproduct doch een der bijproducten. Het grote belang van het Trona proces ligt in het feit dat zij een van de eerste en grootste leveranciers is van kaliumzouten, waarean de Verenigde Staten vroeger gebrek hadden.(IO)

Wanneer wij de gang van zaken te Trona snel beschrijven, dan zien

wij dat men het meerwater indampt en het filtreert, waarbij men een

afscheiding verkrijgt van natriumchloride, Burkeit (Na

2S04oNaZC03) en lithiumnatrlumfosfaat enerzijds (in het neerslag) en kaliumchloride en borax in de moederloog anderzijds.

Door "classifying" verwijdert men uit het neerslag een groot deel van het natriumchloride, waarna het residu in water wordt opgelost en het in suspensie blijvende lithiumnatriumfosfaat door schuimflotatie

wordt afgescheiden. De nu heldere vloeistof die ailèen nog natriumsubfaat en soda bevat, wordt door kristallisatie bevrijd van een deel van het

sulfaat, daarna neemt men de rest van het sulfaat weg door toevoeging

van natriumchloride, waarbij bvrkeit neerslaat. Uit de zo verkregen

moederloog kan men achtereenvolgens natriumchloride en soda kristalliseren. De kaliumchloride en borax bevattende moederloog, verkregen na

de eerste kristallisatie is heet en wordt snel afgekoeld, waardoor

de oplossing oververzadigd wordt aan KCI en aa.n borax. Men maakt nu

gebruik van het fe~t dat KCI snel kristalliseert, doch borax integendeel

vrij langzaam. Men centrifugeert de oplossing om het kaliumchloride af te scheiden en laat het filtraat staan om uit de moederloog de borax te verkrijgen.

Wij willen w1.Jzen op de neiging om borax niet af te leveren als

borax met lOaq maar als watervrij zout Cttpyrobor",l3). Dit levert een

gewichtsbesparing op bij het vervoer van

47

10

.

Wij hebben danook

gemeend, het door ons geproduceerde borax gedeeltelijk watervrij te moeten afleveren.

Wanneer men onderzoekt, welke procet,sen voor de bereiding van

borax nog economisch verantwoord zijn, dan blijkt het volgende: Alle vroeger genoemde boriumhoudende mineralen zijn vroeger of later gebruikt als grondstof voor de oereiding van borax of boorzuur.

om-i

I I

r

l

5.

streeks 1900 begon de bereiding uit colewaniet en andere calcium en

magneeiumboraten de overhand te krijgen. Toen echter omstreeks 1920

de productie van borax te Trona ter hand werd genomen en toen bovendien

iets later (1926) kerniet als grondstof een rol ging spelen, gingen

colernaniet etc. in belang achteruit. Op het ogenblik zijn Searles Lake

en kerniet de - enige twee - goed werkende en economisch verantwoorde

bronnen.

Wij hebben voor ons fabrieksscherna besloten, de bereiding van

borax uit kerniet nader te beschouwn en wel omdat de gegevens en voora~

de fasendiagrammen van het Trona proces niet voldoende zijn om een

fabriek mee op te bouwen (12). Waar verder omtrent de

kristallisa.tie-snelheid van borax en van kaliumchloride in de literatuur niets te vinden

vms en deze beslissend zijn voor de scheiding van deze twee zouten

bij het TroM proces, hebben wij gemeend het proces van de Boron Comp.

Ltd., de bereiding van borax uit het kerniet te moeten toepassen.

LlTEHATUUR:

1. Rogers' Inducstrial Chemistry 6th ed. 1942.

2. E.Thorpe, Dictionary of applied chemistry, 1921.

3. J.W.Mellor, Comrrehensive Treatise on Inorg.Chem. 1924 Vol V.

4. F.Ul1mann, Enz. d.techn.Che~e, 2e Aufl. 1928.

5. R.N.Shreve, Chemical Process Industries, 1945.

6. H.Menzel en H.Schulz, Z.Anorg.Allg.Chemie 245-160-(1940) 7. H.S.Gale, Engin.Min.J. 123 -10-(1927)

8. ',/1[. T. Schaller, Am.Mineralogist 12-24-(1927)

9. J.Teep1e: A.C.S. Monogrsph Nr.49 Rheinhold Publ.Co.

10.P.D.V.Mannine, Chemru~et.Eng. 36-268-(1929)

11.

s.

D. Kirkpatrick, Chem. &: Met.Eng. 45-488-( 1938) 12.W.A.Gale, Ind.Eng.Chem. 30-867-(1938)

13. Chem.& Met.Eng. 45-493-(1938)

14. G.R.Robertson, Ind.Eng.Chem. 34-137-(1942)

15. A.R.Gerstel, Ind.Eng.Chem., News Ed. 20-1300-(1942)

16. B.G.Gribanovskii e.a. Russ.Pat. 52.592 (1938) en 52.591 (1938)

Chem.Abstr. 34 - 56065-(1940, 17. B.G.Wood, Chem. &: Met. Eng.30-976-(1924).

''ot

. ' ) .v

,

'-BORAX UIT KERNIET.

Als uitgangsmateriaal voor de bereiding van borax werd gekozen het mineraal kerniet o! rasoriet.

Kerniet wordt in grote hoeveelheden gevonden in Kern County, Cali!ornia, U.S.A. Door de Boron Co, Cal. wordt hierui~ bijna de halve wereldproductie aan borax gemaakt. Het komt voor verontreinigd met klei en loei. A!gezien van de klei en lei is het mineraal practisch zuiver Na

2B407.4aq• Berekend volgens de laatste formule is het percen-tage B

203 51%. Het erts bevat ca. 29% B203, d.w.z. dat 43% van het

6.

ruwe erts klei en lei is, dat verwijderd moet worden. Dit kan geschieden, 1. langs droge weg.

2. langs natte weg.

1. Scheiding langs droge weg. U.S.P. 1.889.989 (1933).

Het ruwe erts wordt gecalcineerd op ca. 5000C waarbij een brosse borax ontstaat, terwijl de lei en klei harder worden en minder bros. Het aldus behandelde erts wordt aan een geringe maling onderworpen, waardoor de borax veel fijner wordt dan de rest, zodat deze door zeven is a! te scheiden. In het Amerikaanse patent wordt een speciale roteren-de zee! beschreven waardoor een behoorlijke scheiding te weeg wordt gebracht. Tussen de verschillende zeefsecties bevinden zich maalsect~ies met hard rubber kogels. Het aldus verkregen product bevat ca. 45% B

20ö dit komt overeen met 88% borax, dus met 12% verontreiniging. Deze

methode wordt bij het ontwerp niet toegepast door ons, daar er o.i. verschillende bezwaren aan verbonden zijn en wel&

1. De scheiding verloopt slechts gedeeltelijk, zodat hier weer een natte scheiding op moet ~lgen.

2. Het calcineren op 500°C vereist zeer grote zorg, (zie Ned.Octr. 27354 (1932), U.S.P. 1.964.902 (1934). _

--De hiervoor benodigde warmte is verloren in verband met de volgende natte scheiding.

3. De mechanische scheiding vereist een vrij ingewikkelde roteredde zee!.

O.i. is om bovengenoemde redenen deze methode duurder dan de ~olgende.

-

..

2. Scheiding langs natte weg.

Er zijn verschillende patenten bekend voor het bij normale druk behandelen van kerniet (fijn gemalen of ongemalen) met water, waarbij zich de moeilijkheid voordoet dat er slijmvorming optreedt, hetgeen

...

'

7.

een lastige scheiding van de oplossing van het ganggesteente veroorzaakt,

Franse patenten: 566.320 (1924)

552.653 (1923) 596.434 (1925)

D.R.P. 112.710 (1900) en Frans patent 457.905 (1913) beschrijven voor het oplossen van borea onder druk, werkwijzen waarbij ook nog steeds last ondervonden wordt bij de filtratie.

De o.i. meest geschikte werkwijze voor het afscheiden van de borax uit het kerniet wordt beschreven in U.S.P. 1.685.214 (1928) en

Ned. Octr. 26646 (1932) ten name van Th.M.Cramer, Long Beach, Cal. U.S.A.

Het kerniet wordt in grofgemalen toestand, in _KR gesloten ketels,

voorzien van een geperforeerde plaat, gebracht en met moederloog of water, en stoom aanzienlijk boven de 1000C verhit. De borax gaat dan in oplossing en het ganggesteente verliest zijn samenhang niet,

ter-wijl er tevens practisch geen slij~vo~~ optreedt. De oplossing wordt

geklaard in bezinkbakken, waarna het slib met enige vloeistof weer door

een ketel gepompt kan worden, v~arbij het erts dan als filter dienst

doet. Het uitgeloogde erts wordt dan uit de ketel verwijderd en ver-vangen door vers.

De verkregen boraxoplossing wordt in vacuumkristallisatoren tot kristallisatie gebracht, afgefiltreerd, omgekristalliseerd, gedroogd en gezeefd. De grove borax wordt daarna op watervrije borax verwerkt.

,Bereiding van watervrije borax.

Wordt borax met 10 moleculen kristalwater gewoon verhit dan lost het bij ca. 100°C op in zijn kristalwater. Zet men de verhitting door, dan ontstaat er een zeer poreus kristallijn product met een zeer laag vulgewicht per zak.

In het patent van de American Potash and Chemical Corporation U.S.P. 1.964.902 (1934), Ned. Octr. 27354 (1932) wordt een werkwijze beschreven, waarbij geen opzwelling van de borax optreedt, door over

-...

I

~

-de borax in 5 trappen verwarmie lucht van trapsgewijs toenemen-de temperatuur en afnemende vochtigheid te leiden, zo dat de borax niet smelt of in zijn kristalwater oplost.

Het volgens deze uitvinding ontwaterde borax bevat steeds nog minstens 8% water.

De door ons aanbevolen en in het schema toegepaste werkwijze wordt beschreven in de volgende patenten:

U.S.P. 2.073.827 (1937)

8.

" 2.122.634 (1938) Ned.Octr. 36530 (1935)

Alle ten name van de American Chemical andi-Potash Corporation, Trona, Cal. U. S.A.

,

,

46351 (1939)

De borax wordt in korte tijd gesmolten in een speoiale oven, waarna de gesmolten borax de oven verlaat kort voor alle water verdreven is.

Laat men de borax te lang in de oven of tracht men, zoals vroeger wel

geschiedde door langdurig verhitten der smelt deze te ontwateren, dan ontstaat een glasachtige massa, die als boraxglae stolt. Dit harde glas veroorzaakt bij het malen en breken grote moeilijkheden door de

onvermijdelijke slijtage ààp He maal wal sen en verontreiniging van het

maalgoed door deze slijtage. (Inleiding Br.P. 385.217 (1932), verder komt dit patent overeen met U.S.P. 2.073.827 (1937)).

In het Ned. Octrooi 36530 (193S) wordt een desbetreffende oven

beschreven waarbij de borax over een helling door de oven loopt. In

het Ned. Octr. 46351 wordt een ~erbeterde uitvoering beschreven, die

in het schema is getekend, en ten doel heeft het samenballen van de borax op de helling in de oven te voorkomen, zodat het in kleine stukjes door de zwaartekracht van de helling afrolt, waardoor een hoog nuttig effect gewaarborgd wordt.

De gesmolten boraa wordt opgevangen in coquilles welke op een

band zonder einde zijn gemonteerd. Bij ca. 725°C treedt er sto~1ing

op waarbij het laatste water wordt uitgedreven door de vrijkomende stollingswarmte. Waarschijnlijk zijn er in de smelt nog steeds kiemen van ontwaterde borax aanwezig, die bij langdurig verhitten zouden verdwijnen, waardoor dan een glasachtige massa ontstaat. Is er te

weinig water aanwezig, dan wordt er niet genoeg warmte afgevoerd als

verdampingswarmte en loopt de temperatuur door de sterk exotherme

stollingsreactie op, waardoor de laatste kiemen weer verdwijnen,

met als gevolg een glasachtige massa.

Het ontwijkende water veroorzaakt een poreuze kristalmassa, welke te walsen ie en dan kleine kristalletjes oplevert.

Wat betreft het vulgewicht het volgende:

gew.per zak gew.per zak penent

hll~.

ip

I

_Na~:a407 Na 2B407

-

kg kg

10

Kristalborax Na 2B407.10aq

I

52 27,5 53

Ontwaterde borax volgens

40 36,7 92

Ned.Octr. 27354 i

Ontwaterde borax volgens

~

68 68 100

Ned.Octr. 36530

Ont~terde borax door

3 2,75 92 gewone verhitting --~ ~-~-'A--,~) , • 9.

J

DE B 0 R A X F L 0 W - S H EET •

Het kerniet wordt eerst in een slagkruismolen grof ge malen. De fijnheid kan ingesteld worden met het rooster. Het gemalen erts wordt met een jacobsladder naar boven gevoerd in een bunker. Vanuit deze bunker kunnen de extractieketels door een zwenkgoot gevuld worden.

10.

In deze ketels bevindt zich een rooster waarop het erts komt te liggen.

Ketel I wordt gevuld met erts. Daarna wordt er moederloog van

de filters en centrifuge in de ketel gepompt, waarna stoomingeblazen

wordt tot dat er een spanning heerst van 15 at., overeenkomende met

een temperatuur van 200oC. De stoom condenseert eerst, de vrijkomende warmte verhoogt de temperatuur van het erts en vloeistof. Ketel I

wordt nu ca. 25 minuten onder spanning gehouden, waarna de afsluiter

in de leiding tussen ketel I en IJ geopend wordt en de boraxoplossin& door de druk in ketel I, in de inmiddels met erts gevulde ketel 11 overgedrukt wordt. Door de vergroting van het volume daalt de druk, verder zal deze dalen doordat er een hoeveelheid stoom condenseert, daar het erts in ketel 11 koid is. Het verse erts wordt dus nu met een sterke boraxoplossing uitgetrokken. Na verloop van ca. 20 minuten

wordt de vloeistof afgelaten in een aantal geisoleerde wachtbakken.

In ketel 11 wordt nu weer moederllog toegelaten en stoom en na 25 min. overgedrukt in de wwer met vers erts gevulde ketel I. Na 20 minuten

wordt weer afgelaten en de ketel weer van moederloog voorzien. Op

dece manier wordt iedere charge tweemaal uitgetrokken, de eerste maal met een sterke boraxoplossing en de tweede maal met moederloog.

Vanuit de wachtbakken gaat de geconcentreerde warme boraxoplossing

welke in geringe mate verontreisd is met fijn Ilib, naar de SharpIes

Super D-Canter, waarin de vloeistof continue gecentrifugeerd wordt. De heldere oplossing wordt nu door een centrifugaalpomp, door een geisoleerde leiding, opgepompt en in de continue vacuum-kristallidator gevoerd. Hier heerst een vacuum van 15 mm Hg, overeenkomende met een temperatuur van ca. laoC + de kookpu~tsverhoging van de vloeistof. De binnenstromende vloeistof van ca. 70°C koelt, doordat er een zeer sterke vB~damping optreedt, snel af tot de bij de heersende druk be-horende temperatuur en vormt een geleidelijk uitkristalliserende

·

.

11.

oververzadigde oplossing •• Onder uit de kriwtallisator wordt de kristal-len bevattende vloeistof continue weggepompt door een centrifugaal-pomp en in een Werkspoor horizontale open kristallisator gevoerd. In dit apparaat draaien roerarmen langzaam rond. De borax welke

gemakkelijk oververzadigde oplossingen vormt kristalliseert hier verder uit. De gevormde kristalbrij wordt naar een roterend trommelfilter getransporteerd, waar de kristalborax wordt afgefiltreerd en viaeen transportschroef en een dalende leiding, door de zwaartekracht in een oploeketel komt. De moederloog afkomstig van het trommelfilter, wordt naar een wachtbak gevoerd, vanwaar deze door een centrifugaalpomp in de extractieketels gepompt kan worden.

In de oplosketel wordt tevens water en stoom ingevoerd in

dus-danige hoeveelheid, dat er een warme, ca. 850C, geconcentreerde

op-lossing van borax ontstaat. D~ st§om wordt via enige

stoomverwarmings-injecteurs in de ketel ingevoerd, waardoor een zeer sterke circulatie

van de vloeistof teweeg gebracht wordt. Op zij van de·k.ètel ie een

overstroomleiding aangebracht voor de sterke oplossing, die naar een lager gelegen Oliver "precoat-filter" voert. Dit filter is zeer geschikt voor het verwijderen van zeer geringe hoeveelheden vuil.

De gefiltreerde warme boraxoplossing wordt op dezelfde wijze als voren in een vacuumkristallisator en Werkspoor kristallisator gekristal-liseerd. Het vacuum in beide vacuumkristallisatoren wordt onderhaaden

door_afzonderlijke ejecteurs, die beide in verbinding staan met een

barometrische condensor. Na de condensor wolgt nog een ejecteur voor het verwijderen van de niet-condenseer bare gassen.

De uit de twee kristallisato~komende kristalbrei wordt naar een

horizantale continue centrifuge gevoerd. In deze flow-sheet staat een Escher-Wyss centrifuge opgesteld, ook kan een Heineveld continue

centrifuge zeer goed gebruikt worden. De afgeslingerde moederloog en het waswater worden in de wachtbak voor de moederloog opgevangen.

De zuiverheid van de_zich in de wachtbak bevindende moederloog

dient regelmatig gecontroleerd te worden, daar de verontreigingen zich hierin ophopen. Door de zéér hoge zuiverheid van het kerniet zal dit niet zo snel geschieden. Is de concentratie de verontreigingen te hoog dan dient de moederllog afgevoerd te worden en worden de ketels gevuld met water.

iJ

- - --~-_.-

-De gecentrifugeerde borax wordt via een elevator in een roterende droogtrommel gebracht. Hier wordt de borax gedroogd tot Na

2B407.lOaQ• De droge borax wordt gezeefd: grof, middel en fijn.

12.

De grove borax wordt op watervrije borax verwerkt door deze in een daartoe geschikte oven te ontwateren. De voedingstrechter van de oven, is draaibaar om de oven. De kristalborax rolt naar beneden en wordt tijdens deze loop ontwaterd, door de stralingshitte van de van boven-af met olie gestookte oven. De temperatuur van de oven bedraagt 700°-800oC. De gesmolten borax wordt gegeten in 80Ni20Cr coquilles op een band zonder einde. Aan het einde der band valt de gieteling in een maal-wals, waarna een kogelmolen volgt, die de fijne watervrije borax als

eindproduct opIèvett.

PRODCCTIE:

oP'·

Stel dat de charge vBnextrDctieketel max. 10 t bedraagt en dat

, ,

er eenmael per uur gecl'Jargeerd wordt. Deze charge bevat 5,7 t borax met 4aq, dit komt overeen met 7,95 t borax met la aq. Stel dat er 20%

borex 10aq met de moederloog terug gevoerd wordt, dit is 1,59 t. De productie per uur bedraa.gt dan 7,95 - 1,59 :: 6.36 t/h.

Om deze productie op !bei! te houden moeten dus de ketels met 8 t/h gechargeerd worden.

De watervrije-borax productie zal men zo veel mogelijk willen opvoeren ~ls economisch mogelijk is. Aangenomen wordt dat 4t/h op wa tervri j e borax ver werkt wordt.

J

13.

DE CONTINUE DROGER.

~.

De borax die de centrifuge verlaat, wordt verondersteld 1010

vrij water te bevatten. Deze borax moet gedroogd worden tot

4l~

"!-o

Na

2B407.10aq met 0% vrij ~ater. Na2B407.10aq en natte borax hebbe~

reep. een watergehalte, betrokken op droge stof

=

180/201

=

0,90 en (180 + 381/10)/201

=

1,09. DI D G F 0 F K H_K H 0 t k t 0 t. 1-Hi

We kunnen de droger als volgt schematisch weergeven:

Cf

r:·

j

..

_H", .:n _{·-t :. 11;.}

~---""F.: --- ~

=

gewicht natte koek per uur.

=

, ,

droge stof

, ,

=

,

,

drooglucht

,

,

=

beginvochtgehalte der borax, berekend op droge etof.

=

eind

, ,

,

,

, ,

, ,

, ,

₌

kritische vochtgeh.

=

vochtigheid drooglucht bij intreden, in kg water per kg droge lucht.

=

, ,

, ,

,

,

uittreden

,

,

,

,

, ,

,

,

=

temperatuur drooglucht bij intreden.

=

,

,

, ,

, ,

uittreden.

=

natte bol-temperatuur drooglucht.

=

vochtigheid van bij t. verzadigde lucht in kg water per kg droge lucht.

].

, Daar de borax gedroogd moet worden totdat juist alle vrije water

~ ~

~~eruit

ie, hebben we alleen te maken met de periode van conetante

w::/

instellen op de natte bol temperatuur t. van de drooglucht en de droogsnelheid. De temperatuur van de koek zal zich in de gehele droger

].

vochtigheid van de luchtfilm om de koek zal H. bedragen. _.

1-Nu is borax met lOaq bij 20°C bestendig bij relatieve vochtigheden groter dan 0,39, overeenkomende met 0,39xl7,54

=

6,84 mm Hg, en met een

--vochtigheid

=

18x6,84/29x760

=

0,0056.

Indien we nu zorgen dat de Hk groter is dan 0,0056, dan zal de borax met lOaq niet overgaan in borax met Saq.

-o

dat de natte bol temperatuur der lucht t.

=

ZO

C en wel met:

o ~

t_k

=

40 C; Hk

=

0,0073; (H

re1

.=

0,15).

Aangenom~n is t = 250C; D' = 1000 kg/h en F

=

1,09.

o 0

Hieruit volgt: D = D'- 109xlOOO/209

=

478 kg/ho

Ho

=

is uit de vochtigheidsgrafiek af te lezen, daar deze zo groot

moet zijn,dat de natte bol temperatuuroder lucht met een droge

bol-temperatuur van 25°C, gelijk moet zijn aan 20°C. H

=

0,0126.

o

Uit t. = 20°C volgt H. = 0,0147.

~ ~

Voor het berekenen van de hoeveelheid drooglucht stellen we een materiaalbalans op over de droger:

G.(H

-°

G

=

D

.

(F

o -

Fk)

= Ho - Hk = H k)

=

D.{Fo - Fk) 478 x (1,09 -

o,éo)

=

0,0126 - 0,0073 l7_=========== .lZ0 kg/h

Om nu de lengte van de droger te berekenen maken we gebruik van de

formule: _{G \ Hi - Hk}

A

=

-kot In , waarin A het oppervlak voorstelt,

g

Hi - Ho

dat de borax moet hebben in de droger.

k' =de filmcoëfficient, wel.e aangeno~en wordt op 150 kg per uur per

g

m2 per eenheid van vochtigheid.

Invullen van de bovenstaan"dle getallenwaarden geeft:

A

=

=

17.120 1 0,0147 - 0,0073

=

150 n 0,0147 - 0,0126 2 142,8 m • ======== 14.

l

Aangenomenzwordt nu, dat de borax een oppervlak in de d~:~er heeft~ __

van, m per kg droge stof en dat de droger per

~

.

f}t>e'f'

lengte lOr;

--. ...:... <.-.~..., .. :--~

,..-_." ... < / ...

kg/h bevatten.

der er wordt

dan~

_

.eF

..-

toó"~

kglh natte borax invoer:

~ ,

--_/'-L

=

14~~_ - --/ ----88-66 m. Ó IU/.~' J1

=

100YX~

i

~

=~

..,

~'

- . ,

f{1j,

De

,--,-'-'

j)

I;

--

-

-

--....

--'"

Voor een

na~~Jç.etl'~i~:~

be;ekening is het

n~jk,

dat men een

drog~

r<

semi-techni6che

schaal bou'Irt en daaraan

~~

ontleent

~ de berekening van de te bouwen droger.

De droger krijgt dus voor de productie van 6,36 t/h een lengte

van 6,36 x 2,86 = l~!~Q m.

..

,\'

,

..

: ~

...

~-""",',

...