DD160962A3 - Verfahren zur aufbereitung von kieselglasrohstoffen - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Aufbereitung von Kieselglasrohstoffen, bei welchem ausgewaehlte Massenquarzrohstoffe, wie Quarzkies, Quarzit und Gangquarz, eingesetzt werden, beschrieben. Die erhaltenen Produkte, die farblos, blasenfrei und durchsichtig klar sind, koennen fuer die Herstellung von Kieselglaserzeugnissen verwendet werden. Bei dem erfindungsgssen Verfahren wird bei Temperaturen von 900-1400 Grad C und einer Verweilzeit von 0,2-10 Stunden der Quarzrohstoff in einer Apparatur gleichzeitig einer thermochlorierenden Reinigung und der fuer das blasenfreie Einschmelzen notwendigen Entgasung unterworfen. Bei Quarziten, wo eine ausreichende Entgasung nur durch eine teilweise Cristobalitisierung zu erreichen ist, konnten durch Zusatz von Mineralisatoren die Verweilzeit und die Temperatur waehrend der Cristobalitisierung soweit herabgesetzt werden, dass damit auch ein thermochlorierender Reinigungsprozess gekoppelt werden kann. Die Vorteile des Verfahrens liegen darin, dass Massenquarzrohstoffe, die verunreinigende Mineralien enthalten, einsetzbar sind, Thermochlorierung und Entgasung gleichzeitig und in einer Apparatur durchgefuehrt werden koennen und durch Herabsetzung der Temperatur und der Verweilzeit eine wesentliche Energieeinsparung erreicht wird.

Description

Verfahren zur Aufbereitung von Kieselglasrohstоffen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Es handelt sich um ein Verfahren zur Aufbereitung von Kieselglas rohstcffen unter Verwendung ausgewählter Massenquarzrchstoffe, wie Quarzit, Gangquarz oder Quarzkies. Kieselglasrohstoffe, die einen sehr hohen Reinheitsgrad besitzen müssen, werden eingesetzt zur Herstellung von Kieselglaserzeugnissen, wie z. 3. für Ouecksilberhochdruckdampflampen, Halogenlampen, Substrate in der Halbleitertechnik oder im chemischen Geräte- und Apparatebau.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß Rohstoffe zur Kieselglasherstellung durch eine Saureoehandluna oder durch eine Thermochlorierung von störenden Verunreinigungen befreit werden (GS-PS 1 119 24S ; GB-PS 1 114 884), um die erforderliche Qualität der Reinheit zu erreichen. Mineralische Verunreinigungen verschlechtern die physikalischen, vornehmlich die optischen Eigenschaften des Kieselglases. Gasförmige und flüssige Einschlüsse im Rohstoff können Blasen Deim Einschmelzen verursachen.

Deshalb ,verden bisner in der Industrie als Ausgangsrohstoffe Beraknstali oder andere hochreine SiG₀-Rohstoffe emaesetzt.

Es können aber nur solche SiO^-Rohstoffe verwendet werden, die wenig Gaseinscn lüsse besitzen oder die durch die Umwandlung des Quarzes in Cristobalit,z. B. bei 1400 C und 24 Stunden Haltezext, ausreichend entgast werden (Grimshaw, R.V.'., Hargreavs, 3., Roberts, A.L., Trans. Bnt. Ceran. Soc. 5_5 (1956) 36).

Es ist weiter bekannt, daß Mineralisatoren bei aer Cristobalitisierung einen günstigen Einfluß auf die Umwandlungszeit und/oder die Temperatur haben (Flörke, O.'.V. , Бег. DKG 38 (1961) 39; Rebrova , K.P., Scr) t schelkoldin , A.A., in: Kondratiev, Y.N., "Kieselglas" 10 Jahre Institut für Kieselglas, Leningrad 1974).

Der Hauptmangel der bekannten technischen Lösunaen besteht darin, daß die dafür aeeianeten Ausgangsrohstoffe selten und sehr teuer sind. Es ist bisher mit den bekannten Methoden nicht gelungen, andere Massenquarzrohstoffe soweit von Verunreinigungen zu befreien, daß ein hochwertiges Kieselglas daraus erschmelzbar wurde.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfinduna ist es, ein Verfahren zur Aufbereitung von Kieselg las rohs t of f en zu entwickeln, bei dem die T'nermochlorierung und die Entgasung in einer Stufe durchgeführt werden und bisher nicht für die Kieselglasherstellung eingesetzte Rohstoffe, wie Ouarzkiese, Gangquarze oder Ouarzite, eingesetzt werden können,

Darlegung des ,Vesens der Erfindung

Dieses Ziel wird erreicht, indem der zerkleinerte Ouarzrohstoff, wie Quarzkies , Gangauarz oder Guarzit, Gegebenenfalls unter Zusatz von 0,1 bis 4,0 Gew.-^ eines Mineralisators, bei einer Temperatur von 900 bis 1400 'C für eine Zeit von 0,2 - 10 Stuncen, gegebenen f alls unter 3ewegung , alt einem Chlonerungsmi 11 el behandelt wird , wcoei die Thermocnlorie rung und Entgasung gi-зісп-zeitin u ".α in einer Ad paratur erfoioen, und gegebenenfalls nach Abkünlung der Mineralisa tor mit Wasser ausgewaschen wira. Als Ioηstoffe fur aas Verfahren eic ηen sie η Ouarzite, Gang quarze oder Quarzkiose.

Die Bedingungen, unter denen die Thermochlorierunc aurcnge- — führt wird, wurden so gewählt, daß gleicnzeitia eine für die blasenfreie tinschmelzbarkeit ausreichende Entgasung des Rohstoffes stattfindet.

Für Wei3klauDungen von Ouarzkissen sind für die Thermocrilorierung und Gleichzeitige Entgasung Temperaturen von 900 bis 1400 C, vorzugsweise 1000 °C, und Verweilzeιten von 0,2 bis 10 Stunden, vorzugsweise 2 Stunden, erforderlich„

3ei Ouarziten, Ganqquarzen una Quarzsanden ist eine ausreichende Entaasung durch eine teilweise oGer vollständice Cristobalitisierung zu erreichen.

Es wurde gefunden, daß sich durch Zusatz von Mineralisatoren die Verweilzeit und die Temperatur während der Cristobalitisierung so weit herabsetzen lassen, daß damit auch ein tnermochlorierender ReinigungsprozeS gekoppelt werden kann. Der Ouarzronstoff wird zu diesem Zweck mit 0,1 - 4,0 Gew.-;o eines Alkalichlorides, vorzugsweise NaCl, versetzt, una bei' 1000 bis 1400 °C, vorzugsweise bei 1200 ⁰C, in chlorierender Atmosphäre beweat.

Der Mineralisator kann nacn dem Prozeß mit Wasser wieder ausgewaschen werden.

Als Apparatur eignet sich z.3. ein korrosionsfest ausgekleideter, inairakt beheizter Drehrohrofen.

Chlorierungsmittel Können z.3. HCl-Gas , Cl , CCCl^, Tstrachlormethan oder CO/Cl« sein. Das Chlorierungsmittel kann im Kreislauf geführt und wiederverwendet werden.

Die Vorteile des erfmaunasaemäßen Verfahrens liegen darin, daß

- Massenquarzronstоffe, die verunreinigende Mineralien enthalten, einsetzbar sind, und damit dia Rohstoffbasis wesentlich erweitert wiга,

- eine EinsDaruna von Energie errsicnt wird durcn die Heraosetzunc aer umvvandluncstemoeга tur bei der Cristooalitis ie rung um ca. 2CO ⁰C und eine wesen t licr.e Verringeruno der Verweilzait (Enscamn: /on 5-1С stunden Ve rweiizei t ) sowie die Ξι n-5 □ а г u η с г те г

из az zlxcr.en cnermiscnen Prozeßstufe,

ine Verringerung der Invest- und Betriebskosten durch die Einsparung technischer Ausrüstungen erzielt wird.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Produkte ergeben blasenfreie, durchsichtig klare Kieselglasprodukte, die nicht durch darin enthaltene farbige Oxide in einem unzulässigen Maße verunreinigt sind.

Aus führungsbeisoiele

Beispiel 1 :

von We ißklaubung Quarzkies ca. IO mm Korngröße wurde zerkleinert

Dis zur Körnung von 0,1 - 0,5 mn.

Der eingesetzte Rohstoff enthielt folgende Verunreinigungen: 0,0135 Gew.-% Eisen (ausgedrückt als ^ре ₂°з)' 0,0540 Gew.-% Aluminium (ausgedrückt als Al₂O ) und 0,0030 Gew.-% Titan (ausgedrückt als TiO ).

Das zerkleinerte Material wurde bei einer Temperatur von 1000 C während einer Zeit von 1 Stunde unter Bewegung einer Behandlung mit HCl-Gas unterworfen.

Nach dieser Behandlung waren die Verunreinigungen herabgemindert auf:

0,0017 Gew.-% Eisen (ausgedrückt als Fe O), 0,0100 Gew.--^ Aluminium (ausgedrückt als Al„0 ) und 0,0004 Gew.-^ Titan (ausgedrückt als TiOp).

Das Material ließ sich zu einem blasenfreien Kieselglas einschmelzen.

Seiseie I 2 :

Handaeklauoteг Guarzit wurde zerkleinert bis zur Körnung 0,1 - 0,5 Tim. Das zerkleinerte Material mit einem Zusatz von 0,5 Gew.-/, NaCl .vurce oei einer TemDeratur von 1300 C für eine Zeit von 4 З'ипаеп ліг CO/Cl^-Gas (1:1) unter Bewegung behance i t.

Sei dem daraus erschmolzenen Kieselglas waren die Vsrunreini- n u nc en se .ve it recuziert, 3aß die Prooe oiasenfrsi, durch sie π tig 'dar ur.d ГЗГЗІ35 лаг.

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch

   1. Verfahren zur Aufbereitung vor. Kieselg las rohs tof f en durch

   thermochlorierenae Reiniaunc und Entgasung, gekennzeichnet dadurch, daß der zerkleinerte Quarzrohstoff, wie Quarzkies, Gangquarz oder Quarzit, der gegeoenenfalls 0,1-4 Gew.-^ eines Mineralisators enthält, gegebenenfalls unter Bewegung, bei einer Temperatur von 900 - 1400 C für eine Zeit von 0,2 - 10 Stunden mit einem Chlorierungs mittel behandelt wird, wobei die tnermochlorierende Reinigung und die Entgasung gleichzeitig und in einer Apparatur aolaufen, und der Mmeralisator nacn der Abkühlung wieder/ausgewaschen wird.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, Gekennzeichnet dadurch, daß als Mineralisatoren Alkalichloride, wie z. 3. NaCl oder KCl, Verwendung finden.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Cjilorierungsmittel HCl-Gas, CCi„, Cl₂, COCl₂ oder C0/Cl₂ eingesetzt we rden.