DD292814A7 - PROCESS FOR PREPARING PURE SILICON CARBIDE POWDER - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft die Herstellung von reinem Siliciumcarbid-Pulver mit geringen Gehalten an Verunreinigungen fuer die Produktion von keramischen Konstruktionswerkstoffen. Erfindungsgemaesz wird nach dem ACHESON-Verfahren hergestelltes technisches Siliciumcarbid nach Mahlen auf Kornfeinheit von kleiner als 10 mm und mittlerem Korndurchmesser von 4-6 mm zur Entfernung der Verunreinigungen an Si mit Natronlauge oder Kalilauge und zur Entfernung der Verunreinigungen an SiO2, Fe und Metalloxiden mit Fluszsaeure oder aufeinanderfolgend mit Salzsaeure oder Schwefelsaeure und Fluszsaeure behandelt. Das so gereinigte Siliciumcarbid wird durch Naszmahlung in abriebfesten Mahlaggregaten mit Mahlkoerpern aus SiC ohne Einbringen von artfremdem Mahlabrieb weiter zerkleinert.{feinkoerniges Siliciumcarbid; keramische Konstruktionswerkstoffe; technisches Siliciumcarbid; Entfernung der Verunreinigungen; Salzsaeure; Schwefelsaeure; Fluszsaeure; Naszmahlung; abriebfeste Mahlaggregate; Mahlkoerper aus SiC}The invention relates to the production of pure silicon carbide powder with low levels of impurities for the production of ceramic construction materials. According to the invention, technical grade silicon carbide produced by the ACHESON method, after grinding to a particle size of less than 10 mm and a mean grain diameter of 4-6 mm, is used to remove the impurities from Si with caustic soda or potassium hydroxide and to remove the impurities from SiO 2, Fe and metal oxides with hydrofluoric acid or sequentially treated with hydrochloric acid or sulfuric acid and hydrofluoric acid. The thus purified silicon carbide is further comminuted by nasal milling in abrasion-resistant grinding units with Mahlkoerpern of SiC without the introduction of foreign-type Mahlabrieb. {Feinkoerniges silicon carbide; ceramic construction materials; technical silicon carbide; Removal of impurities; Hydrochloric acid; Sulfuric acid; Fluszsaeure; Naszmahlung; abrasion resistant grinding aggregates; Grinding grains from SiC}
Description
Die Erfindung betrifft die Herstellung von feinkörnigem Siliciumcarbid-Pulvor mit geringen Gehalten an Verunreinigungen durch Fe, Al, Ca, SiO2 und freiem Si, das geeignet ist für die Produktion von keramischen Konstruktionswerkstoffen durch druckloses Sintern oder Heißpressen.The invention relates to the production of fine-grained silicon carbide Pulvor with low levels of impurities by Fe, Al, Ca, SiO 2 and free Si, which is suitable for the production of ceramic construction materials by pressureless sintering or hot pressing.
Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art
Für die Herstellung von keramischen Konstruktionswerkstoffen der Typen SSiC (drucklos gesintertes SiC), HPSiC (heißgepreßtes SiC) und HIPSiC (isostatisch heißgepreßtes SiC) werden sehr feinkörnige SiC-Pulver benötigt, die ausreichend sinteraktiv und frei von den Sinterprozeß störenden Verunreinigungen sindFor the production of ceramic construction materials of types SSiC (pressureless sintered SiC), HPSiC (hot pressed SiC) and HIPSiC (isostatically hot pressed SiC) very fine-grained SiC powders are needed, which are sufficiently sinter active and free from the sintering process interfering impurities
Nach K. YAMADU, cfi/Ber. DKG 6/7-87,250-255, sollen solche SiC-Pulver enthalten : According to K. YAMADU, cfi / Ber. DKG 6 / 7-87,250-255, should contain such SiC powder:
0,04% Si frei0.04% Si free
0,55% C frei0.55% C free
0,02% Fe ?Ä0.02% Fe ? Ä
0,07% Al0.07% Al
0,5 % O (Sauerstoff gesamt)0.5% O (total oxygen)
Die Körnung dieser Pulversoll bei dM = 0,6Mm liegen. Nach LONZAAG, Technisches Werkblatt Ultrafeine Siliciumcarbid-Pulver CARBOGRAN* UF werden folgende Verunreinigungen angegeben:The grain size of this powder should be at d M = 0.6 μm. According to LONZAAG, Technical Worksheet Ultrafine Silicon Carbide Powder CARBOGRAN * UF the following impurities are indicated:
0,08-0,12% Si frei0.08-0.12% Si free
0,19-0,39% C frei0.19-0.39% C free
0,03-0,05% Fe0.03-0.05% Fe
0,03-0,05% Al0.03-0.05% Al
0,06-0,07% Ca0.06-0.07% Ca
0,34-0,81 % O (Sauerstoff gesamt)0.34-0.81% O (total oxygen)
Die Körnung dieser Pulver liegt bei dM = 2,8μπι und feiner. Die Hauptmenge des weltweit produzierten SiC wird nach dem diskontinuierlichen elektrothermischen Hochtemperaturverfahren aus Quarzsand und hochwertigem Koks (Petrolkoks) oder Holzkohle hergestellt, wobei die Energie durch Widerstandsheizung zugeführt wird. Die moderne großtechnische Herstellung von SiC unterscheidet sich prinzipiell nur wenig von dem von E. G. ACHESON ausgearbeiteten klassischen Verfahren. Das im ACHESON-Pi ozeß anfallende SiC enthält abhängig von der Qualität dareingesetzten Rohstoffe mehr oder weniger Verunreinigungen. SiC technisch schwarz enthält dabei mehr Verunreinigungen als SiC technisch grün. Nach DDR-Standard TGL 8005/01, Ausgabe Nov. 1984, sind für SiC technisch schwarz abhängig von der Körnung folgende Verunreinigungen zulässig:The grain size of these powders is d M = 2,8μπι and finer. The bulk of the SiC produced worldwide is produced by the high-temperature discontinuous electrothermal process of quartz sand and high-grade coke (petroleum coke) or charcoal, the energy being supplied by resistance heating. The modern large-scale production of SiC differs in principle only slightly from the EG ACHESON elaborated classical method. The SiC resulting in the ACHESON Pi process contains more or less impurities depending on the quality of raw materials used. SiC technically black contains more impurities than SiC technically green. According to GDR standard TGL 8005/01, issued Nov. 1984, the following impurities are permitted for SiC technically black depending on the grain size:
0,7-2,5% Si frei0.7-2.5% Si free
0,3-0,5% C frei0.3-0.5% C free
0,5-1,3% Fe2O3 0.5-1.3% Fe 2 O 3
0,1-0,5% magnetische Anteile als freies Fe Der Gehalt an SiC beträgt dabei 96-98%.0.1-0.5% magnetic parts as free Fe The content of SiC is 96-98%.
Nach DDR-Standard TGL 8005/01, Ausgabe Sept. 1976, enthalten die besten Sorten SiC technisch grün 0,2% Si frei, 0,2% C frei, 0,1 % Fe2O3 und 99% SiC.According to GDR standard TGL 8005/01, issued Sept. 1976, the best grades SiC technically green contain 0.2% Si free, 0.2% C free, 0.1% Fe 2 O 3 and 99% SiC.
Aus diesen Angaben ist ersichtlich, daß die industriell nach dem ACHESON-Prozeß hergestellten SiC-Qualitäten erhobiich mehr Verunreinigungen enthalten als für die Herstellung keramischer Konstruktionswerkstoffe zulässig ist. Es ist bekannt, daß sinteraktive SiC-Pulver durch Intensivmahlung von Körnungen aus der industriellen SiC-Produktion auf Kornfeinheit von 1 pm und feiner mit nachfolgender Behandlung mit Säuren und Laugen zur Entfernung der Verunreinigungen hergestellt werden.From this information it can be seen that the SiC grades produced industrially by the ACHESON process contain significantly more impurities than are permissible for the production of ceramic construction materials. It is known that sintering-active SiC powders are prepared by intensive grinding grain sizes from industrial SiC production to grain fineness of 1 μm and finer with subsequent treatment with acids and alkalis to remove the impurities.
Die Mahlung kann stufenweise erfolgen, wobei zunächst eine Grobzerkleinerung mit Sch „ngmüh len oder Strahlmühlen und nachfolgend die Feinstmahlung mit Rührwerkskugelmühlen, Ringirogschwingmühlen oder ähnlicf e für die Feinstzerkleinerung geeigneten Mahlaggregaten durchgeführt wird. Es ist üblich, daß bereits das SiC-Ausgangsmatenal zur Entfernung von Si frei, Fe und Fe2O3 mit Natronlauge und Schwefelsäure behandelt werden kann. Diese Reinigungsmetr ode wird auch bei der Herstellung von technischen SiC-Körnungen und SiC-Mikrokörnungen industriell angewendet.Grinding can be carried out step by step, whereby initially a coarse comminution with tumbling or jet mills and subsequently the superfine grinding with agitator ball mills, ring mandrel vibrating mills or similar grinding mills suitable for comminution are carried out. It is common that even the SiC Ausgangsmatenal to remove Si free, Fe and Fe 2 O 3 can be treated with sodium hydroxide solution and sulfuric acid. This Reinigungsmetr ode is also industrially applied in the production of technical SiC grains and SiC micrograins.
Bei der Feinstzerkleinerung der so vorgereinigten SiC-Materialien tritt aber wieder eine beträchtliche Verunreinigung ein. Durch die abrasive Wirkung der SiC-Körner tritt ein hoher Verschleiß an den Mahlaggregaten und den verwendeten Stahlkugeln ein, wodurch der Fe-Gehalt der SiC-Pulver beträchtlich ansteigt. Durch die hohe Energieeingabe bei Trockenmahlung tritt durch trihochemische Reaktionen eine teilweise Spaltung des SiC und dieZunahme der Verunreinigungen an Si frei, SiO2 und C frei ein. Es ist durch US-PS 4.230.497 und US-PS 4.123.286 bekannt, daß aus feinkörnigen SiC-Pulvern die Verunreinigungen an Fe2O3, anderen Metalloxiden und der Mahlabrieb an Fe durch Behandeln mit Salzsäure und SiO2 durch Behandeln mit Flußsäiire entfernt werden.In the fine crushing of the thus pre-cleaned SiC materials but again enters a considerable contamination. Due to the abrasive action of the SiC grains, high wear occurs on the grinding units and the steel balls used, which considerably increases the Fe content of the SiC powders. Due to the high energy input in dry grinding, tri-chemical reactions lead to partial cleavage of the SiC and the increase of the impurities in Si-free, SiO 2 and C. It is known from US Pat. No. 4,230,497 and US Pat. No. 4,123,286 that from fine-grained SiC powders, the impurities in Fe 2 O 3 , other metal oxides and the grinding abrasion of Fe by treatment with hydrochloric acid and SiO 2 by treatment with Flußsäiire be removed.
Durch DE-OS 3.G08.171 ist bekannt, daß nach Naßmahlung von SiC in Wasser unter Zusatz von Antioxydantien nachfolgend Verunreinigungen an Fe mit Salzsäure und Verunreinigungen an Si und SiO2 mit starker Kalilauge entfernt werden können. Die bekannten Verfahren besitzen den Nachteil, daß nach der Behandlung mit Säuren und Laugen die Abtrennung der feinkörnigen SiC-Pulver von der wäßrigen Phase durch Filtration äußerst schwierig und langwierig ist und ein vollständiges Auswaschen deranhaftenden restlichen Anteile an Säuren und Laugen kaum gelingt. Die feinteiligon SiC-Partikel verstopfen die Poren der gebräuchlichen Filtermaterialien. Eine Trennung des SiC-Pulvers von den Waschflüssigkeiten durch Sedimentation und die Auswaschung durch mehrfaches Aufrühren mit viel Wasser und Absetzenlassen ist auch langwierig und aufwendig.By DE-OS 3.G08.171 is known that after wet grinding of SiC in water with the addition of antioxidants below impurities can be removed on Fe with hydrochloric acid and impurities of Si and SiO 2 with strong potassium hydroxide. The known processes have the disadvantage that after the treatment with acids and alkalis the separation of the fine-grained SiC powders from the aqueous phase by filtration is extremely difficult and tedious and a complete washing out of the adhering residual fractions of acids and alkalis hardly succeeds. The finely divided SiC particles clog the pores of the common filter materials. Separation of the SiC powder from the washing liquids by sedimentation and leaching by repeated stirring with plenty of water and settling is also tedious and expensive.
Ziel der Erfindung ist es, ein technologisch einfaches und ökonomisch günstiges Verfahren zur Herstellung von reinen feinkörnigen SiC-Pulvern aus technischem SiC vorzuschlagen.The aim of the invention is to propose a technologically simple and economically favorable process for the production of pure fine-grained SiC powders from technical SiC.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung feinkörniger SiC-Pulver durch chemische Reinigung von nach dem ACHESON-Prozeß hergestelltem technischen SiC so zu gestalten, daß die Abtrennung der reinen Pulver von den Waschlösungen vereinfacht wirdThe invention has for its object to make the production of fine-grained SiC powder by dry cleaning of technical grade SiC prepared by the ACHESON process so that the separation of the pure powder is simplified by the washing solutions
Es wurde gefunden, daß SiC technisch schwarz nach Mahlung auf eine Kornfeinheit von kleiner als ΙΟμπτι bei einer mittlerenKörnung von 4-6μΓη nach Entfernung von Kohlenstoff durch nacheinanderfolgendes Behandeln mit Natronlauge, Salzsäure und Flußsäure praktisch von allen störenden Verunreinigungen gereinigt werden kann, wobei aber der Feststoff noch ausgezeichnet' filtrierbar bleibt und mit einfachen Filtereinrichtungen von den Waschlösungen getrennt und leicht mit Wasser vollständig ausgewaschen werden kann. Das so gereinigte SiC-Pulver kann dann r.it geringem Aufwand unter Verwendung von mit abriebfestem Material bzw. mit gesintertem SiC ausgekleideten Mahlaggregaten unter Verwendung von Mahlkörpern aus SiC durch Naßmahlung auf die erforderliche Endfeinheit von 1μηη und feiner aufgemahlen werden. Da auf diese Weise keine Verunreinigungen eingebracht werden, kann aus der resultierenden Suspension von SiC-Pulver nach Verdampfen des Wassers ohne weitere Filtrier· und Fest-Flüssig-Trennprozesse ein sinterfähiges und für die Herstellung von Konstruktionskeramik geeignetes SiC-Pulver gewonnen werden It has been found that SiC can be purified technically black after grinding to a particle size of less than ΙΟμπτι at a mean grain size of 4-6μΓη after removal of carbon by successive treatment with sodium hydroxide, hydrochloric acid and hydrofluoric acid virtually all interfering impurities, but the solid still remains' filterable and can be separated from the wash solutions with simple filter means and easily washed out completely with water. The SiC powder thus cleaned can then be ground to a required final fineness of 1 μm and finer by means of wet grinding, using grinding media lined with abrasion-resistant material or with sintered SiC, by means of wet grinding. Since no impurities are introduced in this way, can be obtained from the resulting suspension of SiC powder after evaporation of water without further filtration and solid-liquid separation processes, a sinterable and suitable for the production of engineering ceramics SiC powder
Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: The method according to the invention is characterized by the following method steps:
- Behandeln auf Kornfeinheit < 10um bei einem mittleren Korndurchmesser von 4-6μΓη aufgemahlene technische SiC-Körnungen mit verdünnter Natronlauge oder Kalilauge zur Herauslösung von freiem Silicium- Treating to grain fineness <10um at a mean grain diameter of 4-6μΓη ground technical SiC grains with dilute sodium hydroxide solution or potassium hydroxide solution for the dissolution of free silicon
- Behandeln mit verdünnter Flußsäure oder nacheinander mit Salzsäure oder Schwefelsäure und Flußsäure zur Entfernung von Eisen, Kieselsäure sowie Oxiden von Eisen, Aluminium, Calcium und anderen Metallen- Treat with dilute hydrofluoric acid or successively with hydrochloric acid or sulfuric acid and hydrofluoric acid to remove iron, silica and oxides of iron, aluminum, calcium and other metals
- Naßmahlung der gereinigten und gewaschenen SiC-Mikrokörnungen in abriebfesten Mahlaggregaten unter Verwendung von Mahlkörpern aus SiCWet grinding of the cleaned and washed SiC micrograins in abrasion-resistant grinding units using grinding media of SiC
- Abtrennung der Mahlflüssigkeiten von SiC-Feinstpulver durch Verdampfen.- Separation of the grinding fluids of fine SiC powder by evaporation.
Für das erfindungsgemäßo Verfahren können handelsübliche SiC-Siebkörnungen oder SiC-Mikrokörn mgen im Bereich von 10-250μηι verwendet werden, die in geeigneten Mahlaggregaten wie Strahlmühlen oder Schwingmühien auf eine mittlere Körnung von 4-6pm zerkleinert werden. Die eingesetzten Körnungen entsprechen den Körnungen 4-20 und den MikroWirnungen F10-F53 nach DDR-Standard TGL 8005/01 bzw. den Körnungen/Mikrokörnungen F600-F54 nach FEPA-Standard42-D-1984.Commercially available SiC sieve grains or SiC micrograins in the range of 10-250 μm can be used for the process according to the invention, which are comminuted to a mean grain size of 4-6 μm in suitable grinding units, such as jet mills or vibratory mills. The grits used correspond to the grain sizes 4-20 and the micro-wefts F10-F53 to GDR standard TGL 8005/01 or to the grain sizes / micrograins F600-F54 to FEPA standard 42-D-1984.
Besonders vorteilhaft kann ein Mahlstaub eingesetzt werden, der bei der technischen Herstellung von SiC-Körnungen aus der Abluft von Kollergängen und Ringwalzenmühlen durch Schlauchfilter oder Zyklone abgetrennt wird und der Qualität Pigment F nach DDR-Standard TGL 8005/01 entspricht. Diese Qualität ist gekennzeichnet durch folgende Standard-Forderungen:Particularly advantageous is a grinding dust can be used, which is separated in the industrial production of SiC grains from the exhaust air from edge mills and ring roller mills by bag filters or cyclones and the quality pigment F according to DDR standard TGL 8005/01 corresponds. This quality is characterized by the following standard requirements:
SiC >85 %SiC> 85%
Feuchte <0,4%Humidity <0.4%
> 63 pm max. 0,2 %> 63 pm max. 0.2%
> 28 pm max. 5 % >14μηι max. 20%> 28 pm max. 5%> 14μηι max. 20%
Dieses Material war bisher durch hohe Anteile an Verunreinigungen praktisch ein schwer absetzbares Nebenprodukt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird hinsichtlich der Entfernung der Verunreinigungen so durchgeführt, daß zunächst zu einer 5-20%igen Natronlauge oder Kalilauge bei 20-900C, vorzugsweise 5O-80°C, unter Rühren eine wäßrige Suspension des auf Kornfeinheit 4-6μιη aufgemahlenen SiC bzw. das Pigment F mit 250-500g/l Feststoff so langsam zugegeben wird, daß ein übermäßiges Schäumen durch den bei der Reaktion des freien Siliciums mit Natronlauge entstehenden Wasserstoffs vermieden wird. Diese Verfahrensweise ist deshalb notwendig, weil insbesondere im Pigment F mehr freies Si enthalten ist als in den standardisierten SiC-Siebkörnungen oder SiC-Mikrokörnu.igen. Bedingt durch die Feinkörnigkeit des Materials kann es bei zu rascher Umsetzung zur Bildung von steifen Schäumen kommen, die selbst unter Einsatz größerer Mengen Entschäumungsmittel, nur schwer zerstört werden können, wodurch dann die Reaktion nicht mehr beherrschbar wird. Nach beendeter Umsetzung wird der Feststoff mittels Filtereinrichtungen, wie Vakuumnutsche oder Vakuumdrehfilter, abgetrennt undThis material was previously by high levels of impurities practically difficult to deduct by-product. With regard to the removal of the impurities, the process according to the invention is carried out so that initially to a 5-20% sodium hydroxide or potassium hydroxide at 20-90 0 C, preferably 5O-80 ° C, with stirring, an aqueous suspension of 4-6μιη ground to grain fineness SiC or the pigment F with 250-500g / l solid is added so slowly that excessive foaming is avoided by the resulting in the reaction of the free silicon with sodium hydroxide solution of hydrogen. This procedure is necessary because in particular in the pigment F more free Si is contained than in the standardized SiC sieve grains or SiC Mikrokörnu.igen. Due to the fine granularity of the material, too rapid a reaction can lead to the formation of rigid foams which, even when using relatively large amounts of defoaming agent, are difficult to destroy, as a result of which the reaction can no longer be controlled. After completion of the reaction, the solid by means of filtering devices, such as vacuum or vacuum rotary filter, separated and
zur Entfernung dor Hauptmenge der überschüssigen Natronlauge oder Kalilauge mit Wasser bis zur nur noch schwach alkalischen Reaktion des Waschfiltrats gewaschen. Der gewaschene Feststoff wird dann im Wasser aufgeschlämmt und bei 5O-90°C mit Salzsäure und Flußsäure zur Entfernung der restlichen Verunreinigungen behandelt. Der Gehalt an Mineralsäuren in der Reaktionsmischung soll zwischen 2,5 und 20%, vorzugsweise bei 50%, liegen, Dabei wird zunächst die Behandlung mit Salzsäure durchgeführt zur Lösung von Fe sowie Fe-, Al- und Ca-Verbindungen und nach Abtrennung der sauren Lösungen der Verunreinigungen eine nochmalige Behandlung mit verdünnter Flußsäure zur Lösung von SiO2 durchgeführt. Prinzipiell ist auchdie alleinige Behandlung mit Flußsäure möglich, wobei die Auflösung von Fe sowie von Fe-, Al- und Si-Oxiden auch erreicht wird. Da Flußsäure aber beträchtlich teurer ist als Salzsäure, ist es aus ökonomischen Gründen günstiger, zunächst die Hauptmenge der in HCI löslichen Verunreinigungen durch Behandlung mit Salzsäure zu entfernen und Flußsäure nur zur Herauslösung des SiO2 einzusetzen. Bei der alleinigen Anwendung von Flußsäure gelingt außerdem eine vollständige Abtrennung der Anteile an CaO nicht wogen der Bildung von schwerlöslichem CaF2. An Stelle von Salzsäure kann mit ähnlicher Wirkung auch verdünnte Schwefelsäure sowie andere starke Mineralsäuren eingesetzt werden. Wegen der Bildung von schwerlöslichem CaSO4 ist aber der Reinigungseffekt geringer. Das nach dem beschriebenen Verfahren erhaltene gereinigte und gewaschene feinkörnige SiC kann in der vorliegenden Körnung nach dem Trocknen bereits für bestimmte Anwendungszwecke (Mikroschleifmittel, Herstellung von siliciuminfiltrierten SiC-Werkstoffen SSiC) eingesetzt werden. Für die Herstellung sinterfähiger SiC-Pulver mit Kornfeinheit 1 pm und feiner erfolgt nach Aufschlämmung in Wasser die Mahlung in verschleißgeschützten Mahlaggregaten mit Mahlkörpern aus SiC ohne weiteres Einbringen von metallischen und artfremdenBestandteilen. Alternativ ist auch nach Entfernung des Wassers aus dem gereinigten und gewaschenen SiC die Aufschlämmung in organischen Mahlflüssigkeiten und Mahlung mit SiC-Mahlkörpern möglich. Der Verschleißschutz der Mahlaggregate gegen die stark abrasive Wirkung des Mahlgutes kann durch Auskleidung mit elastischen Kunststoffen oder mit SiC-Werkstoffen erreicht werden. Als Mahlkörper können Kugeln aus gesintertem SiC oder grobe SiC-Siebkörnungen, die bei der Aufarbeitung und Klassierung von industriell hergestelltem ACHESON-SiC anfallen, eingesetzt werden.washed to remove the majority of excess sodium hydroxide or potassium hydroxide solution with water until only weakly alkaline reaction of the washing filtrate. The washed solid is then slurried in water and treated at 5o-90 ° C with hydrochloric acid and hydrofluoric acid to remove the remaining impurities. The content of mineral acids in the reaction mixture should be between 2.5 and 20%, preferably 50%. The treatment with hydrochloric acid is first carried out for the solution of Fe and Fe, Al and Ca compounds and after removal of the acid Solutions of the impurities carried out a repeated treatment with dilute hydrofluoric acid to dissolve SiO 2 . In principle, the sole treatment with hydrofluoric acid is possible, the dissolution of Fe and of Fe, Al and Si oxides is also achieved. However, since hydrofluoric acid is considerably more expensive than hydrochloric acid, it is more economical for economic reasons first to remove the majority of the HCI-soluble impurities by treatment with hydrochloric acid and to use hydrofluoric acid only to remove the SiO 2 . In the case of the sole use of hydrofluoric acid, moreover, complete separation of the CaO components does not result in the formation of sparingly soluble CaF 2 . Diluted sulfuric acid and other strong mineral acids can be used in place of hydrochloric acid with a similar effect. Because of the formation of poorly soluble CaSO 4 but the cleaning effect is lower. The purified and washed fine-grained SiC obtained by the process described can be used in the present granulation after drying already for certain applications (microabrasives, production of silicon Sii-SiC materials SSiC). For the production of sinterable SiC powders with grain fineness of 1 μm and finer, after grinding in water, grinding takes place in wear-resistant grinding units with SiC grinding media without further introduction of metallic and foreign components. Alternatively, even after removal of the water from the purified and washed SiC, the slurry in organic milling liquids and milling with SiC grinding media is possible. The wear protection of the grinding units against the highly abrasive effect of the ground material can be achieved by lining with elastic plastics or with SiC materials. The grinding media used can be balls made of sintered SiC or coarse SiC sieve grains, which are obtained in the processing and classification of industrially produced ACHESON SiC.
In einer Fließbettgegenstrahlmühle mit Sich, ,t wurde die SiC-Siebkörnung 5 nach DDR-Standard TGL 8005/01 mit der Hauptfraktion 50-63μηι,95,2%SiC,0,9%Si frei, 1,8%SiO2,0,40% Cfrei,0,81% Fe, 0,1 %AI,0,2% Ca bei einem Luftdurchsatzvon 200m3/h und Mahlgutdurchsatz von 7kg/h gemahlen, wobei ein Produkt mit der KörnungIn a fluid-bed opposed jet mill with it, the SiC Siebkörnung 1.8% SiO 2 was 5 to DDR standard TGL 8005/01 with the main fraction 50-63μηι, 95.2% SiC, Si 0.9% free t, 0 , 40% C free, 0.81% Fe, 0.1% Al, 0.2% Ca at an air flow rate of 200m 3 / h and millbase throughput of 7kg / h ground, using a product with the grain size
d97 = 11 pm ' d 97 = 11 pm '
d60= 5,2 μπιd 60 = 5.2 μπι
d3 = 1,8 pm anfiel, das 93,2% SiC, 3,3% SiO2,1,9% Si frei, 0,70% C frei und 1,2% Fe2O3, 0,1 % AI2O3 und 0,2% CaO enthielt.d 3 = 1.8 pm, 93.2% SiC, 3.3% SiO 2 , 1.9% Si free, 0.70% C free and 1.2% Fe 2 O 3 , 0.1% Al 2 O 3 and 0.2% CaO.
15kg dieses Materials wurden in 3Ol Wasser aufgeschlämmt unter Rühren in 22,518O0C heiße 10%ige Natronlauge eingetragen. Bei 80°C wurde 60 min gerührt. Auf einer Vakuumnutsche wurde der Feststoff dann abgesaugt, mit Wasser gewaschen bis pH8 des Waschfiltrats. Die Suspension war gut filtrierbar (Filtriergeschwindigkeit 4,0 l/mVmin). Der nutschenfeuchte Feststoff wurde in 22,5110%iger Salzsäure aufgeschlämmt und die Suspension bei 8O0C 60min gerührt. Nach Zusatz von 5140%iger Flußsäure wurde nochmals 30min bei 80°C gerührt. Die resultierende saure Suspension wurde auf einer Vakuumnutsche filtriert (Filtriergeschwindigkeit 4,5l/m2/min) und der SiC-Feststcff mit Wasser säurefrei gewaschen. Der feuchie Feststoff enthielt 37,3% H2O. Er wurde im Trockenschrank bei 1050C getrocknet. Erhalten wurden 13,5kg SiC-Pulver mit98% SiC15 kg of this material were slurried in 3Ol water with stirring in 22.518O 0 C hot 10% sodium hydroxide solution. At 80 ° C was stirred for 60 min. The solid was then filtered off with suction on a vacuum chute, washed with water until pH 8 of the washing filtrate. The suspension was readily filterable (filtration rate 4.0 l / mVmin). The nutsche moist solid was slurried in 22.5110% hydrochloric acid and the suspension was stirred at 8O 0 C for 60 min. After addition of 5140% hydrofluoric acid was stirred again at 80 ° C for 30 min. The resulting acidic suspension was filtered on a suction filter (filtration rate 4.5 l / m 2 / min) and the SiC solid was washed free of acid with water. The moist solid contained 37.3% H 2 O. It was dried in an oven at 105 0 C. 13.5 kg SiC powder containing 98% SiC were obtained
0,02% Si frei0.02% Si free
0,35% SiO2 0.35% SiO 2
0,01 % Fe0.01% Fe
0,04% Al0.04% Al
0,01% Ca.0.01% approx.
92,3% SiC92.3% SiC
2,0 % Si frei2.0% Si free
0,6 % C frei0.6% C free
0,6 %Fe0.6% Fe
0,14% Ca0.14% Ca
0,1 %AI0.1% AI
1,12% O2 (als SiO2 + Metalloxide)1.12% O 2 (as SiO 2 + metal oxides)
d97 = 17 pmd 97 = 17 pm
dM = 5,2 pmd M = 5.2 pm
d3 = 2,4 pmd 3 = 2.4 pm
wurde wie folgt verarbeitet:was processed as follows:
80kg Material wurden in 1601 Wasser aufgeschlämmt und unter Rühren in 2401 auf 800C vorgewärmte 10%ige Natronlauge eingetragen und 60min gerührt. Dann wurde über eine Filternutsche abfiltriert und gewaschen. Das feuchte SiC-Material wurde in 1201 Wasser aufgerührt und nach Zusatz von 240110%iger Salzsäure bei 8O0C 120min gerührt. Dann wurde wieder über Filternutsche filtriert und mit Wasser gewaschen.80 kg of material were slurried in 1601 water and added with stirring in 2401 at 80 0 C preheated 10% sodium hydroxide solution and stirred for 60 min. Then it was filtered off through a suction filter and washed. The wet SiC material was stirred up in water and after addition of 1201 240110% strength hydrochloric acid was stirred at 8O 0 C 120min. It was then again filtered through suction filters and washed with water.
Das Material enthielt bezogen auf Trockensubstanz 98 %SiC 0,02% Si freiThe material contained 98% SiC 0.02% Si based on dry substance
0,03% Fe ·0.03% Fe ·
0,04% Al 0,02% Ca 0,90% O2 (als SiO2 + Metalloxide).0.04% Al 0.02% Ca 0.90% O 2 (as SiO 2 + metal oxides).
Durch nochmaliges Behandeln des feuchten Materials mit 14140%iger Flußsäure in Suspension mit 1201 Wasser durch zweistüridiges Rühren bei 60cC, nachfolgendes Abfiltrieren, Waschen und Trocknen wurde ein SiC-Pulver mit 98 % SiC 0,02% Si frei 0,02% Fe 0,03% Al 0,02% CaA SiC powder with 98% SiC 0.02% Si 0.02% Fe was released by again treating the wet material with 14140% hydrofluoric acid in water by suspension 1201 zweistüridiges stirring at 60 c C, subsequent filtration, washing and drying 0.03% Al 0.02% Ca
0,19% O2 (als SiO2 + Metalloxide) erhalten.0.19% O 2 (as SiO 2 + metal oxides).
5kg des Materials wurden in 5I Wasser suspendiert und in einer mit Polyurethan-Gießelastomeren ausgekleideten Ringspaltmühle und mit 1,8kg SiC-Mah!körpern (0,5-1,5 mm 0) bei Durchsatz von 20l/h (Kreislauffahrweise) 12 Stunden gemahlen. Erhalten wurde nach der Abtrennung der Mahlflüssigkeit in einem Vakuumtrockenschrank ein SiC-Pulver mit d97 =5 kg of the material was suspended in 5 l of water and ground in a ring mold mill lined with polyurethane cast elastomers and with 1.8 kg SiC mah bodies (0.5-1.5 mm 0) at a throughput of 20 l / h (circulation mode) for 12 hours , Obtained after separation of the milling liquid in a vacuum oven, a SiC powder with d 97 =
d3 = 0,2 pm.d 3 = 0.2 pm.
Gegenüber dem Ausgangsmaterial waren die Gehalte an Verunreinigungen mit Ausnahme des Gehaltes an Sauerstoff unverändert. Der Gehalt an O2 war von 0,17 auf 0,48% angestiegen.Compared with the starting material, the contents of impurities were unchanged except for the content of oxygen. The content of O 2 had increased from 0.17 to 0.48%.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD31769788A DD292814A7 (en) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | PROCESS FOR PREPARING PURE SILICON CARBIDE POWDER |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD31769788A DD292814A7 (en) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | PROCESS FOR PREPARING PURE SILICON CARBIDE POWDER |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD292814A7 true DD292814A7 (en) | 1991-08-14 |
Family
ID=5600778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DD31769788A DD292814A7 (en) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | PROCESS FOR PREPARING PURE SILICON CARBIDE POWDER |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD292814A7 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2715398A1 (en) * | 1994-01-27 | 1995-07-28 | Ceramiques Composites | Process for producing silicon carbide ceramic materials, essentially of alpha form and ceramic materials obtained in particular by said process. |
-
1988
- 1988-07-08 DD DD31769788A patent/DD292814A7/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2715398A1 (en) * | 1994-01-27 | 1995-07-28 | Ceramiques Composites | Process for producing silicon carbide ceramic materials, essentially of alpha form and ceramic materials obtained in particular by said process. |
| EP0665196A1 (en) * | 1994-01-27 | 1995-08-02 | CERAMIQUES & COMPOSITES S.A. | Process for the production of silicon carbide ceramic materials, substantially in alpha form, and ceramic materials obtained particularly by said process |
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