DD298493A5

DD298493A5 - Verfahren zur herstellung von kieselsaeure hnher reinheit

Info

Publication number: DD298493A5
Application number: DD32476189A
Authority: DD
Inventors: Juergen Meisel; Hartmut Tschritter; Bernd Dassler; Guenter Diekers
Original assignee: Chemiewerk Bad Koestritz Gmbh,De
Priority date: 1989-01-02
Filing date: 1989-01-02
Publication date: 1992-02-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kieselsaeure hoher Reinheit. Durch die Erfindung wird aus Alkalisilicatloesung technischer Reinheit eine feste Form der Kieselsaeure mit hoher chemischer Reinheit hergestellt, die zu einem Rohstoff fuer hochwertige Glaeser und Keramik, insbesondere fuer Kieselglas, weiterverarbeitet werden kann. Erfindungsgemaesz erfolgt die Herstellung stufenweise durch mehrmalige Umstrukturierung des Kieselsaeuregeruestes, indem in der 1. Stufe eine Alkalisilicatloesung durch stark saure Ionenaustauscher in eine vorgereinigte gelierfaehige Kieselsaeureloesung mit 2 bis 20 * SiO2 und einem p H-Wert 5 ueberfuehrt, in der 2. Stufe diese mittels eines Einfrier-Auftauzyklus in lepidoide Kieselsaeure umgewandelt, die anschlieszend mit Schwefelsaeure versetzt wird, wobei Verunreinigungen geloest und durch Filtration und Waschen mit Wasser entfernt werden, in der 3. Stufe diese vorgereinigte lepidoide Kieselsaeure durch Aufloesen in Alkalihydroxid zu einer Alkalisilicatloesung umgesetzt, aus der weitere Verunreinigungen durch Sedimentation abgetrennt werden, in der 4. Stufe diese Alkalisilicatloesung durch Einleiten in Schwefelsaeure erneut in eine gelierfaehige Kieselsaeureloesung ueberfuehrt, die wiederum mittels eines Einfrier-Auftauzyklus in lepidoide Kieselsaeure umgewandelt wird und die zur Feinstreinigung nochmals mit Schwefelsaeure behandelt, filtriert und mit Wasser ionenfrei gewaschen wird. Durch diese Verfahrensweise wird eine Kieselsaeure mit weniger als 30 ppm Gesamtverunreinigung, wobei die Verunreinigungen an Eisen und Titan jeweils weniger als 5 ppm, in der Summe der Alkalielemente weniger als 10 ppm betragen, hergestellt.{Kieselsaeure; hochreine Kieselsaeure; Alkalisilicat; Kieselglas}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Durch die Erfindung wird aus wäßriger Alkalimetallsilicatlösung eine feste Form der Kieselsäure erhalten, deren Struktur und hohe chemische Reinheit für die Weiterverarbeitung zu einem Rohstoff für hochwertige Gläser und Keramik, insbesondere für Kieselglas, besonders geeignet ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik Für viele Anwendungsgebiete werden die Anforderungen an die chemische Reinheit von Kieselsäureerzeugnissen ständig

höher. Speziell bei Glaswerkstoffen für die Herstellung von Silizium-Einkristallen, mikroelektronische Bauteile und bei Gläsernmit extrem hoher Lichtdurchlässigkeit liegen die Reinheitsforderungen für den Gehalt an Fremdelementen durchweg im Bereichweniger ppm (10~⁴%).

Grundlage der großtechnischen Herstellung von Kieselsäureerzeugnissen der verschiedensten Form sind natürliche silicatische Rohstoffe, vor allem Quarze und Sande, aus denen nach bekannten Verfahren wäßrige Alkalisilicatlösungen technischer Reinheit, sogenannte „Wassergläser" hergestellt werden, cjie der eigentliche Rohstoff für die technische Kieselsäurechemie Als Rohstoff für besonders hochwertige Gläser wurden bisher vor allem hochreine natürliche Quarze (z. B. Bergkristall)

eingesetzt. Ihr Vorkommen ist jedoch begrenzt und ihre direkte Verarbeitung sehr stark abhängig von der chemischen Reinheitund mineralogischen Qualität, Spitzenqualitäten sind kaum noch verfügbar. Aus diesem Grund werden zunehmend leichterverfügbare und kostengünstigere Rohstoffe geringerer Reinheit wie z. B. Gangquarze sowie Sande und Aufbereitungsrückständeanderer Mineralien durch physikalische und chemische Prozesse weiter aufbereitet.

So werden Eisenverunreinigungen durch Behandlung mit Salzsäure weitgehend entfernt (DD-PS 53688, DE-PS 678380, US-

PS2169122).

Durch eine modifizierte H CI/H₂SO₄/Oxalsäure- (DD-PS 136259), HCI/Flußsäure-(DD-PS126055) bzw. HCI/Flußsäure- Behandlung mit nachfolgender thermischer Behandlung bei 800°C bis 1200⁰C (DD-PS 160967) werden außer der Hauptverunreinigung Eisen auch weitere Schwermetalle entfernt. Von Nachteil bei diesen Verfahren, die zum Teil hohe Reinheiten erbringen, ist jedoch, daß mit großen Mengen hochkonzentrierten aggressiven Säuren (HCI, Flußsäure) gearbeitet

werden muß, woraus eine hohe Korrosionsbeanspruchung der Apparate und Ausrüstungen, hohe Abwasserbelastung undhohe Umweltbelästigung resultiert. Dahergingen die Bestrebungen dahin, die Salzsäure durch weniger aggressive Säuren, wie

Schwefelsäure i>nd durch andere Zusätze zur chemischen Bindung der Verunreinigungen zu reduzieren bzw. zu ersetzen. In der

DE-OS2805547 wird ein Veifahren zur Herstellung von Kieselsäuregelen, Xerogelen oaer Silikatlösungen mit sehr geringen Verunreinigungen durch Behandlung des Rohstoffes mit HCI und Zusätzen, wie Polyphosphate, Oxalsäure, Nitrilotriessigsäure oder deren Natriumsalze beschrieben. Bei diesem Verfahren ist jedoch von Nachteil, daß derartige Zusätze teuer sind und außerdem die Erzielung hochreiner Endprodukte stören. So ist Phosphor bekanntermaßen ein störendes Element für die Verwendungsrichtung Mikroelektronik. In äer DEOS3536106 wird ein Verfahren zur Her· teilung feinpulvriger Si0₂-Rohstoffe beschrieben. Hierbei wird ein Verfahren zur Herstellung feinpulvriger SiO₂-Rohstoffe beschrieben. Hierbei wird Alkalimetai'silicat unter Einhaltung großtechnisch schwer beherrschbarer Bedingungen zunächst mit Alkohol versetzt, durch Mineralsäure SiO₂ ausgefällt und anschließend mit Mineralsäure ausgewaschen, wobei als Mineralsäure HCI oder HNO₃ bnvorzugt ist.

Außerdem ist ein Verfahren nach der DEOS3604732 bekannt, wonach aus Alkalimetallsilicat wasserhaltige Kieselsäure mit einem Verunreinigungsgrad von nicht mehr als 50ppm erzielt wird. Als Verunreinigungen wurden B, Al, P, Ca, Ti, Fe und Zr entfernt. Nach diesem Verfahren wird der Rohstoff in die Mineralsäure durch eine Pufferphase aus flüssigen niedrigen Kohlenwasserstoffen geführt. Entsprechend der Beispiele wird die hohe Reinheit jedoch nur durch eine kombinierte Mineralsäurebehandlung von HCI und H₂SO₄ erreicht.

Mit diesen Verfahren werden jedoch Nachteile, die an das Arbeiten mit Salzsäure gebunden sind, auch nicht durch den teilweisen Ersatz dieser, aufgehoben.

Anderenteils ist bekannt, daß durch eine Behandlung mit nur Schwefelsäure die Reinheitsgrade des Endstoffes schlechter und damit für eine Weitervera· bettung ungenügend sind. Es wurde vorgeschlagen, diese Diskrepanz dadurch zu überwinden, daß die Behandlung mit H₂SO₄ unter verschärften Reaktionsbedingungen, z. B. mit 62%iger H₂SO₄ bei Siedetemperatur (US-PS 2 233695) mit H₂SO₄ bis 12O⁰C und 10 Atmosphären Druck im Rührautoklaven (FR 1544 545) zu überwinden.

Die verschärften Reaktionsbedingungen erfordern einen erhöhten technologischen Aufwand, so daß die vorher genannten Vorteile der Anwendung der H₁-SO₄ gegenüber der Anwendung der HCI aufgehoben werden.

Weiterhin wurde vorgeschlagen, die Effektivität der H₂SO₄-Behandlung durch Komplexbildner, wie Alkalichloride (US-PS 3 374 062) durch Metalle, wie Ferrosulfat (DE-PS572195) und Zusätze, wie Hypophosphit (DL·PS 130655) zu erhöhen. Hierbei ist jedoch von Nachteil, daß zum Teil nicht alle Verunreinigungen abgetrennt werden können und außerdem unerwünschte Sekundärverunreinigungen die Reinheit des SiO₂ zusätzlich verschlechtern.

Zur Herstellung sehr reiner wasserhaltiger lepidoider (schuppenförmiger) Kieselsäuren wird eine Kieselsäurelösung nach dem Einfrieren und anschließendem Auftauen ebenfalls mit konzentrierter Salzsäure und anschließend thermisch behandelt (DD- :-Cni910, DE-AS1192629).

In der DE-OS2040459 wird ein Verfahren zur Herstellung hochreiner lepidoider Kieselsäure aus wäßriger Alkalimetailsilicatlösung durch Ansäuren mit einer Phosphorsäure, die mindestens eine Hydroxyl- und/oder Aminogruppe enthält, Ausfrieren, Wiederauftauen, Filtrieren, Waschen und Trocknen beschrieben, wodurch nur Al, Fe und Ti bis auf eine Summe von etwa 60ppm entfernbar sind, jedoch ein Fe-Gehalt nicht unter 50 ppm erreichbar ist und damit die Anwendung erheblich eingeschränkt wird.

Von Nachteil ist hierbei jedoch der Einsatz einer größeren Menge Al-, Fe- und Ti-Ionen kompexierenden organischen Säure, so daß dieses Verfahren für eine großtechnische Anwendung nicht geeignet ist. Wird lepidoice Kieselsäure aus Wasserglas durch Ansäuren mit H₂SO₄, Einfrieren und den üblichen Weiterverarbeitungsschritten gewonnen, so weist diese noch eine große Menge an Verunreinigungen (Al, Fe, Ti) auf, die sich durch bloßes Auswaschen nicht entfernen lassen (DE-AS 1268122). Zusammenfassend ist festzustellen, daß zwar Verfahren zur Herstellung von Kieselsäure (SiO₂) hoher Reinheit durch chemische Behandlung von verschiedenen SiO₂-Materialien, wie Sand, Quarz, Kieselgel, lepidoide Kieselsäure und Silicate, bei denen die Fremdelemente von der gegebenen bzw. von d6r für den jeweiligen Verwendungszweck günstigen Struktur der Kieselsäure abgelöst werden, bekannt sind, die jedoch entweder unter sehr aggressiven Bedingungen bei hoher Umwelt- und Korrosionsbelastung oder zusätzlich nur mit teuren, im großtechnischen Maßstab schwer verfügbaren Chemikalien ablaufen. Außerdem bleibt bei den bekannten Verfahren, die eine Kieselsäure hoher Reinheit herstellen, die Entfernung der Alkalimetalle unberücksichtigt, da ein gewisser Alkalianteil für spezielle Weiterverarbeitungszwecke, wie Herstellung von reinem Silizium für Solarzellen, nicht stört (DE-OS3604732).

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein ökonomisch günstiges Verehren zur Herstellung von Kieselsäure hoher Reinheit aus Alkalisilicatlösungen technischer Reinheit, welche ja nach Anwenderforderungen eine Kieselsäure liefert, bei der die Summe an verunreinigenden Elementen bis unter 30ppm beträgt, wöbe! die Verunreinigungen an Eisen und Titan jeweils bis unter 5ppm und bei der Summe der Alkalielemente bis unter 10ppm gesenkt werden können.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung hochreiner Kieselsäure aus Alkalisilikatlösungen technischer Reinheit unter milden Verfahrensbedingungen und mi', wenig aggressiven Reinigungszusätzen zu entwickeln, durch das keine erhöhte Korrosionsbeanspruchung der Apparate und Ausrüstungen erfolgt, das umweltfreundlich und kostengünstig arbeitet und somit für eine großtechnische Produktion anwendbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Herstellung durch mehrmalige Umstrukturierung des Kieselsäuregerüstes erfolgt, indem in der I.Stufe eine Alkalisilicatlösung durch stark sauren Ionenaustauscher in eine vorgereinigte gelierfähige Kieselsäurelösung mit 2 bis 20Ma.-% und einem pH-Wert £ 5 überführt, in der 2.Stufe diese mittels eines Einfrier-, Auftauzyklus in lepidoide Kieselsäure umgewandelt, die anschließend mit Schwefelsäure versetzt wird, wobei Verunreinigungen gelöst und durch Filtration und Waschen mit Wasser entfernt werden, in der 3. Stufe diese vorgerainigte lepidoide Kieselsäure durch Auflösen in Alkalihydroxid zu einer Alkalisilicatlösunp umgesetzt wird, aus der die unlöslichen

Verunreinigungen durch Sedimentation abgetrennt werden, in der 4. Stufe diese Alkalisilicatlösung durch Einleiten in Schwefelsäure erneut in eine gelierfähige Kieselsäurelösung überführt, die wiederum mittels eines Einfrier- Auftauzyklus zu lepidoide Kieselsäure umgewandelt wird und die zur Feinstreinigung nochmals mit Schwefelsäure behandelt, filtriert und mit Wasser ionenfrei gewaschen wird.

Es ist günstig, wenn ¹Ae Behandlung der lepidoiden Kieselsäure mit Schwefelsäure einer Konzentration von 10 bis 30 Ma.-% unter Rühren in 0,5 bis 2h bei einer Temperatur von 8O⁰C bis 100°C erfolgt, wobei die Masseanteile SiO₂:H₂SO₄ sich wie 2:1 bis 1:2 verhalten.

Besonders vorteilhaft und wirksam ist, wenn die Behandlung der lepidoiden Kieselsäure mit einem Gemisch von Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid erfolgt, wobei die Massenanteile SiO₂ und H₂O₂ sich wie 1000:1 bis 100:1 verhalten.

Die aus lepidoider Kieselsäure und Alkalihydroxid (MeOH) Hergestellte Alkallsilikatlösung weist vorzugsweise eine SiO₂-Konzentration von 10 bis 20Ma.-% und ein Molverhältnis von SiO₂:Me₂O wie 2,5 bis 3,5:1 auf.

Es ist vorteilhaft, worin die Stufen 3 und 4 mehrmals durchlaufen werden.

Erfindungsgemäß wird aus einem technischen, insbesondere durch Eisen, Aluminium, Titan und Erdalkalien verunreinigten Alkalisilicat unter vergleichsweise milden Bedingungen hinsichtlich der Konzentration der eingesetzten Agenzien sowie der Temperatur und des Druckes eine Kieselsäure hoher Reinheit, das heißt eine Kieselsäure mit weniger als 30ppm Gesamtverunreinigungen, hergestellt.

Es ist überraschend, daß erfahrungsgemäß sehr fest gebundene Verunreinigungen bereits unter milden Verfahrencbedingungen mit Hilfe der mehrmaligen Umstrukturierung des Kieselsäuregerüstes von diesem ablösbar sind.

Voraussetzung dazu ist jedoch, daß die erfindungsgemäße Reihenfolge der einzelnen Stufen eingehalten wird.

Die erfindungsgemäße Kombination von Strukturänderung und Reinigungsprozeß erfolgt, indem

- in der 1. Stufe der Haüptteil der Alkali- und Erdalkalimetalle und der gelöste Teil der Schwermetalle,

- in der 2. Stufe der Hauptteil der Elemente Aluminium und Titan sowie der säurelösliche Teil der Schwermetalle,

- in der 3. Stufe weitere Anteile von Aluminium und der Schwermetalle und

- in der 4. Stufe nochmals Alkalien, Erdalkalien, Titan und Schwermetalle abgetrennt werden.

Bei dem abschließenden Auswaschen im sauren pH-Bereich erfolgt die Lösung der letzten Spuren an Schwermetallen, sowie die Verdrängung der Alkali- und Erdalkalimetallionen.

Die Stufe 3 unterscheidet sich von den anderen Stufen dadurch, daß die Kieselsäure in Lösung gebracht wird und die Verunreinigungen in ungelöster Form anfallen und somit als festes Sediment abgetrennt werden.

Es ist überraschend, da die in der 3. Stufe zugesetzte große Menge an Alkalimetallionen (ca. lOOOOOfacher Überschuß gegenüber Grenzwert und Endprodukt) keineswegs einen negativen Effekt für die Erzielung eines alkaliarmen Endproduktes, sondern wahrscheinlich sogar einen günstigen Einfluß auf die Verdrängung anderer Fremdionen vom Kieselsäuregerüst haben.

Durch die Bedingungen in der 4. Stufe werden die zugesetzten Alkalimetallionen zusammen mit den letzten Spuren dir anderen störenden Elemente abgetrennt.

Ausführungsbeispiele

Beispiel 1

4Ol einer Natriumsilicatlösung (technische Natronwasserglaslösung) mit 26,0% SiO₂ und 7,8% Na₂O werden unter Rühren langsam in eine Suspension von 1001 stark saurem Kationenaustauscher (Wofatit" KPS) vom pH-Wert 2,0 und einer Temperatur von+5⁰C eingeleitet.

Nach Erreichen eines pH-Wertes von 2,7 wird die Reaktionsfiüssigkeit vom Austauscher getrenn'.. Man erhält 1321 einer kolloidalen Kieselsäurelösung mit einer SiO₂-Konzentration von 9% und einer Dichte von 1,058g/cm³, die Temperatur beträgt 12°C. Diese Lösung wird in flache kunststoffbeschichtete Metallbehälter mit den Abmessungen 1000 x 600 χ 60 mm gefüllt und in einem Kältemittelbad bei einer Temperatur von -15°C im Verlaufe von 5Std. vollständig durchgefroren.

Anschließend taut man die Masse auf, wobei ein Gemisch aus fester Kieselsäure von schuppenartiger äußerer Form (lepidoide Kieselsäure) und Schmelzwasser resultiert.

Das Gemisch wird in eine säurefest ausgekleidete Rührmaschine überführt υ no auf eine Feststoffkonzentration von 180g/l gebracht. Unter Rühren erfolgt die Vermischung mit 111 konzentrierter Schwefelsäure (Kontaktschwefelsäure der Qualität chemisch rein), es resultiert eine Säurekonzentration von 180g H₂SO* pro Liter.

Unter stetigem Rühren wird auf 90⁰C erhitzt und bei dieser Temperatur eine Stunde lang gerührt.

Auf einer Porzellannutsche wird das Produkt mit entionisiertem Wasser ausgewaschen und scharf abgesaugt.

30kg der so vorgereinigten, filterfejchten Kieselsäure mit einem Wassergehalt von 65% werden unter Rühren portionsweise so zu 12I einer 24%igen Natronlauge gegeben, daß die Kieselsäure jedesmal praktisch vollständig in Lösung geht. Die Temperatur wird während der Zugabe langsarr bis auf 70^eC gesteigert und nach beendeter Zugabe wird 1 Stunde bei dieser Temperatur nachgerührt.

Man erhält 34I einer Natriumsilicatlösung mit folgenden Parametern:

SiO₂ Konzentration: 24,8%

Molverhältnis SiO₂: Na₂0:3,48

Dichte: 1,244g/cm³

Diese Silicatlösung wird 20 Tage gelagert, bis die Klärung erfolgt ist. Danach wird sie durch Dekantieren und Zentrifugieren vom abgesetzten Schlamm getrennt. Die Lösung muß frei von Trübungen und Verfärbungen sein.

3Ol dieser Silicatlösung werden unter intensivem Rühren langsam in eine Schwefelsäure-Eis-Suspension von -12⁰C eingeleitet, hergestellt aus 60kg Eis von entionisiertem Wasser und 6,5Ol konzentrierter Schwefelsäure der o.g. Qualität.

Die Zugabe der Natriumsilicatlösung wird bei pH 1,8 beendet, die Dichte der Reaktionsfiüssigkeit beträgt 1,145g/cm³, ihre Temperatur 15°C.

In den o.g. Einfrierbehältern wird diese Flüssigkeit im Kältemittelbad bei - 15⁰C in 6 Stunden vollständig durchgefroren. Danach wird die Masse aufgetaut, das Schmelzwasser abdekantiert und mit entionisiertem Wasser erneut aufgerührt. Eine erneute

Behandlung mit Schwefelsäure erfolgt unter den o.g. Bedingungen. Auf einer Prozollannutsche wird abgesaugt und 6mal mit je 301 entionisiertem Wasser von aqua dest-Qualitöt gewaschen. Anschließend solange mit einem Wasser von aqua bidest-Quaiität weiter gewaschen, bis an Zulauf und Ablauf der Nutsche gleiche Leitfähigkeit gemessen wird. Als Ergebnis erhält man 25kg einer filterfeuchten Kieselsäure mit folgenden Eigenschaften:

Wassergehalt (Trocknung bei 105⁰C):	58%
Glühverlust (1000⁰C):	18%
Korngröße: größer als 0,25 mm:	20%
kleiner als 0,04 mm:	5%
Chemische Verunreinigu igen (in ppm):	Fe: 2,3
	Al: 9,0
	Ti: 4,4
	Ca: 4,0
	Mg: 0,8
	Na: 3,0
	K: 1,1
	Li: kl. 1,0
	B: 0,15
	Cu: 0,05
	Mn:0,06
	Pb: 0,14
	Cr: 0,06

Beispiel 2

Gemäß Verfahrensweise nach Beispiel 1, jedoch mit Zusatz von jeweils 0,11 einer 30%igen Wasserstoffperoxidlösung zu jeder Säurereinigung. Der Zusatz von Wasserstoffperoxid wirkt sich günstig auf die Entfernung des Elementes Titan aus.

Es wird ein Produkt wie im Beispiel 1, jedoch mit folgender verbesserter Reinheit erhalten:

Chemische Verunreinigungen (in ppm):

Fe: 1,0	Li: kl.	1,0
Al: 2,7	B:	0,13
Ti: 0,8	Cu: kl.	0,05
Ca: 3,0	Mn:	0,05
Mg: 0,8	Pb: kl.	0,1
Na: 3,0	Cr:	0,05
K: 1,0

Beispiel 3

Gemäß Verfahrensweise nach Beispiel 1, jedoch wird die vorgereinigte Kieselsäure nicht zu einer Natriumsiiicatlösung, sondern zu einer Kaliumsilicatlösung verarbeitet, indem unter Rühren 30kg der filterfeuchten vorgereinigten Kieselsäure mit einem Wassergehalt von 59% portionsweise zu 18,51 einer 30%igen Kalilauge gegeben werden.

Die Ansatzführung erfolgt wie im Beispiel 1.

Man erhält 421 Kaliumsilikatlösung mit folgenden Parametern:

SiO₂- Konzentration: 21,2%

Molverhältnis SiO₂:K₂O: 2,74 Dichte: 1,292 g/cm³

Na?h entsprechender Alterung und Reinigung werden 4Ol dieser Kaliumsilicatlösung mit einer Schwefelsäure-Eis-Suspension aus 80kg Eis und 6,931 konzentrierter Schwefelsäure umgesetzt.

Reaktionsführung und Weiterbehandlung der entstandenen Reaktionsflüssigkeit erfolgt wie im Beispiel Es werden 25 kg einer Kieselsäure mit folgenden Eigenschaften erhalten:

Wassergehalt (105⁰C): 60%

Glühverlust(1000°C): 16%

Korngröße: größer als0,25 mm: 10%

kleiner als 0,04 mm: 8%

Chemische Verunreinigungen (in ppm): Fe: 1,2

Al: 4,0

Ti: 3,1

Ca: 2,8

Mg: 0,9

Na: 2,0

K: 2,0

Li: kl. 1,0

B: 0,13

Cu: 0,05

Mn: 0,07

Pb: 0,10

Cr: 0,06

Beispiel 4

Gemäß Verfahrensweise nach Beispiel 1, jedoch werden 25kg der erhaltenen filterfeuchten Kieselsäure wiederum in 121 einer 24%igen Natronlauge aufgelöst. Die erhaltene Naaiumsilikatlösung wird 2 Wochen ruhig gelagert und anschließend vom Sediment getrennt.

Die Weiterverarbeitung der Lösung erfolgt wie im Beispiel 1 ,wobei die Endwäsche ausschließlich mit Wasser von Bidost-Qualität erfolgt.

Als Ergebnis erhält man 23 kg einer filterfeuchten Kieselsäure mit den im Beispiel 1 beschriebenen physikalischen Eigenschaften, jedoch mit einer verbesserten chemischen Reinheit.

ChemischeVerunreinigungen(inppm): Fe: 0,5

Al: 3,0 Ti: 2,0 Ca: 1,5 Mg: 0,5 Na: 2,0 K: <0,5 Li: £1,0 B: 0,1 Cu: <0,04

Pb: S0.05 Cr: <0,03

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Kieselsäure hoher Reinheit aus Alkalisilicatlösungen durch Ionenaustausch, Kondensationsreaktionen, saure und alkalische Löseprozesse, Waschen und Filtrieren, gekennzeichnet dadurch, daß die Herstellung stufenweise durch mehrmalige Umstrukturierung des Kieselsäuregerüstes erfolgt, indem in der I.Stufe eine Alkalisilicatlösung durch stark saure Ionenaustauscher in eine vorgereinigte gelierfähige Kieselsäurelösung mit 2 bis 20Ma.-% SiO₂ und einem pH-Wert kleiner/gleich 5,0 überführt, in der 2.Stufe diese mittels eines Einfrier-Auftau-Zyklus in lepidoide Kieselsäure umgewandelt, die anschließend mit Schwefelsäure versetzt wird, wobei Verunreinigungen gelöst werden und durch Filtration und Waschen mitWasser entfernt werden, in der 3. Stufe diese vorgereinigte lepidoide Kieselsäure durch Auflösen in Alkalihydroxid zu einer Alkalisilicatlösung umgesetzt, aus der die unlöslichen Verunreinigungen durch Sedimentation abgetrennt werden, in der 4. Stufe diese Alkalisilicatlösung durch Einleiten in Schwefelsäure erneut in eine gelierfähige Kieselsäurelösung überführt, die wiederum mittels eines Einfrier-Auftauzyklus in lepidoide Kieselsäure umgewandelt wird und die zur Feinstreinigung . nochmals mit Schwefelsäure behandelt, filtriert und mitWasser gewaschen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Behandlung der lepidpiden Kieselsäure mit Schwefelsäure einer Konzentration von 10 bis 30 Ma.-% unter Rühren in 0,5 bis 2 Stunden bei einer Temperatur von 8O⁰C bis 100°C erfolgt, wobei die Massenanteile SiO₂ zu H₂SO₄ sich wie 2:1 bis 1:2 verhalten.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Behandlung der lepidoiden Kieselsäure mit einem Gemisch von Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid erfolgt, wobei die Massenanteile H₂SO₄ und H₂O₂ sich wie 1000:1 bis 100:1 verhalten.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß aus lepidoider Kieselsäure und Alkalihydroxid MeOH unter Rühren bei einer Temperatur von 313 bis 373K eine Alkalisilicatlösung hergestellt wird, die eine Si02-Konzentration von 10 bis 20Ma.-% und ein Molverhältnis SiO₂ zu Me₂O wie 2,5:1 bis 3,5:1 aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Stufen 3 und 4 mehrmals durchlaufen werden.