DE10007785A1 - Verfahren zum Herstellen eines ultrafeinen Siliciumdioxidpulvers - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines ultrafeinen Siliciumdioxidpulvers

Info

Publication number
DE10007785A1
DE10007785A1 DE10007785A DE10007785A DE10007785A1 DE 10007785 A1 DE10007785 A1 DE 10007785A1 DE 10007785 A DE10007785 A DE 10007785A DE 10007785 A DE10007785 A DE 10007785A DE 10007785 A1 DE10007785 A1 DE 10007785A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
silicon dioxide
powder
ultrafine
raw material
dioxide powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE10007785A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10007785B4 (de
Inventor
Akio Yoshida
Hideaki Nagasaka
Akira Kobayashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denka Co Ltd
Original Assignee
Denki Kagaku Kogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denki Kagaku Kogyo KK filed Critical Denki Kagaku Kogyo KK
Publication of DE10007785A1 publication Critical patent/DE10007785A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10007785B4 publication Critical patent/DE10007785B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/18—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/51—Particles with a specific particle size distribution
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines ultrafeinen Siliciumdioxid-Pulvers, umfassend das Wärmebehandeln einer Rohmaterial-Mischung, enthaltend ein Siliciumdioxid-Pulver, ein Reduktiuonsmittel, umfassend ein metallisches Siliciumpulver und/oder ein Kohlenstoffpulver, und Wasser, bei einer hohen Temperatur in einer reduzierenden Atmosphäre mit einer Sauerstoff-Konzentration von weniger als 1 Gew.-% zur Erzeugung eines SiO-haltigen Gases, unmittelbares Abkühlen dieses Gases in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre und Sammeln feiner Teilchen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfah­ ren zum Herstellen eines hochreinen ultrafeinen Siliciumdi­ oxid-Pulvers.
DISKUSSION DES STANDES DER TECHNIK
Bisher wurde ein ultrafeines Siliciumdioxid-Pulver mit einer großen spezifischen Oberfläche, z. B., in Kautschuke und Harze zu deren Verstärkung eingearbeitet. Das ultrafei­ ne Siliciumdioxid-Pulver kann, z. B., durch thermische Flam­ men-Zersetzung von Siliciumtetrachlorid erhaltenes Silici­ umdioxid (pyrogenes Siliciumdioxid) oder gefälltes Silici­ umdioxid sein, das aus Natriumsilicat-Lösung hergestellt ist (gefälltes Siliciumdioxid), und es hat eine außeror­ dentlich große spezifische Oberfläche von 50 bis 500 m2/g. Das pyrogene Siliciumdioxid ist jedoch teuer, da ein teures Siliciumtetrachloridgas als ein Rohmaterial einge­ setzt wird, und das gefällte Siliciumdioxid hat eine gerin­ ge Reinheit von 95%, und sein Gebrauch ist beschränkt, ob­ wohl es bei relativ geringen Kosten erhältlich ist. Diese Verfahren sind nicht immer angemessen für eine Massenpro­ duktion, und es war daher erwünscht, ein Verfahren zur Mas­ senproduktion zu entwickeln, um hochreines ultrafeines Si­ liciumdioxid-Pulver bei geringen Kosten herzustellen.
Als ein Herstellungsverfahren unter Einsatz eines Si­ liciumdioxid-Rohmaterials geringer Kosten kann, z. B., ein Verfahren des Sprühens einer Aufschlämmung eines Silicium­ dioxid-Rohmaterials und einer brennbaren Flüssigkeit in eine Flamme (JP-A-10-297915) oder ein Verfahren des Ab­ schreckens eines durch Erhitzen eines Siliciumdioxid-Roh­ materials auf eine Temperatur von mindestens dem Siedepunkt des Siliciumdioxids gebildeten Dampfes (JP-A-2-233515) vorgeschlagen werden.
Die in der JP-A-10-297915 offenbarte Technik ist je­ doch im Grunde ein Verfahren zum Schmelzen durch eine Flam­ me hoher Temperatur, und die mittlere Teilchengröße der er­ haltenen Siliciumdioxid-Teilchen liegt bei einem Niveau von mehreren µm und erreicht nicht das Submicron-Niveau ultra­ feinen Pulvers. Da das in der JP-A-2-233515 offenbarte Ver­ fahren eine Dampfphasen-Reaktion umfasst, kann damit ultra­ feines Pulver erhalten werden. Die Wärmebehandlung bei ei­ ner Temperatur von mindestens dem Siedepunkt des Silicium­ dioxids (2.230°C) ist jedoch erforderlich, und demgemäß wird das Produkt durch Verunreinigungen im Ofenmaterial kontaminiert sein und eine geringe Reinheit aufweisen, oder es mag erforderlich sein, ein außerordentlich teures Ofen­ material zu benutzen, das für ein industrielles Verfahren nicht geeignet ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde unter diesen Umständen gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfin­ dung, ein Verfahren zur Herstellung eines hochreinen ultra­ feinen Siliciumdioxid-Pulvers durch Wärmebehandlung bei ei­ ner relativ geringen Temperatur unter Einsatz eines Silici­ umdioxid-Rohmaterials für eine Massenproduktion zu schaf­ fen.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen eines ultrafeinen Siliciumdioxid-Pulvers, umfas­ send das Wärmebehandeln einer Rohmaterial-Mischung, enthal­ tend ein Siliciumdioxid-Pulver, ein metallisches Silicium- Pulver und/oder ein Kohlenstoffpulver umfassendes Redukti­ onsmittel und Wasser, bei einer hohen Temperatur in einer reduzierenden Atmosphäre mit einer Sauerstoff-Konzentration von weniger als 1 Gew.-% zur Erzeugung eines SiO-haltigen Gases, unmittelbares Abkühlen des Gases in einer sauer­ stoffhaltigen Atmosphäre und Sammeln feiner Teilchen, wobei die Rohmaterial-Mischung eine wässerige Aufschlämmung mit einer Feststoff-Konzentration von 20 bis 60 Gew.-% ist, und die Wärmebehandlung in einer Flamme ausgeführt wird und das Abkühlen ein durch Zuführen eines sauerstoffhaltigen Gases ausgeführtes Zwangskühlen ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung detail­ lierter erläutert.
Die Art des in der vorliegenden Erfindung einzusetzen­ den Siliciumdioxid-Pulvers ist nicht besonders einge­ schränkt, und in Anbetracht der Kosten ist ein Siliciumdi­ oxid-Pulver bevorzugt, das durch Zerkleinern von Silicium­ dioxidstein erhalten ist. Die Korngröße liegt vorzugsweise im Bereich von Submicron bis 100 µm, insbesondere bevorzugt von 1 bis 30 µm, da das Herstellungsverfahren der vorlie­ genden Erfindung eine SiO-Gas erzeugende Reaktion umfasst. Jenseits dieses Bereiches ist es schwierig, grobe Teilchen bei einer Wärmebehandlungs-Temperatur der vorliegenden Er­ findung zu SiO zu vergasen. Bezüglich feiner Teilchen wird nicht nur die Handhabungs-Effektivität verschlechtert, son­ dern die Teilchen ballen sich auch zusammen, um in ähnli­ cher Weise die SiO-Vergasung zu beeinträchtigen. Die Rein­ heit ist vorzugsweise so hoch wie möglich.
Die vorliegende Erfindung ist charakterisiert durch Einsatz einer Rohmaterial-Mischung, die sowohl ein metalli­ sches Siliciumpulver und/oder ein Kohlenstoffpulver umfassendes Reduktionsmittel und Wasser, gemischt mit einem Siliciumdioxid-Pulver, enthält. Die SiO-Vergasung kann un­ angemessen sein, wenn man nur eines der Reduktionsmittel und das Wasser benutzt, und es mag sein, dass kein ultra­ feines Siliciumdioxid-Pulver hergestellt werden kann. Das ultrafeine Pulver ist hier als ein Pulver definiert, das hauptsächlich aus Submicron- oder kleineren Teilchen be­ steht, die eine spezifische Oberfläche von mindestens 35 m2/g, vorzugsweise mindestens 50 m2/g und einen Gehalt an groben Teilchen mit Größen von mindestens 1 µm von nicht mehr als 5 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 2 Gew.-%, aufweisen.
Es ist nicht klar, warum ein überraschend ultrafeines Pulver selbst bei einer Wärmebehandlung bei einer Tempera­ tur von höchstens des Siedepunktes des Siliciumdioxids durch Einsetzen beider Reduktionsmittel und Wasser, wie in der vorliegenden Erfindung, erhalten werden kann. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass aufgrund der synergistischen Wirkung des Reduktionsmittels und des Wassers die Bindungen der Si-Atome und der O-Atome an der Oberfläche der Silici­ umdioxid-Teilchen durch Wasserdampf geschwächt werden und dann das Reduktionsmittel damit reagiert, wodurch die Ver­ gasung zu SiO deutlich beschleunigt wird. Weiter erhöht die Anwesenheit des Wassers nicht nur die spezifische Oberflä­ che, sondern unterdrückt auch das zurückbleibende Redukti­ onsmittel.
Das in der vorliegenden Erfindung einzusetzende Reduk­ tionsmittel umfasst ein metallisches Siliciumpulver und/ oder ein Kohlenstoffpulver. Je höher die Reinheit, um so besser, und in Anbetracht der Beschleunigung der SiO-Ver­ gasung aufgrund der Reaktionswärme ist ein metallisches Silicium bevorzugt. Obwohl die Menge des Reduktionsmittels von der Reaktions-Temperatur abhängt und nicht beschränkt sein mag, beträgt sie vorzugsweise von 0,25 bis 4 Mol, ins­ besondere bevorzugt von 0,7 bis 1,5 Mol pro Mol des SiO2- Gehaltes im Siliciumdioxid-Pulver.
Die Menge des Wassers ist nicht besonders begrenzt, solange der Wassergehalt mindestens 5 Gew.-% in der Mi­ schung mit dem Rohmaterial-Siliciumdioxidpulver und dem Reduktionsmittel ausmacht, obwohl er nicht zu hoch sein sollte. Weiter kann das Wasser durch einen Alkohol, wie Methanol, in einer Menge von höchstens 30 Gew.-% ersetzt werden.
Die in der vorliegenden Erfindung einzusetzende Rohma­ terial-Mischung kann in Form einer Aufschlämmung oder eines Pulvers vorliegen. Im Falle einer Aufschlämmung ist es ein­ fach, die Tröpfchen aus einer Düse in eine Flamme zu inji­ zieren, wodurch die Produktivität weiter erhöht wird. In einem solchen Falle beträgt der Feststoffgehalt in der Auf­ schlämmung vorzugsweise etwa 20 bis etwa 60 Gew.-%. Ist er geringer als 20 Gew.-%, dann ist die Produktivität gering, und die Wärmemenge zur Verdampfung des Wassers wird groß sein, wodurch die Vergasung zu SiO gehindert wird. Über­ steigt sie 60 Gew.-%, dann wird es schwierig, die Tröpfchen in eine Flamme zu injizieren, und weiter wird die Vergasung zu SiO auch behindert. Als ein Verfahren zum Injizieren der Aufschlämmung ist eine Luftzerstäubungsdüse bevorzugt, die die Tröpfchengröße soweit wie möglich verringern kann, und besonders bevorzugt ist eine mit einer Struktur, die die Tröpfchengröße auf ein Niveau von einigen µm verringern kann.
In der vorliegenden Erfindung wird die Rohmaterial-Mi­ schung bei einer hohen Temperatur in einer reduzierenden Atmosphäre mit einer Sauerstoff-Konzentration von weniger als 1 Gew.-% wärmebehandelt, um ein SiO-haltiges Gas zu er­ zeugen. Die Temperatur für die Wärmebehandlung beträgt vor­ zugsweise mindestens 1.700°C, besonders bevorzugt von 1.800 bis 2.100°C. Ist die Wärmebehandlungs-Temperatur deutlich geringer, dann wird die Vergasungs-Reaktion zu SiO unange­ messen sein. Obwohl die obere Grenze der Wärmebehandlungs- Temperatur nicht besonders beschränkt ist, kann, wenn sie den Siedepunkt des Siliciumdioxids (2.230°C) übersteigt, die oben beschriebene Unzuträglichkeit verursacht werden, und demgemäß beträgt sie vorzugsweise höchstens 2.230°C.
Der Ort der hohen Temperatur bei der Wärmebehandlung der vorliegenden Erfindung kann, z. B., in einem elektri­ schen Ofen oder in einem Verbrennungsofen durch eine Flamme erhalten werden, und in Anbetracht von, z. B., der Massen­ produktivität, der Einfachheit der Einstellung der Atmo­ sphäre und der Einfachheit, die lokale Temperatur-Vertei­ lung zu erhalten, ist ein Verbrennungsofen bevorzugt. Das Brenngas kann, z. B., Wasserstoff, Flüssiggas, Erdgas, Ace­ tylengas, Propangas oder Butan sein, und das Trägergas da­ für kann die Luft oder Sauerstoff sein.
In der vorliegenden Erfindung ist es erforderlich, bei der Wärmebehandlung die Stelle der hohen Temperatur in ei­ ner reduzierenden Atmosphäre mit einer Sauerstoff-Konzen­ tration von weniger als 1 Gew.-% zu halten, um die Verga­ sung des Siliciumdioxid-Pulvers zu SiO zu beschleunigen. Im Falle eines elektrischen Ofens wird sie durch Zuführen ei­ nes reduzierenden Gases, wie Wasserstoff, einem Kohlenwas­ serstoff oder Kohlenmonoxid, in den Ofen ausgeführt, und im Falle eines Verbrennungsofens wird sie durch Regeln des An­ teiles des Brenngases zum Trägergas ausgeführt. Spezifisch wird sie ausgeführt durch Zuführen des Trägergases in einer Menge von 10 bis 70% weniger als dem theoretischen Wert. Es ist erforderlich, in den Produkten zurückbleibenden Kohlen­ stoff zu beachten, wenn die Stelle hoher Temperatur sich in einem außerordentlich reduzierenden Zustand befindet.
Im Falle eines elektrischen Ofens wird die Zufuhr der Rohmaterial-Mischung vorzugsweise ausgeführt durch kontinu­ ierliche Zufuhr in den bei einer hohen Temperatur gehalte­ nen Ofen in der gleichen Richtung wie die Strömung des re­ duzierenden Gases oder in einer entgegengesetzten Richtung. Im Falle eines Verbrennungsofens wird die Rohmaterial-Mi­ schung in eine Flamme in einer reduzierenden Atmosphäre in­ jiziert. Die Injektion wird, z. B., mittels eines Sprühzer­ stäubers, wie einer Luftzerstäubungsdüse, eines Ultra­ schallverneblers oder eines Zerstäubers mit einer rotieren­ den Scheibe ausgeführt, und eine Luftzerstäubungsdüse ist in Anbetracht der Massenproduktivität und der Beschleuni­ gung der Vergasung zu SiO am geeignetsten.
Im Falle der Injektion mittels einer Luftzerstäubungs­ düse wird die Rohmaterial-Mischung vorzugsweise in Form ei­ ner Aufschlämmung zugeführt. Die Struktur der Düse ist vor­ zugsweise derart, dass die durch Injektion der Aufschläm­ mung gebildeten Tröpfchen sehr klein sind und die Düse kaum verstopft wird. Die Bohrung der Öffnung der Aufschlämmungs- Injektionsspitze hat vorzugsweise mindestens 2 mm, und die Strömungsrate des Gases für die Aufschlämmungs-Injektion an der Düsenspitze beträgt vorzugsweise mindestens 10 m/s, be­ sonders bevorzugt von 100 bis 400 m/s.
Wie oben ausgeführt, wird das SiO-haltige Gas erzeugt durch die Wärmebehandlung der Rohmaterial-Mischung, und in der vorliegenden Erfindung wird dieses Gas unmittelbar aus der Stelle hoher Temperatur abgegeben und in einer sauer­ stoffhaltigen Atmosphäre abgekühlt. Im Falle eines elektri­ schen Ofens kann das SiO-haltige Gas durch Vermischen mit dem abzulassenden reduzierenden Gas oder durch Ansaugen ab­ gegeben werden. Im Falle eines Verbrennungsofens wird das SiO-haltige Gas durch Absaugen als kugelförmige Teilchen in einer üblichen Flammsprüh-Einheit abgelassen und zum Sam­ melsystem transportiert.
Dann wird das SiO-haltige Gas in einer sauerstoffhal­ tigen Atmosphäre oxidiert und SiO wird in feine Siliciumdi­ oxid-Teilchen umgewandelt und gesammelt. Diese Operation wird vorzugsweise durch Transportieren des SiO-haltigen Ga­ ses zum Sammelsystem, wie einem Beutelfilter, mittels eines sauerstoffhaltigen Gases, wie der Luft, sowohl im Falle ei­ nes elektrischen Ofens als auch eines Verbrennungsofens, ausgeführt. In diesem Falle können die mittlere Teilchen­ größe und die spezifische Oberfläche durch die Einführungs- Position und die Strömungsrate des Gases eingestellt wer­ den. Insbesondere im Falle eines Verbrennungsofens hat das durch die Flamme hindurchgegangene SiO-haltige Gas noch im­ mer eine Temperatur von mindestens 1.600°C, und es ist dem­ gemäß bevorzugt, dieses Gas durch Zufuhr des sauerstoffhal­ tigen Gases von einem Teil in einer geringen Entfernung vom Ende der Flamme zwangszukühlen.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung detail­ lierter unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben. Es sollte jedoch klar sein, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf solche spezifischen Beispiele beschränkt ist.
BEISPIEL 1
100 Gewichtsteile eines gemischten Pulvers, umfassend ein Siliciumdioxid-Pulver (mittlere Teilchengröße: 2 µm, maximale Teilchengröße: 60 µm) und ein metallisches Silici­ umpulver (mittlere Teilchengröße: 10 µm, maximale Teilchen­ größe: 100 µm) in einem solchen Verhältnis, dass das metal­ lische Siliciumpulver 0,8 Mol pro Mol des SiO2-Gehaltes im Siliciumdioxid-Pulver betrug, und 100 Gewichtsteile reines Wasser wurden vermischt und 10 kg davon in einen dünnen Be­ hälter gegeben und einem elektrischen Durchlaufofen zuge­ führt, dessen Temperatur mittels eines kontinuierlichen An­ satzsystemes bei 1.700°C gehalten wurde. Weiter wurde Was­ serstoffgas in der gleichen Richtung wie die Rohmaterial- Mischung zugeführt, und das Wasserstoff gas und das erzeugte Gas wurden von einer Abzugsöffnung, die an der oberen Seite der entgegengesetzten Richtung geschaffen war, mittels ei­ nes Gebläses abgesaugt und weiter mit Luft zum Kühlen in Berührung gebracht, und feine Teilchen wurden mit einem Beutelfilter gesammelt.
Die erhaltenen feinen Teilchen bildeten ein ultrafei­ nes Siliciumdioxid-Pulver mit einer spezifischen Oberfläche von 70 m2/g, einem Gehalt an Rohteilchen mit Größen von mindestens 1 µm von weniger äls 1 Gew.-% und einer SiO2- Reinheit von 99,0 Gew.-%.
BEISPIEL 2
Ein ultrafeines Siliciumdioxid-Pulver wurde unter An­ wendung eines Verbrennungsofens der folgenden Struktur her­ gestellt. Der Verbrennungsofen war mit einem Flüssiggas- Sauerstoff-Mischtypbrenner von Doppelrohr-Struktur am Ober­ teil des Ofens versehen, um eine innere Flamme und eine äu­ ßere Flamme zu bilden, und der Brenner war weiter mit einer Luftzerstäubungsdüse für die Aufschlämmungs-Injektion in einem zentralen Abschnitt versehen. Eine Aufschlämmung und Sauerstoff wurden vom Zentrum der Luftzerstäubungsdüse bzw. von deren Peripherie in die Flammen injiziert. Die Flammen wurden gebildet durch Injektion einer Mischung von Flüssig­ gas und Sauerstoff für die innere Flamme und für die äußere Flamme von Poren in den entsprechenden Injektionslöchern im Brenner mit Doppelrohr-Struktur, und ihre Temperaturen und Atmosphären wurden eingestellt durch Regeln der Mengen von Flüssiggas und Sauerstoffgas. Der Abschnitt, in dem die Flammen gebildet wurden, ist ein Reaktionsteil, und er ist aufgrund der Bildung der Flammen vom Kontakt mit der Luft­ schicht abgeschnitten. Die Seitenwandung des Reaktionsteils ist durch ein wärmeisolierendes Material aus Aluminiumoxid geschützt, und eine Lufteinführungs-Pore ist in der Nähe des Endes des Reaktionsteiles zur Abschreck-Oxidation des erzeugten Gases geschaffen. Das Produkt wird mittels eines Gebläses zum Sammelsystem transportiert und mittels eines Beutelfilters gesammelt.
Ein Mischpulver, umfassend das gleiche Siliciumdioxid- Pulver und Siliciumpulver, wie sie in Beispiel 1 benutzt werden, gemischt in einem äquimolaren Verhältnis, wurde in reines Wasser gegeben, um eine Aufschlämmung mit einer Auf­ schlämmungs-Konzentration von 50% herzustellen. Die Auf­ schlämmung wurde in die Flamme im Verbrennungsofen vom Zen­ trum der Luftzerstäubungsdüse (Modell BNH160S-IS, herge­ stellt durch Atomax) in einer Rate von 20 kg/h injiziert. Für die Injektion wurde ein Sauerstoffgas mit einem Mano­ meterdruck von 0,3 MPa bei einer Gasströmungsrate von etwa 12 Nm3/h benutzt.
Für die innere Flamme wurde vom Brenner ein gemischtes Gas aus Flüssiggas (6 Nm3/h) und Sauerstoffgas (12 Nm3/h) (entsprechend 40% der vollständigen Verbrennungsmenge) vom Brenner injiziert, um den Aufschlämmungs-Injektionsteil mit einer reduzierenden Flamme abzudecken, und für die äußere Flamme wurde vom Raum in der äußersten Peripherie des Bren­ ners ein gemischtes Gas aus Flüssiggas (4 Nm3/h) und Sauer­ stoffgas (16 Nm3/h) (entsprechend 80% der vollständigen Verbrennungsmenge) injiziert, um die innere Flamme von der äußeren Luftschicht abzuschneiden. Die Zufuhrrate der Luft von der Luft einführenden Pore betrug 400 Nm3/h.
Am gesammelten Pulver wurden die spezifische Oberflä­ che, der Gehalt an groben Teilchen mit Größen von minde­ stens 1 µm durch Messen der Teilchengrößen-Verteilung und die Reinheit an SiO2 gemessen. Weiter wurde die Temperatur der den Injektionsteil abdeckenden inneren Flamme mittels eines Thermoelementes aus W und Re im zentralen Abschnitt der Flamme gemessen. Weiter wurde die reduzierende Eigen­ schaft der inneren Flamme durch Messen der Sauerstoff-Kon­ zentration bestimmt. Die Ergebnisse sind zusammen mit den Produktions-Bedingungen in Tabelle 1 gezeigt.
BEISPIELE 3 bis 7 und VERGLEICHSBEISPIELE 1 und 2
Ein ultrafeines Siliciumdioxid-Pulver wurde mit der Ausnahme in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 herge­ stellt, dass die Zufuhrrate des Flüssiggases und des Sauer­ stoffgases an der inneren Peripherie des Brenners und die Zufuhrrate der Luft von der Lufteinführungs-Pore verschie­ den geändert wurden. Im Vergleichsbeispiel 2 wurde die Luft vom Oberteil des Ofens eingeleitet, um eine außerordentlich oxidierende Atmosphäre zu erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
VERGLEICHSBEISPIEL 3
Ein ultrafeines Siliciumdioxid-Pulver wurde mit der Ausnahme in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 herge­ stellt, dass die die gemischten Pulver aus Siliciumdioxid- Pulver und dem Siliciumpulver, die in einem äquimolaren Verhältnis gemischt waren, mittels einer Tisch-Vorschubein­ richtung in einer Rate von 10 kg/h anstelle der Rohmate­ rial-Aufschlämmung, die in Beispiel 2 benutzt wurde, zuge­ führt wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Wie aus Tabelle 1 deutlich wird, wurde in den Beispie­ len 2 bis 7 der vorliegenden Erfindung ein hochreines ul­ trafeines Siliciumdioxid-Pulver erhalten, und in den Bei­ spielen 5 bis 7 wurde bestätigt, dass die spezifische Ober­ fläche des hochreinen ultrafreien Siliciumdioxid-Pulvers um so größer ist, je höher die Zufuhrrate der Kühlluft ist. In den Vergleichsbeispielen 1 und 2, bei denen die innere Flamme in einer oxidierenden Atmosphäre brannte, und in Vergleichsbeispiel 3, bei dem in der Rohmaterial-Mischung kein Wasser vorhanden war, war die spezifische Oberfläche gering und es wurde eine große Menge an groben Teilchen mit Größen von mindestens 1 µm gebildet.
BEISPIELE 8 bis 10 und VERGLEICHSBEISPIEL 4
Ein ultrafeines Siliciumdioxid-Pulver wurde mit der Ausnahme in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 herge­ stellt, dass das Verhältnis des Siliciumdioxid-Pulvers zum metallischen Siliciumpulver oder Kohlepulver, als dem Re­ duktionsmittel, geändert wurde. Die Ergebnisse sind in Ta­ belle 2 gezeigt.
BEISPIEL 11
Ein ultrafeines Siliciumdioxid-Pulver wurde mit der Ausnahme in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 herge­ stellt, dass 20 Gew.-% des reinen Wassers durch Ethanol er­ setzt wurden, um eine Aufschlämmung herzustellen. Die Er­ gebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
BEISPIEL 12
Ein ultrafeines Siliciumdioxid-Pulver wurde mit der Ausnahme in der gleichen Weise wie in Beispiel 6 herge­ stellt, dass das Verhältnis des metallischen Siliciumpul­ vers zu 1,5 Mol pro Mol des Siliciumdioxid-Pulvers geändert wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Wie aus Tabelle 2 deutlich wird, wurde in Vergleichs­ beispiel 4, bei dem kein Reduktionsmittel hinzugegeben wor­ den war, eine große Menge grober Teilchen mit Größen von mindestens 1 µm gebildet, und ein ultrafeines Pulver wurde erhalten durch Einsetzen einer geeigneten Menge des Reduk­ tionsmittels.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein ultrafeines Siliciumdioxid-Pulver mit einer hohen Reinheit und einer großen Oberfläche leicht hergestellt werden durch Wärmebe­ handeln eines Siliciumdioxidpulver-Rohmaterials selbst bei einer Temperatur unterhalb des Siedepunktes des Siliciumdi­ oxids (2.230°C), wodurch eine Massenproduktion möglich wird.

Claims (7)

1. Verfahren zum Herstellen eines ultrafeinen Silicium­ dioxid-Pulvers, umfassend das Wärmebehandeln einer Rohma­ terial-Mischung, enthaltend ein Siliciumdioxid-Pulver, ein Reduktionsmittel, umfassend ein metallisches Siliciumpulver und/oder ein Kohlenstoffpulver, und Wasser, bei einer hohen Temperatur in einer reduzierenden Atmosphäre mit einer Sau­ erstoff-Konzentration von weniger als 1 Gew.-% zur Erzeu­ gung eines SiO-haltigen Gases, unmittelbares Abkühlen die­ ses Gases in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre und Sam­ meln feiner Teilchen.
2. Verfahren zum Herstellen eines ultrafeinen Silicium­ dioxid-Pulvers nach Anspruch 1, worin die Rohmaterial-Mi­ schung eine wässerige Aufschlämmung mit einer Feststoff- Konzentration von 20 bis 60 Gew.-% ist und die Wärmebe­ handlung mittels einer Flamme ausgeführt wird.
3. Verfahren zum Herstellen eines ultrafeinen Silicium­ dioxid-Pulvers nach Anspruch 2, worin die Rohmaterial-Mi­ schung von 0,25 bis 4 Mol des Reduktionsmittels pro Mol des SiO2-Gehaltes im Siliciumdioxid-Pulver umfasst.
4. Verfahren zum Herstellen eines ultrafeinen Siliciunt­ dioxid-Pulvers nach Anspruch 2, worin die Rohmaterial-Mi­ schung von 0,7 bis 1,5 Mol des Reduktionsmittels pro Mol des SiO2-Gehaltes im Siliciumdioxid-Pulver umfasst.
5. Verfahren zum Herstellen eines ultrafeinen Silicium­ dioxid-Pulvers nach Anspruch 3 oder 4, worin das Kühlen ein Zwangskühlen durch Zuführen eines sauerstoffhaltigen Gases ist.
6. Verfahren zum Herstellen eines ultrafeinen Silicium­ dioxid-Pulvers nach Anspruch 1, worin das ultrafeine Sili­ ciumdioxid-Pulver eine spezifische Oberfläche von minde­ stens 35 m2/g und einen Gehalt an groben Teilchen mit Grö­ ßen von mindestens 1 µm von nicht mehr als 5 Gew.-% auf­ weist.
7. Verfahren zum Herstellen eines ultrafeinen Silicium­ dioxid-Pulvers nach Anspruch 1, worin das ultrafeine Sili­ ciumdioxid-Pulver eine spezifische Oberfläche von minde­ stens 50 m2/g und einen Gehalt an groben Teilchen mit Grö­ ßen von mindestens 1 µm von nicht mehr als 2 Gew.-% auf­ weist.
DE10007785A 1999-02-23 2000-02-21 Verfahren zum Herstellen eines ultrafeinen Siliciumdioxidpulvers Expired - Fee Related DE10007785B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04450899A JP3960700B2 (ja) 1999-02-23 1999-02-23 超微粉シリカの製造方法
JPP11-044508 1999-02-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10007785A1 true DE10007785A1 (de) 2000-08-24
DE10007785B4 DE10007785B4 (de) 2006-01-26

Family

ID=12693509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10007785A Expired - Fee Related DE10007785B4 (de) 1999-02-23 2000-02-21 Verfahren zum Herstellen eines ultrafeinen Siliciumdioxidpulvers

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6333013B1 (de)
JP (1) JP3960700B2 (de)
DE (1) DE10007785B4 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012020510B4 (de) * 2012-10-19 2019-02-14 Ask Chemicals Gmbh Formstoffmischungen auf der Basis anorganischer Bindemittel und Verfahren zur Herstellung von Formen und Kerne für den Metallguss

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6718800B2 (en) * 1999-03-08 2004-04-13 Fitel Usa Corp. Method of collapsing a tube for an optical fiber preform
JP4416936B2 (ja) * 2000-05-01 2010-02-17 電気化学工業株式会社 微細シリカ粉末の製造方法
JP2002275356A (ja) * 2001-03-22 2002-09-25 Denki Kagaku Kogyo Kk エポキシ樹脂用充填材及びエポキシ樹脂組成物
JP5037760B2 (ja) * 2001-07-03 2012-10-03 電気化学工業株式会社 樹脂基板用エポキシ樹脂ワニス
JP4318872B2 (ja) * 2001-07-18 2009-08-26 電気化学工業株式会社 微細球状シリカ粉末の製造方法
JP3886363B2 (ja) * 2001-11-14 2007-02-28 電気化学工業株式会社 疎水性シリカ微粉体の製造方法
KR100503675B1 (ko) * 2002-03-09 2005-07-25 임진영 고순도 실리카의 제조방법
US7052541B2 (en) 2002-06-19 2006-05-30 Board Of Regents, The University Of Texas System Color compositions
US7425235B2 (en) 2005-02-11 2008-09-16 The Board Of Regents Of The University Of Texas System Color compositions and methods of manufacture
JP4442896B2 (ja) * 2005-03-10 2010-03-31 株式会社リコー 非磁性１成分現像剤
JP2013242495A (ja) * 2012-05-23 2013-12-05 Konica Minolta Inc 静電荷像現像用トナー及び電子写真画像形成方法
KR101539856B1 (ko) * 2012-10-16 2015-07-27 주식회사 엘지화학 규소 산화물의 제조방법
JP2014149480A (ja) * 2013-02-04 2014-08-21 Konica Minolta Inc 静電潜像現像用現像剤及び電子写真画像形成方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2535659A (en) * 1947-04-01 1950-12-26 Shell Dev Amorphous silica and process for making same
US3087789A (en) * 1955-09-27 1963-04-30 Goodrich Co B F Method of making a particulate, solid silicon monoxide product
GB1255498A (en) * 1968-08-13 1971-12-01 Monsanto Chemicals Production of finely divided silica
JP3633091B2 (ja) * 1996-04-09 2005-03-30 旭硝子株式会社 微小無機質球状中実体の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012020510B4 (de) * 2012-10-19 2019-02-14 Ask Chemicals Gmbh Formstoffmischungen auf der Basis anorganischer Bindemittel und Verfahren zur Herstellung von Formen und Kerne für den Metallguss

Also Published As

Publication number Publication date
US6333013B1 (en) 2001-12-25
JP3960700B2 (ja) 2007-08-15
DE10007785B4 (de) 2006-01-26
JP2000247626A (ja) 2000-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10007785A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines ultrafeinen Siliciumdioxidpulvers
DE19647038B4 (de) Kugelförmige Pigmente, Verfahren zu ihrer Herstellung und deren Verwendung
EP1083146B1 (de) Bakterizides, mit Silber dotiertes Siliciumdioxid
DE102006046803A1 (de) Verfahren und thermischer Reaktor zur Herstellung von Partikeln
DE19647037A1 (de) Kugelförmige Farbpigmente, Verfahren zu ihrer Herstellung und deren Verwendung
DE102008006607A1 (de) Verfahren zur Herstellung feinteiliger Partikel
JPH09501139A (ja) 酸化亜鉛及びその製造方法
EP1142830A1 (de) Nanoskalige pyrogene Oxide, Verfahren zur deren Herstellung und die Verwendung dieser Oxide
EP1337609A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur präparierung von brennstoffen
Eslamian et al. Recent advances in nanoparticle preparation by spray and microemulsion methods
CN107601542A (zh) 一种纳米碳酸钙的制备方法
DE2650225A1 (de) Verfahren zur herstellung von granulatfoermigem natriumperborat-monohydrat und das dabei erhaltene produkt
DE974793C (de) Verfahren zur Herstellung von feinverteilten Oxyden
DE1020506B (de) Verfahren zum Aufspritzen von schmelzbaren, keramischen Stoffen
HU224121B1 (hu) Gyöngykorom, eljárás annak előállítására és alkalmazására
EP1529818A1 (de) Russ
DE19925144C2 (de) Verfahren zur Herstellung von Schaumschlacke
EP0093909B1 (de) Verfahren zur Spaltung von verdünnter Schwefelsäure
DE2403545A1 (de) Verfahren zur herstellung von furnacerussen mit abgesenkter dbp-zahl
DE2132940C3 (de) Verfahren zum Herstellen von Nickel oder Eisenpulver
CH435574A (de) Vorrichtung zum Versprühen bzw. Zerstäuben flüssiger Stoffe, insbesondere flüssiger Metalle
AT242257B (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung hochfeinteiliger Bleioxyde, insbesondere Bleiglätte
DE860278C (de) Verfahren zur Herstellung von Silberpulver und Vorrichtung zur Ausfuehrung des Verfahrens
DE1592167A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines kugeligen Fluorierungsmittels auf der Grundlage von Calciumfluorid
DE949441C (de) Verfahren zur Herstellung von Metallpulvern

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20140902