-
Verfahren zur Herstellung von Siliciumhalogeniden Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Siliciumhalogenids durch Umsetzung
von Siliciumdioxyd mit einem Halogen in Gegenwart eines Reduktionsmittels und eines
Alkali-oder Erdalkalihalogenids bei Temperaturen unter 11001,', ', c.
-
Die hier benutzten Ausdrücke »Siliciumhalogenid« und »Halogen« schließen
Siliciumfluorid bzw. Fluor nicht ein.
-
Der hier benutzte Ausdruck »Siliciumdioxyd« umfaßt Kieselsäure selbst
(wie in den Beispielen) sowie kieselsäurehaltige Materialien, beispielsweise Zirkon
(ZrSi0,) und Bauxitrückstände der Tonerdegewinnung.
-
Der Ausdruck »Reduktionsmittel« umfaßt insbesondere Kohlenstoff und/oder
Kohlenstoffmonoxyd. Der Ausdruck »Erdalkali« soll Magnesium einschließen.
-
Bei der Herstellung von hochwertigem feinverteiltem Siliciumdioxyd,
besonders wenn dieses zu Zwecken wie der Einverleibung in Kautschuk verwendet werden
soll, ist es notwendig, die native Kieselsäure, in welcher Form sie auch immer vorkommt,
zu verarbeiten. Die einzige zur Zeit bekannte Möglichkeit hierzu ist, die Kieselsäure
in eine chemische Verbindung überzuführen, die sich reinigen läßt; gewöhnlich bedeutet
dies die Umwandlung des Kieselsäureminerals in irgendeine flüssige Zustandsform.
Von den verschiedenen Arten, derartige Umwandlungen durchzuführen, bietet sich die
Chlorierung besonders an, das sie, wenn sich geeignete Verfahren auffinden lassen,
sich als wirtschaftlicher und praktischer erweisen könnte.
-
Es wurden verschiedene Versuche gemacht, Siliciumdioxyd zu chlorieren.
Dazu gehören viele Verfahren, Koks oder Kohlenstoff zuzumischen, und zwar als Briketts
oder im Fließbett oder nach anderen bekannten Methoden. Man hat auch versucht, das
gegebenenfalls zerkleinerte Mineral der Einwirkung von Chlor- und Kohlenmonoxydgasen
auszusetzen. Alle diese Verfahren der Chlorierung von Siliciumdioxyd in Gegenwart
eines Reduktionsmittels waren bei Temperaturen unter 1100° C durchweg erfolglos.
Die Chlorierung von Siliciumdioxyd wurde deshalb auf indirektem Wege durchgeführt,
gewöhnlich über die Herstellung einer Silicium-Zwischenverbindung, wie z. B. Siliciumcarbid
oder Ferrosilicium.
-
In neuerer Zeit wurde ein Verfahren beschrieben, nach dem Siliciumdioxyd
direkt durch Elektrolyse eines Halogenid-Schmelzbades chloriert wurde, indem das
an der Anode erzeugte Chlor mit einer Mischung von Siliciumdioxyd und Kohlenstoff,
die an der Anode angebracht oder in unmittelbarer Nähe angeordnet war, in engen
Kontakt gebracht wurde. Dieses Verfahren hat zwar viele Vorteile und ermöglicht
insbesondere die Durchführung der Chlorierung bei relativ niedrigen Temperaturen,
jedoch wirft es gewisse Probleme auf, die mit der Herstellung der Anode, der Überwindung
bestimmter unerwünschter Zerfallerscheinungen an der Anode und der periodischen
Erneuerung des Bades zusammenhängen und sämtlich von Wichtigkeit sind, um die Wirksamkeit
des Verfahrens zu erhalten.
-
Es ist bekannt, daß der Zusatz von Alkali- oder Erdalkalichloriden
einer Reaktionsmischung von Siliciumdioxyd die Chlorierungstemperatur des Siliciumdioxyds
herabsetzt. Man hat versucht, diesen Effekt in einem Verfahren nutzbar zu machen,
gemäß dem feste Preßkörper aus Silicat, Kohlenstoff und Metallchlorid in ein erhitztes
Reaktionsrohr eingebracht und dort mit Chlor behandelt werden. Dieses Verfahren
ist jedoch technisch und wirtschaftlich unbefriedigend.
-
Hier schafft die Erfindung Abhilfe.
Das erfindungsgemäße
Verfahren zur Herstellung eines Siliciumhalogenids durch Umsetzung von Siliciumdioxyd
mit einem Halogengas in Gegenwart eines Reduktionsmittels und eines Alkali- oder
Erdalkalihalogenids bei Temperaturen unter 1100° C ist dadurch gekennzeichnet, daß
man aus dem Alkali-oder Erdalkalihalogenid ein geschmolzenes Bad erzeugt, in das
man das Siliciumdioxyd, das Reduktionsmittel und das Halogengas einführt und zwecks
Umsetzung in diesem gut verteilt und von dem man oberhalb seiner Oberfläche das
Siliciumhalogenid und andere dampfförmige Produkte abzieht, wobei man die Menge
des Alkali- oder Erdalkalihalogenids in dem Bad im wesentlichen im überschuß über
das in dem Bad vorhandene Siliciumdioxyd hält.
-
Wenn als Reduktionsmittel ein fester Stoff, z. B. Kohlenstoff, verwendet
wird, kann es bei der Einführung des Halogens bereits in dem geschmolzenen Halogenid
suspendiert sein, oder es kann zu gleicher Zeit wie das Halogen eingeführt werden.
Ist das Reduktionsmittel ein Gas, wie Kohlenmonoxyd, kann es gleichzeitig mit dem
Halogen eingeführt werden, beispielsweise indem es diesem zugemischt wird.
-
Das Verfahren läßt sich autotherm durchführen, wenn man als Reduktionsmittel
Kohlenmonoxyd benutzt, weil die Reaktion dann exotherm verläuft.
-
Bei der Verwendung von Kohlenstoff als Reduktionsmittel ist die Reaktion
bei Temperaturen über 750° C endotherm; obwohl bei 700° C eine gewisse Umsetzung
stattfinden kann, erfordert diese Reaktion normalerweise zur Aufrechterhaltung der
Temperatur die Zufuhr von Wärme. Diese Wärmezufuhr kann durch äußere Heizung oder
durch Vorwärmen der Reaktionsteilnehmer oder durch Wärmeerzeugung innerhalb des
Bades, beispielsweise mit Hilfe von elektrischem Strom, insbesondere von Wechselstrom,
oder durch Einblasen von Sauerstoff zwecks Umsetzung mit dem Kohlenstoff bewirkt
werden. Wenn man Sauerstoff einbläst, kann man den Kohlenstoff dadurch zuführen,
indem man ihn in den Sauerstoffstrom einspeist und von diesem mitreißen läßt.
-
Nach einer Ausführungsform nach der Erfindung wird ein Gefäß benutzt,
das aus keramischem, gegen Korrosion durch die schmelzflüssige Halogenidfüllung
widerstandsfähigem Material hergestellt ist. Die Außenwand des Gefäßes ist, mit
einer elektrischen Heizwicklung versehen, um das Ganze in geeigneter Weise isoliert,
um übermäßige Wärmeverluste zu verhüten. Das Gefäß besitzt vorzugsweise eine zylindrische
Form und ist mit Öffnungen versehen: a) für die Einführung von Chlor oder chlorhaltigem
Gas; b) für die Einführung von Siliciumdioxyd und von Kohlenstoff, falls dieser
nicht in das Chlor oder chlorhaltige Gas eingespeist wird; c) für den Auslaß der
bei der Reaktion entstehenden gasförmigen Produkte; d) für einen Rührer, dessen
Verwendung wünschenswert ist, mit geeigneter Abdichtung.
-
Das Salz oder die Salzmischung, beispielsweise Calciumchlorid und/oder
Natriumchlorid, wird in das Gefäß eingebracht, und dieses wird auf die im Bereich
von 600 bis 1000° C liegende Reaktionstemperatur aufgeheizt, worauf die gemahlene
Mischung von Siliciumdioxyd und Kohlenstoff zugegeben und mit Hilfe des Rührers
zur Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung in die Salzschmelze eingeführt wird.
Durch diese auf der Reaktionstemperatur gehaltene Masse wird dann Chlor hindurchgeleitet,
und die bei der Reaktion des Chlors mit der in dem Bad enthaltenen Mischung von
Siliciumdioxyd und Kohlenstoff entstehenden Gase, die das gewünschte Siliciumtetrachlorid
enthalten, werden aus der Kammer entfernt und dann zur Abtrennung des Siliciumtetrachlorids
in geeigneter Weise kondensiert.
-
Es versteht sich, daß auch andere Salze, beispielsweise Salze von
Kalium, Magnesium, Barium und Strontium, verwendet werden können. Die verschiedenen
Salze unterscheiden sich in ihren Schmelzpunkten beträchtlich, so daß es möglich
ist, ein geeignetes Salz oder eine geeignete Kombination von Salzen auszuwählen,
um den Temperaturbereich der Reaktion zu treffen. Das ausgewählte Salz oder Salzgemisch
kann auch von dem Halogenierungsmittel abhängen, da vorzugsweise Chloride benutzt
werden, wenn das Halogenierungsmittel Chlor ist, bzw. Bromide, wenn das Halogenierungsmittel
Brom ist.
-
Das zur Halogenierung und insbesondere Chlorierung benutzte Siliciumdioxyd
einschließlich der Oxydrückstände der Tonerdegewinnung wird wenigstens 25, vorzugsweise
wenigstens 80 und möglichst 99 % Si 02, enthalten und kann in Form von Sand, d.
h. mit einer Teilchengröße von 76 bis 1000 w, eingesetzt werden. Die Verwendung
eines viel feineren Materials ist jedoch sowohl im Hinblick auf die Erzielung einer
guten Verteilung in dem Halogenid-Schmelzbad als auch zur Erzielung einer größeren
Reaktionsoberfläche wünschenswert. Dementsprechend wird der Sand normalerweise mit
Hilfe irgendeiner bekannten Mahleinrichtung, beispielsweise einer Kugelmühle, so
weit zerkleinert, daß er im wesentlichen ein Sieb mit 76 Et Maschenweite passiert.
Teilchen noch geringerer Größe, beispielsweise 44 1, sind sogar noch vorteilhafter,
jedoch hat hier der Fachmann zu entscheiden. Das kohlenstoffhaltige Material wird
in ähnlicher Weise gemahlen, obwohl es nicht auf die gleiche Teilchengröße wie das
Siliciumdioxyd zerkleinert zu werden braucht und die mittlere Teilchengröße gewöhnlich
beispielsweise wenigstens ungefähr das Doppelte der mittleren Teilchengröße des
zu chlorierenden Siliciumdioxyds beträgt.
-
Bei der Halogenierung von Zirkon wird das Material normalerweise in
Form von Sand mit einem Gehalt von 25 bis 33/o Si 02 und 60 bis 7% Zr02 vorliegen.
Vorzugsweise wird dieser Sand gemahlen.
-
Der benutzte Kohlenstoff kann Koks, Graphit, Anthrazit oder ähnliches
Material mit hohem Kohlenstoffgehalt sein und in der Teilchengröße von 50 w bis
5 cm variieren. Vorzugsweise wird er in feinverteilter Form mit beispielsweise weniger
als 500 Teilchengröße eingesetzt.
-
Die Menge an zugesetztem, in dem Bad vorhandenem Siliciumoxyd und
Koks kann, wie sich versteht, je nach der Größe der zugegebenen festen Teilchen,
der Viskosität des Bades und der erforderten Intensität des Rührens variiert werden.
Lediglich zur Veranschaulichung sei angegeben, daß das Bad 1 bis 20 Gewichtsprozent
Siliciumdioxyd und 0,5 bis 10 Gewichtsprozent Kohlenstoff enthalten kann und das
Verhältnis des Siliciumdioxyds zum Kohlenstoff (Koks) normalerweise zwischen 3 :
1 und 2: 1 liegen wird.
-
Das zum Chlorieren verwendete Chlor kann, wenn nötig, vorgewärmt werden,
und die Art und Weise, wie es zerteilt wird, d. h., wie man es einspeist und durch
die geschmolzene Chloridmasse aufsteigen läßt,
kann die normalerweise
zu erzielende Wirksamkeit beträchtlich beeinflussen.
-
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Chlorierung
des Siliciumdioxyds in dem geschmolzenen Halogenidbad bewirkt, indem man durch das
Bad Chlor und Kohlenmonoxyd hindurchleitet. Die Gase können getrennt eingespeist
oder vorher vermischt werden. Unter diesen Bedingungen ist die Reaktion im Temperaturbereich
bis zu 1100° C exotherm. Es liegt auf der Hand, daß sie in dieser Hinsicht deutliche
Vorteile besitzen, besonders gegenüber dem Verfahren, nach dem der Kohlenstoff in
fester Suspension in dem geschmolzenen Halogenidbad als Reduktionsmittel verwendet
wird. Mit einer Anlage entsprechender Größe und geeigneter Isolation ist es möglich,
durch Einleitung einer Mischung von Chlor und Kohlenmonoxyd in die Suspension das
Bad, ohne Wärme in irgendeiner Form zuzuführen, innerhalb des Temperaturbereiches
zu halten. Eine derartige Anlage kann entsprechend dem Volumen der pro Flächeneinheit
der horizontalen Schnittebene durch das geschmolzene Salzbad aufsteigenden Gase
in erheblichem Umfang variieren. Mit anderen Worten muß zur Erzielung autothermischer
Bedingungen die Querschnittsfläche des geschmolzenen Salzbades größer sein, wenn
in den Boden des Bades pro Flächeneinheit ein relativ kleines Gasvolumen eingespeist
wird, und umgekehrt. So ist es mit einem geeignet isolierten Reaktor möglich, autothermische
Bedingungen einzuhalten, wenn der Durchmesser des Reaktors die Größenordnung von
60 cm und mehr hat. Aus dem vorher Gesagten versteht sich, daß sich diese Größe
nach dem Volumen der pro Querschnittsflächeneinheit aufsteigenden Gase richtet und
daß ein größerer Durchmesser erforderlich ist, wenn der Gasstrom geringer ist.
-
Chlor und Kohlenmonoxyd können in Form von Phosgen eingeleitet werden,
jedoch ist dieses, besonders vom autothermischen Standpunkt, ohne Vorteil.
-
Die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung richtet sich mehr
oder weniger nach der Teilchengröße der in das geschmolzene Bad eingespeisten kieselsäure-
und kohlenstoffhaltigen Produkte, in geringerem Maß spielt auch die Viskosität des
Bades eine Rolle. Es versteht sich jedoch, daß die Mengenverhältnisse der zu dem
Bad zugegebenen festen Reaktionsteilnehmer entsprechend ihrem physikalischen Zustand
bei der Zuführung über einen recht großen Bereich variieren können. Es ergibt sich
ferner, daß die Verteilungsbedingungen sich weitgehend je nach dem Grad ändern können,
bis zu dem die festen Stoffe in der geschmolzenen Masse das Bestreben haben, sich
abzutrennen. Dieses wiederum hängt von der Teilchengröße und der Dichte der zugegebenen
Teilchen ab.
-
Der Verteilungszustand hängt ferner von der Art der Einführung des
Halogengases ab. Wenn dieses in einem feinen Gasstrom eingeleitet wird, kann es
eine Bewegung hervorrufen, die ausreicht, um die Teilchen in Suspension und guter
Verteilung zu halten. Wenn dagegen die Teilchen die Tendenz zeigen, sich abzutrennen,
ist mechanische Bewegung erwünscht, so daß unter diesen Umständen eine Rühreinrichtung
nützlich ist.
-
Die Temperatur, bei der die Chlorierung nach der Erfindung durchgeführt
werden kann, ist hinsichtlich ihres unteren Bereiches durch die Reaktionsgeschwindigkeit
begrenzt. Diese Grenze liegt für praktische Zwecke bei 800° C. Der obere Temperaturbereich
wird durch wirtschaftliche überlegungen bestimmt, es ist jedoch, wie bereits gesagt,
nicht notwendig, über 1100° C zu arbeiten. Hauptziel ist es, bei der niedrigstmöglichen
Temperatur leistungsfähig zu arbeiten, und diese Temperatur liegt im Bereich von
800 bis 1100° C.
-
Es hat sich gezeigt, daß die Halogenierung, wenn man sie nach der
Erfindung durchführt, in überraschender Weise beschleunigt werden kann, wenn in
dem Bad gewisse Katalysatoren anwesend sind, nämlich Bor und Borverbindungen, besonders
Borhalogenide mit Ausnahme von Fluorid. Borchlorid B C13 ist besonders wirksam.
Verschiedene brauchbare Borverbindungen können bei den Chlorierungstemperaturen
unter Bildung von Borhalogeniden mit den Halogengasen reagieren. Wenn diese Borverbindungen
fest sind, lassen sie sich mit den festen Reaktionsteilnehmern zuführen. Beispiele
solcher Borverbindungen sind Boride, z. B. Borcarbide oder Ferrobor, wasserfreies
Boroxyd oder wasserfreie Borate von verschiedenen Metallen, besonders Alkali- oder
Erdalkalimetallen, beispielsweise wasserfreier Borax.
-
Vorzugsweise werden jedoch solche Borverbindungen verwendet, die,
wie Borchlorid, bei relativ niedrigen Temperaturen flüchtig sind und sich leichter
und wirksamer einführen lassen, indem sie in Dampfform dem für die Halogenierung
(Chlorierung) verwendeten Halogen (Chlor) oder den Halogen (Chlor) enthaltenden
Gasen zugemischt werden. Wenn diese Borverbindungen benutzt werden, sollte in dem
geschmolzenen Bad Kohlenstoff anwesend sein.
-
Ebenso wie die Halogenide oder die Halogenidmischung der das Bad zusammensetzenden
Salze gewöhnlich dem besonderen zu verwendenden Halogenierungsmittel entsprechen,
ist auch das Borhalogenid vorzugsweise eine Verbindung des Bors mit dem benetzten
Halogenierungsmittel.
-
Das zur Beschleunigung der Reaktion eingesetzte Borhalogenid läßt
sich wiedergewinnen und kann im Kreislauf benutzt werden. So kann beispielsweise
bei der Chlorierung von Siliciumdioxyd Borchlorid als Beschleuniger dienen; es wird
normalerweise mit dem Chlor eingespeist und findet sich anschließend in den aus
dem geschmolzenen Salzbad entweichenden Gasen und kann aus diesen abgetrennt werden,
um dann in das Verfahren zurückzugehen.
-
Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung.
-
Beispiel 1 In einem zylindrischen Behälter von 50 mm Durchmesser und
305 mm Höhe wurde ein Bad von geschmolzenem Calciumchlorid mit 76 mm Tiefe auf eine
Temperatur von 1000° C gebracht. Zu diesem Bad wurden 10 g Siliciumdioxyd, das so
weit zerkleinert war, um ein Sieb von 44 #t zu passieren, sowie 5 g von ähnlich
zerkleinertem Koks hinzugegeben. Durch diese Mischung wurden 0,11 Chlor pro
Minute hindurchgeleitet. Nach 1stündigem Betrieb war der Wirkungsgrad der Chlorierung
33,8 %.
-
Wenn man in der gleichen Weise verfuhr, jedoch für mechanische Bewegung
sorgte (langsames Rühren), um eine bessere Verteilung des Siliciumdioxyds und des
Kohlenstoffes innerhalb der geschmolzenen Masse zu bewirken, betrug der Wirkungsgrad
der Chlorierung, wiederum nach 1stündigem Betrieb, 52,60/0.
Ferner
wurde ein senkrechtes Gefäß von 50 mm Durchmesser und 915 mm Höhe verwendet, das
mit einer gelochten Bodenplatte versehen war. Diese Platte trug eine 254 mm tiefe
Schicht einer Mischung aus Siliciumdioxyd und Koks. Die Schicht wurde auf 1000°
C erhitzt, und durch die Bodenplatte wurde ein Strom von Chlor nach oben geleitet,
um die Mischung in den Wirbelzustand zu versetzen. In diesem Fall betrug der Chlorierungsgrad
nach 1stündigem Betrieb weniger als 6%, selbst wenn Katalysatoren, beispielsweise
Bortrichlorid, zu dem Chlorstrom zugesetzt wurden.
-
Beispiel 2 In einem Gefäß ähnlich dem im Beispiel 1 beschriebenen
befand sich ein Natriumchloridbad. Das gemahlene Sihciumdioxyd und der gemahlene
Koks wurden in den gleichen Verhältnissen wie vor zugesetzt. Der Chlorstrom wurde
ebenfalls mit der gleichen Geschwindigkeit zugeführt, er enthielt 18,5% Borchloriddampf,
als Volumen auf den Chlorgehalt berechnet. Unter diesen Umständen betrug der Chlorierungsgrad
27,6%. Es ergibt sich eine Verbesserung durch die Verwendung von Borchlorid als
Katalysator, da bei einem Betrieb in der gleichen Art, jedoch ohne Verwendung von
Borchlorid, der Wirkungsgrad der Chlorierung 19,4% betrug.
-
Beispiel 3 In einem Gefäß ähnlich dem im Beispiel 1 beschriebenen
befand sich ein gleiches Volumen einer Strontiumchloridschmelze, und gemahlener
Kieselsäuresand und gemahlener Koks wurden in den gleichen Verhältnissen zugegeben.
Das Chlor wurde wie im Beispiel 1 mit einer Geschwindigkeit von 0,1 1 pro Minute
eingeführt, und der Chlorierungsgrad betrug 3311/o.
-
Beispiel 4 Unter den im Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen, jedoch
ohne Zusatz von gemahlenem Koks zu dem geschmolzenen Salzbad, wurde Kohlenmonoxyd
zusätzlich mit dem Chlorgas in einer Geschwindigkeit von 0,261 pro Minute eingeleitet.
Unter diesen Bedingungen betrug der Chlorierungsgrad nach 1stündigem Betrieb 31,5%.
-
Beispiel 5 In ein Gefäß, das dem im Beispiel 1 benutzten ähnlich war
und die gleiche Menge geschmolzenes Calciumchlorid enthielt, wurden 70g Siliciumdioxyd
mit einer Teilchengröße von 76 bis 250 #t eingebracht und Chlor und Kohlenmonoxyd
mit der Geschwindigkeit von 0,1 bzw. 0,21 pro Minute eingeleitet. Nach 1stündigem
Betrieb betrug der Chlorierungsgrad 20,207o.
-
Beispiel 6 Bei einem Versuch ähnlich Beispiel 1, jedoch bei einer
Arbeitstemperatur von 800° C, betrug der Chlorierungsgrad nach 1stündigem Betrieb
15%.
-
Beispiel 7 Es wurde ein Gefäß benutzt, das einen inneren Durchmesser
von 1,22 m und eine innere Höhe von 2,44 m besaß, innen mit chlorfesten Alumosilicatsteinen
ausgemauert und außen von Isoliersteinen umgeben war, wobei das Ganze von einem
Stahlmantel umgeben war. In dieses Gefäß wurde Calciumchlorid mit einer Temperatur
von 1000° C bis zu einer Tiefe von 1,5 m eingebracht. Zu dieser Schmelze wurden
590 kg ungemahlener Kieselsäuresand mit einem Teilchengrößebereich von 76 bis 250
R eingebracht. Die Gase wurden durch eine Mehrzahl von Düsen am Boden des Gefäßes,
die an einem gemeinsamen Verteiler angeschlossen waren, eingeführt. In diesen Verteiler
wurde eine Mischung von Chlor und Kohlenmonoxyd im Verhältnis von 56,3: 24,5 kg
pro Stunde unter einem Druck von 2,1 kg pro Quadratzentimeter eingelassen. Dadurch
wurden die Gase über die Schmelze verteilt; der Kontakt mit der geschmolzenen Masse
wurde durch einen langsam laufenden Rührer, der aus Alumosilikatmaterial bestand,
verstärkt.
-
Die aus der Oberfläche der Schmelze entweichenden Gase wurden aus
dem Gefäß abgezogen und auf eine Temperatur von -30° C abgekühlt, um den größeren
Teil des in ihnen enthaltenen Siliciumtetrachlorids im wesentlichen in flüssiger
Form zu entfernen. Die Restgase wurden dann gewaschen, um noch vorhandenes Chlor
zu entfernen, und dann an die Atmosphäre abgegeben. Dabei zeigte sich, daß die Gase
nach der Kondensation des Siliciumtetrachlorids einen Chlorgehalt aufwiesen, der
4% des in das geschmolzene Salzbad eingeleiteten Chlors entsprach. Es ergab sich
mit anderen Worten eine Chlorausnutzung von 96%. Der Betrieb wurde insgesamt 5 Stunden
fortgesetzt, dabei wurde der Siliciumdioxydgehalt von Zeit zu Zeit mit einer Geschwindigkeit
von 23 kg pro Stunde ergänzt. Während der ganzen Zeit wurde die Temperatur der Schmelze
auf 960 bis 1030° C gehalten, ohne daß zusätzliche Wärme zugeführt werden mußte.
-
Beispiel 8 In diesem Beispiel wurde ein SiHciumdioxydgefäß von 152
mm Durchmesser und 355 mm Höhe benutzt, daß außen mit einer elektrischen Heizwicklung
versehen war. Im Inneren des Gefäßes befand sich ein korrosionsbeständiger Tiegel
in Form zweier abgestumpfter Kegel, die gegeneinander gekehrt zusammengekittet waren.
Der untere Teil war am Boden verschlossen, während in dem oberen Teil ein Stopfen
aus keramischem Material eingesetzt war. Durch diesen Stopfen führte ein Einleitungsrohr
nach unten bis zum Boden des Tiegels für die Einführung von Chlor sowie ein Ableitungsrohr
für die gasförmigen Reaktionsprodukte. Ferner führte durch den Stopfen eine Pyrometerhülse
und ein Rührer. Das Gefäß enthielt 800 cm3 geschmolzenes Natriumchlorid, dem 100g
gemahlener Kieselsäuresand und 75g gemahlener Koks einer Teilchengröße ähnlich der
im Beispiel 1 beschriebenen beigegeben war. Das Gefäß wurde auf eine Temperatur
von 860°C aufgeheizt, und durch die geschmolzene Masse wurde 60 Minuten lang Chlor
mit einer Geschwindigkeit von 0,51 pro Minute hindurchgeleitet. Unter diesen Umständen
betrug die Ausnutzung des Chlors 22%.
-
Beispiel 9 Bei einem Versuch unter ähnlichen Bedingungen, wie sie
im Beispie18 beschrieben sind, wurde die Temperatur auf 1000°C gehalten, und die
mittlere Chlorausnutzung betrug 58%.