DE1219006B

DE1219006B - Verfahren zur Reinigung von Siliciumcarbid

Info

Publication number: DE1219006B
Application number: DEE25610A
Authority: DE
Inventors: Dr Franz Schroll
Original assignee: Elektroschmelzwerk Kempten GmbH
Current assignee: Elektroschmelzwerk Kempten GmbH
Priority date: 1963-09-30
Filing date: 1963-09-30
Publication date: 1966-06-16
Also published as: NO116670B; US3319785A; CH486390A

Description

Verfahren zur Roinigungvön Si,1,iciunicarbid Bei der Herstellung von Siliciumcarbid aus Kohle und Sand im elektrisch-en, Widerstandsofen fällt in den Randzonen ein Material an, das bisher nur als minderwertige Qualität verkauft oder eineni neuen Ofen zur Rekristallisation beigegeben werden konnte. Es hat deshalb nicht an Bemühungen gefehlt, das in nicht geringen Mengen in den Randzonen des Reaktionsblockes enthaltene, wohlkristallisierte Siliciumcarbid entweder auf mechanische Weise oder auf Grund der verschiedenen, spezifischen Gewichte abzutrennen. Alle diese Versuche blieben erfolglos oder waren wirtschaftlich nicht tragbar.
Es. wurde. nun ein Flotationsverfahren gefunden zur Reinigung von Siliciumcarbid mit einer Korne größe von etwa höchstens 1,5 nun von Nebenprodukten, die bei der Umsetzung von Kohlenstoff mit Sand anfallen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß kationenaktive Flotationsmittel verwendet werden. Dabei sollen unter dem Begriff Nebenprodukte die in der Fachsprache mit amorphem Material, Siloxikon sowie Graphit bezeichneten Substanzen verstanden werden (vgL Gmelin, Bd. 15, Teil D, S. 857, 8. Auflage, 1959, Abs. 1 und 2).
Als kationenaktive Flotationsmittel werden vorteilhaft solche verwendet, bei denen das Kation die C"H....-Kette enthält, die ein positiv geladener Komplex ist, während der negativ geladene, Säurerest, das Anion, aus Halogen oder Säure bestehend, für die Wirksamkeit des Sammlers nur untergeordnete Bedeutung besitzt. Vorzugsweise eignen sich primäre, sekundäre, oder tertiäre Alkylaminsalze- sowie quaternäre Ammoniumsalze oder Alkyl- und Pyridinsalze. Daneben können auch Derivate des Triphenylamins und qLiaternäre Basen eingesetzt werden, in denen der Stickstoff durch Sauerstoff, Phosphor, Schwefel, Arsen oder Antimon ersetzt ist, ferner Picolin- und Morphinsalze.
Die Flotationsmittel werden in der üblichen Konzentration, beispielsweise 100 bis 200 g/t aufgegebenem Rohstoff verwendet und zweckmäßigerweise der Trübe zugegeben.
Es hat sich weiterhin als günstig erwiesen, wenn als aufschlämmende Flüssigkeit Leitungswasser be# nutit wird. In manchen Fällen ist es jedoch zweckmäßig, wenn enthärtetes Wasser oder ein Gemisch ,us Leitungswasser und enthärtetem Wasser eingesetzt wird. Außerdem hat es sich gezeigt, daß es vorteilhaft ist, wenn in einem pH-Bereich zwischen 5 und 10 gearbeitet wird, was durch Zugabe von z. B. Alkalilauge erreicht wird.
Die Flotation wird in der üblichen Weise durchgeführt. Als Flotationszelle dient ein Eisenbehälter mit quadratischem Querschnitt und Rührwerk. Meistens wird als Flotationsmittel Wasser verwendet. Das zu trennende Korngemisch, dessen Korngröße, eingestellt werden muß (maximale Korngrößen etwa 1,5 mm, übliche Fraktionen.. 1,5 bis 0,7 mm, 0,7 bis 0,2 mm, 0,2 m. in und feiner), wird in Wasser aufgeschlämmt und die. so entstandenem »Trübe« gut durchgerührt und gleichzeitig Luft eingeblasen. Nach Erreichen einer gleichmäßigen Verteilung des Gutes im Wasser werden kleine Mengen (100 bis 200 g/t) eines geeigneten Flotationsmittels zugesetzt. Sofort bildet sich ein stabiler Schaum, der je nach Verfahrensziel eine Fraktion mit sich an die Oberfläche hochnimmt. Der Schaum wird mechanisch abgezogen oder abgespült. Anschließend wird der Schaum zerstört und die Fraktion mit Wasser gewaschen und getrocknet. Ist der Rückstand das gesuchte Produkt, so wird dieser nach Beendigung der Flotation abgelassen und in gleicher Weise verarbeitet.
Die Flotation kann auch kontinuierlich durchgeführt werden, indem mehrere gleichartige Zellen hintereinandergeschaltet werden. Dabei werden die jeweiligen, in den Zellen zurückbleibenden Mengen in zwei oder mehrere Zellen gespült und erneut der Flotation unterzogen.
Die Entscheidung, ob kontinuierlich oder absatzweise gearbeitet wird, hängt lediglich von der Größe des Durchsatzes ab.
Enthält das Ausgangsgemisch anhaftenden Kohlenstoff, so wird dieser in einer ersten Arbeitsstufe durch ein vorgeschaltetes Flotationsverfahren von dem restlichen Gemisch getrennt. Dabei wird ein Flotationsmittel mit Schäumereigenschaften eingesetzt. Dadurch gelingt es, die Oberflächenspannung des Wassers herabzusetzen und an der Grenzfläche zwischen Wasser und Luft die Bildung der Luftblasen zu begünstigen und so -einen stabilen Schaum zu erzeugen. Geeignete Substanzen sind beispielsweise Terpenderivate, wie Pine Oil, Alkohole der Terpenreihe, die unter der Handelsbezeichnung »Flotol« (eingetragenes Warenzeichen der Firma Farbwerke Hoechst) bekannt sind, Terpineol, daim Phenole, wie Kresole und Holzteeröl (Ullmaüns Enzyldopädie der technischen Chemie, 1951, 1. Band, S. 673). In einer zweiten Arbeitsstufe wird dann Siliciunicarbid in der vorher beschriebenen Weise f16tiert.
Das Verfahren wird wie folgt durchgeführt: Die Außenseite des in üblicher Weise erschmolzenen Siliciumcarbidblocks besteht aus Siliciumearbidkrusten und geht über in Zonen, die neben Siliciumcarbid auch fast amorphe Zonen enthalten, die wegen ihrer geringen Reinheit nur eine beschränkte Einsatzfähigkeit besitzen. Dieser Block wird in bekannter Weise zerkleinert, und die anfallenden Stücke werden nach ihrer Kristallstruktur sortierL Die auf eine Korngröße bis höchstens 1,5 mm aufgemahlene Ausgangsmasse aus Anteilen, in denen Siliciumcarbid mit den erwähnten Verunreinigungen durchsetzt ist wird in drei bis vier nach Korngröße abgestufte Fraktionen durch Aussieben geteilt, die für sich verarbeitet werden. Beispielsweise:

Fraktion 1 ........ 1,5 bis'0,70

Fraktion 11 ........ 0,70 bis 0,20 mm

Fraktion 111 ........ 0,20 mm und feiner

zur üblichen Flotation, bei welcher es sich um die Trennung heterogener Produkte handelt.
Beispiel 1 500kg eines Korngemisches von Siliciumcarbid, Siloxikon und anhaftendem Kohlenstoff in der Komgröße von 0,70 bis 0,20mm werden in einer üblicheii Flotationszelle mit selbständiger Luftansaugung in Wasser aufgeschlämmt. Nach dem allmäh-Echen Zusatz von 100 g Flotol A (eingetragenes Warenzeichen der Firma Farbwerke Hoechst) setzt eine deutliche Schaumbildung ein, die im Verlauf von etwa 30 Minuten den gesamten anhaftenden Kohlenstoff abtrennt. Der Rückstand ist frei von zu- sätzlichem Kohlenstoff.
Das so erhaltene Produkt wird in der gleichen Zelle mit einem Flotationsmittel, das kationenaktiv ist, beispielsweise Flotanol F (eingetragenes Warenzeichen der Firma Farbwerke Hoechst), flotiert. Das kristallisierte Siliciumcarbid wird mit dem Schaum abgezogen, die Verunreinigungen werden als Rückstand zurückgehalten. Beispiel 2 500 kg eines Amorph-Siliciumcarbid-Gemisches, das nahezu keinen anhaftenden Kohlenstoff enthält, wird nach dem Verfahren entsprechend Beispiel 1 mit lOOg eines Flotationsmittels behandelt, das aus Fettsäureaminacetaten besteht. Das abflotierte Siticiumcarbid wird mit Wasser gewaschen und getrocknet. Die Bereiche richten sich jedoch jeweils nach den Erfordernissen des Betriebes.
Das so vorbearbeitete Ausgangsmaterial wird in einem wie oben beschriebenen Flotationsaggregat verarbeitet. Das Sfliciumcarbid wird dabei flotiert, und im Rückstand reichern sich amorphe Anteile an, die im wesentlichen aus Siloxikon und nicht kristallisierten Reaktionsprodukten bestehen. Das mit dem Schaum übergegangene Produkt wird mit Wasser gewaschen und getrocknet.
Enthält das in der vorher beschriebenen Weise zerkleinerte Ausgangsgut anhaftenden Kohlenstoff, so wird es in einer ersten Arbeitsstufe mit einem Schäumer versetzt. Dabei flotiert der Kohlenstoff weg. Das so vorbehandelte Arbeitsgut wird ohne Zwischenbehandlung einer zweiten Flotation unterworfen, bei der ein kationenaktives Flotationsmittel verwendet und in der vorher beschriebenen Weise aufgearbeitet wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es, kristallisiertes Siliciumcarbid von amorphem Silieiumcarbid zu trennen. Es ist überraschend, daß es dadurch möglich wird, gleiche Produkte mit verschiedener Kristallstruktur zu trennen, im Gegensatz

Claims

Patentansprüche-1. Verfahren zur Reinigung von Siliciumcarbid mit einer Komgröße bis etwa höchstens 1,5 mm von bei der Umsetzung von Kohlenstoff mit Sand . anfallenden Nebenprodukten durch Flotation, dadurch gekennzeichnet, daß kationenaktive Flotationsmittel verwendet werden.
2. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß als kationenaktive Flotationsmittel primäre, sekundäre oder tertiäre Alkylamine und/oder deren Ammoniumsalze verwendet werden. 3. Verfahren nach den Ansprüchen1 und 2, dadurch gekenn eichnet, daß in einem pH-Bereich zwischen 5 und 10 gearbeitet wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst anhaltender Kohlenstoff in einer Vorstufe durch Flotation mit Schäumen entfernt wird. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Schäumer PincOil, Alkohole der Terpenreihe, Terpineol, Phenole und Holztee,röl verwendet werden.