DE3206145A1

DE3206145A1 - Verfahren und anordnung zur rueckgewinnung von ausgangsstoffen

Info

Publication number: DE3206145A1
Application number: DE19823206145
Authority: DE
Inventors: Max Dr.Rer.Nat. 7900 Ulm Kuisl
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1982-02-20
Filing date: 1982-02-20
Publication date: 1983-09-01

Description

Beschreibung
"Verfahren und Anordnung zur Rückgewinnung von Ausgangsstoffen" Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Rückgewinnung von Ausgangsstoffen nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 7.
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung einer Vorform für Lichtleitfasern, die insbesondere aus undotierten und dotierten Quarzglasschichten bestehen.
Der Ausgangsstoff für die Abscheidung der Schichten besteht im wesentlichen aus SiCl4 mit Zusätzen an GeCl4, POCl3 oder BBr3 im Bereich von 1-10 Mol % und gasförmigem Sauerstoff. Diese Stoffe setzen sich bei hohen Temperaturen mit dem Sauerstoff vollständig in die entsprechenden Oxide um, wobei sich nur ein Teil dieser Oxide auf der Vorform abscheidet. Der Rest, ungefähr 50 %, beschlägt in Form eines kristallinen Pulvers nach Verlassen der Vorform die kalten Wandungen der Apparaturen. Das Abgas besteht im wesentlichen aus dem zugesetzten Sauerstoff. Wirtschaftlich interessant ist hauptsächlich die Zurückgewinnung von GeCl4, da derzeit die Kosten für GeOl4 größer sind als die für sämtliche andere Ausgangsstoffe zusammen. Ein Rückgewinnungsprozeß erfüllt daher weitgehend seinen Zweck, wenn es gelingt, lediglich das GeCl4 zu regenerieren. Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 31 43 958.6 ist es bekannt, zumindest einen Teil der im Abgasstrom verbleibenden Dotierungsstoffe dem bei der Vorformherstellung verwendeten Gasstrom wieder zuzumischen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein weiteres Verfahren und eine Anordnung zur Rückgewinnung des wirtschaftlich wertvollsten Ausgangsstoffes anzugeben.
Die Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 und 7 angegebenen Merkmale.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert. Die im folgenden benutzte Bezeichnung "gasförmig" umfaßt Gase und/oder Dämpfe. Im folgenden werden beispielhafte Lösungswege angegeben, mit denen es moglich ist, GeCl4 in der Abscheidungsapparatur für die Vorform unmittelbar zurückzugewinnen oder die entstehenden Nebenprodukte in einer separaten Regenerationsanlage aufzuarbeiten. Eine separate Zurückgewinnung von GeC14 aus den Oxidabscheidungen in der Vorformapparatur ist z.B.
auf folgende Weise möglich: Aufschlämmen der abgeschiedenen Oxide in konzentrierter Salzsäure, Kochen unter Rückfluß und Durchleiten von HCl-und Abdestillieren des entstandenen GeCl4. Der GeCl4-Dampf wird mit einer Trockeneis-Isopropanol-Mischung aufgefangen, wobei gleichzeitig eine Trennung von HC1 erfolgt. Reste von HOl und Wasser werden durch Uberleiten über Na2C03 entfernt. Auf diese Weise gelingt eine Trennung von den anderen Komponenten die außer Ge im Oxidabfall enthalten sind, da die Oxide Si02, -B203 und P205 mit Salzsäure nicht reagieren. Sofern Salzsäure ausreichender Reinheit verwendet wird, ist das entstandene GeCl4 ebenfalls rein, d.h. frei von den anderen Dotierungskomponenten, so daß eine Überprüfung und Uberwachung entfallen kann.
Für eine Rückgewinnung in der Reaktionsapparatur wird HC1-Gas über die unerwünschten Abscheidungsprodukte am Ende des Abscheidungsrohres (Vorform) geleitet, das aus Quarzglas besteht. Da nur dieser Teil in Raktion treten soll, darf nur er allein erhitzt werden. Das Durchleiten von HCl durch die Vorform ist infolge eines möglichen Einbaus von störenden Wassermolekülen (entstanden gemäß 2 HOl + 1/2 °2 1120 + Cl2) in die Glasschichten nicht zweckmäßig.
Gemäß der Figur muß daher die HOl-Einleitung zwischen der Vorform 1 und dem Abscheidungsbereich für die Restgase vorgenommen werden. Hierzu ist ein besonderer Gasanschluß 2 notwendig, der sich in der heizbaren Zuleitung 3 befindet zwischen dem unteren Ende der im wesentlichen senkrecht stehenden Vorform 1 und einem Gefäß 6. Während des Abscheidevorgangs in der Vorform 1 müssen die Rohrwandungen der Zuleitung 3 so beheizt werden, damit sich an ihnen keine kristalline Abscheidung ergibt. Diese Beheizung muß bis zu der Ein- und Auslaß-Rohranschlüssen 4, 5 des Auffanggefäßes 6 fortgeführt werden. Das Reaktionsgas (°2) verläßt das Gefäß 6 über den Rohranschluß 5, während sich die Nebenprodukte (Oxide) an den kalten Wandungen des Auffang-Gefäßes 6 abscheiden. Für die Regenerierung wird durch den Rohranschluß 4 HCl-Gas eingeleitet. Um die Regenerierung in Gang zu halten, wird das Gefäß 6 durch eine zweite Heizung 7 jetzt zusätzlich aufgeheizt. Das entstehende GeC14 entweicht dann über den Rohranschluß 5.
Wird in der Zuleitung 3 zusätzlich ein Absperrventil 8 eingebaut, so ist es möglich, während des Regenerierungsvorgangs die Vorform 1 auszuwechseln. Die Entfernung der bei der Regenerierung nicht umgesetzten Oxide aus dem Gefäß 6 braucht bei entsprechender Auslegung erst nach mehreren Re generations zyklen erfolgen.
Ein weiteres Verfahren ist der Umsatz von Ge02 mit Chlor.
Damit ist ein Umsatz der Reaktionsprodukte zur Regenerierung von GeC14 in gleicher Weise möglich wie mit gasförmigem HCl. Dabei wird das Chlorgas durch den Innenraum der Vorform geleitet, da Chlor die Qualität der in der Vorform abgeschiedenen Schicht nicht störend beeinflußt. Einen weiteren Vorteil gewinnt dieses Verfahren dadurch, daß das für die Regenerierung benötigten Chlorgas während des Abscheidungsprozesses als Abfallprodukt entsteht. Damit ist auch für diese Komponente eine Rückgewinnung möglich.
Die Weiterverarbeitung der nach der Erfindung hergestellten Vorformen erfolgt zweckmäßigerweise nach den Verfahren die in einem oder beiden der letzten Ansprüche angegeben sind.

Claims

PatentansPrüche ro 1l Verfahren zur Rückgewinnung von Ausgangsstoffen, die insbesondere bei der Herstellung einer Vorform für optische Glasfasern verwendet werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) bei der Herstellung der Glasfasern anfallende Nebenprodukte werden mit Hilfe eines Trägergases durch heizbare Zuleitungen zunächst einem gekühlten Gefäß (6) derart zugeführt, daß in den Zuleitungen ein Niederschlag der Nebenprodukte vermieden wird; b) das Trägergas enthält zusätzlich einen gasförmigen Bestandteil, der aus den Nebenprodukten im wesentlichen den wirtschaftlich wertvollsten Ausgangsstoff zumindest teilweise herauslöst; c) das Gefäß (6) wird während der Herstellung der Glasfasern auf einer Temperatur gehalten, bei der im wesentlichen glasbildende Nebenprodukte abgeschieden werden; d) die abgeschiedenen Nebenprodukte werden im Gefäß (6) einem Aufbereitungsvorgang ausgesetzt, bei dem im wesentlichen der wirtschaftlich wertvollste Ausgangsstoff zurückgewonnen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gasförmige Bestandteil Chlor enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als wirtschaftlich wertvollster Ausgangsstoff Germanium (Ge) und/oder Germaniumhalogenid (GeC14) ) zurückgewonnen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) im Gefäß (6) werden glasbildende Nebenprodukte niedergeschlagen, die Germaniumoxid (GeO2) enthalten; b) die niedergeschlagenen Nebenprodukte werden in konzentrierter Salzsäure aufgeschläninit, gekocht unter Rückfluß bei gleichzeitigem Durchleiten von gasförmigem Chlorwasserstoff (hohl) und das entstehende gasförmige Germaniumchlorid (GeCl4) abdestilliert; c) das gasförmige Germaniumchlorid wird in einem derart gekühlten weiteren Gefäß kondensiert, daß dabei gleichzeitig eine Trennung von gasförmigen Chlorwasserstoff möglich wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die für das Germaniumchlorid maßgebende Reinheit durch die Reinheit der verwendeten konzentrierten Salzsäure bestimmt wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß während der Innenbeschichtung der rohrförmi- gen Vorform (1) ein Trägergas verwendet wird, das zumindest Sauerstoff (°2) Germaniumchlorid (GeCl4) und gasförmm ges Chlor (C12) enthält und daß das während der Innenbeschichtung entstehende Germaniumoxid (GeO2) zurückgewonnen wird gemäß der Formel Ge02 + 2C127) GeCl4 + 02
7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest während des Innenbeschichtens einer im wesentlichen senkrecht stehenden rohrförmigen Vorform (1) an deren unteren Ende über mindestens eine heizbare rohrförmige Zuleitung (3) mindestens ein kühl- und heizbares Gefäß (6) angeschlossen ist, das mit mindestens einem Rohranschluß (4, 5) versehen ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung (3) mindestens ein Gasanschluß (2) vorhanden ist.
9. Anordnung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung (3) mindestens ein im wesentlichen gasdicht schließendes Absperrventil (8) vorhanden ist.
10. Verfahren zur Weiterverarbeitung der nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellten Vorform, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem weiteren Verfahrensschritt unter Anwendung einer die Vorform zumindest bereichs- oder zonenweise erweichenden Temperatur eine Querschnittsverringerung auf Lichtleitfaserquerschnitt vorgenommen wird.
11. Verfahren zur Weiterverarbeitung nach dem vorherige henden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverringerung im wesentlichen durch mindestens einen Ziehvorgang vorgenommen wird.