DE4123286C2 - Vorrichtung zur Behandlung von kristallinem Siliziumdioxid-Granulat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von kristallinem Siliziumdioxid-Granulat mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Aus der US-PS 40 42 671 ist eine Vorrichtung zur Auslaugung von Quarzsand bekannt, bei der Quarzsand in einem vertikal ausgerichteten Rohr mit einer Laugenflüssigkeit besprüht wird, die den Sand von oben nach unten durchfließt. Bei dieser Vorrichtung ist die Wirkungsdauer der Laugenflüssigkeit relativ gering, die Zusammensetzung der Laugenflüssigkeit ändert sich bei dem Durchwandern des Sandes durch die Aufnahme von Verunreinigungen und gelöstem Sand.

Aufgabe des vorliegenden Verfahrens ist es, eine Vor­ richtung zu schaffen, bei der die Wirkungsdauer der Laugen­ flüssigkeit bei im wesentlichen gleichbleibender Zu­ sammensetzung erhöht ist.

Zur Lösung der Aufgabe werden die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches aufgeführten Merkmale vorge­ schlagen. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Aus­ gestaltungen der Erfindung an.

Die Schrägstellung des Rohres begünstigt Transport und Vermischung von Granulat und Säure. Die Eingabe von Säure und Granulat am gleichen Ort ermöglicht es zusätzlich, daß frische Säure auf die vorher noch nicht benetzten Oberflächen des Granulats auftrifft und in noch freie Kapillarkanäle zu den verunreinigenden Einschlüssen eindringt. Die Fließgeschwindigkeiten von Granulat und Säure können dabei unterschiedlich gewählt werden. Es ist denkbar, das das Granulat unter der Säure schneller rutscht, oder die Säure schneller über das langsam rutschende Material fließt. Eine Relativgeschwindigkeit wäre zur besseren Verwirbelung u. U. vorteilhaft.

Weitere Merkmale und Vorteile der Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der die Vor­ richtung anhand einer Zeichnung näher beschrieben wird.

Dabei zeigt die in der einzigen Figur enthaltene Prin­ zipskizze die Vorrichtung mit ihrem zentralen Bestandteil, dem schräggestellten Rohr 3, in das kristallines Siliziumdioxidgranulat mittels der Zufuhreinrichtung 1 und Säuremischung mittels der Zufuhreinrichtung 2 je­ weils am oberen Ende des Rohres eingegeben wird, so daß immer frische Säure mit unbehandeltem frischen Silizium­ dioxid in Kontakt kommt.

Das Gemisch aus Säure und kristallinem Siliziumdioxid fließt bzw. rutscht langsam das schräggestellte Rohr 3 hinunter, wobei der Transport des Gemisches im Rohr durch Rüttler, Schnecken, Drehen des Rohres etc. unter­ stützt werden kann.

Damit wird gleichzeitig eine gute Durchmischung des Säure-Siliziumdioxidgemisches unterstützt. Die bei der Lösung des Siliziumdioxides entstehende Reaktionswärme wird vorteilhafterweise durch Kühlschlangen ab- und ei­ nem Wärmetauscher zugeführt, der damit die frische Säure­ mischung vor Eintritt in das Rohr 3 vorwärmen kann.

Unterstützt durch den hier beispielsweise vorgesehen Rüttler 4 wird das kristalline Siliziumdioxid nach der Reaktion vorteilhafterweise in einem Auffangbehälter 16 am unteren Ende des Rohres aufgefangen, während die ver­ brauchte Säuremischung über ein Steigrohr 10 in einen Sammelbehälter 11 fließt. Das Steigrohr 10 ist dabei so ausgelegt, daß die Zufuhreinrichtung 1 des kristallinen Siliziumdioxides immer oberhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt.

Das mit einem Rest an Säuremischung versetzte kristalline Siliziumdioxid vom Auffangbehälter 16 setzt sich in eine Kammer zwischen den Schiebern 5 und 8 ab, die einen zwischen ihnen befindlichen Raum abdichten. Die seitli­ che Kammerwand enthält feine Löcher, durch die von der einen Seite von einer Wasserzufuhreinrichtung 6 Wasser zur Spülung des Granulats hineingedrückt wird, welches auf der anderen Seite von einer Wasserabführeinrichtung 7 über ein Ventil ebenfalls in den Sammelbehälter 11 für verbrauchte Säure fließt. Nach der Spülung des kristal­ linen Siliziumdioxides wird das Ventil an der Seite 7 geschlossen und der Schieber 8 geöffnet und durch die Wasserzufuhreinrichtung 6 das kristalline Siliziumdioxid in einen Produktbehälter 9 gespült.

Die in einem oder mehreren Sammelbehältern 11 gesammel­ ten noch heißen Wasser-Säuregemische werden einer oder mehreren Destillationsapparaturen 12 zugeführt und dort in Säuremischung und wässrige Kieselsäurelösung getrennt. Die Kieselsäure kann eingedampft und weiter verarbeitet werden, während die gereinigte Säuremischung über einen Behälter 13 einem Säuremischbehälter 14 zugeführt wird, wo die richtige Zusammensetzung neu zu verwendender Säure durch Zugabe der einzelnen Komponenten aus verschiedenen Mischhähnen 15 hergestellt wird. Die Erwärmung der Säuremischung kann über Wärmeaustauscher durch Verwendung sowohl des bei der Destillation der verbrauchten Säure als auch des bei der Kühlung des Reaktionsrohres anfallenden Kühlwassers erfolgen.

Bisher erfolgt die Behandlung von Siliziumdioxid mit Flußsäure gewöhnlich in Kesseln, in denen das Granulat in die Säure gegeben wird. Bei deren Benutzung treten jedoch ungleichmäßige Ergebnisse infolge mangelnder Ho­ mogenität der Säure auf, die zu Qualitätsschwankungen innerhalb einer Charge führen. Es ist daher vorteilhaft, das Siliziumdioxyd und die frische Säure gleichzeitig zuzusetzen. Durch die hier aufgezeigte Vorrichtung lassen sich dabei alle Prozeßparameter einzeln einstellen und kurzzeitig nachregulieren. Dies ist in der bisherigen Kesseltechnologie nicht möglich.

Die Rückgewinnung der Abwärme und der verbrauchten Säure ist sowohl aus ökonomischer wie aus ökologischer Sicht wünschenswert. Als Beiprodukt fällt noch kristalline Kieselsäure an, wenn man der verbrauchten Säure in De­ stillationsgeräten ihre Abbauprodukte entzieht.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Behandlung von kristallinem Sili­ ziumdioxid-Granulat zur anschließenden Verwendung als Granulat für die Produktion von hochwertigem Quarzglas, bei der das in einem Rohr vorgelegte Granulat mit einer starken Säure beaufschlagt und so von seinen Verunrei­ nigungen befreit wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (3) schräg ge­ stellt ist und in seinem oberen Bereich eine Zufuhrein­ richtung für Granulat (1) und Säure (2) vorgesehen ist, so daß eine Mischung aus Granulat und unverbrauchter Säure langsam im Rohr (3) heruntergleitet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch an das Rohr (3) angesetzte, das Granulat mit der Säure vermischende und in eine Herabgleitbewegung versetzende Rüttler (4).

3. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch in dem Rohr vorgesehene, das Granulat mit der Säure vermischende und das Granulat transportierende Schnecken.

4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine das Rohr (3) um seine Längsachse verdrehende Einrichtung.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Wärmetauscher mit einem wärme­ aufnehmenden Element am Reaktionsrohr und einem wärme­ abgebenden Element an der Zufuhreinrichtung (2) für frische Säure.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Auffangbehälter (16) für Granulat am unteren Ende des schräggestellten Rohres (3), der mit einem Steigrohr (10) für verbrauchte Säure versehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (5, 6, 7 und 8) zum Spülen des Granulats, die aus einer Kammer besteht, die mit wenigstens einer Verschlußeinrichtung (5, 8) zum dichten Abschluß gegen den Auffangbehälter (16) versehen ist, und eine Wasserzufuhr- (6) und Abfuhrein­ richtung (7) besitzt.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Destillationsvorrichtung (12, 13) für die verbrauchte Säure.