DE4425975A1

DE4425975A1 - Verfahren zum Passivieren von feinteiligen Feststoffen aus der Herstellung von Organohalogensilanen und Alkoxyhalogensilanen

Info

Publication number: DE4425975A1
Application number: DE4425975A
Authority: DE
Inventors: Teresa A Grocela-Kathe; Ray Walton Shade
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1993-07-28
Filing date: 1994-07-22
Publication date: 1995-02-02
Anticipated expiration: 2014-07-23
Also published as: US5342430A; GB2280440A; DE4425975C2; FR2708268A1; JP3645591B2; GB9414329D0; GB2280440B; JPH07145176A; FR2708268B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Desaktivieren, Inaktivieren oder Passivie ren der feinen teilchenförmigen reaktionsfähigen Fest stoffe, die aus einem Abschnitt zur Rückgewinnung von Feststoffen einer Reihe von Reaktoren austreten, in denen Organohalogensilane synthetisiert werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf Mittel zum sicheren Ent sorgen oder zur Rückgewinnung zusätzlicher wirtschaftlich brauchbarer Produkte aus diesen fein zerteilten Feststof fen oder feinteiligen Materialien, die passiviert worden sind.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Behandeln restlichen Siliciumpulvers und mehr im besonderen auf ein Verfahren zum Passivieren restlicher Siliciumpulver oder feinteiliger Materialien, insbesondere solcher siliciumhaltiger Pulver, die aus der Herstellung von Halogensilanen, Organohalogensilanen, Alkoxyhalogensilanen und ähnlichen resultieren. Die vor liegende Erfindung bezieht sich auf die Passivierung, In aktivierung oder Desaktivierung der feinteiligen Silici ummaterialien aus der Fließbett-Herstellung von Halogen silanen, Organohalogensilanen, Alkoxyhalogensilanen und ähnlichen. Das Grundverfahren für die Herstellung solcher Silanverbindungen ist gut bekannt, und es ist in der US- PS 2,380,995 beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist besonders auf das Fließbett-Verfahren zur Herstellung von Halogensilanen gerichtet, bei dem ein Fließbett-Reaktor benutzt wird, der ähnlich, wenn nicht identisch, dem in der US-PS 2,389,931 beschriebenen ist. Während der Umfang der vorliegenden Erfindung besonders auf die feinteiligen Materialien gerichtet ist, die bei einem Fließbett-Ver fahren zur Herstellung der Halogensilane, Organohalogen silane oder Alkoxyhalogensilane erzeugt werden, erzeugen andere Reaktortypen, die für die Herstellung dieser Ver bindungen benutzt werden, hinsichtlich der Art und Zusam mensetzung ähnliche feinteilige Materialien, wie sie durch die vorliegende Erfindung passiviert werden. Einige der anderen Reaktortypen schließen zum Beispiel, im Ge gensatz zu Fließbettreaktoren, Rührbett- oder Festbett- Reaktoren ein.

Organotrichlorsilane und Diorganodichlorsilane sind zwei der Grundprodukte des oben beschriebenen Di rektverfahrens. Solche Verbindungen werden bei der Her stellung von Polyorganosiloxanharzen eingesetzt, wie in den US-PSn 2,258,218 bis 2,258,222 beschrieben. Andere Produkte schließen Polyorganosiloxan-Flüssigkeiten, wie in den US-PS 2,469,888 und 2,469,890 beschrieben, sowie die Polyorganosiloxan-Elastomeren ein, die in der US-PS 2,448,756 beschrieben sind. Die durch diese Reaktionen erzeugten Siloxanverbindungen werden im allgemeinen be nutzt, lineare Polysiloxan-Flüssigkeiten und -Polymere zur Herstellung hitzegehärteter Kautschukelastomeren und bei Raumtemperatur härtbarer Siliconkautschuk-Zusammen setzungen verschiedener Arten zu produzieren. Die durch das oben genannte Verfahren erzeugten Silane werden somit Siloxane und Polyorganosiloxanharze, die schließlich Si liconkautschuke und -elastomere und ähnliches werden.

Das Silicium chemischer Reinheit, das typi scherweise für die oben genannten Herstellungsverfahren dem Reaktor zugeführt wird, hat einen Siliciumanteil von typischerweise mehr als 98%, und es enthält einen gerin gen Anteil von Fe, Al, Ca, Ti und anderen Elementen, die den Rest der Zusammensetzung ausmachen. Diese Spurenele mente werden durch den Verbrauch von Silicium zur Her stellung der Halogensilane, Organohalogensilane oder Alk oxyhalogensilane konzentriert. Mit fortschreitender Um setzung bei der Fließbett-Herstellung von Methylchlor silan und anderen substituierten Silanen werden während des normalen Betriebes kleine, siliciumhaltige Teilchen aus den Fließbett-Reaktoren ausgestoßen. Viele dieser Teilchen werden mit dem rohen oder ungereinigten Methyl chlorsilan mitgerissen. Die feinen siliciumhaltigen Teil chen können neben den verschiedenen Bestandteilen reak tive Metalle, Chlorsilane und Kohlenwasserstoffe, die da mit in Verbindung stehen, enthalten. Vor dem Entsorgen dieser feinen Teilchen müssen sie umgesetzt oder in ande rer Weise passiviert, inaktiviert oder desaktiviert wer den, bevor sie sicher gehandhabt und verworfen werden können. Diese Materialien müssen hinsichtlich des Kontak tes mit Luft, Wasser und anderen reaktionsfähigen Medien, die mit den feinen Materialien in Berührung kommen kön nen, inaktiviert werden.

Ein großer Teil des Standes der Technik hin sichtlich der Behandlung siliciumhaltiger feinteiliger Materialien aus der Herstellung von Organochlorsilanen hat sich mit der Erhöhung des umgesetzten Siliciumanteils zur Bildung der Produkte und zur Erhöhung der Effizienz der Siliciumumsetzung im Fließbett-Verfahren befaßt. Es gibt somit verschiedene Verfahren im Stande der Technik, die die restlichen Siliciumteilchen benutzen und sie zu rückführen, um das darin enthaltene unumgesetzte Silicium innerhalb der Reaktorreihe des Verfahrens zu nutzen. Das vorliegende Verfahren betrifft die Behandlung dieser feinteiligen Materialien, nachdem sie die Reihe von Reak toren zur Silanherstellung verlassen haben.

Die US-PS 4,307,242 lehrt ein Verfahren zum Ge winnen und Rückführen siliciumhaltiger, feiner Materiali en in einem Organochlorsilan-Reaktorsystem. Das Verfahren der vorgenannten US-PS umfaßt das Klassifizieren der Kon taktmasse des Direktverfahrens nach der Teilchengröße, wodurch die am wenigsten selektiven, mehr vergifteten oder unreinen siliciumhaltigen Teilchen von solchen sili ciumhaltigen Teilchen abgetrennt werden, die relativ ak tiv und selektiv, relativ unvergiftet und relativ rein sind, wodurch die Brauchbarkeit des Siliciums verbessert wird. Nach der US-PS 4,307,242 wird das austretende, feinteilige Pulver (restliche Kontaktmasse oder restli ches Silicium) zur Gewinnung in eines oder mehrere mecha nische Zyklone überführt. In dieser US-PS ist dieses fei ne austretende Pulver allgemein die verbrauchte Reakti onsmasse aus einem Reaktor, der Organotrichlorsilan- und Diorganodichlorsilan-Produkte erzeugt. Gemäß der US-PS 4,307,242 werden die rohen oder unreinen Organotrichlor silan- und Diorganodichlorsilan-Produkte am Oberteil der Zyklone gewonnen, und diese Produkte können geringe Men gen von "sehr feinen" Teilchen darin enthalten. Der Rest der Reaktionsmasse wird pneumatisch in den mechanischen Zyklonen behandelt, und er wird einem Aufnahmetrichter für die alternative Disposition zugeführt. Außer, daß die verbrauchte Reaktionsmasse in die Reaktoren zurückgeführt wird, lassen sich der US-PS 4,307,242 keine Angaben hin sichtlich anderer Verfahren zum Entsorgen verbrauchter Reaktionsmassen entnehmen.

Ein Verfahren zum Behandeln verbrauchter metal lischer Reaktionsmassen, die bei der Herstellung von Or ganohalogensilanen nach dem Direktverfahren anfallen, wird in der US-PS 2,803,521 gelehrt, bei dem verbrauchte, d. h. restliche siliciumhaltige Reaktionsmassen, in Wasser oder verdünnter Chlorwasserstoffsäure dispergiert und mit einer Chloridquelle bei einer Temperatur im Bereich von 20 bis 100°C in Berührung gebracht, mit der chloridhalti gen Lösung behandelt werden, worauf man sich die Silici umteilchen absetzen läßt, während die überstehende Lösung zur Ausfällung von gelösten Metallsalzen behandelt und die ausgefallenen Salze gesammelt und als frischer Kata lysator für das Verfahren wiederbenutzt werden. Derzeiti ge Verfahren schließen das Vermischen der feinteiligen Materialien mit Wasser und einem Binder ein, um das Mate rial für die Handhabung sicher zu machen. Bei Berührung mit Wasser erzeugen die feinteiligen Materialien Wasser stoffgas. Die derzeitige Erfahrung ist es, daß das Ver fahren aufgrund der Entwicklung von Wasserstoffgas unzuverlässig und potentiell gefährlich ist. Ein spezielles Problem ist es, daß das Verfahren Klumpen unumgesetzter feiner Materialien erzeugt, die durch eine äußere Schicht von umgesetzten feinteiligen Materialien abgedichtet sind. Das spätere Reißen dieser Klumpen macht unbehandel tes Material zugänglich, das zu einer sehr starken Reak tion mit Wasser führen kann. Ähnliche Probleme trifft man beim Herstellen von Briketts an. Es gibt daher bedeutsame Kontaktprobleme in Verbindung mit der einfachen Wasserbe handlung der feinteiligen Materialien.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Passivieren oder Umsetzen der feinteiligen Materiali en aus der Herstellung von Organohalogensilanen.

Weiter schafft die Erfindung ein Verfahren zum Umsetzen der feinteiligen Materialien aus der Herstellung von Organochlorsilanen, um diese feinteiligen Materialien zu passivieren, derart, daß das Schäumen und Aufbrausen während des Verfahrens des Entwickelns von Gasen während des Passivierungsverfahrens kontrolliert bzw. geregelt wird.

Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zur Brikettierung oder Pelletisierung der feinteiligen Mate rialien aus der Herstellung von Organohalogensilanen, nachdem sie passiviert worden sind, zu einer kompakten Form, die entweder als ein für die Umwelt akzeptables Ma terial zum Auffüllen von Land oder als ein Rohmaterial zur weiteren Gewinnung und/oder Gewinnung der in den feinteiligen Materialien enthaltenen Metalle geeignet ist.

Andere Vorteile der vorliegenden Erfindung wer den aus der folgenden Beschreibung deutlich.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es wurde festgestellt, daß der Gebrauch eines wässerigen Systems, das ein oberflächenaktives Mittel um faßt, gegebenenfalls gekoppelt mit der Verarbeitung des wässerigen Systems bei erhöhten Temperaturen, gefolgt von der nachfolgenden Einführung eines Binders, ein verbes sertes Passivierungsverfahren für feinteilige Materialien gestattet, mit dem die feinteiligen Materialien des Ver fahrens zum Herstellen von Halogensilanen passiviert wer den und gepreßt oder in anderer Weise zur sicheren Ent sorgung gehandhabt werden können.

Ein verbessertes Verfahren zum Passivieren von feinteiligen Materialien aus der Herstellung von Methyl chlorsilan umfaßt das Einführen einer wirksamen Menge ei nes oberflächenaktiven Mittels in das wässerige Reakti onsmedium und das Behandeln der feinteiligen Materialien in dem wässerigen Reaktionsmedium bei einer erhöhten Tem peratur für eine genügende Zeit, um alle vorhandenen ak tiven Bestandteile, die durch Reaktion mit Wasser desak tiviert werden können, umzusetzen, gefolgt von der Ein führung einer wirksamen Bindermenge und gegebenenfalls Pressen der desaktivierten feinteiligen Materialien. Wäh rend angenommen wird, daß die drei allgemeinen Arten von oberflächenaktiven Mitteln, kationische, anionische und nicht ionische, alle hinsichtlich der Benetzung der Ober fläche der feinteiligen Materialien und zur Verbesserung der wässerigen Passivierung, Inaktivierung oder Desakti vierung der feinteiligen Materialien wirksam sind, ist die am meisten bevorzugte Art von oberflächenaktiven Mit teln nichtionisch. Ein bevorzugteres oberflächenaktives Mittel ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkyl oxy(polyethylenoxypolypropylenoxy)isopropanol (kommer ziell als Tergitol Min-foam 1× vertrieben) und Polygly kolethercarboxylsäure (kommerziell als Marlowet 4538 ver trieben). Der Einsatz von kationischen oder anionischen oberflächenaktiven Mitteln vergrößert die Schaummenge, die erzeugt wird, wenn die feinteiligen Materialien mit dem wässerigen Medium behandelt werden. Sind Betrachtun gen hinsichtlich der Schaummenge nicht kritisch, oder ist es erwünscht, eine etwas weniger dichte Masse der behan delten feinteiligen Materialien herzustellen, dann könn ten die anionischen oder kationischen oberflächenaktiven Mittel gegenüber nichtionischen oberflächenaktiven Mittel bevorzugt sein.

Es ist eine Anzahl von oberflächenaktiven Mit teln hinsichtlich ihrer Wirksamkeit bei der wässerigen Passivierung dem feinteiligen Materialien als der Her stellung von Methylchlorsilan ausgewertet worden. Polyal kylenglykolether und Polyalkylenethersäuren haben sich als die wirksamsten oberflächenaktiven Mittel erwiesen. Von diesen Materialien sind kommerzielle Produkte, die unter dem Namen TERGITOL MIN-FOAM 1X, hergestellt und vertrieben durch Union Carbid Corporation, Alkyloxypoly etheralkohol und MARLOWET 4538, hergestellt und vertrie ben durch Hüls, Polyglykolethercarboxylsäure, bevorzugt. Zusätzlich zum Kriterium der Benetzbarkeit, das üblicher weise zur Beurteilung von oberflächenaktiven Mitteln be nutzt wird, ist die Fähigkeit zu minimaler Schaumbildung wichtig, da die Reaktion zwischen der wässerigen Phase und den in den feinteiligen Materialien enthaltenen akti ven Bestandteilen Wasserstoff erzeugt. Die Minimierung der erzeugten Schaummenge während des Passivierungsver fahrens verbessert die Verarbeitbarkeit der feinteiligen Materialien. Es ist auch wichtig, daß ein gebildeter Schaum sich rasch auflöst oder zusammenfällt, weil ein dichter Kuchen aus den feinteiligen Materialien bequemer handhabbar ist. Aufgrund der Variation in den Behand lungstemperaturen, die manchmal auftreten, ist es wich tig, daß das oberflächenaktive Mittel die feinteiligen Materialien über einen weiten Temperaturbereich benetzt. Die Passivierung der feinteiligen Materialien ist stark von der Temperatur abhängig, wobei die höheren Temperatu ren die Geschwindigkeit vergrößern, mit der Wasserstoff entwickelt wird. Die Passivierung der feinteiligen Mate rialien kann in einer wässerigen Lösung über den flüssi gen Bereich des Wassers, 0 bis 100°C, ausgeführt werden, wobei das Verfahren zur Passivierung der feinteiligen Ma terialien im allgemeinen um so rascher abgeschlossen ist, je höher die Temperatur ist. Temperaturen näher bei 100°C sind daher bevorzugter, sofern nicht andere Betrachtun gen, wie eine zu starke Reaktivität, tiefere Temperaturen anraten, um die Geschwindigkeit der Wasserstofferzeugung zu mäßigen. Wo es erwünscht ist, die Rate der Wasser stofferzeugung zu regeln, kann die Temperatur des wässe rigen Mediums so eingestellt werden, daß sie sich in den tieferen Temperaturbereichen befindet, bei denen Wasser als eine Flüssigkeit existiert, wie zwischen 0 und 50°C.

Obwohl die Anmelderin nicht an irgendeine Theo rie oder angenommene Mechanismen gebunden sein möchte, nimmt sie doch an, daß das oberflächenaktive Mittel die Kontaktierung aller reaktiven Oberflächen der feinteili gen Materialien durch die wässerige Phase unterstützt, was das Passivierungsverfahren beschleunigt, die Reaktion zum Abschluß bringt und die Konsistenz der Ergebnisse verbessert, die bei dem Verfahren zum Passivieren der feinteiligen Bestandteile erhalten werden.

Der Punkt, bei dem der Binder zu der Mischung aus feinteiligen Materialien und Passivierungsmittel hin zugegeben wird, ist auch wichtig. Ein typischer Binder ist Calciumlignosulfonat, das kommerziell als NORLIG A von Lignotech vertrieben wird. Calciumlignosulfonat hat zwei nachteilige Wirkungen. Erstens verringert oder hemmt es zu einem gewissen Ausmaß die Benetzungsfähigkeit des oberflächenaktiven Mittels. Zweitens stabilisiert es durch die Erzeugung von Wasserstoff gebildeten Schaum. Durch Zugabe des Binders nach Beendigung der Wasserstoff entwicklung können diese Probleme vermieden werden, und der resultierende Kuchen aus den feinteiligen Materialien ist sowohl dicht als auch nicht-stäubend. Ein besonderes wichtiges Kriterium hinsichtlich der Auswahl des für das Brikettieren zu benutzenden Binders ist die Verträglich keit des Binders mit den chemischen Verfahren, die dazu benutzt werden, Kupfer aus den feinteiligen Materialien zu gewinnen. Das Ausführen der Stufen in der Reihenfolge:

(a) in Berührung bringen der feinteiligen Materialien mit einem wässerigen System, das Wasser und ein oberflä chenaktives Polyalkylenether-Mittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkyloxy(polyethylenoxypropylenoxy)- isopropanol und Polyglykolether-carboxylsäure, umfaßt, worin die Konzentration des oberflächenaktiven Mittels im Bereich von etwa 0,5 bis 5,0 Gew.-% im wässerigen Medium liegt, so daß der pH des wässerigen Mediums unter sieben ist;
(b) Umsetzen der feinteiligen Materialien mit dem wässe rigen Medium zur Erzeugung von Wasserstoff für eine Zeit dauer von etwa 0,25 bis etwa 3,0 Stunden, bei einer Tem peratur im Bereich von etwa 20°C bis etwa 100°C, so daß im wesentlichen keine zusätzliche Erzeugung von Wasser stoff stattfindet;
(c) Hinzugeben eines Bindemittels, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus säuregewaschenem Calciumlignosul fonat, Calciumlignosulfonat und Ammoniumlignosulfonat, Montmorillonit und Bentonit und
(d) Entfernen von Wasser aus der Mischung von feinteili gen Materialien und dem wässerigen Medium der Stufe (c) verbessert die Praxis des Standes der Technik hinsicht lich der Kombination aller Stufen gleichzeitig.

Die Mengen an Wasser, oberflächenaktivem Mittel und Binder, die für die Ausführung dieser Erfindung er forderlich sind, variieren aufgrund der den feinteiligen Materialien innewohnenden Variation der Reaktivität. Die Reaktivität der feinteiligen Materialien scheint mit der Klopfdichte (tapped bulk density) der feinteiligen Mate rialien in Beziehung zu stehen. Sowohl die Wasserstoffer zeugung als auch die Klopfdichte scheinen mit der Reakti vität in Beziehung zu stehen. Die Klopfdichte kann daher benutzt werden, um Variable, wie Wasserzugabe und Zugabe von oberflächenaktivem Mittel für die richtige Behandlung der feinteiligen Materialien festzusetzen. Es wurde fest gestellt, daß die Zugabe von etwa 1 Gew.-% pyrogenem Si liciumdioxid die Fließfähigkeit der feinteiligen Materia lien und die Reproduzierbarkeit der Bestimmung der Klopf dichte verbessert. Die Klopfdichte ist bequem zu ermit teln und leicht zur Verwendung im Freien verfügbar.

Der Punkt im Passivierungsverfahren, bei dem der Binder zu der Mischung aus den feinen Bestandteilen und dem wässerigen Medium, das ein oberflächenaktives Po lyalkylenether-Mittel und ein ansäuerndes Mittel enthält, hinzugegeben wird, ist ebenfalls wichtig. Der Zweck der Zugabe eines Bindemittels zu den feinen Materialien be steht darin, die physikalische Integrität des Kuchens aus den feinen Bestandteilen zu verbessern, d. h. die Festig keit, Bruchbeständigkeit zu erhöhen und das Stäuben zu vermindern. Gewisse Bindemittel sind für die Zwecke die ser Erfindung ungeeignet, weil sie die erwünschten Eigen schaften oder die Wirkung des oberflächenaktiven Mittels beeinträchtigen, und weil sie einen durch die Entwicklung von Wasserstoff während der Behandlung mit dem wässerigen Medium erzeugten Schaum stabilisieren. Die Schaumstabili sierung verhindert das Erhalten eines Filterkuchens oder einer zusammengepreßten Masse der feinteiligen Bestand teile zu den bevorzugteren höheren Dichten. Beispiele be vorzugter Bindemittel sind die Smektit-Tone, zum Beispiel Bentonit, Montmorillonit, Hectorit und ähnliche. Bevor zugtere Bindemittel sind die Calcium- oder Ammoniumsalze von Lignosulfonsäure, die von Lignotech unter dem Han delsnamen Norlig A für säuregewaschenes Calciumlignosul fonat, Norlig G für neutralisiertes Calciumlignosulfat und Lignosol AM für Ammoniumlignosulfat, vertrieben wer den.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als einem Verfahren zum Passivieren reaktionsfähiger siliciumhaltiger Pulver und zum Herstellen einer Endmas se, die geeignete physikalische Eigenschaften zur Besei tigung, zum sicheren Transport und zur wirtschaftlichen Gewinnung spezifischer Komponenten aufweist, die in dem ursprünglichen unbehandelten Pulver vorhanden waren, um faßt die folgenden Stufen und Betrachtungen.

Das Kombinieren des feinteiligen Pulvers mit Wasser führt zu einer Reaktion, die die Oberfläche der Teilchen von einer mit Luft und/oder Wasser chemisch re aktionsfähigen, in eine umwandelt, die chemisch nicht reaktionsfähig oder die passiviert ist. Werden die fein teiligen Bestandteile passiviert, dann entwickelt sich Wasserstoffgas aus dem Wasser - die feinteiligen Bestand teile werden aufgeschlämmt. Ein geeignetes oberflächen aktives Mittel wird zu dem Wasser hinzugegeben, um die Dispersion des Pulvers im wässerigen Medium zu fördern und ein Zusammenballen, Klumpen oder eine Granulatbildung der feinteiligen Bestandteile oder Pulverteilchen zu ver meiden. Der Einsatz eines oberflächenaktiven Mittels ver ursacht im wesentlichen, daß alle Oberflächen des Pulvers für das Wasser zur Umsetzung zugänglich werden, wodurch ein größerer Passivierungsgrad erzielt wird, als dies oh ne Einsatz des oberflächenaktiven Mittels möglich wäre. Ohne das oberflächenaktive Mittel neigt das Pulver zur Bildung von Klumpen, der innige Kontakt mit dem passivie renden, wässerigen Medium wird verhindert und Gase werden eingeschlossen. Zu einem späteren Zeitpunkt während der nachfolgenden Handhabung oder Behandlung können diese Ag gregate zerbrochen oder zerstoßen werden, wodurch unumge setzte oder nicht passivierte Oberflächen freigelegt wer den, die dadurch zu gefährlichen Bedingungen, wie Feuer, Explosion oder beidem, führen. Der Einsatz eines oberflä chenaktiven Mittels verringert auch die Neigung des Stau bens des feinteiligen Pulvers während der anfänglichen Stufen des Vermischens des feinteiligen Pulvers mit dem wässerigen Medium. Das Pulver wird in Gegenwart des ober flächenaktiven Mittels leichter benetzt, und es wird leichter in der flüssigen Phase des wässerigen Mediums dispergiert.

Eine wichtige Betrachtung hinsichtlich der Aus wahl des oberflächenaktiven Mittels ist die Menge des Schäumens,das während der Reaktionsperiode auftritt. Der Grad des Schäumens beeinflußt die Dichte der resultieren den Endmasse. Die Enddichte des Kuchens aus den feintei ligen Bestandteilen wird ein Maximum, wenn das Schäumen während der Behandlung mit dem wäßrigen Medium minimiert wird. Im Gegensatz dazu vermindert ein starkes Schäumen während der Behandlung mit dem wässerigen Medium die Dichte des resultierenden Kuchens aus den feinteiligen Bestandteilen. In Abhängigkeit von den relativen Anteilen von wässerigem Medium und Kuchen aus feinteiligen Be standteilen, kann die Endmasse von einer weichen nachgie bigen Konsistenz bis zu einem trockenen, harten und star ren Kuchen sein, was von der Restfeuchtigkeit abhängt. Gemäß dieser Feststellung kann der Grad des Schäumens und die daraus folgende Enddichte des behandelte feinteiligen Pulvers durch richtige Auswahl des oberflächenaktiven Mittels zur Erzielung bestimmter Anforderungen kontrol liert werden.

Die Rate der Wasserstoffentwicklung kann durch Kontrollieren der Temperatur des Wassers und der resul tierenden Aufschlämmung kontrolliert werden. Durch Ein stellung der Temperatur kann die Entwicklungsgeschwindig keit des Wasserstoffes so kontrolliert werden, daß sie der Handhabungskapazität des vorhandenen Systems zur Was serstoffhandhabung angepaßt ist. Der Gebrauch sehr gerin ger Temperaturen verlangsamt die Wasserstoffentwicklung zu einem solchen Grade, daß ein Management des Wasser stoffes unnötig sein mag. Werden Pulver verschiedener Re aktivitäten behandelt, dann kann die Temperatur als ein Regelfaktor benutzt werden, um an die Kapazität zur Gas handhabung anzupassen.

Die Zugabe eines geeigneten Binders erhöht die Integrität und Haltbarkeit des Endproduktes. Der Binder wird vorzugsweise nach Abschluß der Umsetzung zwischen dem feinen Pulver und dem wässerigen Medium hinzugegeben. Die Anwesenheit des Binders während der Reaktionsperiode hat die Neigung, die Geschwindigkeit und den Abschluß der Passivierungsreaktionen zu hemmen. Es ist auch möglich, daß die Anwesenheit des Binders während der Umsetzung mit dem wässerigen Medium das Schäumen verstärkt und ein Pro dukt mit verringerter Dichte stabilisiert.

Die erwünschte Konsistenz der Endmasse kann durch Kontrollieren der relativen Mengen von Pulver, wäs serigem Medium und Binder eingestellt werden. Eine an wendbare alternative Prozedur ist der Einsatz von über schüssigem wässerigem Medium zur Erleichterung des Ver mischens. Nach der Zugabe des Binders wird das Wasser durch teilweise oder vollständige Verdampfung entfernt, um das erwünschte Endergebnis zu erzielen.

BEISPIELE

Die folgenden Beispiele sollen die Brauchbar keit der offenbarten neuen Verfahren veranschaulichen und den Fachmann hinsichtlich der weiten Anwendungsbereiche und der Brauchbarkeit dieser neuen Verfahren unterrich ten. Die Anmelderin möchte jedoch nicht durch diese Bei spiele in irgendeiner Weise eingeschränkt sein.

BEISPIEL 1

Die als Ergebnis der wässerigen Behandlung so wohl mit als auch ohne Zugabe eines nicht ionischen ober flächenaktiven Mittels entwickelten Volumina an Wasser stoffgas wurden für ein konstantes Gewicht typischer fei ner Teilchen gemessen. Die Ergebnisse sind im folgenden in tabellenartiger Form wiedergegeben.

Tabelle 1

Der Einsatz eines oberflächenaktiven Mittels erhöht die durch Passivieren von feinteiligen Bestandteilen mit einem wäßrigen Medium erzeugte Wasserstoffmenge

Beispiel 1 demonstriert, daß der Einsatz eines oberflächenaktiven Mittels die entwickelte Wasserstoff menge und auch die Geschwindigkeit erhöht, mit der Was serstoff entwickelt wird.

Beispiel 2

Die Wasserstoffvolumina, die als eine Funktion der Temperatur des wässerigen Mediums entwickelt wurden, das zur Behandlung der feinen Bestandteile eingesetzt wurde.

Tabelle 2

Das Volumen des erzeugten Wasserstoffes nimmt als eine Funktion der zunehmenden Temperatur zu und die Entwicklungszeit nimmt ab

Beispiel 2 demonstriert, daß eine Erhöhung der Temperatur die Menge des während des Passivierungs- oder Desaktivierungsverfahrens erzeugten Wasserstoffes erhöht; das Beispiel demonstriert auch, daß die Zeit, die erfor derlich ist, um einen Zustand geringer Aktivität hin sichtlich der Wasserstofferzeugung zu erzielen, abnimmt.

Dieses Beispiel zeigt, daß die Erzeugungsgeschwindigkeit des Wasserstoffes durch Kontrollieren der Temperatur des Passivierungsverfahrens kontrolliert werden kann.

Dieses Beispiel veranschaulicht die breite Va riation der Aktivität des feinteiligen Materials, das durch die Verfahren der vorliegenden Erfindung passiviert wird.

Tabelle 3

Beispiel 3 demonstriert, daß die Aktivität der durch die vorliegende Erfindung zu passivierenden, desak tivierenden oder inaktivierenden feinteiligen Materialien um einen Faktor von mindestens 5 variieren kann.

Beispiel 4

Dieses Beispiel zeigt, daß die Erzeugung von Wasserstoff aus feinteiligen Bestandteilen unter konstan ten experimentellen Bedingungen in Beziehung steht zur Oberfläche der feinteiligen Bestandteile, gemessen durch eine Einzelpunkt-BET-Oberfläche.

Tabelle 4

Die Wasserstofferzeugung durch feinteilige Bestandteile steht in Beziehung zur BET-Oberfläche

Beispiel 4 zeigt eine Beziehung zwischen der Oberfläche der feinteiligen Bestandteile, gemessen durch eine Einzelpunkt-BET-Oberfläche, und der unter konstanten Bedingungen erzeugten Wasserstoffmenge.

BEISPIEL 5

Dieses Beispiel zeigt eine Beziehung zwischen der Schüttdichte der feinteiligen Bestandteile und dem während des Verfahrens des Passivierens, Inaktivierens oder Desaktivierens der feinteiligen Bestandteile unter Einsatz eines wässerigen Mediums erzeugten Wasserstoff.

Tabelle 5

Die Schüttdichte steht in Beziehung zur Wasserstofferzeugung und Oberfläche

Beispiel 5 zeigt die gegenseitige Beziehung zwischen Schüttdichte, Oberfläche und dem während der Behandlung mit dem wässerigen Medium erzeugten Wasser stoffvolumen.

BEISPIEL 6

Das folgende Beispiel zeigt die etwaige Äqui valenz der Wasserstoffionen-Konzentration bei pH′s klei ner als etwa 7 und die Nicht-Äquivalenz von basischen Lö sungen bei pH′s größer als etwa 8 für das wässerige Be handlungsmedium, das zum Passivieren, Desaktivieren oder Inaktivieren der feinteiligen Bestandteile benutzt wird.

Tabelle 6

Wirkung der Wasserstoffionen-Konzentration auf die Erzeugung von Wasserstoff aus feinteiligen Bestandteilen der Halogensilan-Herstellung

Beispiel 6 zeigt, daß es geringe Unterschiede in der entwickelten Wasserstoffmenge bei pH-Werten unter halb etwa 7 gibt, daß aber unter basischen Bedingungen, die bei etwa pH 8 beginnen, beträchtlich mehr Wasserstoff entwickelt wird, bezogen auf die Gewichtseinheit der feinteiligen Bestandteile. Obwohl die Anmelderin nicht durch irgendeine Theorie gebunden sein möchte, wird ange nommen, daß die basischen Bedingungen bei pH-Werten von etwa 8 zu einer basischen Hydrolyse des in den feinteili gen Bestandteilen vorhandenen Siliciums führen, wodurch Wasserstoff erzeugt wird. In der Praxis ist es üblicher weise nicht nützlich, das in den feinteiligen Bestandtei len vorhandene Silicium aufzulösen, so daß pH-Werte un terhalb von etwa 7 bevorzugt sind.

Wenn es erwünscht oder notwendig ist, die Was serstoffionenkonzentration des wässerigen Behandlungsme diums einzustellen, dann können die Säuren, die zum Ein stellen der Wasserstoffionen-Konzentration des wässerigen Behandlungsmediums benutzt werden, eine von mehreren Mi neralsäuren sein, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Schwefel-, Phosphor- und Halogenwasserstoffsäuren, ausge nommen Fluorwasserstoffsäure. Salpetersäure, die als Mi neralsäure auch benutzt werden kann, bietet jedoch das Problem der Oxidation vorhandener oxidierbarer Metalle, zum Beispiel von Kupfer. Geeignete organische Säuren, wie Ameisen- und Essigsäure können auch benutzt werden, um den Wasserstoffionen-Gehalt des wässerigen Behandlungsme diums einzustellen. Für solche Säuren, die zwei- oder dreibasisch sind, wie Schwefel- und Phosphorsäure, oder für zweibasische organische Säuren, können für die Umwelt akzeptable saure Salze eingesetzt werden, um die Wasser stoffionen-Konzentration einzustellen. Solche umgebungs mäßig akzeptablen Salze würden solche sein, die durch die Alkalimetalle, Ammoniak und verschiedene organische Amine geringen Molekulargewichtes teilweise neutralisiert sind.

BEISPIEL 7

Eine wässerige Mischung, Lösung oder Aufschläm mung, enthaltend etwa 58 Gew.-% säuregewaschenen Calcium lignumsulfonats als Binder, der kommerziell unter der Handelsbezeichnung Norlig A durch Lignotech vertrieben wird, wurde mit trockenen feinteiligen Bestandteilen in einem Gewichtsverhältnis von 1 g der wässerigen Mischung, Lösung oder Aufschlämmung auf 7 g der feinteiligen Be standteile vermischt. Die die feinteiligen Bestandteile, den Binder und das wässerige Medium umfassende Mischung bildete eine Aufschlämmung. Die Aufschlämmung wurde in einen Behälter gegossen und in einem Ofen bei einer Tem peratur von etwa 150°C getrocknet. Nach der Entfernung des Wassers aus der Aufschlämmung durch Trocknen bildeten die feinteiligen Bestandteile und der Binder eine kompak te Masse ähnlich einem Brikett. In diesem Beispiel hatte der feste Kuchen oder das brikettartige Material einen Bindergehalt von etwa 8 Gew.-%.

BEISPIEL 8

Beispiel 7 wurde mit einer größeren Bindermenge wiederholt. In Beispiel 8 wurde das Gewicht der wässeri gen Mischung, Lösung oder Aufschlämmung auf 11 g pro 100 g der feinteiligen Bestandteile erhöht. In diesem Bei spiel hatte der Kuchen aus den feinteiligen Bestandtei len, der einem Brikett ähnlich war, einen Bindergehalt von 12,7 Gew.-%.

Die Anmelderin geht davon aus, daß die operati ven Bereiche für die beste Ausführung unter Einsatz eines Binders vom Lignosulfat-Typ im Bereich von etwa 5 bis et wa 20 Gew.-% liegen, wenn es erwünscht ist, ein Brikett herzustellen. Wenn es erwünscht ist, eine wenig staubende Granulatform des Kuchens aus den feinteiligen Bestandtei len herzustellen, dann kann die Bindermenge auf einen Be reich von etwa 1 bis etwa 5 Gew.-% vermindert werden.

Claims

1. Verfahren zum Passivieren der aus der Reaktorreihe zur Herstellung von Organohalogensilanen und Alkoxyhalo gensilanen austretenden feinteiligen Materialien, umfas send die Stufen in der Reihenfolge:

(a) in Berührung bringen der feinteiligen Mate rialien mit einem wässerigen System, das Wasser und ein oberflächenaktives Polyalkylenether-Mittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkyloxy(polyethylenoxy propylenoxy) isopropanol und Polyglykolether-carboxylsäu re, umfaßt, worin die Konzentration des oberflächenak tiven Mittels im Bereich von etwa 0,5 bis 5,0 Gew.-% im wässerigen Medium liegt, so daß der pH des wässerigen Mediums unter etwa 7 ist;
(b) Umsetzen der feinteiligen Materialien mit dem wässerigen Medium zur Erzeugung von Wasserstoff für eine Zeitdauer von etwa 0,25 bis etwa 3,0 Stunden bei einer Temperatur im Bereich von etwa 20°C bis etwa 100°C, so daß im wesentlichen keine zusätzliche Erzeugung von Wasserstoff stattfindet;
(c) Hinzugeben eines Bindemittels, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus säuregewaschenem Calciumlig nosulfonat, Calciumlignosulfonat und Ammoniumlignosulfo nat, Montmorillonit und Bentonit und
(d) Entfernen von Wasser aus der Mischung von feinteiligen Materialien und dem wässerigen Medium der Stufe (c).

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das oberflächenak tive Mittel Alkyloxy(polyethylenoxypropylenoxy)isopropa nol ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Temperatur im Bereich von etwa 80 bis etwa 100°C liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, worin das oberflächenak tive Mittel Alkyloxy(polyethylenoxypropylenoxy)isopropa nol ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, worin das oberflächenak tive Mittel Polyglykolether-carbonsäure ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Temperatur im Bereich von etwa 20 bis etwa 80°C liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Temperatur des wässerigen Mediums im Bereich von etwa 0 bis etwa 80°C liegt.