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Verfahren zur Herstellung von hochdispersen Oxyden Die Herstellung
von feinverteilten Oxyden von Metallen und Metalloiden erfolgt nach älteren Vorschlägen
durch kontinuierliche Zersetzung von flüchtigen Metall- oder Metalloidverbindungen
in gasförmigem Zustand in Gegenwart von brennbaren und/oder unbrennbaren, vorzugsweise
von sauerstoffhaltigen Gasen in einer Flamme, wobei die flüchtigen Verbindungen,
vorteilhaft Halogenid, zusammen mit brennbaren, insbesondere Wasserstoff enthaltenden
oder Wasserstoff bildenden und gegebenenfalls sauerstoffhaltigen Gasen der Flamme
kontinuierlich über Brenner bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes der feinverteilten
Oxyde und hohen Strömungsgeschwindigkeiten zugeleitet werden. Die Temperaturen und
Strömungsgeschwindigkeiten werden dabei so bemessen und die Flammentemperatur und
die Verweilzeit der zweckmäßig in Gegenwart von Wasserdampf gebildeten festen Oxydteilchen
in der Reaktionszone vorteilhaft derart aufeinander abgestimmt, daß unerwünschte
Oberflächenveränderungen, z. B. Rekristallisationen an den gebildeten Teilchen,
vermieden werden. Die Strömungsgeschwindigkeit kann gegebenenfalls so hoch gewählt
werden, daß die Umsetzung der Reaktionskomponenten erst in einem gewissen Abstand
von der Brennermündung stattfindet. Weiterhin werden bei dieser Arbeitsweise die
Reaktionsprodukte rasch aus der Flammenzone entfernt und unter Aufrechterhaltung
von Temperaturen oberhalb des Taupunktes der bei der Umsetzung entstehenden leicht
kondens=ierbaren gasförmigen Reaktionsprodukte abgekühlt. Nach
den
erwähnten älteren Vorschlägen werden also die Oxyde als Aerosole gebildet, durch
Koagulation in die Aerogelform übergeführt und so abgeschieden bzw. gewonnen. Die
Abscheidung dieser Oxyde kann in, am sich bekannten Vorrichtungen, wie Filtern,
Zyklonen oder elektrischen Abscheidern, z. B. nach dem Cottrell-Verfahren, oder
auch an gekühlten, gegebenenfalls bewegten Flächen, vorteilhaft an Walzen, erfolgen,
wobei dann zweckmäßig durch geeignete "#,bstreifvorrichtungen dafür Sorge getragen
wird, daß die einmal abgeschiedenen Oxydteilchen vor erneuter Einwirkung der Flamme
geschützt werden.
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Nach der Erfindung gelangt man zu besonders hochdispersen Oxyden,
z. B. des Siliciums, Titans, Berylliums, Zirkons, Eisens und anderer Metalle oder
Metalloide, indem man die in der Zersetzungszone gebildeten hochdispersen Oxydaerosole
nicht zur Koagulation und Abscheidung in Filtern, Zyklonen oder auch an gekühlten,
Flächen bringt, sondern sie mit Wasser oder wasserhaltigen Flüssigkeiten abscheidet,
die die hochdispersen Stoffe unter Bildung einer Suspension aufnehmen. Aus der so
erhaltenen Suspension können die feindispersen Stoffe durch an sich bekannte Maßnahmen,
wie Sedimentieren, Filtrieren; Schlendern od. dgl., gewonnen und dann gegebenenfalls.
noch einer Nachtrocknung unterworfen werden. Je nach den gewählten Arbeitsbedingungen
verbleiben bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise mehr oder weniger große Anteile
der hochdispersen Stoffe in kolloidaler Lösung. Um auch diese zu gewinnen, bedient
man sich der üblichen Methoden der Kolloidtechnik, indem die Solteilchen durch Zugabe
entsprechender Kolloide oder Kristalloide mit entgegengesetzter Ladung zur Koagulation
gebracht und anschließend abgeschieden werden.
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Die Durchführung des Verfahrens kann in mannigfacher Weise erfolgen.
So kann man beispielsweise Siliciumtetrachlorid oder andere flüchtige Halogenide
wie eingangs beschrieben in Brennern zersetzen und die hierbei sich ausbildende,
im allgemeinen fahl leuchtende Flamme unmittelbar auf die Oberfläche von Wasser
leiten. Vorteilhafterweise kann man eine solche Flamme auch in einem geschlossenen
System nach unten brennen lassen und die Verbrennungsprodukte der Flamme mit Wasser
oder einer Salzlösung übersprühen. Die hierbei entstehenden Wasserteilchen gelangen
dann mit feindisperser Kieselsäure beladen in den Unterteil der Apparatur, werden
dort gesammelt und in der oben beschriebenen Weise aufgearbeitet. Das Verfahren
ist jedoch keineswegs auf die Verwendung von nach unten gerichteten Flammen beschränkt.
Man kann auch mit vertikal nach oben brennenden Flammen arbeiten; wobei dann die
hierbei gebildeten hochdispersen Stoffe durch einen vertikal nach unten oder horizontal
gerichteten Wasserstrahl gefaßt und weitergeführt werden können.
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Bei dem vorliegenden Verfahren, kann die Aufnahme der feinverteilten
Oxyde in Wasser oder anderen Medien vorteilhaft auch so erfolgen, daß. gleichzeitig
eine Abschreckung des festen Reaktionsproduktes bewirkt wird. -Man kann zu diesem
Zweck die Flamme beispielsweise unmittelbar auf die Flüssigkeitsoberflläche richten;
in manchen Fällen empfiehlt es sich jedoch, die Flammenprodukte erst in einem späteren
Reaktionsstadium mit der Aufnahmeflüssigkeit zusammenzubringen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann man auch so
verfahren, daß man hydrolysierbare Halogenverbindungen, wie z. B. Siliciumtetrachlorid,
bei erhöhterTemperatur durch Einführung von Wasserdampf hydrolytisch zersetzt und
die hierbei erhaltenen Zersetzungsprodukte erfindungsgemäß, gegebenenfalls unter
nachträglicher Zufügung weiterer Mengen flüssigen Wassers, kondensiert. An Stelle
von Wasserkönnen auch wasserhaltige Flüssigkeiten verwendet werden, wie z. B. wäßrige
Lösungen von Kochsalz, Chlorcalcium, Chlorammonium u. dgl. Mitunter empfiehlt es
sich, dem Wasser geringe Mengen von alkalisch wirkenden Stoffen zuzusetzen, um in
der Suspension günstige pH-Werte aufrechterhalten zu können. Es kann auch zweckmäßig
sein, besonders hochkonzentrierte Salzlösungen zu verwenden, d. h. solche von wesentlich
erhöhtem spezifischem Gewicht, wodurch die spätere Abscheidung der hochdispersen
Stoffe begünstigt werden kann.
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Es war nicht zu erwarten, daß beim Zusammenbringen von hochdispersen
Stoffen .der genannten Art, z. B. von hochdisperser Kieselsäure, mit Wasser oder
wäßrigen Salzsäurelösungen sich eine Agglomerierung der Teilchen mit Sicherheit
vermeiden lassen würde. Aus diesem Grund wurde auch in den älteren Verfahren. empfohlen,
die Abscheidung der hochdispersen Oxydteilchen oberhalb des Taupunktes von Wasser
auszuführen. überraschenderweise findet jedoch eine schädliche Agglomerierung beim
Arbeiten nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung praktisch nicht statt. Im
Gegenteil werden Produkte erhalteny die hinsichtlich der im wesentlichen durch den
Dispersitätsgrad beeinflußten Eigenschaften den mit Hilfe mechanischer Abscheidevorrichtungen
gewonnenen Oxyden zumindest nicht nachstehen. Dabei bietet das vorliegende Verfahren
durch die einfache Art der Abscheidung unter Verwendung von Suspensionen bildenden
Flüssigkeiten mannigfache Vorteile in technischer und apparativer Hinsicht. Durch
Verwendung von genübenden Mengen von zugeleiteter oder versprühter Flüssigkeit,
insbesondere von Wasser, lassen sich mit Sicherheit in der Apparatur unerwünschte
Ablagerungen und damit Verluste an hochdispersem Oxydmaterial vermeiden. An Stelle
von Wasser können erfindungsgemäß auch nichtwäßrige Flüssigkeiten, wie z. B. Tetrachlorkohlenstoff,
Alkohole oder Kohlenwasserstoff, benutzt werden.