DE974793C - Verfahren zur Herstellung von feinverteilten Oxyden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung feinstteiliger Oxyde durch hydrolytische Umsetzung flüchtiger Metall- oder Metalloidverbindungen in einer Flamme, wobei die flüchtigen Verbindungen im Gemisch mit unter Wasserbildung verbrennenden Gasen und Sauerstoff der Flamme zugeführt werden.

Es ist bekannt, feinverteilte Oxyde, z. B. SiIiciumdioxyd oder auch Titandioxyd, durch Verbrennung entsprechen der Halogenide oder anderer flüchtiger Verbindungen herzustellen. Soweit diese bekannten Zersetzungsreaktionen im wesentlichen auf einer Oxydation des Halogenides oder der andersartigen flüchtigen Verbindung beruhten, ist diese Umsetzung auch schon mit einem Überschuß an Sauerstoff vorgenommen worden. Eine solche Arbeitsweise ergibt sich beispielsweise dann, wenn Metallcarbonyle durch Sauerstoff oder Luft oxydiert werden oder wenn solche Carbonyle im Gemisch mit Alkohol oder anderen brennbaren Flüssigkeiten mit Luft oder Sauerstoff zerstäubt werden.

Weiterhin ist bekannt, die Umsetzung von flüchtigen Metall- oder Metalloidverbindungen zu Oxyden ganz oder teilweise über eine Hydrolyse ablaufen zu lassen, indem der Dampf der flüchtigen Ausgangsstoffe mit einem brennbaren Gas gemischt und dieses Gemisch in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre verbrannt wurde. Dabei hat man auch wenigstens einen Teil des Sauerstoffs den der Flamme zugeführten Ausgangsstoffen zugemischt. Dabei bildet sich eine Flamme, die in ihren ver-

schiedenen Teilen verschiedenartig zusammengesetzt ist. Da in allen Zonen der Flamme die Metalloxyde gebildet werden, die Reaktionsbedingungen wegen der Inhomogenität der Flamme jedoch unterschiedlich sind, ist es nach diesem Verfahren nicht möglich, Metalloxyde von weitgehend gleichmäßiger Größe und Struktur zu gewinnen. Vielmehr hat sich erwiesen, daß das Produkt stets in einem breiten Band der Korngrößenverteilung anfällt. Um diese Schwierigkeit zu umgehen, hat man die hydrolytische Spaltung von flüchtigen Metallhalogeniden in einer Vielzahl von kleinen Flammen vorgenommen und das gewonnene Oxyd an gekühlten, bewegten Flächen abgeschieden. Obwohl sich trotz der Versorgung der kleinen Flämmchen mit Sauerstoff von außen wegen des im Verhältnis zur Flammenoberfläche geringen Flammenvolumens Inhomogenitäten innerhalb der kleinen Flammen weit weniger stark bemerkbar machen als bei großen Reao aktionsflammen, erfordert dieser Prozeß zur Erzielung hoher Leistungen einen verhältnismäßig hohen wirtschaftlichen und technischen Auf wand, der nicht zuletzt auf die Verwendung von großen bewegten Flächen als Kühlorgane zurückzuführen ist. In der praktischen Durchführung dieses Verfahrens wurde die Zusammensetzung der Gase so gewählt, daß zwar teilweise ein Überschuß von Sauerstoff vorhanden war, die gesamte der Flamme direkt zugeführte Sauerstoff menge jedoch nicht ausreichte, um für die vollständige Hydrolyse des flüchtigen Ausgangsstoffes genügend Wasser zu bilden.

Bei der Zuführung der Gase zur Reaktionsflamme hat man auch sein Augenmerk bereits auf die Art der Gasströmung gerichtet und beispielsweise bei der Oxydation von Chloriden das sauerstoffhaltige Gas und das Chlorid in Dampf form getrennt erhitzt und durch zwei koaxial ineinander angeordnete Rohre dem Reaktionsraum so zugeleitet, daß bei dem Austreten der Gase aus den Zuführungsrohren keine Wirbel gebildet werden und damit keine unmittelbare Durchmischung der Gasströme stattfindet. Derartige Maßnahmen dienten also dazu, die reagierenden Gase möglichst lange getrennt zu halten und ihre Durchmischung tunlichst zu verhindern, um eine vorzeitige Umsetzung, die bekanntermaßen zu Betriebsstörungen Anlaß geben kann, wirksam zu vermeiden. Für die hydrolytische Zersetzung sind analoge Maßnahmen bisher jedoch nicht beschrieben worden.

Es wurde nun gefunden, daß die Herstellung feinverteilter Oxyde durch hydrolytischeZersetzung flüchtiger Metall- und Metalloidverbindungen in einer Flamme, wobei die flüchtigen Verbindungen im Gemisch mit unter Wasserbildung verbrennenden Gasen und Sauerstoff der Flamme zugeführt werden, wesentlich verbessert wird, wenn man solche Mengen an Sauerstoff und brennbarem Gas, daß der Sauerstoffgehalt der Mischung zur vollständigen Verbrennung des brennbaren Gases mindestens ausreicht und daß das dabei gebildete Wasser zur Hydrolyse der flüchtigen Verbindungen mindestens ausreicht, mit der flüchtigen Verbindung homogen vermischt und das Gemisch anschließend unter Aufrechterhaltung einer weitgehend laminaren Strömung zur und in der Flamme in dieser zur Umsetzung bringt.

Das neue Verfahren führt zu besonders gleichmäßigen f einstverteilten Oxyden einheitlicher Korngröße, hoher Aktivität und ausgezeichneter technologischer Eigenschaften. Zum Beispiel kann man aus Siliciumtetrachlorid ein Siliciumdioxyd erhalten, dessen Primärteilchendurchmesser im wesentlichen zwischen 10 und 20 ηιμ liegt. Durch den relativ kurzen, gleich langen Aufenthalt aller Teilchen in der Reaktionszone erzielt man darüber hinaus eine bisher unbekannte Aktivität der Oberfläche, die sich unter anderem besonders bei der Verwendung als Füllstoff in Kautschuk und Kunststoffen bemerkbar macht.

Es ist zwar schon beschrieben, zur Herstellung f einteiliger Oxyde flüchtige Metalle oder Metalloidverbindungen im Gemisch mit brennbaren Gasen und sauerstoffhaltigen Gasen in einer Flamme umzusetzen, wobei auch Hydrolyse eintreten kann. Es fehlt jedoch hier die der Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis, daß man mit den üblichen Mitteln nicht zu optimalen Ergebnissen gelangen kann, sondern daß es dazu der erfindungsgemäß entscheidenden Maßnahmen, wie der homogenen Vermischung, bestimmter Mengenverhältnisse usw., in der Ausgangsmischung bedarf.

Das neue Verfahren war keineswegs naheliegend. Bei ähnlichen Vorgängen war es bisher üblich, Reaktionen, die mit einer Verbrennung parallel laufen, z. B. unter Bildung fester Zersetzungsprodukte, im wesentlichen in einer bevorzugten Flammenzone stattfinden zu lassen. Dieses gilt vor allem für die Fälle, bei denen der Flamme durch die mit der Verbrennung parallel laufende Spaltung Wärme entzogen wird.

Es war zu befürchten, daß durch die Verlegung eines wärmeverbrauchenden Vorgangs in das gesamte Volumen der Flamme eine ungünstige Beeinflussung des Verbrennungsvorgangs und der damit gekoppelten Spaltreaktion nicht zu vermeiden sein würde. Demgegenüber hat sich gezeigt, daß bei Verwendung homogener Mischungen die Zersetzung der flüchtigen Metall- bzw. Metalloidverbindungen und die Bildung der entsprechenden Oxyde in nahezu quantitativer Ausbeute völlig gleichmäßig und störungsfrei verlaufen, wenn mit Ausgangsmischungen gearbeitet wird, deren Sauerstoffgehalt, bezogen auf die Wasserbildung, mindestens im stöchiometrischen Verhältnis zumAnteil an Wasserstoff bzw. Wasserstoff lieferndem Gas gehalten wird. Im Gegensatz zu der bisher allgemein üblichen Arbeitsweise wird hierbei eine gegenüber der Umgebung autarke Flamme verwendet. Auch bei Anwendung eines stöchiometrischen Gemisches, die mit einer maximalen Wärmekonzentration in der Flamme verbunden ist, gelingt es wider Erwarten, eine unerwünschte Teilchenvergröberung in den verhältnismäßig großen Flammen, die gemäß dem Verfahren verwendet werden, zu vermeiden.

Zu besonders f einteiligen Produkten gelangt man, wenn man nach einer Ausführungsform des Ver-

fahrens die zu hydrolysierende Verbindung in dem Gasgemisch in möglichst hoher Verdünnung anwendet. Man kann also erfindungsgemäß durch die Änderung der Beladung des zu verbrennenden Gasgemisches die Teilchengröße der gebildeten Oxyde in einfacher Weise steuern. Die Anwendung dieser Maßnahme führt zu einer gleichlaufenden Änderung des Ausstoßes an Metalloxyden. Man kann jedoch auch bei gleichbleibendem Durchsatz zu

ίο einem feinteiligeren Produkt gelangen, indem man den Sauerstoff bzw. die Sauerstoff liefernde Komponente, z. B. Luft, im Gasgemisch in einer, bezogen auf die Wasserbildung, überstöchiometrischen Menge der Flamme zuführt. Beim Arbeiten mit stöchiometrischen oder überstöchiometrischen Sauerstoffgehalten ergibt sich im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren eine optimale Ausnutzung des angewendeten Wasserstoffs bzw. der Wasserstoff liefernden Komponente. Auf diese Weise läßt sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der Aufwand an Wasserstoff so weit herabsetzen, daß er nur noch wenig, z. B. maximal 10%, oberhalb der theoretisch erforderlichen Menge liegt. Für die Herstellung besonders aktiver Produkte, bei denen die Ausheilung der Oberfläche im Hinblick auf die Beseitigung der Gitterstörstellen und der aktiven Zentren der Primärteilchen weitestgehend verhindert wird, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Temperatur der Flamme möglichst niedrig zu halten und mit Flammentemperaturen zwischen 900 und 1200⁰ C zu arbeiten, wobei besonders günstige Ergebnisse erzielt werden, wenn die Flammentemperatur zwischen 1000 und 1100⁰C liegt. Die Einhaltung einer niedrigen Flammentemperatur kann gemäß der Erfindung in verschiedenartiger Weise erfolgen. Es ist möglich, die Beladung des Gasgemisches mit der zu hydrolysierenden Verbindung zu erhöhen und auf diese Weise der Flamme durch die Spaltung dieser Verbindung größere Wärmemengen zu entziehen. Dabei muß man eine Vergrößerung der Teilchen in Kauf nehmen. Umgekehrt läßt sich die Herabsetzung der Flammentemperatur auch derart erreichen, daß, wie vorstehend beschrieben, die Flamme mit Sauerstoff in für die Wasserbildung überstöchiometrischen Sauer stoff mengen beaufschlagt wird oder der Flamme verdünnend wirkende Inertgase, z. B. Stickstoff, zugeführt werden. Die Anwendung der zuletzt erwähnten Maßnahmen bedeutet gleichzeitig eine Verringerung der Beladung des Gemisches mit der zu zersetzenden Verbindung und damit eine Herabsetzung der Teilchengröße des gebildeten Oxydes. Die Steuerungsmöglichkeiten, die in der Anwendung dieser verschiedenen Maßnahmen liegen, gestalten die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens außerordentlich elastisch und bieten vor allem hinsichtlich der regulierbaren Vielfältigkeit der Verfahrensprodukte erhebliche Vorteile.

Der im Interesse der Erhaltung der aktiven Oberfläche der Primärteilchen wünschenswerten schonenden Behandlung der festen Produkte durch Verringerung der Flammentemperatur sind gewisse Grenzen gesetzt, da in einer zu kalten Flamme deren Kontinuität in Frage gestellt ist. Erfindungsgemäß kann das Verfahren daher auch so durchgeführt werden, daß die Spaltung gegebenenfalls in einer heißen Flamme vorgenommen und die Verweilzeit der Spaltprodukte besonders gering bemessen wird. Aus diesem Grunde werden nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kurze Flammen benutzt, die ein großes Flammenvolumen bei geringer Flammenhöhe aufweisen. Derartige Flammen sind z. B. bei einer kreisrunden Flammenausbildung durch ein Verhältnis von Flammenhöhe zu Flammendurchmesser wie 2:1 oder ι : 1 und darunter gekennzeichnet. Zur Erzeugung solcher Flammen bedient man sich mit Vorteil beispielsweise eines Brausenbrenners, bei dem eine Vielzahl von kleinen Flammen sich zu einer großen und verhältnismäßig kurzen Flamme vereinigen läßt.

Da nach der Erfindung die Flamme in bezug auf den Sauerstoff autark, d. h. mit mindestens stöchiometrischen Sauerstoff mengen, betrieben wird, ist man erfindungsgemäß im Gegensatz zu den bekannten Verfahren zur Aufrechterhaltung der Flamme und zur glatten Durchführung der Spaltreaktion nicht auf die unkontrollierbare Zufuhr von Sauerstoff aus der Atmosphäre zur Flammenfront angewiesen. Es ist demzufolge möglich, die Umsetzung in einem geschlossenen Raum vorzunehmen und so eine zusätzliche Verdünnung sowohl des gebildeten Oxydes als auch der anderen Reaktionsprodukte durch unkontrollierbar einströmende Luft zu vermeiden. Das Oxyd fällt daher ebenso wie die bei der Hydrolyse gebildete Salzsäure in maximal möglicher Konzentration an, wodurch die Gewinnung dieser Produkte außerordentlich erleichtert und mit dem geringsten apparativen Aufwand möglich wird.

Im Hinblick auf die erfindungsgemäß wesentliehe gleichmäßige und homogene Verteilung der verschiedenen Reaktionskomponenten praktisch im gesamten Flammen volumen ist ein Eindringen von Luft oder sauerstoffhaltigen Gasen über die mit dem Gemisch zugeführten Mengen hinaus sogar unerwünscht, da auf diese Weise leicht Störungen in der homogenen Ausbildung der Flamme, z. B. Turbulenzen, Wirbel od. dgl., hervorgerufen werden können.

Im allgemeinen hat man bisher davon abgesehen, den Wasserstoff oder das wasserstoffhaltige Gas mit der zu zersetzenden Verbindung und dem Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gas gemeinsam der Flamme zuzuführen, da durch die rasche Reaktion an der Brennermündung leicht Ansätze von Oxyden entstehen, die auf die Dauer den Brenneraustritt verstopfen und zu einer empfindlichen Störung des Prozesses, vor allem beim kontinuierlichen Arbeiten, führen. Es ist schon vorgeschlagen worden, zur Vermeidung dieses Nachteiles die Ausströmungsgeschwindigkeit der Gase so groß zu halten, daß die Flamme erst in einem gewissen Abstand von der Brennermündung entsteht. Die Anwendung einer solchen Maßnahme ist mit der Forderung nach der Bildung einer stetig und gleichmäßigen, ohne Turbulenz und Wirbelung brennenden Flamme, die

eines der wesentlichen Merkmale des vorliegenden Verfahrens darstellt, schwer vereinbar. Erfindungsgemäß wird daher die Bildung von Ansätzen, sogenannten Barten, an der Brennermündung in der Weise vermieden, daß die Ausströmungsgeschwindigkeit der Ausgangsmischung zwar um ein Mehrfaches größer gehalten wird, als die Zündgeschwindigkeit des Gasgemisches beträgt, der Brennerrand jedoch durch besondere Maßnahmen vor dem Ansetzen von feinverteilten festen Reaktionsprodukten geschützt wird, ohne die homogene Zusammensetzung der Flamme nennenswert zu beeinflussen. Zu diesem Zweck kann man an der Brennermündung an sich bekannte mechanische Abstreifvorrichtungen, z. B. einen zur Brennermündung konzentrischen, profilierten Ring, beweglich anordnen. Man kann auch so verfahren, daß die Zündgeschwindigkeit der Austrittsgase, lediglich in unmittelbarer Nähe des Brennerrandes, etwa durch ao einen über die Brennermündung streichenden ringförmigen Spülgasstrom herabgesetzt und damit die Reaktion in diesem Bereich unterbunden wird. Als inertes Spülgas ist vorzugsweise Luft geeignet. Die Anwendung eines derartigen Spülgasstromes führt «5 also zu einer Abdrängung der Reaktion vom Brennerrand und/oder auch zu einer Verdünnung des Reaktionsgemisches unter die Zündgrenze, wirkt also sowohl mechanisch als auch physikalisch.

Für die Erzielung eines hochaktiven Produktes, bei dem die Störstellen und aktiven Zentren an der Oberfläche der Primärteilchen möglichst weitgehend erhalten bleiben müssen, ist man nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht allein auf die Einhaltung niedriger Flammentemperaturen oder kurzer Verweilzeiten angewiesen. Gerade bei der Verwendung von heißen und/oder relativ langen Flammen gelangt man zu Oxyden mit besonders vorteilhaften Eigenschaften, wenn man die in der Flamme gebildeten Teilchen durch Einspritzen von flüssigem Wasser in den oberen Teil der Flamme möglichst dicht am Ende der Hydrolysenzone abschreckt. Um einen günstigen und gleichmäßigen Effekt durch den gesamten Flammenquerschnitt zu erzielen, ist es zweckmäßig, das flüssige Wasser in unterschiedlicher Tropfengröße zur Anwendung zu bringen, wobei die Tropfen um so weiter in das Innere der Flamme eindringen, je größer ihre Masse ist.

Zur Erhaltung der günstigen Eigenschaften der gebildeten Oxydteilchen in bezug auf die Feinheit und die Oberflächenausbildung bis zur Abscheidung bzw. endgültigen Gewinnung der festen Reaktionsprodukte hat es sich als außerordentlich vorteilhaft erwiesen, den möglichst vollständigen Übergang in die Gelform in Gegenwart bereits koagulierter Anteile stattfinden zu lassen. Die frühzeitig aus dem Aerosolzustand abgeschiedenen Teilchen wirken so gewissermaßen als Impfmittel oder Kondensationskerne für die weitere Abscheidung der noch nicht koagulierten Anteile, sofern sie auf einer möglichst langen Wegstrecke in der Schwebe gehalten werden. Die Koagulation wird weiterhin dadurch begünstigt, daß die Teilchen, insbesondere relativ zueinander, bewegt werden. Erfindungsgemäß wird der das Aerosol enthaltende Gasstrom in großräumigen Kammern aufgewirbelt oder durch lange, zweckmäßig gekrümmte Rohre derart bewegt, daß sich eine vorzugsweise turbulente Strömung ausbildet und die schwebenden Teilchen einige Zeit, z. B. langer als 3 Sekunden, vorteilhaft 5 Sekunden und mehr, im Koagulationsraum verbleiben. Die endgültige Trennung der festen von den gasförmigen Reaktionsprodukten erfolgt sodann anschließend in an sich bekannten Vorrichtungen, insbesondere in Zyklonen. Man kann jedoch auch Filter oder Elektroabscheider benutzen. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Arbeitsweise liegt vor allem darin, daß als Abscheidungsorgane auch Zyklone allein benutzt werden können, da durch die vorbeschriebene Koagulation die eigentlichen Abscheidungsorgane mit der Koagulation selbst nicht mehr belastet werden.

Von wesentlicher Bedeutung für die erfolgreiche Durchführung des Verfahrens ist die Verwendung geeignet konstruierter Brenner, die es durch ihren Aufbau erlauben, die grundsätzlichen Maßnahmen der Erfindung zu verwirklichen. Es kommt vor allem darauf an, daß das Gemisch aus der zu zersetzenden Verbindung und den Wasser bildenden Gasen einerseits innig und homogen gemischt wird, andererseits jedoch in gleichmäßigem, bruhigtem, laminaren Strom in die Flamme gelangt. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen sich Brenner, die neben einer Mischkammer für die an der Reaktion beteiligten Gase Vorrichtungen aufweisen, in denen der Gasstrom gerichtet und ruhig gestellt wird. Des weiteren sollen die Brenner mit Einrichtungen versehen sein, mit deren Hilfe die Brennermündung mit Sicherheit frei von Ansätzen, sogenannten Barten, gehalten werden kann. Unter diesen Voraussetzungen sind zahlreiche Brennerausführungen denkbar, die zur Durchführung des Verfahrens dienen können. .

Ein Rohrbrenner, der sich für das erfindungsgemäße Verfahren außerordentlich bewährt hat, ist in den Abb. 1 und 1 a im Aufriß und im Schnitt schematisch dargestellt.

In der Abb. 1 bedeutet 1 das eigentliche Brennerrohr, während die Brennermündung mit 2 bezeichnet ist. An dem der Flamme abgekehrten Ende des Rohres befindet sich die Mischkammer 3 mit den Zuführungen 4 und 5 für die Reaktionskomponenten. Um in der Mischkammer 3 eine homogene Durchmischung der Komponente zu erzielen, wird eine kräftige Durchwirbelung der eintretenden Gase bzw. Dämpfe dadurch hervorgerufen, daß die Zuführung für mindestens eine Komponente tangential in die Mischkammer einmündet, während die andere im Winkel dazu gestellt ist.

Die tangentiale Einführung ist mit 4, die axiale mit 5 bezeichnet. Vor der Mischkammer nach der Flamme hin sind auf einem beträchtlichen Teil des Rohrbrenners Leitorgane 7 angebracht, durch die eine Entwirbelungskammer 6 gebildet wird. Die Anordnung beispielsweise dieser Leitorgane 7 ist in der Schnittzeichnung Abb. 1 a erkennbar, bei der

im übrigen die gleichen Bezugszeichen gewählt sind. Lediglich die Gaszuführung 4 ist hier nochmals unterteilt und nimmt eine Zweigleitung 4 a auf. Als Leitorgane sind im vorliegenden Fall sternförmige Bleche gewählt, die gegeneinander symmetrisch zur Längsachse des Rohrbrenners angeordnet sind; jedes der Leitorgane 7 ist um die Längsachse des Brenners gegen das darüberstehende radial versetzt, wie es in der Abb. 1 a durch die gestrichelten Linien 7 α angedeutet ist.

Der Betrieb des Brenners gestaltet sich folgendermaßen :

In 5 wird der Wasserstoff oder das Wasserstoff liefernde Gas in die Mischkammer eingeführt, während durch 4 die Verbrennungsluft oder ein Sauerstoff lieferndes Gas und durch 4a die zu zersetzende Verbindung mit einem Traggas, vorzugsweise Luft, einströmt. Durch die tangentiale Zuführung der in 4 eintretenden Gase werden diese mit der senkrecht hierzu durch 5 eintretenden wasserstoffhaltigen Komponente kräftig durchwirbelt und dabei homogen gemischt. Die so entstandene stark bewegte Gasmasse tritt nun in die Leitorgane ein und wird durch diese gewissermaßen in Volumensegmente aufgeteilt, die durch die radiale Versetzung der Leitorgane allmählich in gleichmäßiger und wirbelloser, weitgehend laminarer Strömung der Brennermündung homogen verteilt zugeführt werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der beschriebenen Vorrichtung ist der der Brennermündung zugekehrte Teil des Rohrbrenners 1 mit einem Mantelrohr 8 überfangen, das an seinem Ende 9 eingezogen ist und mit dem Brennerrand einen Ringspalt 10 bildet. In den durch das Mantelrohr 9 und die Wandung 1 des Rohrbrenners gebildeten Ringraum 11 kann nun ein Spülgas, insbesondere Luft, eingeleitet werden, das mantelförmig durch den Ringspalt 10 austritt und die Brennermündung gleichmäßig umspült. Auf diese Weise wird nicht nur die Reaktion von der Brennermündung abgedrängt und damit auf rein mechanischem Wege die Bildung von festen Reaktionsprodukten am Brennermund verhindert, sondern auch durch die erhöhte Verdünnung mit inertem Spülgas die Zündgeschwindigkeit der Gasmischung so weit herabgesetzt, daß die gekoppelte Reaktion hier nicht eintreten kann. Diese gleichzeitig physikalisch und mechanisch wirkende Maßnahme hat sich für die Aufrechterhaltung eines störungsfreien Betriebes des Brenners als außerordentlich vorteilhaft erwiesen, ohne daß die verhältnismäßig geringen und örtlich begrenzt eintretenden Spülgas- bzw. Luftmengen die Homogenität und die Stabilität der Flamme in untunlicher Weise stören. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglichkeit, mit geringstem Aufwand an apparativen Mitteln zu hohen Durchsätzen bei der Herstellung von feinverteilten Oxyden von Metallen oder Metalloiden in Ausbeuten von 98⁰Zo und mehr, bezogen auf die das Metall oder Metalloid enthaltende Verbindung, zu gelangen. Diese guten Ergebnisse werden unter bester Ausnutzung des Wasserstoffes oder des Wasserstoff liefernden Gases erzielt, so daß sich ein überraschend geringer Gesamtverbrauch an diesen Gasen ergibt. Als besonders vorteilhaft hat sich die Möglichkeit einer vielfältigen Steuerung der Größe und Oberflächenaktivität der gewonnenen Oxydteilchen erwiesen, durch die es gelingt, die Eigenschaften des Produktes dem jeweils gewünschten Verwendungszweck in optimaler Weise anzupassen.

Besonders bewährt haben sich die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten feinverteilten aktiven Oxyde als Füllmittel für natürlichen und synthetischen Kautschuk, Kunststoffe und andere Plasten sowie als Verdickungsmittel für Flüssigkeiten, Sedimentations verzögerer für Lacke, Katalysatorträger, Adsorptionsmittel, ferner als Verdickungsmittel oder als Grundlage oder aktive Trägerstoffe für Salben, Pasten, Puder und andere kosmetische und pharmazeutische Produkte.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren zur Herstellung feinstteiliger Oxyde durch hydrolytische Umsetzung flüchtiger Metall- oder Metalloidverbindungen in einer Flamme, wobei die flüchtigen Verbindungen im Gemisch mit unter Wasserbildung verbrennenden Gasen und Sauerstoff der Flamme zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß solche Mengen an Sauerstoff und brennbarem Gas, daß der Sauerstoffgehalt der Mischung zur vollständigen Verbrennung des brennbaren Gases mindestens ausreicht und daß das dabei gebildete Wasser zur Hydrolyse der flüchtigen Verbindung mindestens ausreicht, mit der flüchtigen Verbindung homogen gemischt werden und das Gemisch anschließend unter Aufrechterhaltung einer weitgehend laminaren Strömung zur und in der Flamme in dieser zur Umsetzung gebracht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmungsgeschwindigkeit der Ausgangsmischung aus der Brenneröffnung ein mehrfaches ihrer Zündgeschwindigkeit beträgt und der Brennerrand durch Spülgase, wie Luft, die in dünner Schicht am Brennermund vorbeiströmt, vor dem Ansetzen eines aus feinverteilten Oxyden bestehenden Bartes geschützt wird.
3. 3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verwendung eines Brausenbrenners, bei dem eine Vielzahl von kleinen Flammen sich zu einer großen, verhältnismäßig kurzen Flamme vereinigen, für eine kurze Verweilzeit der in der Flamme gebildeten Oxydteilchen gesorgt wird.
4. 4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu hydrolysierende Verbindung in dem Gasgemisch verdünnt wird.
5. 5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flammentemperatur von 900 bis 1200⁰ C, vorzugsweise 1000 bis iioo° C, aufrechterhalten wird.

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6. 6. Verfahren nach Ansprüchen ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Flamme gebildeten Oxydteilchen, vorzugsweise im oberen Teil der Flamme, durch Wasser, zweckmäßig verschiedener Tröpfchengröße, abgeschreckt werden.
7. 7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Oxydteilchen vor der vollständigen Überführung des Aerosols in die Gelform mehr als 3 Sekunden, vorzugsweise mehr als 5 Sekunden in der Schwebe gehalten und bewegt und erst dann in Zyklonen, Filtern od. dgl. zur Abscheidung gebracht werden.
8. 8. Rohrbrenner zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 7, bestehend aus einer Mischkammer, in die wenigstens eine Gemischkomponente tangential eingeführt und mit den anderen Komponenten durch Wirbelung innig gemischt wird, und einer vor der Mischungskammer nach der Brenneröffnung zu befindlichen Entwirbelungszone, in der symmetrisch zur Längsachse des Brenners ausgebildete, z. B. sternförmige Leitorgane, radial gegeneinander versetzt, angeordnet sind.
9. 9. Rohrbrenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der der Brennermündung zugekehrte Teil mit einem Mantelrohr überfangen ist, dessen Ende mit dem Rand der Brennermündung einen Ringspalt für den Austritt des zwischen der äußeren Wand des Rohrbrenners und dem Mantelrohr eingeführten Spülgases bildet.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschrift Nr. 638 955;

   deutsche Patentanmeldung ρ 30109 IVb/i2g (bekanntgemacht am 17. 5. 1951) ;

   schweizerische Patentschriften Nr. 221 309,
   192;

   britische Patentschriften Nr. 258313, 661685;

   USA.-Patentschriften Nr. 1 816388, 1850286, ι 931 381, ι 967 235, 2 240 343, 2 333 948,
   347 496, 2 488 440, 2 508 271;

   Fial Final Report Nr. 743.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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