NL8204704A - Werkwijze voor het bereiden van zuiver siliciumdioxide. - Google Patents

Description

• —. - ·- "1 m----- 9 ' * 9 ' • Stamlcarbon B.V.

Uitvinders: Abraham van MONTFQORT te GeXeen Cornelia A.M. Weterings te Stein* 1 PN 3425

WERKWIJZE VOOR HET BEREIDEN VAN ZUIVER SILICIUMDIOXIDE

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bereiden van zuiver siliciumdioxide door omzetten van een oplossing _______ van hexafluorokiezelzuur met een ammoniumhydroxideoplossing en afscheiden van het hierbij gevormde sillciumdioxide neerslag.

5 Een dergelijke omzetting is bekend uit bijvoorbeeld het

Amerikaanse Octrooischrlft 3.271.107 en de Nederlandse Octrooiaanvrage 74.12479. Een nadeel van deze bekende werkwijzen is, dat het verkregen siliciumdioxide sterk verontreinigd is. Zo is met name het gehalte aan metalen vrij aanzienlijk. Het aldus verkregen produkt is dan ook 10 slechts voor enkele technische doeleinden toepasbaar, bijvoorbeeld als toeslagstof voor verf- en rubberprodukten.

De uitvinding voorziet nu in een werkwijze, waarbij het mogelijk is uitgaande van zelfs zeer verontreinigde oplossingen van hexafluorokiezelzuur een zeer zuiver siliciumdioxide te verkrijgen.

15 Dit wordt volgens de uitvinding hierdoor bereikt, dat men aan de hexafluorokiezelzuuroplossing, alvorens deze in contact te brengen met de ammoniumhydroxideoplossing, een kleine hoeveelheid van een ami-nopolycarbonzuur of een zout hiervan toevoegt.

Als aminopolycarbonzuren of zouten hiervan kunnen ondermeer ethyleen-20 diaminetetraazijnzuur, nitrllotrlazijnzuur, diethyleentriaminopen-taazijnzuur, of hydroxyethylethyleendiaminotriazijnzuur, resp. de kalium-, natrium-, of lithiumzouten hiervan worden toegepast. Bijzonder geschikt is gebleken ethyleendiaminetetraazijnzuur, of alkali-metaalzouten hiervan, speciaal het 1,2-dinatriumzout.

25 Bij de onderhavige werkwijze kunnen de aminopolycarbonzuren, resp. zouten hiervan, in de vorm van een waterige oplossing worden toegevoegd, bijvoorbeeld als een 1-10 gew.%-ige oplossing. Bijvoorkeur voegt men echter een vast aminopolycarbonzuur of zout hiervan toe, waardoor verdunning van het reactiemilieu voorkomen wordt.

30 De hoeveelheid toe te voegen aminopolycarbonzuur of zout hiervan kan binnen wijde grenzen variëren, doch is uiteraard afhanke- 8204704 t- 4 2 lijk van de mate van verontreiniging van het toegepaste hexafluorokiezelzuur. In het algemeen past men een hoeveelheid toe, die stoechiometrisch minstens gelijk is aan de hoeveelheid in het hexafluorokiezelzuur aanwezige meerwaardige metalen. Bij voorkeur 5 voegt men het aminopolycarbonzuur of zout hiervan toe in een hoeveelheid van 1,5-15 grammol per gramatoom in het hexafluorokiezelzuur aanwezige meerwaardige metalen.

Op zichzelf is de toepassing van aminopolycarbonzuren en alkalimetaalzouten hiervan voor het maskeren van meerwaardige metalen 10 in oplossingen bekend. Bekend is echter, dat de hierbij gevormde complexen met deze metalen in zuur milieu ontleden, zodat deze verbindingen, die als sequestreer-, cheleer- of complexeermiddelen bekend staan, praktisch alleen in neutrale en basische milieus toegepast worden. Er is nu gebleken, dat bij toevoeging van de aminopolycarbon-15 zuren aan het zeer zure hexafluorokiezelzuur, bij ammoniëring hiervan een siliciumdioxide-neerslag wordt verkregen, dat een aanzienlijk lager gehalte aan zware metalen heeft, dan een siliciumdioxide verkregen bij een dergelijke omzetting, waarbij het aminopolycarbonzuur aan de geheel of gedeeltelijk geneutraliseerde hexafluoro-20 kiezelzuuroplossing is toegevoegd.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding kunnen de concentratie van de toegepaste hexafluorokiezelzuuroplossing en de ammo-niumhydroxide oplossing, alsmede de toegepaste hoeveelheden van deze reaktanten en de toegepaste temperatuur binnen ruime grenzen worden 25 gevarieerd. Bij voorbeeld past men een hexafluorokiezelzuuroplossing met een concentratie van maximaal 15 gew.%, een ITCtyOH-oplossing met een concentratie van 15-35 gew.%, en een temperatuur tussen 25 en 45 eC toe, zoals is beschreven in de niet-voorgepubliceerde Nederlandse Octrooiaanvrage 82.01924.

30 Uit het bij de omzetting gevormde reaktiemengsel, dat hoofd zakelijk bestaat uit een ammoniumfluorideoplossing met vast siliciumdioxide, wordt het siliciumdioxide afgescheiden, bijvoorbeeld door filtreren, decanteren of centrifugeren. Het afgescheiden produkt kan desgewenst op bekende wijze verder worden behandeld, bijvoorbeeld wor-35 den gewassen en/of gecalcineerd. Het produkt bestaat praktisch kwantitatief uit siliciumdioxide, en is ondermeer geschikt als 8204704

Ifl..........................

r' - -üi,.·.,;.,,.. .................ml.......... ..

# 3 dragermateriaal voor katalysatoren of substituut voor bijvoorbeeld jotakwarts of bergkristal·

De na de afscheiding van siliciumdioxide resterende reak-tievloeistof, die hoofdzakelijk uit een ammoniumfluorideoplossing 3 bestaat, kan, bijvoorbeeld door concentreren, worden opgewerkt tot technisch ammoniumfluoride, of worden omgezet in bijvoorbeeld alkali-metaalfluoriden, aluminiumfluorlden of fluorwaterstof· Gebleken is, dat de aanwezige metalen volledig gecomplexeerd zijn en bij bijvoorbeeld lozing of verwerking van de oplossing als inert beschouwd kunnen 10 worden.

De uitvinding wordt nader toegelicht in de volgende voorbeelden, zonder evenwél daartoe te worden beperkt.

i 8204704

V

4 PN 3425

Voorbeeld I

In een reaktievat van 3 liter, voorzien van roerder en koeler, werd 0,5 liter van een H2SiF£-oplossing met een concentratie van circa 10 gew. % geleid. Deze oplossing was bereid door een ruwe, 5 circa 29,5 gew. %-ige H2SiF6“Oplossing -verkregen door wassen van Si-en F- bevattende afgassen van een fosforzuurfabriek- te verdunnen met water. Onder roeren met een roersnelheid van 200 omwentelingen per minuut werd aan de oplossing 0,84 g vast 1,2-dinatriumethyleen-diaminetetraazijnzuur toegevoegd, terwijl de temperatuur op circa 10 32 eC werd gehouden. Onder roeren en constant houden van de tem peratuur werd juist onderhuids het vloeistofoppervlak een 25 gew.

%-ige ammoniumhydroxideoplossing geïnjecteerd met een doseringssnelheid van 16,25 cm3 NH4OH—oplossing per minuut. De dosering werd voortgezet tot de pH in het reaktiemengsel circa 9,0 15 bedroeg.

Vervolgens werd het reaktiemengsel over een polypropeenfilter gefiltreerd, de hierbij verkregen filterkoek (2 g/minuut) gewassen met gedestilleerd water en aansluitend gedroogd aan de lucht bij 120 °C.

20 Het produkt werd via atoomspectometrie geanalyseerd. De resultaten zijn samengevat in Tabel I.

Voorbeeld II

De werkwijze van voorbeeld I werd herhaald, met dien verstande, dat 0,17 g vast 1,2-dinatriumethyleendiaminetetraazijnzuur 25 werd toegevoegd. De analyseresultaten zijn eveneens samengevat in Tabel I.

Vergelijkingsvoorbeeld A

De werkwijze van voorbeeld I werd herhaald, met dien verstande, dat geen toevoeging van 30 1,2-dinatriumethyleendiaminetetraazijnzuur plaatsvond. De analyseresultaten zijn eveneens samengevat in Tabel I.

8204 704 ~ . ·· ·· • * .

5

TABEL I

Vergelijkings- Voorbeeld II Voorbeeld I voorbeeld A.

Natrium 40 ppm 23 ppm 14 ppm

Kalium 30 ppm 8 ppm 4 ppm 5 Lithium 0,1 ppm < 0,1 ppm < 0,1 ppm

Koper 3 ppm 2 ppm < 2 ppm

Uzer 30 ppm 22 ppm 2 ppm

Nikkel 4 ppm <1 ppm < 1 ppm

Calcium 600 ppm 14 ppm 3 ppm 10 Magnesium 30 ppm 2 ppm 2 ppm

Aluminium 15 ppm 14 ppm 4 ppm

Fosfor 50 ppm < 10 ppm < 10 ppm

Vergelljklngsvoorbeeld B

De werkwijze van voorbeeld I werd herhaald, met dien 15 verstande, dat het 1,2-dinatrlumethyleendiaminetetraazijnzuur werd toegevoegd aan het geneutraliseerde reaktiemengsel bij pH 9,0. Bij analyse bleek, dat het metaalgehalte van het verkregen siliciumdioxide aanzienlijk hoger was dan In voorbeeld I. Met name het gehalte aan Ijzer, aluminium, calcium en magnesium was slechts een weinig lager 20 dan bij de blancoproef van vergelljklngsvoorbeeld A.

Voorbeeld III

De werkwijze van voorbeeld I werd herhaald, met dien verstande, dat het gefiltreerde produkt, na wassen met water, viermaal werd gewassen met ene 16 gew %-ige HN03-Oplossing bij circa 80 eC, en 25 vervolgens werd nagewassen met gedestilleerd water en gedroogd bj 120 °C. Bij analyse bleek, dat het Na-gehalte was gedaald tot 2 ppm, het Ca-gehalte tot <1 ppm, het Mg-gehalte tot circa 1 ppm, en het Al-gehalte tot< 1 ppm. De overige resultaten waren vrijwel gelijk aan lde van voorbeeld I.

8204704

Claims (7)

1. Werkwijze voor het bereiden van zuiver siliciumdioxide door een oplossing van hexafluorokiezelzuur om te zetten met een ammo-niumhydroxideoplossing en het hierbij gevormde silicium-dioxideneerslag af te scheiden, met het kenmerk, dat men aan de 5 hexafluorokiezelzuuroplossing, alvorens deze in contact te brengen met de ammoniumhydroxideoplossing, een kleine hoeveelheid van een aminopolycarbonzuur of een zout hiervan toevoegt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men aan de hexafluorokiezelzuuroplossing ethyleendiaminetetraazijnzuur of een 10 alkalimetaalzout hiervan toevoegt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat men het 1,2-dinatriumzout van ethyleendiaminetetraazijnzuur toevoegt.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat men het aminopolycarbonzuur of zout hiervan toevoegt in een 15 hoeveelheid van 1,5-15 grammol per gramatoom in het hexafluoro kiezelzuur aanwezige meerwaardige metalen.

5. Werkwijze volgens een der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat men het aminopolycarbonzuur of zout hiervan in vaste vorm toevoegt.

6. Werkwijze voor het bereiden van zuiver siliciumdioxide, zoals in 20 hoofdzaak is beschreven en in de voorbeelden nader is toegelicht.

6 PN 3425

7. Siliciumdioxide verkregen onder toepassing van de werkwijze volgens een der voorgaande conclusies. JJM/WR 8204704