NO147227B - Trykk-knappvelgerinnretning for telefonapparat el.l. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for halogenering av zirkon.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for halogenering av zirkon under fremstilling av zirkonium- og silisium-tetrahalogenider.

Zirkoniumtetrahalogenider har betydning, for eksempel ved fremstilling av zirkoniumdioksyd eller ved fremstilling av zirkonium-metall. Zirkoniumtetrahalogenider har også betydning som rutiliserende middel ved fremstilling av titandioksydpigmenter ved dampfaseoksydering av titantetrahalogenider.

Silisiumtetrahalogenider er verdifulle ved. fremstilling av silisium-dioksyd, særlig i findelt form for benyttelse som fyll-masse i elastomerer, som for eksempel gummi.

Råstoff for både zirkonium- og silisium-tetrahalogenider er zirkonium-silisium-oksydf<p>rbindelser hvorav zirkon er best kjent. Zirkon (ZrSiO^) er lett og billig tilgjengelig i store mengder,

for eksempel som biprodukt ved bergverksdrift, og i passende form, d.v.s. som små partikler med omtrent samme storrelse som vanlig sand*

Zirkon kan halogeneres i nærvær av et .reduksjonsmiddel, hvorved „ det oppstår ekvimolekylære mengder av zirkonium- og silisium-tetrahalogenider, men dette er en lite tilfredsstillende prosess som gir lavt utbytte og dårlig halogenutnyttelse.

Av denne grunn har det hittil vært nddvendig å fremstille zirkoniumforbindelser ved enten forst å omdanne zirkon til zirkoniumcyanonitrid i en elektrisk ovn og deretter klorere zirkoniumcyanonitridet til zirkoniumtetråklorid, eller forst foreta en alkalisk ekstrahering av zirkon fulgt av utfelling av zirkoniumdioksyd og deretter klorere dette til zirkoniumtetråklorid. Begge disse fremgangsmåter er kompliserte og kostbare.

Formålet er derfor å skaffe tilveie en forbedret og relativt billig fremgangsmåte for halogenering av zirkonium-silisiumholdig material som for eksempel zirkon, hvorved det oppnås et storre utbytte og en hoy grad (for eksempel minst 90%) halogenutnyttelse.

Foreliggende oppfinnelse vedrorer således en fremgangsmåte for halogenering av zirkon, hvor zirkon-partikler halogeneres i et fluidisert lag i nærvær av et reduksjonsmiddel, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at halogeneringen foretas i nærvær av et alkalimetallklorid, fortrinnsvis kaliumklo- . rid, i katalytiske mengder på bare 0,1 til 5 vekt# og fortrinnsvis 0,5 til 2 vekt# av totalvekten av zirkon og reduksjonsmidlet, og dannet zirkonium-tetrahalogenid og silisium-tetrahalogenid utvinnes fra reaksjonsgassene.

Andre trekk ved fremgangsmåten fremgår av patentkravene.

Fluor og fluorider egner seg ikke for halogeneringen og betegnelsene "halogenid", "halogen", "halogenere" og "halogenering" skal i dette tilfelle ikke omfatte fluorid, fluor, fluorere og fluorering.

Det foretrukne halogen er klor, selv om andre halogener som brom eller jod også kan være egnet. Det foretrukne alkalimetall-halogenid er et klorid, særlig kaliumklorid.

Halogeneringen utfores i et fluidisert lag. Det zirkonium-silisiumholdige material benyttes da i form av fluidiserbare partikler av zirkon.

For å oppnå tilfredsstillende halogenering må zirkoniumsilisium-materialet selvfolgelig bringes i intim kontakt med reduksjonsmidlet. Det foretrukne reduksjonsmiddel er et findelt fast stoff som for eksempel kull, for eksempel i form av koks, men reduserende gasser for eksempel karbonmono-oksyd kan også brukes.

Ved at halogeneringen utfores i et fluidisert lag, bor det zirkonium-sili siumholdige material bestå av partikler med en diameter på fra 50 til 2000 mikron, fortrinnsvis 75-250 mikron. Dersom reduksjonsmidlet er kull, bor også det foreligge i form av fluidiserbare partikler. Siden karbonpartiklene har mindre spesifikk vekt enn zirkonium-silisiumpartiklene, bor kullpartiklene være storst. Diameteren av kullpartiklene bor helst være dobbelt så stor som diameteren av zirkoniumsilisiumpartiklene. Dersom prosessen utfores kontinuerlig tilfores zirkonium-silisium- og karbonpartiklene kontinuerlig til det fluidiserte lag, enten separat eller som en passende blanding med styrt hastighet.

Alkalimetallhalogenidet kan tilfores til reaksjonssonen på forskjellige måter. En måte består i å behandle det zirkonium-silisiumholdige material med en ldsning av halogenidet, hvorpå

den resulterende blanding torkes. En annen måte består i å tilfore

halogenidet som et partikkelformet fast stoff sammen med en strom av halogen til reaksjonssonen. Dette kan være særlig fordelaktig i og med at halogeneringen utfores i et fluidisert lag.

En tredje måte består i å benytte en todelt fluidisert lag-reaktor av den type som er beskrevet i Britisk Patentskrift nr. 835.^39• I dette tilfelle tilfores zirkonium-silisium-materialet, reduksjonsmidlet og altéLimetallhalogenidet til den.fluidiserte lag-reaktor gjennom et ror som har en nedoverrettet del fulgt av en oppoverrettet del, idet den siste står i forbindelse med den fluidiserte lag-reaktoren. En fluidiserende gass fores inn i det partikkelformede material i denne anorning, idet nivået av materialet i den nedoverrettede del holdes hoyere enn nivået av materialet i den annen del. Zirkonium-silisium-materialet, reduksjonsmidlet og det faste halogenid kan herved tilfores til anordningen hver for seg i de onskede "forhold.

Det er mulig at alkalimetallhalogenidet kan dannes in situ,

for eksempel ved at zirkonium-silisium-materialet tilsettes et alkalimetall eller en-forbindelse av et sådant (f.eks. kalium-karbonat) som halogeneres av halogeneringsmidlet for zirkonium-silisium-materialet, for eksempel klor. Alkalimetallet eller alkalimetallforbindelsen kan tilsettes i form av et urent material med hoyt innhold av et slikt metall eller en slik forbindelse, for eksempel i form av et slagg.

Den temperatur som egner seg for halogeneringsprosessen ligger innenfor området 900-1^00°C, fortrinnsvis 1050-1150°C.

Det kan være vanskelig å opprettholde slike temperaturer uten tilforsel av varme, men den nødvendige varmetilforsel kan oppnås ved å tilsette kull eller andre reduksjonsmidler i storre mengder enn det som trengs for å redusere zirkonium-silisium-materialet og brenne dette material i en avpasset mengde oksygen eller luft som tilfores reaktoren.

Også andre materialer kan tilsettes til reaktoren for å gi tilstrekkelig varme til å opprettholde reaksjonen, for eksempel slike materialer som reagerer sterkt eksotermisk med halogenet, forutsatt at disse, under betingelsene i reaktoren, ikke danner gassformede produkter som kan forurense det zirkoniumtetrahalogenid og silisiumtetrahalogenid som fremstilles i reaktoren. Eksempler på egnede forbindelser er silisiumkarbid, zirkoniumkarbid og ferrosilisium. Tillejgsvarme kan også tilfores fra ytre varme-kilder, for eksempel ved oppvarming av halogenet og/eller andre gasser som tilfores reaktoren, eller ved elektrisk oppvarming av reaktoren for eksempel ved hjelp av en elektrisk ovn på utsiden av reaktoren eller ved å varme opp det zirkonium-silisiumholdige. material for det tilsettes til reaktoren.

Ved at det benyttes et fluidisert lag er det selvfdlgelig vesentlig at gassen tilfores i den nedre del av laget med en hastighet som er tilstrekkelig til å holde laget i fluidisert tilstand. Dette kan skje ved at halogenet tilfores med tilstrekkelig stor hastighet eller ved at halogenet tilfores sammen med en annen gass (som kan være oppvarmet på forhånd), hvorunder hastigheten av gassblandingen blir tilstrekkelig til å opprettholde fluidiseringen av laget.

Gassene tilfores fortrinnsvis gjennom en bunnplate med flere åpninger. Diameteren av disse åpninger og hastigheten av gassen velges slik at trykktapet over åpningene er minst halvparten av trykktapet gjennom 'laget når laget er fluidisert, helst bor disse trykktap være omtrent like store.

De gasser som forlater laget ledes gjennom en separator, som for eksempel en syklon, for å fjerne partikler som rives med, hvoretter gassen avkjdles for å kondensere tetrahalogenidene. Zirkonium-tetrahalogenidet kondenseres forst (ved en temperatur innenfor området 275-150°C) og dette samles opp. Silisiumtetrahalogenidet kan deretter kondenseres fra den gjenværende gass, for eksempel ved en temperatur i området 20° til -20°C. De kondenserte tetrahalogenider kan deretter renses, for eksempel ved destillering.

Eksempel

Et ror med diameter på ca. 5 cm med en gassgjennomtrengelig

bunnplate i den nederste ende "ble montert loddrett og omgitt av en elektrisk varmeinnretning.

Over bunnplaten ble det dannet et lag som inneholdt 22 g

kaliumklorid, 2250 g av en blanding av zirkon (partikkelstorrelse

-20 + 200 B.S.S.) og koks (partikkelstorrelse -60 + 100 B.S.S.) i vektforholdet 7:3.

Den resulterende blanding ble oppvarmet og det ble ledet inn klor gjennom bunnplaten med en hastighet på 3 1 Pr- minutt, hvorved laget ble fluidisert. Temperaturen av det fluidiserte lag ble holdt på ca. 1l8o°C ved hjelp av reaksjonsvarmen og varmen fra den elektriske varmeinnretning.

Mengdene av dannet zirkoniumtetraklorid og silisiumtetraklorid

ble bestemt, og det viste seg at 98$ av klorgassen som ble fort inn i laget raskt reagerte til å danne en blanding av zirkoniumtetraklorid og silisiumtetraklorid.

Som et motstykke til dette eksempel ble det utfort et lignende

forsok uten anvendelse av kaliumklorid. I dette tilfelle reagerte bare 85$ av klorgassen, som ble tilfort til laget, under dannelse av zirkoniumtetraklorid og silisiumtetraklorid.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for halogenering av zirkon, hvor zirkon-partikler halogeneres i et fluidisert lag i nærvær av et reduksjonsmiddel, karakterisert ved at halogeneringen foretas i nærvær av et alkalimetallklorid, fortrinnsvis kaliumklorid, i katalytiske mengder på bare 0,1 til 5 vekt% og fortrinnsvis 0,5 til 2 vekt$ av totalvekten av zirkon og reduksjonsmidlet, og dannet zirkonium-tetrahalogenid og silisium-tetrahalogenid utvinnes fra reaksjonsgassene. 1

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det som reduksjonsmiddel anvendes kull-partikler, fortrinnsvis i form av koks.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakter! s er t ved at det benyttes kull-partikler med en gjennomsnitlig diameter som er minst dobbelt så stor som den gjennomsnitlige diameter av zirkon-partiklene. k-.

Fremgangsmåte som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at alkalimetallhalogenidet dannes in situ ved halogenering av et alkalimetall, fortrinnsvis kalium, eller en halogenerbar alkaliforbindelse, fortrinnsvis et alkalikarbonat.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-<*>f, karakterisert vedat det som halogeneringsmiddel anvendes klor.