NO179442B - Fremgangsmåte for fremstilling av -silisiumkarbidpulver - Google Patents

Fremgangsmåte for fremstilling av -silisiumkarbidpulver Download PDF

Info

Publication number
NO179442B
NO179442B NO913515A NO913515A NO179442B NO 179442 B NO179442 B NO 179442B NO 913515 A NO913515 A NO 913515A NO 913515 A NO913515 A NO 913515A NO 179442 B NO179442 B NO 179442B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
silicon dioxide
silicon carbide
soot
acid
carbon
Prior art date
Application number
NO913515A
Other languages
English (en)
Other versions
NO913515L (no
NO913515D0 (no
NO179442C (no
Inventor
Franciscus Van Dijen
Ulrich Vogt
Original Assignee
Starck H C Gmbh Co Kg
Lonza Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Starck H C Gmbh Co Kg, Lonza Ag filed Critical Starck H C Gmbh Co Kg
Publication of NO913515D0 publication Critical patent/NO913515D0/no
Publication of NO913515L publication Critical patent/NO913515L/no
Publication of NO179442B publication Critical patent/NO179442B/no
Publication of NO179442C publication Critical patent/NO179442C/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/18Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
    • C01B33/186Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof from or via fluosilicic acid or salts thereof by a wet process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/90Carbides
    • C01B32/914Carbides of single elements
    • C01B32/956Silicon carbide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/90Carbides
    • C01B32/914Carbides of single elements
    • C01B32/956Silicon carbide
    • C01B32/963Preparation from compounds containing silicon
    • C01B32/97Preparation from SiO or SiO2
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80Compositional purity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av p-silisiumkarbid av kiselsyre og karbon.
Silisiumkarbid har i mange tiår i det vesentlige vært ufor-andret fremstilt ifølge Acheson-fremgangsmåten av silisiumdioksyd i form av kvartssand og karbon i form av petroleumkoks i elektrisk motstandsovn ved temperaturer over 2000°C. Det pro-dukt som oppnås på denne måte er i grove stykker, og må alt etter anvendelsesformål knuses i større eller mindre grad. For anvendelse som sinterpulver for fremstilling av silisiumkarbid-keramikk, som er en anvendelse med stadig større betydning, er det nødvendig med ekstremt fin maling, noe som krever mye energi og anvendelse av kostbare apparater. Ytterligere ulemper med Acheson-fremgangsmåten er begrunnet i at de nødvendige ovner må være svært store for å muliggjøre økonomisk lønnsomt arbeide, og utbyttet for en ovnsbehandling ligger bare i størrelsesorden 20%, slik at en stor del av det tilførte materiale må resirku-leres. Acheson-fremgangsmåten gir dessuten den heksagonale høy-temperatur-modifikasjon av silisiumkarbidet, som oftest betegnet som oc-modifikasjon, mens den for visse anvendelser foretrukne kubiske lavtemperatur-modifikasjon, vanligvis betegnet som P-modifikasjon, ikke er tilgjengelig ved hjelp av denne fremgangsmåte.
For fremstilling av p-silisiumkarbid er likeledes fremgangsmåter som tar utgangspunkt i silisiumdioksyd og karbon kjente. Reaktantene må for dette formål være findelte og grundig blandet. Reaksjonstemperaturen ligger vanligvis under 1800°C, idet reaksjonshastigheten forhøyes ved tilsetning av findelt 3-Sic som kimdanner og/eller metaller eller metalloksyder, og produktets kornstørrelse minskes. Som silisiumdioksyd ble så vel finmalt kvarts som også utfelte kiselsyrer eller pyrogen kiselsyre anvendt. Som karbon ble eksempelvis petroleumkoks eller sot anvendt. Finmalingen av kvarts er imidlertid svært energi-krevende og partikkelstørrelser under 1 jjm, som er ønskelig for fremstillingen av silisiumkarbid, kan bare oppnås med høye kostnader. Ved anvendelse av utfelte kiselsyrer, slik de f.eks. er beskrevet i US-patent nr. 4 377 563, eller pyrogen kiselsyre, vanskeliggjør derimot de spesifikke egenskaper for disse produkter den tekniske gjennomføring, fordi disse produkter på grunn av den utpregede fortykningsvirkning bare med dårlig resultat kan bearbeides i vandige suspensjoner. For blanding, desagglomerering eller spraytørking er imidlertid dannelsen av suspensjoner med høyt faststoffinnhold og lav viskositet ønskelig eller nødvendig. En ytterligere ulempe ved de pyrogene kiselsyrer er den relativt høye pris.
Det var derfor foreliggende oppfinnelses oppgave å tilveie-bringe en fremgangsmåte for fremstilling av P-silisiumkarbid som har utgangspunkt i et rimelig silisiumdioksyd med gunstig par-tikkelstørrelse og gode bearbeidingsegenskaper. Ifølge oppfinnelsen løses denne oppgave ifølge fremgangsmåten i patentkrav 1.
Det ble funnet at det amorfe silisiumdioksyd som oppstår ved fremstilling av aluminiumfluorid fra heksafluor-kiselsyre og aluminiumhydroksyd ifølge reaksjonsligningen
H2SiF6 + 2A1(0H)3 2A1F3 + Si02<+> 4H20
ikke bare har en gunstig partikkelstørrelse som muliggjør en hurtig omsetning med karbon, men også danner vandige suspensjoner med faststoffinnhold inntil over 40 vekt% ved lav viskositet.
Silisiumdioksydet utgjør et avfallsprodukt ved den indu-strielle aluminiumfluorid-produksjon, og er derfor svært rimelig og tilgjengelig i store mengder. Utvinningen i laboratoriemåle-stokk er eksempelvis beskrevet i US-patent nr. 4 693 878 (eksempel 1) .
For fremstilling av p-silisiumkarbid er det hensiktsmessig å vaske silisiumdioksydet med syre for å minske innholdet av aluminium til uskadelige verdier, for på denne måte å gjøre en etterfølgende syrebehandling av silisiumkarbidet for dette formål unødvendig. Som vaskevæske kan den heksafluor-kiselsyre som likevel trenges for aluminiumfluorid-fremstillingen anvendes; det kan imidlertid også anvendes andre syrer, som eksempelvis saltsyre. Spesielle tiltak for videre reduksjon av fluorinnholdet er ikke nødvendig, fordi fluor unnviker ved de temperaturer som er nødvendige for silisiumkarbid-fremstillingen; det kan imidlertid være fordelaktig å fjerne fluor allerede før den videre omsetning, slik. det er beskrevet i US-patent nr. 4 693 878.
I fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er det hensiktsmessig å anvende sot som karbonkilde, og fortrinnsvis gass-sot eller ovnssot. For fjerning av metallspor blir ovnssoten fortrinnsvis vasket, slik at det på denne måte ikke føres inn noen forurensninger i sluttproduktet.
I en foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen males, hhv. desagglomereres, det vaskede silisiumdioksyd først i en røreverks-kulemølle eller i en attritor. Som malevæske anvendes fortrinnsvis vann, og som malelegemer fortrinnsvis legemer av silisiumdioksyd, eksempelvis kuler av kvartsglass eller avrundet kvartssand. Som spesielt fordelaktig har en kvartssand som er kjent under navnet "Ottawasand", med en kornstørrelse på ca. 1 mm vist seg å være.
For å unngå forurensninger på grunn av metallavslipinger, anvendes fortrinnsvis en røreverks-kulemølle, hhv. en attritor med elastomerkledning, eksempelvis av polyuretan. Ved denne maleprosess, hhv. desagglomereringsprosess, tilsettes allerede med fordel det P-silisiumkarbidpulver som er nødvendig for kimdannelse. Det er også på dette sted mulig å føre inn tilset-ninger, som eksempelvis sintringshjelpemidler for den senere anvendelse av silisiumkarbidet fremstilt ifølge oppfinnelsen.
Videre kan det for å lette male-, hhv. desagglomerings-prosessen, tilsettes vanlige hjelpestoffer, spesielt væskedan-nende stoffer og antiskummidler.
Karbonet, fortrinnsvis i form av gass-sot eller ovnssot, tilsettes med fordel likeledes røreverks-kulemøllen, hhv. attritoren, for å oppnå en optimal blanding. Deretter avvannes suspensjonen ifølge en av de kjente metoder og anbringes i en form som er egnet for omsetning til silisiumkarbid.
Fortrinnsvis gjennomføres awanningen ved spraytørking, hvoretter det eventuelt kan gjennomføres en granulering dersom det ønskes enda grovere agglomerater.
Reaksjonen kan i prinsippet gjennomføres i enhver ovn som tillater de nødvendige temperaturer og oppholdstider. I labora-toriemålestokk kan dette være en digel- eller muffelovn, i indu-striell målestokk er eksempelvis sjaktovner, roterovner eller virvelsjiktovner egnede. Spesielt fordelaktig er roterovner, fordi de muliggjør en tilstrekkelig varmeoverføring uten hjelpe-medium. Reaksjonstemperaturene og oppholdstidene er kjent fra teknikken, og ligger eksempelvis ved 1500 - 1800<*>C og i størrel-sesorden 1 time.
Etter reaksjonen er det ofte nødvendig å fjerne overskuddet av karbon. For dette formål eksisterer det flere i og for seg kjente fremgangsmåter.
Det er f.eks. mulig å forbrenne karbonet ved oppvarming i nærvær av oksygen, eller å omsette karbonet med hydrogen under trykk ved 600 - 1400°C under dannelse av metan. Fortrinnsvis fjernes karbonet ved behandling med ammoniakk ved 800 - 1400°C, spesielt foretrukket ved 1000 - 1200°C (F.K. van Dijen, J. Pluijmakers, J. Eur. Ceram. Soc. 5, 385 (1989) og den litteratur som der er sitert).
Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjennomføres behandlingen med ammoniakk fortrinnsvis i en virvelsjiktovn, fordi det i ovner av denne type er sikret en optimal vekselvirkning mellom gass og faststoff, samt god varmeovergang.
Etter fjerningen av det overskytende karbon, anvendes produktet videre som sådant, eller det underkastes enda en male- og desagglomereringsprosess. For dette anvendes igjen fortrinnsvis en røreverks-kulemølle eller en attritor. Som malelegemer anvendes fortrinnsvis silisiumkarbidkuler for ikke å bringe inn fremmede substanser på grunn av den uunngåelige abrasjon. Av samme grunn fores attritoren fortrinnsvis med plastmateriale eller (SiC)-keramikk. Som væske kan det anvendes såvel vann som en organisk væske, som f.eks. isopropanol eller heptan. Ved denne maling, hhv. desagglomerering, kan også til-setninger for den senere anvendelse av silisiumkarbidpulveret, f.eks. sintringsadditiver, tilsettes.
De følgende eksempler tydeliggjør gjennomføringen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.
Eksempel 1: Rensing av utganqsmaterialet
a) S i1is iumdioksyd:
Urent silisiumdioksydpulver fra aluminiumfluorid-produk-sjonen ble først omrørt ved 95°C i 4 timer med en fortynnet (0,6 vekt%) heksafluor-kiselsyre (6 1 på 1 kg silisiumdioksyd) og deretter filtert fra. Filterkaken ble vasket med avsaltet vann (10 1 på 1 kg silisiumdioksyd) og tørket. Aluminiuminnholdet ble ved denne behandling redusert fra 1,5 vekt% til 130 ppm og fluorinnholdet fra 4,5 vekt% til 3,3 vekt%. Pulverets spesifikke overflate utgjorde 3 m<2>/g,
agglomeratstørrelsen <0,1 mm.
b) Ovnssot:
Ovnssot av vanlig handelstype (Elftex® 470) ble omrørt ved
90°C i 60 minutter med en fortynnet (0,6 vekt%) vandig heksafluor-kiselsyre (6 1 på 1 kg sot) og deretter filtrert fra. Filterkaken ble vasket med avsaltet vann (5 1 på 1 kg sot) og tørket. Metallinnholdet kunne ved denne behandling senkes fra 2 000 ppm til 100 ppm.
Eksempel 2; Fremstilling av e- SiC
10,5 kg vasket silisiumdioksyd fra eksempel 1 ble malt med 0,5 kg 3-SiC-pulver (som kimdanner), 0,5 kg Triton XD-100 (fly-tendegjøringsmiddel), 0,1 kg silikon-antiskummiddel og 0,4 kg polyvinylalkohol (bindemiddel), i 25 1 avsaltet vann i en røre-verks-kulemølle som var foret med polyuretan, med malemiddel Ottawasand (0,8 - 1,1 mm) i 20 minutter (effektiv maletid).
Deretter ble det tilblandet 6,9 kg gass-sot (Printex® U) og malt videre i 15 minutter. Etter fraskilling av sanden gjennom en filterpatron, ble suspensjonen spraytørket, slik at det ble oppnådd et granulat med en midlere kornstørrelse på 0,4 mm og 2% restfuktighet. Granulatet ble fylt i en grafitt-digel med en diameter på 50 mm og oppvarmet i 60 minutter i argonatmosfære på 1700°C.
Etter avkjølingen ble silisiumkarbidpulveret oppvarmet i en virvelsjikt-ovn med ammoniakk i 5 timer på 1100"C for å fjerne det resterende karbon.
Det på denne måte oppnådde silisiumkarbidpulver oppviste følgende egenskaper:
Eksempel 3
En suspensjon av 10,5 g vasket silisiumdioksyd og de til-setninger som ble beskrevet i eksempel 2 ble malt i 15 1 avsaltet vann, som beskrevet i eksempel 2, i 20 minutter i en røreverks-kulemølle. Deretter ble 6,6 kg ovnssot (Elftex 470), vasket ifølge eksempel 1, og 10 1 avsaltet vann innblandet. De ytterligere trinn fant sted som beskrevet i eksempel 2.
Det på denne måte oppnådde silisiumkarbidpulver hadde følgende egenskaper:

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av p<->silisiumkarbidpulver av silisiumdioksyd og sot ved oppvarming på 1200 - 2000'C i nærvær av P-silisiumkarbidkimer og påfølgende fjerning av karbonover-skudd, karakterisert ved at det som silisiumdioksyd anvendes det amorfe silisiumdioksyd som oppstår ved omsetning av heksafluor-kiselsyre med aluminiumhydroksyd.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at silisiumdioksydet vaskes med syre for fjerning av metallforbindelser.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at det som syre anvendes fortynnet heksafluor-kiselsyre.
4. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1 - 3, karakterisert ved at det som sot anvendes gass-sot eller vasket ovnssot.
5. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1-4, karakterisert ved at fjerningen av det overskytende karbon finner sted ved behandling med ammoniakk ved 1000 - 1200°C.
6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at behandlingen med ammoniakk gjennomføres i et virvelsjikt.
7. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1 - 6, karakterisert ved at silisiumdioksydet males og/eller desagglomereres i en røreverks-kulemølle eller i en attritor.
8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at det som malelegemer i røre-verks-kulemøllen, hhv. attritoren, anvendes avrundet kvartssand.
9. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1 - 8, karakterisert ved at reaksjonsblandingen av silisiumdioksyd og sot tørkes ved spraytørking og granuleres.
10. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1-9, karakterisert ved at reaksjonen av silisiumdioksydet med soten gjennomføres i en roterovn.
NO913515A 1990-09-07 1991-09-06 Fremgangsmåte for fremstilling av -silisiumkarbidpulver NO179442C (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH291990 1990-09-07

Publications (4)

Publication Number Publication Date
NO913515D0 NO913515D0 (no) 1991-09-06
NO913515L NO913515L (no) 1992-03-09
NO179442B true NO179442B (no) 1996-07-01
NO179442C NO179442C (no) 1996-10-09

Family

ID=4244567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO913515A NO179442C (no) 1990-09-07 1991-09-06 Fremgangsmåte for fremstilling av -silisiumkarbidpulver

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP0476422B1 (no)
JP (1) JPH04270106A (no)
CA (1) CA2050705A1 (no)
DE (1) DE59102334D1 (no)
ES (1) ES2059003T3 (no)
NO (1) NO179442C (no)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0717395A3 (en) 1994-12-12 1997-03-05 Diafoil Hoechst Co Ltd High density magnetic recording medium
CN103857622A (zh) 2011-08-24 2014-06-11 太平洋水泥株式会社 碳化硅粉末及其制造方法
KR20130085841A (ko) * 2012-01-20 2013-07-30 엘지이노텍 주식회사 탄화규소 분말 및 이의 제조방법
DE102022102320A1 (de) 2022-02-01 2023-08-03 The Yellow SiC Holding GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Produktion von Siliziumkarbid

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4693878A (en) * 1986-06-11 1987-09-15 Swiss Aluminium Ltd. Process for the production of soluble alkali silicates
NL8802117A (nl) * 1988-08-27 1990-03-16 Stamicarbon Werkwijze voor de bereiding van siliciumhoudende poeders met hoge zuiverheid.
NL8802116A (nl) * 1988-08-27 1990-03-16 Stamicarbon Werkwijze voor het verwijderen van vrije koolstof en/of metaal-oxide uit keramisch materiaal.

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04270106A (ja) 1992-09-25
ES2059003T3 (es) 1994-11-01
EP0476422B1 (de) 1994-07-27
NO913515L (no) 1992-03-09
CA2050705A1 (en) 1992-03-08
NO913515D0 (no) 1991-09-06
DE59102334D1 (de) 1994-09-01
NO179442C (no) 1996-10-09
EP0476422A1 (de) 1992-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6638354B2 (en) Precipitated silicas, silica gels with and free of deposited carbon from caustic biomass ash solutions and processes
RU2102510C1 (ru) Способ повышения содержания двуокиси титана в титансодержащей руде или концентрате
AU2001247885A1 (en) Precipitated silicas, silica gels with and free of deposited carbon from caustic biomass ash solutions and processes
JP4548625B2 (ja) 高純度合成石英ガラス粉の製造方法
GB1560503A (en) Process for working up waste fly dusts
JP2010155761A (ja) 微細炭化珪素、微細窒化珪素、金属シリコン、塩化珪素の製造方法
NO126680B (no)
RU2061656C1 (ru) Способ получения аморфного диоксида кремния из рисовой шелухи
NO179442B (no) Fremgangsmåte for fremstilling av -silisiumkarbidpulver
CN103342366A (zh) 一种从工业胶热残渣中提纯二氧化硅的方法
US20090148364A1 (en) Method for Increasing the Yield When Chlorinating Titaniferous Raw Materials
RU2740995C1 (ru) Способ получения микрокремнезема из природного диатомита осаждением раствора азотной кислоты
JP3975513B2 (ja) αアルミナの連続的製造法
JPH0717706A (ja) 石英ガラス粉の製造方法
AU648108B2 (en) A proces for the preparation of alpha-silicon nitride powder
JPH06183717A (ja) 炭化珪素粉末の製造方法
JP3318946B2 (ja) 粉状乾燥ゲル、シリカガラス粉末及びシリカガラス溶融成形品の製造方法
US2036221A (en) Method of purifying zirconium silicates
JP3805815B2 (ja) 水酸化カルシウム乾燥粉体の製造方法
JPH0450132A (ja) 天然石英粉末の精製方法
JPH08253364A (ja) サイアロンの製造方法
CN115321594A (zh) 三氧化二锑高效提纯工艺
KR960010902B1 (ko) 치밀한 고순도 비정질 구상 실리카분말의 제조방법
JP3936751B2 (ja) 合成石英ガラス粉の製造法
JP5601597B2 (ja) 微細炭化珪素、微細窒化珪素、金属シリコン、塩化珪素の製造方法