SU671196A1

SU671196A1 - Method of producing high-dispersed mixture of silicon dioxide with oxide of metal or metalloid

Info

Publication number: SU671196A1
Application number: SU772451797A
Authority: SU
Inventors: А.А. Чуйко; Р.В. Сушко; Ю.С. Тарасевич; Ю.И. Потоцкий; Н.В. Хабер; В.А. Тертых; В.М. Огенко; А.Б. Кондратенко; М.И. Хома; Б.В. Зубань; М.И. Стус
Original assignee: Институт Физической Химии Им.Л.В.Писаржевского; Калушское производственное объединение "Хлорвинил"
Priority date: 1977-02-14
Filing date: 1977-02-14
Publication date: 1982-11-23

Description

Изобретение относится к способам получения высокодисперсных смесей окислов, металлов или металлоидов, используемых в качестве тиксотропных загустителей дисперсионных сред, наполнителей полимеров, сырья для получения специальных видов стекла и бумаги.The invention relates to methods for producing highly dispersed mixtures of oxides, metals or metalloids used as thixotropic thickeners of dispersion media, polymer fillers, raw materials for the production of special types of glass and paper.

Известен способ получения окисных смесей,' например двуокиси кремния с окисью алюминия или двуокисью титана, путем механического смешения предварительно приготовленных соответствующих окислов [1].A known method of producing oxide mixtures, for example, silicon dioxide with aluminum oxide or titanium dioxide, by mechanical mixing of the previously prepared corresponding oxides [1].

Однако такие окисные смеси недостаточно однородны по своему составу изза присутствия в смеси! агломератов отдельных окислов.However, such oxide mixtures are not sufficiently homogeneous in composition due to the presence in the mixture! agglomerates of individual oxides.

Известен также способ получения смешанных окислов путем совместного сжигания хлоридов соответствующих компонентов в пламени воздушно-водородной горелки при более чем 1000“С [2].There is also a method for producing mixed oxides by co-burning the chlorides of the corresponding components in a flame of an air-hydrogen burner at more than 1000 “C [2].

Полученные таким путем смешанные .целы неоднородны по химическому составу, поскольку при высокой температуре в пламени горелки наряду с формированием отдельных окислов происходит частичное взаимодействие последних с образованием сложных¹ химических компонентов. Такие смеси обычно имеют плохие загущающие свойства.The thus-obtained mixed .target heterogeneous chemical composition, since the high temperature flame of the burner along with the formation of individual oxides is a partial interaction of the latter to form ^one complex chemical components. Such mixtures usually have poor thickening properties.

Известен способ получения, высокодисперсной смеси двуокиси кремния с окисью металла или металлоида из их хлоридов, используемой для загущения жидкостей и паст, согласно которому хлориды составляющих элементов смеси подают в пламя отдельных воздушноводородных горелок, осуществляют*гидролиз их в зоне горения последних с последующей коагуляцией полученных частиц окислов и отделением их от газовой фазы [3].A known method of producing a highly dispersed mixture of silicon dioxide with metal oxide or metalloid from their chlorides, used to thicken liquids and pastes, according to which the chlorides of the constituent elements of the mixture are fed into the flame of individual air-hydrogen burners, carry out * their hydrolysis in the combustion zone of the latter with subsequent coagulation of the obtained particles oxides and their separation from the gas phase [3].

Смеси окислов, полученные известный способом, недостаточно однородны вследствие невозможности получить каждый окисел в одинаковой высокодисперсной форме и обеспечить равномерное смешение этих окислов при коагуляции. В результате этого известные окисные смеси обладают невысокой загущающей способностью.Mixtures of oxides obtained by a known method are not homogeneous due to the inability to obtain each oxide in the same highly dispersed form and to ensure uniform mixing of these oxides during coagulation. As a result of this, the known oxide mixtures have a low thickening ability.

Кроме того, известный способ сложен в технологическом исполнении ввиду необходимости получения окислов в двух отдельно установленных горелках.In addition, the known method is complicated in technological design due to the need to obtain oxides in two separately installed burners.

Целью данного изобретения является улучшение загущающей способности выс©кодисперсной смеси двуокиси кремния с окисью металла или металлоида и упрощение процесса ее получения.The aim of this invention is to improve the thickening ability of a finely dispersed mixture of silicon dioxide with metal or metalloid oxide and to simplify the process of its preparation.

Поставленная цель достигается описываемым способом получения высокодисперсной смеси двуокиси кремния с окисью металла или металлоида из их 5 хлоридов путем подачи последних в пла- ! к<я воэдушно-водородной горелки таким образом, что пары хлорида металла или . металлоида подают в конец зоны горения тетрахлорида кремния, имеющего тем-\Ю пературу 950-110.0°С, при концентрации. гидроксильных групп на поверхности образовавшихся частиц двуокиси кремния 0,1-0,2 ммоль/г SiOj_, осуществляют гидролиз хлоридов в зоне горе- 15 ния, последующую коагуляцию полученных частиц окислов и отделение их от газовой фазы. .This goal is achieved by the described method for producing a highly dispersed mixture of silicon dioxide with metal oxide or metalloid from their 5 chlorides by feeding the latter into pla-! to <i air-hydrogen burner in such a way that a pair of metal chloride or. metalloid is fed to the end of the combustion zone of silicon tetrachloride, having a temperature of 950-110.0 ° С, at a concentration. hydroxyl groups on the surface of the formed particles of silicon dioxide 0.1-0.2 mmol / g SiOj_, hydrolysis of chlorides in the combustion zone is carried out, followed by coagulation of the obtained oxide particles and their separation from the gas phase. .

Предложенный способ обеспечивает повышенную загущающую способность по-эд лученной смеси окислов, о чем свидетельств ует,например,превышение кинемаIтической вязкости водной суспензии предложенной смеси 1-3%-ной концентрации, составляющей величину порядка 25 1,55-4,52 ост, по сравнению с аналогичной известной смесью, примерно на 3-19%. Применение одной горелки вместо двух упрощает техническое и технологическое обслуживание процесса.The proposed method provides an increased thickening ability of the emitted mixture of oxides, as evidenced by, for example, an excess of the kinematic viscosity of an aqueous suspension of the proposed mixture of 1-3% concentration, amounting to about 25 1.55-4.52 ost, in comparison with a similar known mixture, about 3-19%. The use of one burner instead of two simplifies the technical and technological maintenance of the process.

Пример 1. Пары четыреххлористого кремния SiCl^ в количестве 59 кг/ч с помощью транспортирующего воздуха с расходом 30 м^/ч подают в горелку, в которой смешивают их с воздушноводородной смесью, подаваемой иэ^ расчета расхода воздуха ВО м²/ч и водорода 36 м*/ч. При сжигании SiCl^ в пламени воздушно-водородной горелки осуществляют высокотемпературный гидт ролиз хлорида кремния с образованием 40 окисных частиц кремния.Example 1. A pair of silicon tetrachloride SiCl ^ in an amount of 59 kg / h using a conveying air with a flow rate of 30 m ^ / h is fed into the burner, in which they are mixed with an air-hydrogen mixture supplied ie ^ calculation of air flow VO m ² / h and hydrogen 36 m * / h. When SiCl ^ is burned in a flame of an air-hydrogen burner, high-temperature hydrolysis of silicon chloride is carried out with the formation of 40 silicon oxide particles.

Одновременно в процессе сжигания SiSl^ в конец зоны горения последнего, имеющего температуру 1000°С, при 45 концентрации гидроксильных ионов на поверхности образовавшихся частиц двуокиси кремния примерно 0,1 ммоль/г SiO_x, определяемой по изменению интег.рального поглощения в области 3300- jq 3800 см⁷ спектра,-подают пары хлорида алкминия с.расходов 2,7 кг/ч и осуществляют гидролиз последних указанным „гидратным покровом частиц двуокиси кремния.At the same time, during the combustion of SiSl ^ to the end of the combustion zone of the latter, having a temperature of 1000 ° С, at a concentration of hydroxyl ions on the surface of the formed silicon dioxide particles of about 0.1 mmol / g SiO _x , determined by the change in the integral absorption in the region 3300– jq 3800 cm ⁷ spectra, they supply pairs of aluminum chloride with a consumption of 2.7 kg / h and carry out hydrolysis of the latter with the indicated “hydration coating of silicon dioxide particles.

Образованную смесь из двуокиси кремния и окиси алюминия подают в коагулятор, отделяют ее от газового потока в циклонах и направляют на десорб-> ,цию при 680’С в течение 2ч. 60The resulting mixture of silicon dioxide and alumina is fed into the coagulator, it is separated from the gas stream in cyclones and sent to desorption at 680’C for 2 hours. 60

В результате проведенного процесса получают высокодисперсную смесь указанных окислов в количестве 43 кг, содержащую 9 2,99 вес.% SiO_x, 6,9 вес.% 65As a result of the process, a highly dispersed mixture of these oxides is obtained in an amount of 43 kg, containing 9 2.99 wt.% SiO _x , 6.9 wt.% 65

А1_а0₃ и 0,11 вес.% примесных окислов ке^О-зИ TiOo.. Полученный окисный продукт имеет удельную поверхность по БЭТ 235 μ^χ/γ, влажность 1,0% вес. Кинематическая вязкость 3%-ной водной J суспензии данной окисной смеси составляет 4,52 ост.A1 _a 0 ₃ and 0.11 wt.% Impurity oxides ke ^ O-zI TiOo .. The obtained oxide product has a BET specific surface area of 235 μ ^χ / γ, humidity 1.0% by weight. The kinematic viscosity of a 3% aqueous J suspension of this oxide mixture is 4.52 ost.

Пример 2. Аналогично примеру 1 осуществляют получение смеси двуокиси кремния с двуокисью титана, но при расходе исходных хлоридов кремния и титана по весу в отношении 10:1. Хлорид титана подают в конец эоны горения при 950°С при концентрации гидро'ксильных ионов на поверхности образоЪавшйхся частиц двуокиси кремнияExample 2. Analogously to example 1, obtaining a mixture of silicon dioxide with titanium dioxide, but at a flow rate of the source of silicon chlorides and titanium by weight in a ratio of 10: 1. Titanium chloride is fed to the end of the combustion eons at 950 ° C at a concentration of hydroxyl ions on the surface of the formed particles of silicon dioxide

0,2 ммоль/г S10₂. Последующую десорбцию полученного окисного продукта проводят при 600° С в течение 2 ч. Полученная смесь окислов содержит , _0.2 mmol / g S10 ₂ . Subsequent desorption of the obtained oxide product is carried out at 600 ° C for 2 hours. The resulting mixture of oxides contains, _

89,5 вес.% SiO_x и 10,5 вес.% Т1О_хи имеет удельную поверхность по БЭТ 290 м^х/г, рН-4,05.89.5 wt.% SiO _x, and 10.5 wt.% T1O _x and has a BET surface area of 290 m ^x / y, pH 4.05.

Использование предлагаемой кремнетитановой окисной смеси в составе эмалевых шликеров улучшает свойства эмалевых покрытий, например, в отношении блеска, белизны, химической стойкости, и позволяет исключить добавку глины, как подвешивающее! средство шликеров .The use of the proposed silicon-titanium oxide mixture in the composition of enamel slips improves the properties of enamel coatings, for example, with respect to gloss, whiteness, chemical resistance, and eliminates the addition of clay as a suspension! slip agent.

Данное изобретение достаточно экономично, так как позволяет получить достаточно однородные высокодисперсные смеси окислов при значительном по сравнению с известным решением технологическом упрощении процесса их получения.This invention is quite economical, because it allows you to get a fairly homogeneous highly dispersed mixture of oxides with significant compared to the known solution of the technological simplification of the process of obtaining them.

Предлагаемые высокодисперсные окисные смеси на основе двуокиси кремния Могут применяться в качестве активных адсорбентов электроизоляционных бумаг, в качестве сырья при варке металлов специального назначения.The proposed highly dispersed oxide mixtures based on silicon dioxide. Can be used as active adsorbents for electrical insulation papers, as raw materials for the cooking of special metals.

Claims

oxide of metal or metalloid and simplification of its production process. This goal is achieved by the described method of obtaining a highly dispersed mixture of silicon dioxide with a metal oxide or metalloid from their chlorides by supplying the latter to the melting point | air-hydrogen burner in such a way that the metal chloride sludge metalloid vapors are fed to the end of the combustion zone of silicon tetrachloride, having a temperature of 950-110.0 C, at a concentration of hydroxyl groups on the surface of the formed silica particles 0.1-0.2 mmol / g are the hydrolysis of chlorides in the combustion zone, the subsequent coagulation of the obtained oxide particles and their separation from the gas phase. . The proposed method provides an increased thickening ability of the obtained mixture of oxides, as noted by, for example, an excess of kinematic viscosity of an aqueous suspension of the proposed mixture of 1-3% concentration, amounting to about 1.55-4.52 ost, compared to a similar known mixture, by about 3-19%. The use of one burner instead of two simplifies the technical and technological service of the process. Example 1. A pair of tetrachloride silicon in the amount of 59 k1 / h is supplied to the burner with the help of transporting air with a flow rate of 30, in which they are mixed with an air-hydrogen mixture supplied to calculate the air flow 80 MV4 and hydrogen 36 MV4. When SiCi is burned in a flame of an air-hydrogen burner, high-temperature hydrolysis of silicon chloride is carried out with the formation of silicon oxide particles. At the same time in the process of SiSl combustion to the end of the combustion zone of the latter, there is a temperature, at a concentration of hydroxyl ions on the surface of the formation of silica particles of about 0.1 mmol / g SiOji, determined by the change in the integral absorption in the region of 33003800 cm of spectrum, - Alkmini chloride vapors are fed at a cost of 2.7 kg / h and the latter are hydrolyzed with the indicated hydration cover of silica particles. The formed mixture of silicon dioxide and alcmini oxide is fed to a coagulator, separated from the gas stream in cyclones, and sent to desorption at 6 ° C for 2 hours. As a result of the process, a highly dispersed mixture of the indicated oxides is obtained in an amount of 43 kg, containing 92.99 wt.% SiOj, 6.9 wt.% And 0.11 wt.% Impurity oxides TiOa. The resulting oxide product has a BET 235 MVr specific surface area, humidity 1.0% by weight. The kinematic viscosity of a 3% aqueous slurry of this oxide mixture is 4.52 out. Example 2. In a dialogue with Example 1, a mixture of silicon dioxide and titanium dioxide was obtained, but at a flow rate of 10: 1 by weight of initial chlorides of silicon and titanium. Titanium chloride is fed to the end of the grief zone (Ne at 950 ° C at a concentration of hydroxyl ions on the surface of the formed 6cc silica particles of 0.2 mmol / g S1O.

2. The subsequent desorption of the obtained oxide product is carried out for 2 hours. The resulting mixture of oxides contains 89.5% by weight of SiOi and 10.5% by weight of T1OaI and has a specific surface according to BET 290, pH-4.05. The use of the proposed silicon-titanium oxide mixture in the composition of enamel slurries improves the properties of enamel coatings, for example, in relation to brightness, whiteness, chemical resistance, and eliminates the addition of clay as a suspension means for slips. This invention is quite economical, since it allows to obtain fairly homogeneous highly dispersed mixtures of oxides with a considerable in comparison with the known solution of techno-logical simplification of the process of their production. The proposed highly dispersed oxide mixtures based on silicon dioxide. Can be used as active adsorbents of electrical insulating papers, as a raw material when cooking metals for special purposes. The invention of the method of obtaining a highly dispersed mixture of silicon dioxide with a metal oxide or metalloid from their chlorides, including feeding the latter into the flame of an air-hydrogen burner, hydrolyzing them in the combustion zone, subsequent coagulation of the obtained oxide particles and separating them from the gas phase, and so that, in order to improve the thickening ability of the target product and simplify the process, a pair of metal chloride or metalloid is fed to the end of the combustion zone of silicon tetrachloride, which has a temperature of 950-1100 tion of hydroxyl groups on the surface of the formed particles of silica 0,1- ,. 0.2 mmol / f. Sources of information taken into consideration Brie expertise 1. USA, patent, cl. 252-26 I 2965568, 20.12.60. f patent cl. 2S2-313, 2951044, 08.08.60.

3. Germany, patent, KI. 12 5/01, 1066552, 03/24/60.