WO2003022779A2 - Strukturierte siliciumcarbidpartikel, verfahren zu ihrer herstellung und verwendung - Google Patents

Strukturierte siliciumcarbidpartikel, verfahren zu ihrer herstellung und verwendung Download PDF

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WO2003022779A2
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Jörg ADLER
Hans-Peter Martin
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    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry

Definitions

  • Structured silicon carbide particles process for their preparation and use
  • the invention relates to the field of ceramics and relates to structured silicon carbide particles, for example, in technical products, such as porous filter materials, filter aids, catalyst support, excipients for analytical methods, as a storage medium for liquid or gaseous substances, as a component of surface coatings or as an abrasive Application, a process for their preparation and their use.
  • technical products such as porous filter materials, filter aids, catalyst support, excipients for analytical methods, as a storage medium for liquid or gaseous substances, as a component of surface coatings or as an abrasive Application, a process for their preparation and their use.
  • Silicon carbide (SiC) has long been used for engineering ceramics. For many technical products silicon carbide powder is used as starting material. Silicon carbide has a very high chemical and thermal resistance.
  • SiC is synthesized via the so-called Acheson process, in which petroleum coke (C) and sand (SiO 2 ) react in a high-temperature bed.
  • the powder is then prepared by grinding processes from the bulk present reacted SiC.
  • the morphology of such powders is usually splintery with smooth surfaces.
  • the powder particles themselves have no internal porosity.
  • the specific surface area of these powders typically reaches 10 to 15 m 2 / g for very small particles.
  • silicon carbide powder as a filter aid for beverage production is proposed in DD 215577 A1.
  • the advantage of using silicon carbide is seen in chemical resistance and cost. These are silicon carbide powders from heating conductor production which correspond to the grain size spectrum of kieselguhr / diatomaceous earths.
  • filter aids in the filtration of liquids in addition to the actual filter.
  • the conventional filter aids such as cellulose, diatomaceous earth / diatomaceous earth, perlite, charcoal, wood flour, silica gels are discarded after more or less prolonged life. This causes waste quantities, which lead to a not inconsiderable financial expense. It is likely that this financial burden will increase significantly in the next few years with the introduction of the Circular Economy Act.
  • the recycling concepts can be subdivided into centralized and decentralized procedures.
  • the filter aids to be regenerated are collected from several plants and processed in a central plant.
  • the kieselguhr / diatomaceous earth used are collected centrally and heated thermally at about 600-700 ° C.
  • organic contaminants are removed from the kieselguhr / diatomaceous earth.
  • a central processing is essential because of the expensive processing plant.
  • the method has the decisive disadvantage that it due to the central workup of diatomaceous earth / diatomaceous earth for mixing different Diatomite diatomaceous earth / diatomaceous earth fractions come from different plants, resulting in a lower grade diatomaceous earth / diatomaceous earth mixture that does not have the same filtration properties as Neugur.
  • filter aids such as dry-milled or shortened plastic and cellulose fibers, as well as fibrillated plastic and cellulose fibers (DE 41 10 152 C1).
  • the plastics used are polyethylene (HDPE), polypropylene (PE), halogenated polyethylenes, polyoxymethylenes and polyamides.
  • the celluloses used are freed of all soluble constituents by a chemical treatment and are largely resistant to leaching.
  • a major disadvantage of these synthesized filter aids are their inferior filtration properties compared to kieselguhr / diatomaceous earth. at
  • Diatomaceous earth / Diatomaceous earth are the exoskeletons of marine algae, which have a very fine microstructure with a large inner surface, which are mainly responsible for the excellent filtration properties of kieselguhr / diatomaceous earths.
  • silicon carbide powder or Siliziumnitridwhisker be called.
  • the kieselguhr / diatomaceous earth used decomposes as a result of the formation of gaseous SiO according to the following reaction:
  • the resulting gaseous silicon monoxide (SiO) serves as an intermediate for the further formation of silicon carbide or silicon nitride according to:
  • SiO + 2 C SiC + CO or
  • the resulting structures are obtained in these methods from the thermodynamically induced growth directions of the crystals, so that either spherical-like particles or formed according to the crystal habit particles.
  • the formation of certain shapes may, in some cases, be controlled via the process conditions in that selected growth directions in the synthesis are thermodynamically favorable, which may lead to the formation of whiskers, platelets or spheres.
  • the shaping possibilities are always limited to simple geometries.
  • a continuous synthesis of silicon carbide powder is described in WO 81/02292. In this case, a system with continuous feed of the starting materials, electrical heating and a gas inlet and outlet for generating a fluidized bed is called, which is suitable for the production of various SiC powder types.
  • the object of the present invention is to provide structured silicon carbide particles which have a high specific surface area with high chemical and / or thermal stability, an easily reproducible process for their preparation and their use.
  • the silicon carbide particles according to the invention show a high to very high degree of agreement with the morphology and structure of the kieselguhr / diatomaceous earth used as starting materials.
  • the degree of agreement should advantageously be 50-100% and more preferably 90-100%.
  • the terms kieselguhr and diatomaceous earth describe identically the same substance.
  • Diatomaceous earth / diatomaceous earth is Si0 2 as a naturally occurring raw material from sedimented diatoms, which is mining-mined.
  • Diatomaceous earth / diatomaceous earth is morphologically characterized by the structure of
  • diatoms and their mineralized fossils are characterized by a micro- to nanoporous symmetric structure.
  • the size of the diatoms can range from 2 to 300 ⁇ m.
  • the outer shape of the diatoms varies. They can appear as flakes, discs, cylinders, spheres, cuboids and geometric hybrids.
  • the carbon used can be introduced in solid or gaseous form or as its precursors and / or compounds in the reaction space, advantageously in solid form with particle sizes of 0.01 to 10 .mu.m, more preferably from 0.01 to 1, 0 microns.
  • silicon carbide particles are obtained which have an internal porosity with a structuring on the submicron scale and thus have a high specific surface area> 20 m 2 / g, advantageously> 50 m 2 / g.
  • the absolute value of the specific surface area depends on the specific surface area of the kieselguhr / diatomaceous earth used.
  • the primary particles of the starting material Si0 2 are converted substantially to silicon carbide primary particles. It should be implemented 30 to 100%, advantageously 60 to 100% of the SiO 2 primary particles in silicon carbide primary particles.
  • the present invention enables the preparation of complex shaped particles by converting naturally biologically grown and silicified structures of silica into silicon carbide particles. It is the retention of the morphology of the silicified structures in the silicon carbide particles of particular importance and according to the prior art not yet possible.
  • the resulting structured silicon carbide particles may have pores having a predominantly circular shape with a diameter of 20-200nm or an elongated slit-like shape having a width of 50-300 nm and lengths of up to 5 ⁇ m.
  • the pores can be substantially open and run without curvature through the particles.
  • the structured silicon carbide particles according to the invention have primary particles with an advantageous particle size of ⁇ 1 ⁇ m and secondary particles with a particle size of 5 to 300 ⁇ m, more advantageously of 5 to 100 ⁇ m or 150 to 300 ⁇ m.
  • the secondary particles of the structured silicon carbide particles according to the invention are advantageously composed of 30-100%, more advantageously 60-100%, of silicon carbide primary particles.
  • the rest is Si0 2 .
  • the resulting structured silicon carbide particles may be in the form of agglomerates. This can be caused, for example, due to the special manufacturing, environmental conditions or storage of the materials. Such agglomerates may or may not be advantageous for further processing. By simple grinding these agglomerates are destructible.
  • the silicon carbide particles according to the invention are produced by introducing diatomaceous earth / diatomaceous earth together with carbon or first carbon and then diatomaceous earth / diatomaceous earth into a reaction space.
  • the carbon on the surface of the particles of kieselguhr / diatomaceous earth. If the carbon is first introduced into the reaction space, the carbon is deposited on the surface of the particles of diatomaceous earth / diatomaceous earth before the formation of gaseous SiO from the kieselguhr / diatomaceous earth.
  • the covering of the surface of the particles of kieselguhr / diatomaceous earth with carbon is advantageously as complete as possible.
  • the kieselguhr / diatomaceous earth may be coated with a suspension of a soluble or dispersible carbon precursor and then introduced into the reaction space, or the transformation is facilitated by introducing gaseous carbon precursors into the reaction space atmosphere.
  • reaction space is already preheated.
  • the furnace tube can be rotatably mounted in order to be able to support the transport of the particles through the reaction space.
  • the transport of the particles can take place via a gas flow, by the utilization of the gravity or the rotational movement of the
  • the starting materials used advantageously outside the reaction space, wherein the temperatures must not be so high that the SiO 2 softens.
  • the temperatures must not be so high that the SiO 2 softens.
  • the conditions in the reaction space are selected according to the desired application, wherein the conditions for the formation of SiC must be realized. This includes that the reaction temperatures and the reaction atmosphere are known to be selected for SiC formation. Usually temperatures between 1500 and 2000 ° C are required and an oxygen-free atmosphere as possible.
  • the conversion to SiC can advantageously already be carried out at 1350 to 1500.degree.
  • the synthesis of the starting materials kieselguhr / diatomaceous earth to SiC proceeds essentially via solid reactions. A homogeneous distribution of the starting materials with each other and a fast heating rate are required. As a result, the formation of gaseous SiO, which occurs in the previously known SiC synthesis processes with SiO 2 starting materials as an intermediate, suppressed and prevented the decay of the favorable morphology of kieselguhr / diatomaceous earth.
  • the synthesis conditions can be achieved by a good homogenization of the starting materials before introduction into the reaction space or the use of gaseous carbon precursors in the reaction space.
  • the very rapid heating of the powder particles, wherein the fastest possible heating rate is advantageous, can be achieved by introducing preheated starting materials in a preheated reaction space.
  • the heating rate must be> 10 Ks. " Heating rates of 50 to 600 Ks " 1 are more advantageous.
  • the starting materials are kept at a maximum temperature in the reaction space between 2 and 1000 s.
  • An immediate benefit of the invention is the ability to maintain diatomaceous earth morphology in conjunction with the particle to silicon carbide conversion.
  • the silicon carbide is chemically much more resistant to acids and alkalis and is additionally thermally more stable with respect to softening and thermal shock than SiO 2 .
  • Such a silicon carbide "kieselguhr / diatomaceous earth" powder can be used as a resistant and chemically regenerable filter aid in the beverage and pharmaceutical industries. Likewise, other applications using the structure of the particles are possible.
  • kieselguhr / diatomaceous earth is converted into highly resistant silicon carbide particles by the process according to the invention, the kieselguhr / diatomaceous earth structure and morphology responsible for the excellent filtration properties being wholly, substantially or partially preserved and used in the regeneration of the new filter aid "silicon carbide".
  • the regenerated filter aid can be regenerated more frequently and used for filtration, resulting in a significant increase in the efficiency of the process. Due to the reduced wear, re-sharpening of diatomaceous earth / diatomaceous earth particles is not necessary or less necessary.
  • a powder of the silicon carbide particles according to the invention can thus be used as a chemically resistant filter aid in the food industry, brewing industry, chemical and pharmaceutical industries. It is known in the state of the art, no method for precoat, mass filtration and regeneration of filter aids that uses Siliziumcarbidpitate with the structure and morphology of diatomaceous earth / diatomaceous earth.
  • the silicon carbide is chemically much more resistant to acids and alkalis and it is also thermally more stable in terms of softening and thermal shock than SiO 2 .
  • Such a powder of the silicon carbide particles according to the invention can be used as a resistant and chemically regenerable filter aid in the precoat filtration with and without prewarming and in the mass filtration of beverages, chemical, pharmaceutical or similar liquids.
  • the silicon carbide is introduced as a running dosage in the product to be filtered (unfiltered) and forms together with the turbidity in the precoat a filter cake, which retains the insoluble turbidity of the unfiltered.
  • a filter cake which retains the insoluble turbidity of the unfiltered.
  • one or two pre-flooding is applied before the current dosage.
  • the filtration is stopped after reaching the permissible differential pressure or complete filling of the available turbidity space.
  • the filter cake in the precoat filter system or in a separate apparatus using detergents, acid and alkali can be prepared so that again a filter aid suitable for filtration.
  • the unfiltered material flows through a filter cake of filter aid, the turbid substances being deposited in the filter aid bed.
  • the filtration is stopped when the permissible pressure is reached.
  • the Filter aid bed can then be prepared using detergents, acid and alkali.
  • a proportion of 0.5-70% by weight of the silicon carbide particles according to the invention can be used in the form of a powder, a bed or a depth filter layer.
  • a kieselguhr / diatomaceous earth (Celite 350, Lehmann & Voss & Co.) with a SiO 2 -
  • the suspension is dried in a spray dryer to a granulate.
  • the dried granules are heated in an oven under Ar atmosphere to 800 ° C and the phenolic resin decomposes, leaving only the carbon residues in the
  • the granules produced are filled in a reservoir connected to a vertical tube furnace.
  • the granules are heated to 1000 ° C. in Ar atmosphere.
  • the connected furnace is heated to 1500 ° C in the reaction zone.
  • part of the granules trickles through a feed device of the reservoir into the tube furnace.
  • An opposite argon flow in the furnace tube controls the residence time of the powder particles in the reaction zone.
  • the powder particles remain in the reaction zone for approx. 30 - 60 s.
  • the gas stream is reduced, so that the resulting SiC particles fall into a receptacle at the bottom of the tube furnace.
  • the process described is repeated until the granules are used up in the reservoir.
  • the resulting powder is characterized by a density of 3.12 g / cm 3 , a specific surface area of 51 m 2 / g and a particle morphology substantially corresponding to the starting materials.
  • a commercially available kieselguhr / diatomaceous earth powder (Celite 281, Lehmann & Voss & Co.) with an SiO 2 content of 89.6 m% is charged into the storage tank of the furnace according to Example 1 and preheated.
  • the further process is essentially analogous to Example 1, wherein the diatomaceous earth / Diatomeenerdepitate by a countercurrent, consisting of a gas mixture 80 vol .-% Ar and 20 vol .-% methane (CH 4 ), are kept in the reaction zone. The reaction takes place with the carbon of the gas atmosphere.
  • the resulting powder is characterized by a density of 3.09 g / cm 3 , a specific surface area of 47 m 2 / g and a particle morphology completely corresponding to the starting materials.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Keramik und betrifft strukturierte Siliciumcarbidpartikel, die beispielsweise in technischen Produkten zur Anwendung kommen können. Aufgabe der Erfindung ist es, strukturierte Siliciumcarbidpartikel anzugeben, die eine höhere spezifische Oberfläche aufweisen. Gelöst wird die Aufgabe durch strukturierte Siliciumcarbidpartikel in Form von Primär- und Sekundärpartikeln, bei dem die Sekundärpartikel morphologisch und strukturell der Morphologie und Struktur der Partikel des Ausgangsstoffes Kieselgur/Diatomeenerde entsprechen. Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren, bei dem Kieselgur/Diatomeenerde mit einer Partikelgröße der Sekundärpartikel von 5 - 300 νm und Kohlenstoff in einen Reaktionsraum eingebracht werden und dort mit Aufheizgeschwindigkeiten von > 10 Ks-1 aufgeheizt werden. Und schließlich wird die Aufgabe gelöst durch die Verwendung der strukturierten Siliciumcarbidpartikel als Filtermittel für das Filtrieren von Fluiden.

Description

Strukturierte Siliciumcarbidpartikel, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Keramik und betrifft strukturierte Siliciumcarbidpartikel, die beispielsweise in technischen Produkten, wie porösen Filterwerkstoffen, als Filterhilfsmittel, Katalysatorträger, Hilfsstoffe für analytische Verfahren, als Speichermedium für flüssige oder gasförmige Stoffe, als Bestandteil von Oberflächenbeschichtungen oder als Schleifmittel zur Anwendung kommen können, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung.
Stand der Technik
Siliciumcarbid (SiC) wird seit langem für technische Keramiken verwendet. Für viele technische Produkte wird Siliciumcarbidpulver als Ausgangsmaterial genutzt. Siliciumcarbid besitzt eine sehr hohe chemische und thermische Beständigkeit.
Üblicherweise wird SiC über den sogenannten Acheson-Prozess synthetisiert, bei dem Petrolkoks (C) und Sand (SiO2) in einer Schüttung unter hohen Temperaturen reagiert. Das Pulver wird dann durch Mahlprozesse aus dem stückig vorliegenden reagierten SiC hergestellt. Die Morphologie solcher Pulver ist üblicherweise splittrig mit glatten Oberflächen. Die Pulverpartikel besitzen selbst keine innere Porosität. Die spezifische Oberfläche dieser Pulver erreicht bei sehr kleinen Partikeln typischerweise 10 bis 15 m2/g.
Alternative Verfahren zur Herstellung von Siliciumcarbidpulvern sind sehr zahlreich. Beispielsweise werden chemische Reaktionen von Si- und C-haltigen Gasen (z.B. SiCU bzw. CH4), wobei die Reaktion zu SiC durch Plasma oder Laser initiiert wird, oder heißen Flächen (z.B. CVD) ausgenutzt. Die entstehenden Produkte bestehen aus Partikeln (Sekundärpartikeln), die ihrerseits wiederum aus sehr feinen SiC- Primärpartikeln aufgebaut sind. Dadurch besitzen die Sekundärpartikel eine zerklüftete Oberfläche und z.T. auch innere Porosität. Die Primärpartikel besitzen selbst glatte Oberflächen und eine Morphologie, die aus den Kristallformen der SiC- Polytypen resultiert. Die spezifische Oberfläche solcher Pulver ist dadurch höher als die der gemahlenen Acheson-Pulver.
Für einige Anwendungen, z.B. als Filterhilfsmittel, Katalysatorträger etc., werden chemisch und thermisch stabile Pulver mit einer hohen spezifischen Oberfläche und anwendungsspezifischer Morphologie benötigt.
Der Einsatz von Siliciumcarbidpulver als Filterhilfsmittel für die Getränkeherstellung wird in DD 215577 A1 vorgeschlagen. Der Vorteil des Siliciumcarbideinsatzes wird in der chemischen Beständigkeit und den Kosten gesehen. Dabei handelt es sich um Siliciumcarbidpulver aus der Heizleiterherstellung, die dem Korngrößenspektrum von Kieselgur/Diatomeenerden entsprechen.
Allgemein bekannt ist, bei der Filtration von Flüssigkeiten zusätzlich zu dem eigentlichen Filter, Filterhilfsmittel einzusetzen. Bei allen bekannten Verfahren zur Anschwemmfiltration werden die gebräuchlichen Filterhilfsmittel wie Cellulose, Kieselgur/Diatomeenerde, Perlite, Holzkohle, Holzmehl, Kieselgele nach mehr oder weniger längerer Standzeit verworfen. Dies verursacht Abfallmengen, welche zu einem nicht unerheblichen finanziellen Aufwand führen. Es ist anzunehmen, dass dieser finanzielle Aufwand in den nächsten Jahren mit der Einführung des Kreislaufwirtschaftsgesetzes erheblich steigen wird.
Im wesentlichen lassen sich die Recyclingkonzepte in zentrale und dezentrale Verfahren unterteilen. Beim zentralen Verfahren werden die zu regenerierenden Filterhilfsmittel aus mehreren Anlagen gesammelt und in einer zentralen Anlage aufbereitet.
Beim Verfahren von Tremonis (DE 3935953 C2) werden die verwendeten Kieselgur/Diatomeenerden zentral gesammelt und thermisch bei etwa 600-700°C aufgeheizt. Hierbei werden organischen Verschmutzungen von der Kieselgur/Diatomeenerde entfernt. Eine zentrale Aufarbeitung ist wegen der teuren Aufbereitungsanlage unabdingbar.
Das Verfahren hat den entscheidenden Nachteil, dass es aufgrund der zentrale Aufarbeitung der Kieselgur/Diatomeenerde zur Vermischung unterschiedlicher Kieselgur/Diatomeenerdefraktionen aus verschiedenen Betrieben kommt, was zu einer minderwertigen Kieselgur/Diatomeenerdemischung führt, die nicht die selben Filtrationseigenschaft wie Neugur aufweist.
In DE 195 07 930 A1 wird Brauerei-Kieselgur/Diatomeenerde-Schlamm mit Hilfe einer Anlage zur Nassoxidation, Druckhydrolyse oder Chemolyse bei erhöhter Temperatur und Druck regeneriert. Auch bei diesem Verfahren ermöglicht die teure Anlage nur ein zentrales Aufarbeitungskonzept.
Die Vermischung unterschiedlicher Kieselgur/Diatomeenerdefraktionen aus verschiedenen Betrieben führt hier ebenfalls zu einer minderwertigen Kieselgur/Diatomeenerdemischung die nicht die selben Filtrationseigenschaft wie Neugur aufweist.
In DE 3623484 A1 wird die Aufbereitung von gebrauchter Kieselgur/Diatomeenerde mittels Natronlauge in geringer Konzentration und anschließender Spülung mit Salzbzw. Schwefelsäure in einem dezentralen Verfahren beschrieben. Bei diesem Verfahren verändert die chemische Regeneration die filtrationsaktive Struktur so stark, dass die Filtrationseigenschaften negativ beeinflusst werden. Dies spiegelt sich auch in den geringen zulässigen Konzentrationen der eingesetzten Reinigungsmittel bzw. Laugen und Säuren wieder.
Der verminderte Beständigkeit von Kieselgur/Diatomeenerde in Bezug auf eine Lauge/Säure-Regeneration trägt ein neueres Verfahren Rechnung (EP 0611249 A1), welches eine enzymatische Aufbereitung der Kieselgur/Diatomeenerde zur Regeneration verwendet. Hierbei wird die Kieselgur/Diatomeenerde chemisch nicht angegriffen.
Ein großer Nachteil des Verfahrens besteht jedoch in der sehr spezifischen Wirksamkeit der Enzyme und der vor allem in der Brautechnologie diskutierten Rückstandsproblematik von geringen Spuren fremder Enzyme in der Kieselgur/Diatomeenerde.
Ein weitere Möglichkeit besteht in der synthetischen Herstellung von Filterhilfsmitteln wie trockengemahlenen bzw. gekürzte Kunststoff- und Zellulosefasern, sowie fibrillierten Kunststoff- und Zellulosefasern (DE 41 10 152 C1). Hierbei sollen Filtermittel mit großer innerer Oberfläche und guten Filtrationseigenschaften synthetisch hergestellt werden. Als Kunststoffe sind Polyethylen (HDPE), Polypropylen (PE), halogenierte Polyethylene, Polyoxymethylene und Polyamide vorgesehen. Die eingesetzten Zellulosen werden durch eine chemische Behandlung von allen löslichen Bestandteilen befreit und sind weitgehend laugebeständig. Ein großer Nachteil dieser synthetisierten Filterhilfsmittel sind ihre im Vergleich zu Kieselgur/Diatomeenerde schlechteren Filtrationseigenschaften. Bei
Kieselgur/Diatomeenerde handelt es sich um die Exoskelette von Meeresalgen, welche eine sehr feine Mikrostruktur bei großer innerer Oberfläche aufweisen, die hauptverantwortlich für die hervorragenden Filtrationseigenschaften der Kieselgur/Diatomeenerden sind.
Die Umsetzung von Kieselgur/Diatomeenerde in Siliciumcarbid bzw. Siliciumnitrid wird von Huang et al. T.L. Huang, et al., Ts'ai Liao K'o Hsueh (1985), 17A (1), 51-62 und Y. Mizuhara, et al., J. Ceram. Soc. Jpn. (1994), 102 (July), 640-645 beschrieben. Von ihnen wird eine schnelle Umsetzung der Kieselgur/Diatomeenerde beobachtet. Diese gute Umsetzbarkeit in Siliciumcarbid bzw. Siliciumnitrid wird auf die große spezifische Oberfläche der Kieselgur/Diatomeenerdepulver zurückgeführt. Als Zielprodukte der beschriebenen Verfahren werden Siliciumcarbidpulver bzw. Siliciumnitridwhisker genannt. Bei den angewandten Verfahren kommt es zur Zersetzung der eingesetzten Kieselgur/Diatomeenerden infolge der Bildung von gasförmigen SiO gemäß folgender Reaktion:
SiO2 + C = SiO + CO
Dabei dient das entstandene gasförmige Siliciummonoxid (SiO) als Zwischenstufe zur weiteren Bildung von Siliciumcarbid bzw. Siliciumnitrid gemäß:
SiO + 2 C = SiC + CO bzw.
3 SiO + 3 C + 2 N2 = Si3N4 + 3 CO
Infolge obiger Reaktionen, die in der Regel bei der karbothermischen Reduktion von SiO2 auftreten, ist es nicht möglich, die morphologische Struktur der Kieselgur/Diatomeenerde beizubehalten. Die Synthese von Siliciumcarbidwerkstoffen unter Beibehaltung vorgegebener Strukturen wird in verschiedenen Arbeiten untersucht. Zum Beispiel beschreiben Greil, P. et al., J. Europ. Ceram. Soc. 18 (1998), Biomorphic Cellular Silicon Carbide from Wood: I. Processing and Microstructure, 1961-1973 die Konservierung von Holzstrukturen durch Pyrolyse des Holzes und anschließende Reaktion des verbliebenen Kohlenstoffs mit dampfförmigem elementarem Silicium. Ebenso gibt es Vorschläge gasförmige Siliciumverbindungen wie z.B. SiCI mit Kohlenstoffkörpern zur Reaktion zu bringen. Mit Hilfe dieses Verfahrens gelingt die Herstellung von Kohlenstofffaserverbunden mit Siliciumcarbidmatrix wie von Fitzer, E. et al, Am. Ceram. Soc. Bull. 65 [2] (1986), Fiber reinforced Silicon carbide, 326-335, und W. Krenkel, Möglichkeiten und Grenzen faserverstärkter Keramiken, DKG. Seminar: Materialgerechtes Design für keramische Bauteile, Stuttgart 1990 gezeigt worden ist. Kennzeichnend für die erwähnten Beispiele ist das Vorhandensein von Kohlenstoffstrukturen als Ausgangsmaterial und zu konservierende Struktureinheiten mit minimalen Dimensionen im Bereich > 10 μm.
Über die Herstellung von nanodimensionierten Pulvern aus Siliciumcarbid (< 0,1 μm) wird in der Literatur berichtet (Kamlag, Y. et al, J. of Aerosol Science 31 (2000), Sept., 630-631 und Zhang, B. et al, Chinese Journal of Lasers 26 (1999) Jan., 93- 96). Um derart kleine Teilchen herzustellen dienen Reaktionen in der Gasphase, die Umsetzung von Precursoren und die Umsetzung von feindispersen SiO2 Rohstoffen wie Kieselsäure, Kieselsol bzw. Gelen.
Die resultierenden Strukturen ergeben sich bei diesen Verfahren aus den thermodynamisch bedingten Wachstumsrichtungen der Kristalle, so dass entweder kugelähnliche Teilchen oder entsprechend dem Kristallhabitus geformte Partikel entstehen. Die Ausbildung bestimmter Formen kann in einigen Fällen über die Prozessbedingungen gesteuert werden, indem ausgewählte Wachstumsrichtungen bei der Synthese thermodynamisch vorteilhaft sind, was zur Ausbildung von Whiskern, Plättchen oder Kugeln führen kann. Die Formgebungsmöglichkeiten sind immer auf einfache Geometrien beschränkt. Eine kontinuierliche Synthese von Siliciumcarbidpulver wird in der WO 81/02292 beschrieben. Dabei wird eine Anlage mit kontinuierlicher Zuführung der Ausgangsstoffe, elektrischer Heizung und einem Gasein- und Auslass zur Erzeugung einer Wirbelschicht genannt, der zur Herstellung verschiedener SiC-Pulvertypen geeignet ist. Die dargestellten Vorteile liegen vor allem in einem kontinuierlichen Betrieb, dem Einsatz sehr verschiedener Ausgangsstoffe (fest, flüssig, gasförmig) und der Variabilität bei dem erzeugten SiC Korngrößenspektrum. Wie auch die bereits genannten Verfahren wird hier die Herstellung von kompakten SiC-Partikeln ohne mikrostrukturelles Design hinsichtlich einer von der gebildeten Kristallform abweichenden Geometrie beabsichtigt.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, strukturierte Siliciumcarbidpartikel anzugeben, die bei hoher chemischer und/oder thermischer Stabilität eine höhere spezifische Oberfläche aufweisen, ein einfach reproduzierbares Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung.
Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäßen Siliciumcarbidpartikel zeigen eine hohen bis sehr hohen Grad an Übereinstimmung mit der Morphologie und Struktur der als Ausgangsstoffe eingesetzten Kieselgur/Diatomeenerde. Der Grad an Übereinstimmung sollte vorteilhafterweise 50 - 100 % und noch vorteilhafterweise 90 - 100 % betragen. Die Begriffe Kieselgur und Diatomeenerde beschreiben identisch den gleichen Stoff. Bei Kieselgur/Diatomeenerde handelt es sich um Si02 als natürlich vorkommender Rohstoff aus sedimentierten Kieselalgen, der bergmännisch abgebaut wird.
Kieselgur/Diatomeenerde ist morphologisch geprägt durch die Struktur der
Kieselalgen.
Kieselalgentypen und deren Strukturen sind umfassend beschrieben worden (Toma,
C.R. (ed.) Identifying marine diatoms and dinoflagellates, Academic Press Inc. San Diego, 1996; Drebes, G. Marines Phytoplankton, Eine Auswahl der Helgoländer Planktonalgen (Diatomeen, Peridineen), Georg Thieme Verlag Stuttgart, 1974). Das Aussehen und die Größe der Kieselalgen differiert sehr stark. Es sind etwa 200 verschiedene Kieselalgenarten bekannt.
Im Allgemeinen zeichnen sich Kieselalgen und ihre mineralisierten Fossilien durch eine mikro- bis nanoporöse symmetrische Struktur aus. Die Größe der Kieselalgen kann je nach Algentyp im Bereich von 2 bis 300 μm liegen. Die äußere Form der Kieselalgen variiert. Sie können als Plättchen, Scheiben, Zylinder, Kugeln, Quader und geometrische Mischformen vorkommen.
Der eingesetzte Kohlenstoff kann dabei in fester oder gasförmiger Form oder als seine Precursoren und/oder Verbindungen in den Reaktionsraum eingebracht werden, vorteilhafterweise in fester Form mit Partikelgrößen von 0,01 bis 10 μm, noch vorteilhafterweise von 0,01 - 1 ,0 μm.
Durch die Umsetzung mit Kohlenstoff nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Siliciumcarbidpartikel erhalten, die eine innere Porosität mit ' einer Strukturierung im Submikrometermaßstab aufweisen und dadurch eine hohe spezifische Oberfläche > 20 m2/g, vorteilhafterweise > 50 m2/g besitzen. Der absolute Wert der spezifischen Oberfläche hängt dabei von den spezifischen Oberflächen der eingesetzten Kieselgur/Diatomeenerde ab. Bei der Umsetzung werden die Primärpartikel des Ausgangsstoffes Si02 im wesentlichen zu Siliciumcarbid-Primärpartikeln umgesetzt. Es sollen 30 - 100 %, vorteilhafterweise 60 - 100 % der SiO2-Primärpartikel in Siliciumcarbid-Primärpartikel umgesetzt sein.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Herstellung von kompliziert geformten Partikeln durch Umwandlung von natürlich biologisch gewachsenen und verkieselten Strukturen aus Siliciumdioxid in Siliciumcarbidpartikel. Dabei ist die Beibehaltung der Morphologie der verkieselten Strukturen in den Siliciumcarbidpartikeln von besonderer Bedeutung und nach dem bekannten Stand der Technik bisher nicht möglich.
Die entstandenen strukturierten Siliciumcarbidpartikel können Poren aufweisen, die eine überwiegend kreisrunde Form mit einem Durchmesser von 20 - 200nm aufweisen oder eine langgestreckte schlitzartige Form mit einer Breite von 50 - 300 nm und Längen von bis zu 5 μm. Die Poren können dabei im wesentlichen offen sein und ohne Krümmung durch die Partikel verlaufen.
Weiterhin weisen die erfindungsgemäßen strukturierten Siliciumcarbidpartikel Primärpartikel mit einer vorteilhaften Partikelgröße von < 1 μm und Sekundärpartikel mit einer Teilchengröße von 5 - 300 μm, noch vorteilhafterweise von 5 - 100 μm oder 150 - 300 μm auf.
Die Sekundärpartikel der erfindungsgemäßen strukturierten Siliciumcarbidpartikel sind dabei vorteilhafterweise aus 30 - 100 %, noch vorteilhafterweise zu 60 - 100 % aus Siliciumcarbid-Primärpartikeln aufgebaut. Der Rest ist Si02. In verschiedenen Fällen können die entstandenen strukturierten Siliciumcarbidpartikel in Form von Agglomeraten vorliegen. Dies kann beispielsweise aufgrund der speziellen Herstellung, der Umweltbedingungen oder durch Lagerung der Materialien hervorgerufen werden. Dabei können derartige Agglomerate für die weitere Verarbeitung von Vorteil sein oder nicht. Durch einfache Mahlung sind diese Agglomerate zerstörbar.
Hergestellt werden die erfindungsgemäßen Siliciumcarbidpartikel erfindungsgemäß, indem Kieselgur/Diatomeenerde gemeinsam mit Kohlenstoff oder erst Kohlenstoff und dann Kieselgur/Diatomeenerde in einen Reaktionsraum eingebracht werden. Dabei befindet sich bei gleichzeitigem Einbringen von Kohlenstoff und Kieselgur/Diatomeenerde in den Reaktionsraum der Kohlenstoff auf der Oberfläche der Partikel der Kieselgur/Diatomeenerde. Wird der Kohlenstoff zuerst in den Reaktionsraum eingebracht, so wird vor Bildung von gasförmigem SiO aus dem Kieselgur/Diatomeenerde der Kohlenstoff auf der Oberfläche der Partikel der Kieselgur/Diatomeenerde abgeschieden.
Die Bedeckung der Oberfläche der Partikel der Kieselgur/Diatomeenerde mit Kohlenstoff ist vorteilhafterweise möglichst vollständig.
Bei nicht vollständiger Bedeckung der Partikeloberfläche der Kieselgur/Diatomeenerde erfolgt an den Fehlstellen die Bildung von gasförmigem SiO gemäß den im Stand der Technik angegebenen Reaktionen. Durch die Beschichtung mit Kohlenstoff wird erfindungsgemäß die Bildung von gasförmigem SiO unterdrückt und die Feststoffreaktionen können an der Grenzfläche zwischen SiO2 und C ablaufen.
Vorteilhafterweise kann das Kieselgur/Diatomeenerde mit einer Suspension aus einem löslichen oder dispergierbaren Kohienstoffprecursor beschichtet und dann in den Reaktionsraum eingebracht werden oder die Umwandlung wird durch Einbringen von gasförmigem Kohlenstoffprecursoren in die Reaktionsraumatmosphäre ermöglicht.
Es ist möglich und vorteilhaft, dass der Reaktionsraum bereits vorgewärmt ist.
Als Reaktionsraum eignet sich vorteilhafterweise ein geneigtes oder senkrechtes
Ofenrohr. Das Ofenrohr kann drehbar gelagert sein, um den Transport der Partikel durch den Reaktionsraum unterstützen zu können. Der Transport der Partikel kann über einen Gasstrom, durch Ausnutzung der Gravitation oder der Drehbewegung des
Reaktionsraumes erreicht werden.
Es ist auch möglich, die eingesetzten Ausgangsstoffe, vorteilhafterweise außerhalb des Reaktionsraumes bereits vorzuwärmen, wobei die Temperaturen nicht so hoch gewählt werden dürfen, dass das SiO2 erweicht. Vorteilhafterweise kann die
Vorwärmung bei Temperaturen bis 1100 °C erfolgen.
Die Bedingungen im Reaktionsraum werden entsprechend dem gewünschten Anwendungsfall ausgewählt, wobei die Bedingungen für die Bildung von SiC realisiert sein müssen. Dazu zählt, dass die Reaktionstemperaturen und die Reaktionsatmosphäre bekanntermaßen für die SiC-Bildung ausgewählt werden. Üblicherweise werden Temperaturen zwischen 1500 und 2000 °C benötigt und eine möglichst sauerstofffreie Atmosphäre.
Erfindungsgemäß kann vorteilhafterweise die Umsetzung zu SiC bereits bei 1350 bis 1500 °C durchgeführt werden.
Die Synthese von den Ausgangsstoffen Kieselgur/Diatomeenerde zu SiC läuft im wesentlichen über Feststoffreaktionen ab. Eine möglichst homogene Verteilung der Ausgangsstoffe miteinander und eine schnelle Aufheizrate sind dafür Voraussetzung. Dadurch wird die Bildung von gasförmigem SiO, das in den bisher gekannten SiC- Syntheseprozessen mit SiO2-Ausgangsstoffen als Zwischenprodukt auftritt, unterdrückt und der Zerfall der günstigen Morphologie des Kieselgur/Diatomeenerde verhindert.
Die Synthesebedingungen können durch eine gute Homogenisierung der Ausgangsstoffe vor Einbringen in den Reaktionsraum oder den Einsatz von gasförmigen Kohlenstoffprecursoren im Reaktionsraum erreicht werden. Das sehr schnelle Aufheizen der Pulverpartikel, wobei eine möglichst schnelle Aufheizrate vorteilhaft ist, kann durch Einbringen von vorgeheizten Ausgangsstoffen in einen vorgeheizten Reaktionsraum erreicht werden.
Von entscheidender Bedeutung für das erfindungsgemäße Verfahren ist die schnelle bis sehr schnelle Aufheizung der mit Kohlenstoff umhüllten Kieselgur/Diatomeenerde-Teilchen. Die Aufheizgeschwindigkeit muss dabei > 10 Ks" sein. Vorteilhafter sind Aufheizgeschwindigkeiten von 50 bis 600 Ks"1.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Ausgangsstoffe bei der Maximaltemperatur im Reaktionsraum zwischen 2 und 1000 s gehalten werden.
Ein unmittelbarer Nutzen der Erfindung besteht in der Möglichkeit der Erhaltung der Kieselgurpartikelmorphologie in Verbindung mit der Umwandlung der Partikel zu Siliciumcarbid. Das Siliciumcarbid ist chemisch deutlich resistenter gegenüber Säuren und Laugen und es ist zusätzlich thermisch stabiler mit Bezug auf Erweichen und Thermoschock als SiO2. Ein solches Siliciumcarbid"Kieselgur/Diatomeen- erde"pulver kann als resistentes und chemisch regenerierbares Filterhilfsmittel in der Getränke- und pharmazeutischen Industrie genutzt werden. Ebenso sind andere Anwendungen unter Nutzung der Struktur der Partikel möglich.
Bei der vorliegenden Erfindung wird Kieselgur/Diatomeenerde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in hoch resistente Siliciumcarbidpartikel umgewandelt, wobei die für die hervorragenden Filtrationseigenschaften verantwortliche Kieselgur/Diatomeenerdestruktur und -morphologie ganz, im wesentlichen ganz oder teilweise erhalten bleibt und bei der Regeneration des neuen Filterhilfsmittels „Siliciumcarbid", aufgrund der gesteigerten chemischen Resistenz, deutlich wirksamere Detergenzien, bzw. höher konzentriertere Laugen und Säuren eingesetzt werden können. Aufgrund der besseren Regenerationsmöglichkeiten und der Verschleißfestigkeit der Siliciumcarbidpartikel kann das regenerierte Filterhilfsmittel häufiger regeneriert und zur Filtration verwendet werden, was zur einer erheblichen Steigerung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens führt. Aufgrund des geminderten Verschleißes ist ein Nachschärfen der Kieselgur/Diatomeenerdepartikel nicht oder vermindert notwendig.
Ein Pulver aus den erfindungsgemäßen Siliciumcarbidpartikeln kann somit als chemisch resistentes Filterhilfsmittel in der Lebensmittelindustrie, Brauindustrie, chemischen sowie pharmazeutischen Industrie eingesetzt werden. Es ist nach heutigem Stand der Technik kein Verfahren zur Anschwemmfiltration, Massefiltration und Regenerierung von Filterhilfsmitteln bekannt, dass Siliciumcarbidpartikel mit der Struktur und Morphologie von Kieselgur/Diatomeenerde einsetzt.
Das Siliciumcarbid ist chemisch deutlich resistenter gegenüber Säuren und Laugen und es ist zusätzlich thermisch stabiler in Bezug auf Erweichen und Thermoschock als SiO2. Ein solches Pulver aus den erfindungsgemäßen Siliciumcarbidpartikeln kann als resistentes und chemisch regenerierbares Filterhilfsmittel bei der Anschwemmfiltration mit und ohne Voranschwemmung und bei der Massefiltration von Getränken, chemischen, pharmazeutischen oder ähnlichen Flüssigkeiten eingesetzt werden.
Bei der Anschwemmfiltration wird das Siliciumcarbid als laufende Dosage in das zu filtrierende Produkt (Unfiltrat) eingebracht und bildet gemeinsam mit den Trübstoffen im Anschwemmfilter einen Filterkuchen, welcher die unlöslichen Trübstoffe des Unfiltrates zurückhält. Häufig wird vor der laufenden Dosage eine bzw. zwei Voranschwemmungen aufgebracht. Die Filtration wird nach Erreichen des zulässigen Differenzdruckes oder vollständiger Befüllung des zur Verfügung stehenden Trübraumes beendet. Anschließend kann der Filterkuchen im Anschwemmfiltersystem bzw. in einem gesonderten Apparat unter Einsatz von Detergenzien, Säure und Lauge so aufbereitet werden, dass wieder ein zur Filtration geeignetes Filterhilfsmittel entsteht.
Bei der Massefiltration fließt das Unfiltrat durch einen Filterkuchen aus Filterhilfsmittel, wobei die Trübstoffe im Filterhilfsmittelbett abgeschieden werden. Die Filtration wird bei Erreichen des zulässigen Druckes abgebrochen. Das Filterhilfsmittelbett kann anschließend unter Einsatz von Detergenzien, Säure und Lauge aufbereitet werden.
Allgemein kann ein Anteil von 0,5 - 70 Ma.-% der erfindungsgemäßen Siliciumcarbidpartikel in Form eines Pulvers, einer Schüttung oder einer Tiefenfilterschicht eingesetzt werden.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Im weiteren wird die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Beispiel 1
Ein Kieselgur/Diatomeenerde (Celite 350, Lehmann & Voss & Co.) mit einem SiO2-
Gehalt von 92,8 Gew.-% wird mit einem Phenolharz (VPW 1744, Vianova Resins) in einer wässrigen Suspension gemischt. Dabei werden 1 kg Kieselgur/Diatomeenerde mit 0,9 kg Phenolharz in 2 I Wasser mit einem Rührer gemischt.
Die Suspension wird in einem Sprühtrockner zu einem Granulat getrocknet.
Das getrocknete Granulat wird in einem Ofen unter Ar-Atmosphäre auf 800 °C erwärmt und das Phenolharz zersetzt, so dass nur die Kohlenstoffrückstände im
Granulat verbleiben.
Das hergestellte Granulat wird in einen an einem senkrecht stehenden Rohrofen angeschlossenen Vorratsbehälter gefüllt. In dem Vorratsbehälter wird das Granulat in Ar-Atmosphäre auf 1000 °C erwärmt. Der angeschlossene Ofen wird in der Reaktionszone auf 1500 °C erwärmt. Wenn die Temperaturen im Vorratsbehälter und in der Reaktionszone des Ofens erreicht sind, rieselt ein Teil des Granulats über eine Speisereinrichtung des Vorratsbehälters in den Rohrofen. Über einen gegenläufigen Argonstrom im Ofenrohr wird die Verweilzeit der Pulverpartikel in der Reaktionszone gesteuert. Die Pulverpartikel verbleiben ca. 30 - 60 s in der Reaktionszone. Nach Ablauf der Reaktionszeit wird der Gasstrom verringert, so dass die entstandenen SiC-Partikel in ein Auffanggefäß am unteren Ende des Rohrofens fallen. Der beschriebene Vorgang wird wiederholt bis das Granulat im Vorratsbehälter aufgebraucht ist. Das erhaltene Pulver ist durch eine Dichte von 3,12 g/cm3, einer spezifischen Oberfläche von 51 m2/g und einer den Ausgangsstoffen im wesentlichen entsprechenden Partikelmorphologie gekennzeichnet.
Beispiel 2
Ein handelsübliches Kieselgur/Diatomeenerdepulver (Celite 281 , Lehmann & Voss & Co.) mit einem SiO2-Gehalt von 89,6 m% wird in den Vorratsbehälter des Ofens entsprechend Beispiel 1 gefüllt und vorgewärmt. Das weitere Verfahren ist im wesentlichen analog Beispiel 1, wobei die Kieselgur/Diatomeenerdepartikel durch einen Gegenstrom, bestehend aus einem Gasgemisch 80 Vol.-% Ar und 20 Vol.-% Methan (CH4), in der Reaktionszone gehalten werden. Die Reaktion erfolgt mit dem Kohlenstoff der Gasatmosphäre.
Das erhaltene Pulver ist durch eine Dichte von 3,09 g/cm3, einer spezifischen Oberfläche von 47 m2/g und einer den Ausgangsstoffen vollkommen entsprechenden Partikelmorphologie gekennzeichnet.

Claims

Patentansprüche
1. Strukturierte Siliciumcarbidpartikel in Form von Primär- und Sekundärpartikeln, wobei die Sekundärpartikel im wesentlichen aus Siliciumcarbid-Primärpartikeln aufgebaut sind, bei denen die Sekundärpartikel morphologisch und strukturell ganz, im wesentlichen ganz oder teilweise der Morphologie und Struktur der Partikel des Ausgangsstoffes Kieselgur/Diatomeenerde entsprechen.
2. Siliciumcarbidpartikel nach Anspruch 1 , bei dem die morphologische und strukturelle Übereinstimmung zum Ausgangsstoff Kieselgur/Diatomeenerde zwischen 50 und 100 %, vorteilhafterweise zwischen 90 und 100 %, beträgt.
3. Siliciumcarbidpartikel nach Anspruch 1, die eine spezifische Oberfläche von > 20 m2/g, vorteilhafterweise von > 50 m2/g aufweisen.
4. Siliciumcarbidpartikel nach Anspruch 1, bei dem die Morphologie der Kieselgur/Diatomeenerdepartikel und damit der Siliciumcarbidpartikel im wesentlichen flach, langgestreckt oval bis kreisrund ist und sie zum Teil symmetrisch angeordnete Poren aufweisen, wobei die Morphologie und Struktur der Kieselgur/Diatomeenerdepartikel auf die Zellstruktur der jeweils verkieselten Algen zurückgeht.
5. Siliciumcarbidpartikel nach Anspruch 4, bei dem die Poren überwiegend eine kreisrunde Form mit Durchmessern von 20 - 200 nm aufweisen oder eine langgestreckte schlitzartige Form mit einer Breite von 50 - 300 nm und Längen von bis zu 5 μm aufweisen.
6. Siliciumcarbidpartikel nach Anspruch 4, bei dem die Poren im wesentlichen offen sind und ohne Krümmung durch die Partikel verlaufen.
7. Siliciumcarbidpartikel nach Anspruch 1 , bei dem die Primärpartikel eine Partikelgröße < 1 μm und die Sekundärpartikel eine Teilchengröße von 5 - 300 μm, vorteilhafterweise von 5 - 100 μm oder 150 - 300 μm aufweisen.
8. Siliciumcarbidpartikel nach Anspruch 1 , bei dem die Sekundärpartikel zu 30 - 100 % , vorteilhaft 60 - 100 % aus Siliciumcarbid-Primärpartikeln aufgebaut ist, wobei der Rest SiO2 ist.
9. Siliciumcarbidpartikel nach Anspruch 1 , bei dem die Sekundärpartikel zeitweise zu Agglomeraten verbunden sind.
10. Verfahren zur Herstellung von Siliciumcarbidpartikeln nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem Kieselgur/Diatomeenerde mit einer Partikelgröße von 5 - 300 μm und Kohlenstoff gleichzeitig oder erst der Kohlenstoff und dann die Kieselgur/Diatomeenerde in einen Reaktionsraum eingebracht werden, wobei sich der Kohlenstoff beim gleichzeitigen Einbringen auf der Oberfläche der Sekundärpartikel der Kieselgur/Diatomeenerde befindet und beim späteren Einbringen der Kieselgur/Diatomeenerde in den Reaktionsraum der Kohlenstoff vor der Bildung von gasförmigem SiO auf der Oberfläche der Sekundärpartikel der Kieselgur/Diatomeenerde abgeschieden wird, und im Reaktionsraum mit Aufheizgeschwindigkeiten von > 10 Ks"1 aufgeheizt werden.
11.Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Ausgangsstoffe außerhalb des Reaktionsraumes vorgewärmt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , bei der die Ausgangsstoffe auf Temperaturen bis 1100 °C vorgewärmt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem Kohlenstoff, seine Precursoren und/oder Verbindungen in fester oder gasförmiger Form in den Reaktionsraum eingebracht wird.
14. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Reaktionsraum vor dem Einbringen der Ausgangsstoffe auf Temperaturen von 1350 °C bis 2000 °C vorgewärmt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Umsetzung der Kieselgur/Diatomeenerde zu SiC bei Temperaturen von 1350 bis 1500 °C durchgeführt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Kieselgur/Diatomeenerde mit dispergierbaren oder löslichen Kohlenstoffprecursoren beschichtet eingebracht wird.
17. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem eine Kieselgur/Diatomeenerde-Suspension mit oder ohne Kohlenstoff, seinen Precursoren und/oder Verbindungen, hergestellt, diese mittels Sprüh- oder Gefriergranulierung getrocknet und als Granulat in den Reaktionsraum eingebracht wird.
18. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Oberfläche der Sekundärpartikel nahezu vollständig oder vollständig mit Kohlenstoffpartikeln beschichtet wird.
19. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem Aufheizgeschwindigkeiten zwischen 50 und 600 Ks"1 realisiert werden.
20. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Ausgangsstoffe bei Maximaltemperatur über einen Zeitraum von 2 bis 1000 s gehalten werden.
21. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem Kieselgur/Diatomeenerde in reiner Form oder mit Fremdbestandteilen bis 15 % eingesetzt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem Kohlenstoff in Form seiner Precursoren und/oder seiner Verbindungen eingesetzt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem Kohlenstoff in Form von Methan oder anderen gasförmigen Kohlenwasserstoffen eingesetzt wird
24. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Kohlenstoff in fester Form mit einer Partikelgröße von 0,01 bis 10 μm, vorteilhafterweise von 0,01 bis 1 ,0 μm, eingesetzt wird.
25. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem eine Durchmischung der Ausgangsstoffe zur Bedeckung der Oberfläche der Sekund rpartikel mit Kohlenstoff innerhalb des Reaktionsraumes oder vor Einbringen in den Reaktionsraum durchgeführt wird.
26. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Aufheizung der Ausgangsstoffe mittels elektrischer Widerstandsheizung, induktiver Erwärmung, Mikrowellenenergie, Infrarotstrahlung oder Laserstrahlung durchgeführt wird.
27. Verwendung der nach Anspruch 10 hergestellten Siliciumcarbidpartikel nach Anspruch 1 als Filtermittel für das Filtrieren von Fluiden.
28. Verwendung nach Anspruch 27 als Filtermittel zur Tiefenfiltration oder Anschwemmfiltration von Fluiden.
29. Verwendung nach Anspruch 27 als Filtermittel zum Filtrieren von Getränken, chemischen und pharmazeutischen Produkten und Flüssigkeiten.
30. Verwendung nach Anspruch 27 als Filtermittel in Form eines Pulvers, einer Schüttung oder einer Tiefenfilterschicht.
31. Verwendung nach Anspruch 27 als Fiiterhiifsmittel in einem Anteil von 0,5 - 70 Ma.-% im Filtermittel.
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