Способ получения дисперсных окислов кремния и титана Советский патент 1983 года по МПК C01B33/18 

гщ

9 1 i

:п

D:

Изобретение относится к получению пирогенных окислов металлов и металлоидов или их смесей, которые могут быть использованы в качестве загустителей дисперсионных сред, сырья для получения спецкерамики, наполнителей в полимерных материалах, лаках, в частности, для придания последним повышенных светорассеивакяцих свойств.

Известен способ получения двуокиси кремния из газообразных кремневодородов, согласно которому жидкие кремневодороды испаряют, смешивают с газообразным топливом, образуюЬшм воду при горении, н кислородсодержащим газом и сжигают. Получаемая тонкодисперсная двуокись кремния имеет размер зерен меньше 1. мкм и высокую удельную поверхность l3 .

Недостатками данного способа являются низкие светорассеивающиё качества получаемого продукта, вызванные малым размером зере.н, а также сложность технологического процесса, заключающаяся, в частности, в необх:одимости предварительного испарения жидких кремневодородов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения тонкоизмельченной двуокиси кремния ив галогенйда путем сжигания смеси, содержащей пары галогенйда кремния, водород- и кислородсодержащие газы, в факеле при поиаиенной температуре, предпочтительно 10501100°С 2 ..

. Недостатками известного способа являются низкие светорассеивоиощие качества продукта вследствие машых ра.змерой частиц двуокиси кремния, а также сложность технологического процесса, заключающаяся, в tacTHocTH, в необходимости предварительного испарения жидких галогенидов.

Цель изобретения - повышение светорассеивающих свойств продукта,

Поставленная цель достигается тем, что, согласно способу, включающему подачу и последующий гидролиз галогенидов кремния или- титана в пламени, образованном сжиганием водорода в кислородсодержащем газе, охлаждение и разделение продуктов, уда ление адсорбированных примесей, подачу осуществляют путем распыления галогенйда в жидком виде в количестве 0,8-1,0 кг на 1 нм смеси водорода с кислородсодержащим газом.

В соответствии с предлагаемым способом подачу газокапельной смеси,состоящей из капель жидкого ггшогенида кремния или титана, водород- и кислородсодержащих газов, в пламя осуществляют с помощью распылительного устройства, например эжекционной горелки. Благодаря создаваемому кислородсодержащим газом, например воздухом,

разрежению происхо ит забор и смешение жидкого галогенйда кремния или титана с.водород- и кислородсодержащими газами. Смесь разгоняют -в эжекционной горелке до скорости 20-50.м/с и распыляют на выходе из сопла горелки в пламя, где происходит сгорание водородсодержащего газа с образованием паров.воды и гидролиз галогенидов кремния или титана, .Процесс . гидроли-за Происходит с образованием агломерированных частиц окислов, кремния или титана. Изменяя концентрацию галогенйда в газокап льной смеси и степень его распыления, можно регулировать размер частиц агломератов соответствующих окислов,.

содержание галогенйда кремния или титана в газ-окапельной смеси в Количестве, равном или несколько превышающем стехиометрическое по уравтнеиию реакции .гидролиза, а именно . 0,8-1,0 кг на 1 нм газовой смеси, состоящей из водород- и кислородсодержащих газов, позволяет получать пирогенные дисперсйые окислы кремния или титана, состоящие из частиц размеров 0,5-12 мкм, которые характеризуются повьииенным светорассеянием в видимой области спектра. При кояцентрацЬи галогенйда в подавае юй в пламя газокапельной смеси менее 0,8 г на 1 нм® газовой смеси происходит образование преобладающего кол«;1чества неагломерированных частиц с размером 0,005-0,02 мкм, Подач а газокапельной смеси в пламя с концентрацией в ней талогенида выше 1,0 кг на 1 нм газовой смеси нецелесообразна( так как она связана с технологическими за- . труднениягли - наслоением агломерированных частиц на внутренних поверх нйстях аппаратов-.

Пример 1, J6 кг/ч жидкробразного четыреххлористого кремния смешивают в эжекционной горелке шириной на просвет 18 мм с 34 сухого воздуха и 11 имV4 сухого водорода. Гетерогенная гаэокапельная смесь, выходящая из сопла горелки со скоростью сколо м/с, образует при сжиганиипламя с температурой, , продукты горейия которого содержат дисперсную двуокись кремния. Продукты высокотемпературно га гидролиза охлаждают до 400-450 c в теплообменнике типа труЬа в трубе и подают на разделение твердой и газовой Фаз в циклонах, Отделенную двуокись кремния освобождают от адсорбированных примесей хлористого водорода в аппарате кипящего слоя,. .

Полученная таким образом двуокись кремния в количестве. 12,5 кг/ч содержит 60% частиц размером 0,5-12 мкм и имеет удельную поверхность

123 MVr (БЭТ). Пример 2, 45 кг/ч жидкофазного четыреххлористого кремния смешивают в эжекционной горелке шириной на просвет 18 мм с 34 нм/ч сухого воздуха и 11 сухого водорода. Гетерогенная газокапельная/смесь,, выkoдяIцaя из сопла горелки со скоростью около 50 м/с, образует при сжигании; пламя с температурой 890°С, продукты горения которого содержат дисперсную двуокись кремния. Продукты высокотем пературного гидролиза охлаждают до . 400-430 с в теплообменнике типа , труба в трубе и подают на разделение твердой и газовой фаз в циклонах Отделенную двуокись кремния освобож дают от адсорбированных примесей хлористого водорода в аппарате кипящего слоя. , Полученная такрм образой двуокись кремния в количестве 15,6 кг/ч содержит 95% частиц размером 0,5-12 мкм и имеет удельную поверхность 60 (БЭТ). . . , ; Пример 3, 40,5 кг/ч жидко-; фазного четыреххлори.стого кремния смешивают в зжекционной горелке диаметром на просвет 18 мм с 34 HMV4. . сухого воздуха и 11 сухого водородаГ Гетерогенная газокапельная смесь, выходящая из сопла горелки ео скоростью около 50 м/с, -Образует при- сжигании пламя с температурой 900 С, продукты горения которого ррдержат дисперсную двуокись кремния. Продукты высокотемпературного гидролиза рхлаждгцот до 400-450с в Tenj oобменнике типа тру.ба в трубе и подшот на разделение твердой и jraapУсловия получения дисперсных окислов

Свойства полученных окислов вой фаз в циклонах. Отделенную двуокись кремния освобождают от адсорбированных примесей хлористого водорода в аппарате кипящего слоя. Полученная таким образом двуокись кремния в количестве 14 кг/ч содержит 72% частиц размером 0,5-li2 мкм и имег ет удельную поверхность 95 (БЭТ). Пример 4. 40 кг/ч-жидкробразного четыреххлористого титана смешивают в эжекционной горелке шириной .на просвет 18 мм с 34 сухого воздуха и 11 нм.ч сухого водорода. Гетерогенная тазокапельная смесь, выходящая из српла горелки со скоростью ркоЛо 50 м/с, образует при сжигании пламя с температурой 920 С, продукты горения которого содержат дисперсную двуокись титана. Продукты высокотемпературного гидролиза охлаждают до 400-450с.в теплообменнике типа труба в трубе и подают на разделение твердой и газовой фаз в циклонах. Отделенную двуокись титана осврбождают от адсорбированных примесей хлориртогр водорода в аппарате кипящего слоя. Полученная таким образом двуокись титана, в количе.стве 16,1 кг/ч содержит 80% частиц размером 0,5-12 мкм и имеет удельную поверхность 8,2 (БЭТ), . , В таблице приведены сравнительные хар актеристики окислов кремния и титана, полученных по предлагаемому и известному способам. Как видно из таблицы, предлагаемый способ по,сравнению с известным позволяет получать (тирогенные окислы кЕ емния и тит-ана с повышеннь1ми светорассеивающими свойствами.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНЫХ ОКИСЛОВ КРЕМНИЯ И ТИТАНА, вкт ча1«1|ий подачу и последукхций гндцюлиэ соот. ветствующих галогенидов в пламени, образование сжиганием водорода в кислородсодержащем газе охлаящение и разделение продуктов, удаление адсорбированных примесей, о т ли ч а-ю ц и И с я тем, что, с целью повы- : шения светорассеиваюпшх свойств продукта, подачу осуществляют путем расзпыления. галогенида в жидком виде в : количестве 0,8-1,0 кг на 1 нм смесИ водорода с кислородсодержгшим газом.

П р е д л 4 г el а м ы и 34 11 0,8 12,5 Жидкока- 36 пельное 45 . 34 40,S 34 15,6 14,0 п о с о б 123 0,,0 60 0,5-12,0 95 60 0,5-12,0 72 95 Т1СЬ Жидкока- 40,5 пельное i SicЦ Пар

Продолжение таблицы Предлагаемый способ 34 11 0,9 16,1 8,2 0,5-12,0 80 0,88 ИэВёстный способ 44 13 0,7 14,0 310 0,Q05-0,0290 0,42