Способ получения высокодисперсного порошка диоксида кремния

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано для получения высокодисперсного порошка диоксида кремния. Способ получения высокодисперсного порошка диоксида кремния включает генерацию газовой плазмы, введение в поток газовой плазмы смеси паров тетрахлорида кремния и кислородсодержащего газа и последующее окисление кислородом или кислородсодержащим газом при температуре 1000÷2100°С, при соотношении молярных расходов тетрахлорида кремния и кислорода от 1,0 до 3,0. Изобретение позволяет обеспечить повышение качества продукта. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано для упрощения процесса получения высокодисперсного порошка диоксида кремния и повышения его качества.

Из уровня техники известен способ получения дисперсных частиц диоксида кремния, в котором производят смешение летучего кремнийсодержащего компонента - тетрахлорида кремния (SiCl4) с водородообразующим газом (например, H2, CH4) и кислородсодержащим газом, подачу этой смеси в реактор, разложение летучего кремнийсодержащего компонента и окисление продуктов разложения (US 6352679, С 01 В 33/12, 2002). При этом в пламени реактора при температуре от 1000°С до 2100°С, поддерживаемой за счет энергии экзотермических реакций, происходит разложение SiCl4 и окисление продуктов разложения с образованием диоксида кремния - SiO2, а также соляной кислоты - HCl и влаги - Н2О, наличие которых в продуктах реакции снижет качество диоксида кремния, усложняет процесс его получения и аппаратурное оборудование.

Изобретение направлено на упрощение процесса получения и повышение качества высокодисперсного порошка диоксида кремния.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что способ получения высокодисперсного порошка диоксида кремния, согласно изобретению, включает генерацию газовой плазмы, введение в поток газовой плазмы тетрахлорида кремния и последующее окисление кислородом или кислородсодержащим газом при температуре 1000÷2100°С и при соотношении молярных расходов тетрахлорида кремния и кислорода от 1,0 до 3,0.

При этом в качестве плазмообразующего газа используют кислород или кислородсодержащий газ.

Кроме того, тетрахлорид кремния вводят в поток газовой плазмы в виде тонкораспыленной жидкости или в виде смеси паров тетрахлорида кремния и кислородсодержащего газа.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что диоксид кремния образуется в процессе окисления тетрахлорида кремния в высокотемпературном кислородосодержащем плазменном потоке по реакции:

SiCl4+O2=SiO2+2Сl2.

При этом в продуктах реакции отсутствуют побочные компоненты (например, соляная кислота или влага), а введение тетрахлорида кремния в поток газовой плазмы в виде паров в смеси с кислородсодержащим газом обеспечивает высокую скорость процесса, что способствует формированию частиц высокодисперсного порошка диоксида кремния с малыми размерами и равномерным гранулометрическим составом.

На чертеже представлена технологическая схема устройства для реализации заявленного способа.

Устройство содержит последовательно включенные плазмотрон 1 с патрубком 2 для ввода плазмообразующего газа, плазмохимический реактор 3 с патрубком 4 для ввода тетрахлорида кремния, закалочную камеру 5, теплообменник 6 и блок осаждения, содержащий циклон 7 и тканевый фильтр 8.

Способ получения высокодисперсного порошка диоксида кремния реализуется следующим образом.

В плазмотроне 1 плазмообразующий газ (преимущественно кислород или воздух, или, например, азот) нагревают до плазменного состояния. Поток плазмы из плазмотрона с температурой 1000÷2100°С поступает в плазмохимический реактор 3, куда по патрубку 4 подают тетрахлорид кремния, предпочтительно, в виде смеси паров тетрахлорида кремния и кислородсодержащего газа при температуре 60÷100°С. В плазмохимическом реакторе происходит окисление тетрахлорида кремния с образованием диоксида кремния и хлора. Продукты реакции охлаждают в закалочной камере 5 и в теплообменнике 6 и в виде пылегазового потока направляю в блок осаждения: циклон 7 и тканевый фильтр 8. Уловленные в тканевом фильтре 8 частицы диоксида титана возвращаются в циклон 7, а газовая фаза по патрубку 10 направляется на регенерацию для технологических нужд, готовый продукт - частицы высокодисперсного порошка диоксида титана отводят из циклона 7 по патрубку 9.

В таблице приведены режимные параметры примеров процесса реализации заявленного способа и основной показатель качества целевого продукта - удельная поверхность частиц диоксида кремния, которая определялась по методу БЕТ.

1. Способ получения высокодисперсного порошка диоксида кремния, включающий генерацию газовой плазмы, введение в поток газовой плазмы тетрахлорида кремния в виде смеси паров тетрахлорида кремния и кислородсодержащего газа и последующее окисление кислородом или кислородсодержащим газом при температуре 1000÷2100°С и при соотношении молярных расходов тетрахлорида кремния и кислорода от 1,0 до 3,0.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в качестве плазмообразующего газа используют кислород или кислородсодержащий газ.

3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в качестве плазмообразующего газа используют азот.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к производству соединений циркония и может быть использовано для получения фтороксидных соединений кремния, применяемых в качестве катализаторов в производстве кремнийорганических соединений и полимеров.

Изобретение относится к производству диоксида кремния. .

Изобретение относится к области органической и физической химии, а именно к способам химической модификации твердых поверхностей высокодисперсных аморфных кремнеземов для придания им гидрофобных свойств и использования полученных кремнеземов в нефтяной, газовой промышленности, в производстве строительных материалов.

Изобретение относится к технологии переработки минерального сырья и может быть использовано для получения аморфного кремнезема из различных видов кремнеземсодержащего сырья: кварцевых песков, каолиновых глин, концентратов, техногенных отходов и других видов.
Изобретение относится к способу получения стабильной, по существу водной, силанизированной коллоидной дисперсии диоксида кремния с содержанием диоксида кремния, по меньшей мере, около 20 масс.%, включающему смешивание в по существу водном растворителе, по меньшей мере, одного силанового соединения и частиц коллоидного диоксида кремния, в массовом отношении силана к диоксиду кремния от примерно 0,003 до примерно 0,2.
Изобретение относится к способам получения аморфного диоксида кремния. .

Изобретение относится к области переработки кремнийсодержащего сырья с целью получения высокодисперсного диоксида кремния. .

Изобретение относится к технологии химической переработки минерального сырья. .

Изобретение относится к области электронно-лучевой технологии и может быть использовано для получения сверхмелкозернистых материалов, в частности ультрадисперсной двуокиси кремния.

Изобретение относится к способу уменьшения площади поверхности диоксида кремния. .

Изобретение относится к неорганической химии кремния и его соединений, а более конкретно к способу получения композиции, содержащей соединения осажденного диоксида кремния и алюминия, применяемой в качестве активного (усиливающего) наполнителя полимеров, в частности эластомеров, например каучуков

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для получения кремнезема из оливина

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано для получения высокодисперсного нанопорошка диоксида кремния и повышения его качества

Изобретение относится к очистке высококремнеземистого сырья и может быть использовано в промышленности для изготовления опорных труб, тиглей для выращивания монокристаллов кремния, нужд микроэлектроники и других высокотехнологических производств, использующих особо чистое кварцевое стекло
Изобретение относится к химической технологии, а именно к способам получения высокодисперсного диоксида кремния из техногенных растворов, содержащих силикат натрия, образующихся в технологии переработки титанокремниевых концентратов

Изобретение относится к способам получения мезопористых синтетических материалов с контролируемым размером пор
Изобретение относится к получению смешанного диоксида кремния и титана и титансодержащих цеолитов
Наверх