DE1948443A1 - Verfahren zur Herstellung hochdisperser,homogener,aus Siliciumdioxid und Russ bestehender oder diese enthaltender Mischungen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung hochdisperser,homogener,aus Siliciumdioxid und Russ bestehender oder diese enthaltender Mischungen

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Description

DEUTSCHE GOLD-UND SILBER-SCHEIDEANSTALT VORMALS ROESSLER Frankfurt/Main, Weissfrauenstr. 9
Verfahren zur Herstellung hochdisperser, homogener aus Siliciumdioxid und Russ bestehender oder diese enthaltender Mischungen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung hochdisperser, im wesentlichen aus Aktiv-Russ und aktiver Kieselsäure bestehender, Mischungen durch pyrolytische Umsetzung von Metalloxiden und/oder Siliciumoxiden und Kohlenstoffverbindungen in der Gasphase, welches zu Produkten mit praktisch homogener Verteilung der Mischungskomponenten innerhalb des Primärteilchenbereiches führt.
Hochdisperse Stoffe, unter welchen sowohl anorganische weisse Füllstoffe bzw. Pigmentstoffe, z.B. Titandioxid, Aluminiumoxid und Siliziumdioxid als auch schwarze Füllstoffe (Russ) zu verstehen sind, haben eine weite Anwendung in vielen Bereichen der chemischen Technik gefunden, insbesondere als verstärkende Füllstoffe in Kautschuk und in synthetischen Elastomeren. Die weitaus wichtigsten hochdispersen Füllstoffe sind das Siliciumdioxid (aktive Kieselsäure) und der Russ (Aktiv-Ruee). Die verstärkenden Eigenschaften dieser Stoffe treten meistens erst dann in Erscheinung, wenn dieselben in hochdisperser Verteilung vorliegen, worunter man im allgemeinen Stoffverteilungen versteht, welche spezifische Oberflächen nach BET oberhalb ca. 5o m /g besitzen.
Kieselsäure wird nach bekannten Verfahren hauptsächlich auf nassem Vege durch Fällung mittels Säuren aus Alkalisilikatlösungen gewonnen* In neuerer Zeit sind als weitere Prozesse zur Herstellung von hochdisperser Kieselsäure die Flammenhydrolys· von Siliciumtetrachlorid und die Oxydation von gasfumnigvia Siliciummonoxid bekannt geworden· Rüse wird grosa-
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technisch überwiegend durch thermische Spaltung bzw. unvollständige Verbrennung von Kohlenstoffverbindungen, gewonnen.
Die Anwendungsgebiete von Aktivruss sind vorwiegend durch, seine hydrophoben, organophilen Eigenschaften, diejenigen der aktiven Kieselsäure durch ihre hydropnilen Eigenschaften bedingt. Da es jedoch Anwendungsgebiete gibt, in denen sowohl die Eigenschaften von Aktiv-Russ als auch, die von aktiver Kieselsäure wünschenswert sind, hat man schon seit längerer Zeit versucht, beide Stoffe zusammen einzusetzen. Für ein solches Vorhaben ist es erforderlich, dass beide Stoffe in guter Vermischung vorliegen, damit die gewünschten Effekte zur Erzielung gleichmässiger Eigenschaften im gesamten Bereich der Einmischung gleichmässig zur Wirkung kommen.
Mischungen, die aus Siliciumdioxid und Russ durch mechanisches Mischen, sei es vor der Einarbeitung oder bei der Einarbeitung in das Endprodukt nach bekannten Verfahren hergestellt werden, sind jedoch mir in begrenztem Masse homogen.. Man erhält auf diese Weise Im- allgemeinen nur ein Gemisch, von Sekundär agglomerat en aus Siliciumdioxid und Russ· Es hat deshalb nicht an Bemühungen gefehlt, zu verbesserten Produkten zu gelangen, indem nach einem bekannten Verfahren (U.S.—Patentschrift 2 156 591) die Herstellung kohlenstoffhaltiger Kieselsäure durch Pyrolyse von einem Gemisch aus Teer und Kieselgur in Abwesenheit von. Luft vorgeschlagen wird. Weiterhin, ist ein Verfahren zur Herstellung von Metalloxid/Russ-Miscaiangen bekannt (Ü.S.Patentschrift 3 o9** A28) »nacli welchem durch Zersetzen von Metallverbindungen und ungesättigten. Kohlenwasserstoffen, insbesondere von Acetylen oder von. Benzol, in sauerstoffaaltiger, reduzierender Flamme Metalloxid—Russ— Mischungen mit einem Russ-Anteil bis zu 5o ^ gewonnen werden, Ein anderes bekanntes Verfahren (U.S.-Patentschrift 2 632 7*3) sieht vor, verbrennbare Verbindungen des -'Slli.ci.uins, Bors oder Germaniums in die Flamme eines speziellen Hussbrenners
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einzubringen. Als brennbare Verbindungen werden insbesondere Orthoester, wasserstoffhaltige oder metallorganische Verbindungen vorgeschlagen. Die erhaltenen Mischungen enthalten maximal 1o $> an Oxiden des Siliciums, Bors oder Germaniums.
Diese Verfahren weisen jedoch mehrere Nachteile auf: Es fallen inaktive Mischungen — d.h. Mischungen mit zu grossen Partikeln an» das Mischungsverhältnis von Russ und Metalloxid ist sehr begrenzt, die eingeführten Metallverbindungen sind an korrosiv wirkende Elemente, wie z.B. Chlor, gebunden oder die eingesetzten Verbindungen sind kostspielig oder gefährlich in der Handhabung. Die bei diesen Prozessen entstehenden Abgase haben keinen oder nur einen sehr geringen Heizwert.
Wünschenswert wäre ein Herstellungsverfahren für Siliciumdioxid-Russ-Mischungen, bei welchem sowohl die Siliciumdioxid-Primärteilchen als auch die Russ-Primärteilchen gleichzeitig entstehen und sich im Augenblick ihrer Bildung sofort innig miteinander vermischen, wobei jedoch die zuvor erwähnten Nachteile nicht mehr in Erscheinung treten.
Der Erfindung lag die Aufgabenstellung zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung hochdisperser, im wesentlichen aus Aktiv-Russ und aktiver Kieselsäure bestehender, homogener Mischungen durch pyrolytische Umsetzung von Metalloxiden und/oder SiIiciumoxiden und Kohlenstoffverbindungen in der Gasphase anzugeben, mittels welchem als Verstärkerfüllstoffe für Kautschuke und Elastomere geeignete Produkte mit besonders vorteilhaften Eigenschaften erhalten werden.
Das Kennzeichnende der Erfindung ist darin zu sehen, dass gasförmige Metalloxide und/oder Siliciutnmonoxid mit einem gasförmigen Oxydationsmittel oxydiert werden (Oxydationsreaktion) und Russ bildende Stoffe in die Oxydationszone oder unmittelbar über die Oxydationszone (Spaltungsreaktion) geleitet werden.
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Überraschenderweise lassen sich, auf diese Weise hochdisperse, homogene» Siliciumdioxid und Ruse sowie gegebenenfalls Silicium, Siliciummonoxid und Siliciumcarbid enthaltende Mischungen erhalten, wobei die Mischung der Mischungskomponenten im Entstehungszustand im Primärteilchenbereich erfolgt und somit die bestmögliche Kombination der Eigenschaften beider Mischungspartner erreicht wird.
Gasförmiges Siliciummonoxid.ist ein chemisch sehr reaktionsfähiger Stoff, welcher bekanntlich durch oxydierend wirkende Stoffe, wie z.B. Luft oder Wasserdampf, leicht zu Siliciumdioxid und durch reduzierend wirkende Stoffe, wie .z.B. Kohlenwasserstoffe, leicht zu Siliciumcarbid umgesetzt werden kann. Überraschenderweise lassen sich nun praktisch gleichzeitig die Oxydation des Siliciummonoxids zu( Siliciumdioxid und die Spaltung von kohlenstoffhaltigen Verbindungen zu'Russ vornehmen, ohne dass eine wesentliche Beeinflussung beider Reaktionen stattfindet. Offenbar verbindet sich das gasförmige Siliciummonoxid bevorzugt, d.h. schneller, mit angebotenem Sauerstoff als mit angebotenen, kohlenstoffhaltigen Verbindungen. Oder mit anderen Worten: Sauerstoff verbindet sich offenbar bevorzugt mit Siliciummonoxid zu Siliciumdioxid als mit Kohlenwasserstoffen zu Kohlenmonoxid.
Anhand der schematischen Skizzen werden der Reaktionsablauf des Verfahrens sowie für dieses geeignete Vorrichtungen näher erläutert.
Es bedeuten:
Fig. 1 = Reaktionsablauf des Verfahrens und Fig. 2 bis k = Mischkammern zur Einspeisung' dei* tReaktions- bzw.
Mischungskomponenten.
Für die Durchführung des Verfahrens kann beispielsweise die in Fig. 1 dargestellte Anordnung benutzt werden. Einem elektrothermischen Ofen 1, z.B. einem Lichtbogenofen, wird über eine
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Zugabevorrichtung 1o1 kontinuierlich ein stöchiometrisches Gemisch aus Quarz (SiO ) und Koks (oder aus Quarz und Silicium) · zugeführt. Das bei der hohen Temperatur sich bildende, gasförmige Siliciummonoxid verlässt - gegebenenfalls zusammen mit Kohlenmonoxid - den Ofen 1 durch eine Austrittsöffnung Oberhalb der Gasaustrittsöffnung 2 ist eine Gasmischvorrichtung 3 angebracht, welche zwei mit nach innen gerichteten Bohrungen versehene und übereinander angeordnete Kammern 2 ' ,3" besitzt, aus denen Gase und Flüssigkeiten in den siliciummonoxidhaltigen Gasstrahl eingeführt werden können.
So kann z.B. durch eine Leitung 1o2 das zur Oxydation des Siliciumtnonoxids und gegebenenfalls des Kohlenmonoxids erforderliche Mittel, beispielsweise Luft, zugeführt werden. Über eine Leitung 1o3 kann die zu Russ zu spaltende Verbindung eingespeist werden, so dass die Spaltung unmittelbar in der Oxydationszbne und auch darüber im Raum 4, welcher zweckmässigerweise mit einer Wärmeisolation versehen ist, stattfinden kann.
Das im Gasstrom suspendierte Reaktionsprodulct gelangt über eine Leitung 1o5 in einen Wärmetauscher 5 und anschliessend in einen Abscheider 6, aus welchem es über eine Zellenschleuse 7 in ein Vorratsgefäss 8 gefördert wird. Die vom Feststoff befreiten Gase werden über eine Leitung 1o6 von einem Ventilator 9 angesaugt und über eine Leitung 1o7 aus dem Prozess herausgeführt. Im Falle einer Kreislaufführung können die Gase über eine Leitung 1o4 in die Gasmischvorrichtung 3 eingeführt werden. Überschussgas wird unter Betätigung von Ventilen 1o und 11 über die Leitung 1o7 abgeführt.
Die Figuren 2 bis k zeigen geeignete Aus führung s fο rmen der Gasmischvorrichtung 3· Den Unterteil dieser Vorrichtung, in welche der siliciummonoxidhaltlge Gasstrahl von unten her kommend eintritt, besteht aus einer von einem Kühlmittel - z.B. Wasser oder
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01- durchflossenen Kammer 1 und zwei darüber befindlichen Kammern 2 und 3· Das zur Oxydation des Siliciuminonoxids benötigte Mittel - z.B. Luft, Sauerstoff, Wasser. - tritt durch einen Stutzen 1o2 in die Kammer 2 ein und verlässt diese aus in Form eines Lochkranzes ausgeführten Bohrungen 4, Die Bohrungen können so ausgeführt sein, dass das aus ihnen austretende Oxydationsmittel senkrecht oder unter einem geneigten Anstellwinkel in den heissen Siliciummonoxid-Gasstrahl eindringt.
Grosse und Anzahl der Bohrungen müssen der einzuspeisenden Menge des Oxydationsmittels und dem freien Querschnitt der Gasmischvorrichtung so angepasst sein, dass das Oxydationsmittel bis in die Mitte des SiO-Gasstrahles eindringen kann.
Die zu spaltende Verbindung wird über einen Stutzen 1o3 der Kammer 3 zugeführt und tritt aus dieser über Bohrungen 5 aus. In Fig. 2 ist der Kranz der Bohrungen 5 so angelegt, dass die Spaltung der russbildenden Verbindung unmittelbar über der Zone der Siliciummonoxid-Oxydation stattfindet^ was hohe Spaltgeschwindigkeit bedeutet. In Fig. 3 liegen die Austrittslöcher für die zu spaltende Verbindung in der oberen Begrenzungsplatte der Gasmischvorrichtung, wodurch die Spaltung einen grösseren Reaktionsraum erfordert, wobei jedoch der Anteil der Verbrennung der zu spaltenden Verbindung geringer bleibt. In Fig. 4 werden das Oxydationsmittel (aus Kammer 2 über einen Kranz von Düsen 6) und die zu spaltende, kohlenstoffhaltige Verbindung (über Kammer 3) zusammen durch einen Kranz von Öffnungen 5 zugeführt.
Die Spaltung der russbildenden Verbindungen wird durch die bei der Oxydation des gasförmigen Siliciummonoxids und gegebenenfalls des Kohlenmonoxids mit Sauerstoff, welcher auch in Forin von Luft, Wasserdampf oder Kohlendioxid zur Anwendung gelangen kann, auftretende, hohe Reaktionswärme bewirkt., Einen weiteren Tail em Wärme trägt dor
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Wärmeinhalt des mit über 2ooo C austretenden Siliciuramonoxids und gegebenenfalls Kohlenmonoxids bei. Da die Spaltunfjsreaktion direkt in der Gaspliase durchgeführt wird, verläuft sie mit bestem tnermischein Wirkungsgrad und stellt die wirkungsvollste Ausnutzung der bei der SiO -Gewinnung über Siüciummonoxid freiwerdenden Wärme dar. Da diese Oxydationswäfme üblicherweise durch. Einblasen von Luftüberschuss - um durch Abschrecken am Ort der SiO -Entstehung ein möglichst feinteiliges Produkt zu erhalten — auf ein ökonomisch wenig interessantes Temperaturniveau vernichtet wird, bedeutet die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens, dass man den in die Kieselsäure eingemischten Russ zum Rohstoffpreis erhält.
Die Menge des Oxydationsmittels wird so bemessen, dass einerseits eine möglichst weitgehende Oxydation des Siliciummonoxids zum Siliciumdioxid erfolgt, andererseits eine Verbrennung der zugeführten zu spaltenden Verbindung gering gehalten wird. Als zweckmässig haben sich Oxydationsmittelmengen'erwiesen, welche knapp unter oder über dem stöchioinetrischen Bedarf liegen. Es wurden jedoch auch noch brauchbare Ergebnisse mit drei— bis fünffachem Überschuss erzielt.
Das Mischungsverhältnis SiO0 zu Kuss lässt sich in einem weiten Spielraum dem vorgesehenen Verwendungszweck anpassen. Es hängt vom Typ und der Menge der eingespeisten, zu spaltenden Verbindung ab. Die gemäss der Erfindung hergestellten Mischungen sind je nach Menge der zugesetzten, thermisch zu Russ spaltbaren Verbindung von grauer bis tiefschwarzer Farbe und haben spezifische Oberflächengrossen von .5o bis 2oo m /g. Sie haben ein homogenes Aussehen und zeilen r.in elektronenmikroskopischen Bild (Vergrösserunf; 5o.ooo : 1) Partikelabmessungen zwischen 5 und 3oo Millimikron. JJiο elektronenmikroskopischen Vergrösserun^en neigen, dass Kiesel saure und Russ im Primärteilchenbereich in homogener> statistischer Verteilung vorliegen.
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Als spaltbare Stoffe kommen in erster^ ^inteT^bhXenwasserstoffe, wie niedere bis mittlere- Aliphaten und Olefine, Acetylen, aroTfiatisehe—Verbindungen, Anthracenole, Destillationsrückstände sowie Mischungen der genannten Stoffe in Betracht. Die Spaltung führt je nach Art des verwendeten Stoffes und der Versuchsbedingungen zu unterschiedlichen Russausbeuten. Bei der Spaltung können mehr oder weniger grosse Mengen an Olefinen anfallen. In solchen Fällen kann es nützlich sein, das vom Feststoff befreite Abgas im Kreislauf in den Prozess zurückzuführen oder die Olefine aus dem Abgas zu isolieren und erneut in den Prozess einzusetzen.
Die bei der Spaltung der russbildenden Verbindung entstehenden gasförmigen Produkte, wie Wasserstoff,Methan, Olefine verleihen zusammen mit dem dem elektrischen Lichtbogenofen entströmenden Kohlenmonoxid einen hohen Wert, welcher im einfachsten Verwertungsfall als Heizwert genutzt \\rerden kann. So wurde z.B. bei der Verwendung von Ligroin als russbildende Verbindung und Luft als Oxydationsmittel für das Siliciummonoxid ein Abgas mit 1R Vol.-% U^, 15 Vol.-$ CO, 7 VoI,-$» CH^ und 4 Vol.-# C2H^ erhalten.
Neben Siliciumdioxid und Russ können die Reaktionsprodukte auch noch Anteile an nicht umgesetztem Siliciummonoxid, welches entweder als festes SiO oder in Form der Disproportionierungsprodukte Si und SiO„ auftreten kann sowie solche von Siliciumcarbid enthalten. Diese Nebenprodukte liegen ebenso wie die Hauptprodukte Siliciumdioxid und Russ in hochdisperser Form und feinster Verteilung vor. Nachteilige Einflüsse der Beimengungen waren nicht zu beobachten.
Es ist ein Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens, dass dem SiO„/Russ-Gemisch noch weitere, für eine Verwendung in Gummimischungen erwünschte Stoffe in feinverteilter Form zugesetzt werden können. Hierzu zählen Stoffe, welche unter den Bedingungen der SiO-Gas-Erzeugung in die Gasphase über-
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führt und aus dieser beaTtrer1Oxydation und Abkühlung in hochdisperser Form niedergeschlagen^WO^oesUigniien. Zu diesen Stoffen zählt neben z.B. Aluminiumoxid und Magnesiumoxid das Zinkoxid« welches wichtiger Bestandteil vieler Gummimischungen ist. Es ist hierbei nur notwendig, dem Quarz/Koks-Einsatzgemisch eine entsprechende Menge an Zinkoxid zuzusetzen.
Zur Erzielung einer höheren Russausbeute und zur Variation der Eigenschaften des SiO„/Russ-Geraisehes kann es nützlich sein, das aus dem Lichtbogenofen austretende Siliciutnmonoxid mit einem anderen Gas, wie z.B. Stickstoff, Wasserstoff oder einem Edelgas zu verdünnen. Die Einführung dieser Gase erfolgt zweckmässigerweise durch Bohrungen in den Graphitelektroden oder durch besondere,' durch den Deckel des Lichtbogenofens geführte Rohre aus Graphit oder Siliciumcarbid.
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Beispiel Ί: — - «ü
In einem elektrischen Lichtbogenofen wurde ein Gemisch aus Quarzsand und Koksgries im Gewichts verhältnis 5 s 1 umgesetzt und stündlich 3|R kg gasförmiges Siliciummonoxid und 2,4 kg Kohlenmonoxid erzeugt. Durch eine Gasmischvorrichtung gemäss Fig. 3 wurden in den mit einer Temperatur zwischen 2ooo und 25oo G austretenden Gasstrahl stündlich über Kammer 2 12 Nm Luft sowie über Kammer 3 7» 4 Nm Propylen eingeführt. Aus dem Abscheider wurde ein tief schwarz gefärbtes Produkt abgezogen, welches eine spezifische Oberfläche von 69 in /g und ein Schüttgewicht von 27 g/l aufwies. Die chemische Analyse ergab einen Gehalt von 55 Gew. $ SiO t 3I Gew. $ Russ und 11 Gew. $ Sie. Der benzollösliche Anteil betrug 2 Gew.-^.
Elektronenmikroskopische Aufnahmen (Vergrösserung 5o.ooo : l) zeigen runde Primärteilchen von SiO2 mit Abmessungen zwischen ca. 5 und 3oo Millimikron sowie unregelmässig begrenzte, z.T. blättchenförmige Ruas-Primärteilchen mit Abmessungen zwischen ca» 5 und too Millimikron in gleiehmässiger Verteilung.
Beispiel 2;
In gleicher Anordnung und gleicher Weise wie in Beispiel 1 wurden 7,6 Nm Luft/h und 7, ο Nm Äthylen/h in den heissen SiO/CO-Gasstrahl eingespeist. Das erhaltene Produkt hatte eine spezifische Oberfläche von 52 m/g, ein Schüttgewicht von 27 g/i und eine Zusammensetzung von 52 Gew.-/o'SiO_, 25 Gew.56 Russ und 18 Gew.-^ SiG. Der benzollösliche Anteil betrug 8,3 Gew.-$.
- Io -
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Beispiel 3s
lh
Es wurde wie in Beispiel 2 verfahren, wobei jedoch, die stUnd-
3 ·· 3
liehe Luftmenge 26 Nm und die stündliche Äthylenmenge 6 Nm betrugen. Das erhaltene, schwarze Produkt hatte eine spezifische Oberfläche von 174 m /g, einen SiO2~Gehalt von 71 Gew.-$ und einen Russgehalt von 24 Gew.-^.
Beispiel 4;
In einen Gasstrahl aus Siliciummonoxid und Kohlenmonoxid mit einer Temperatur von ca, 2ooo bis 25oo C wurde aus einer Gasmischvorrichtung gemäss Fig. 3 Sauerstoff und Anthracenöl eingespeist. Es wurde ein tiefschwarzes Produkt mit einer spezifischen Oberfläche von 114 m /g und der Zusammensetzung 4« Gew.-^ SiO , 48 Gew.-^b Russ, 2 Gew.-$ SiC und 1 Gew.-^o Si erhalten!
Beispiel 5t
In einen elektrischen Lichtbogenofen wurden kontinuiex-lich R,5 kg eines Gemisches aus Quarzsplit und gebrochenem Silicium Lm Gewichtsverhältnis 2,1 : 1 eingeführt. In den aus dem Ofen austretenden Siliciuminonoxid-Gasstrahl wurden aus einer Gasmischvorrichtung gemäss Fig. 2 durch Kammer 2 stündlich 14 Nm Luft und durch Kammer 3 mit entsprechend kleinen Bohrungen stündlich 14 "1 Petroläther (flüssig) eingespeist. Das erhaltene Produkt hatte eine spezifische Oberfläche von 74 ra^/g, ein Schüttgewicht von 2° g/l und enthielt 74 Gew.-^ SiO und 2o Gew.-^ Russ. Elektronenmikroskopische Aufnahmen zeigten eine homogene Verteilung von SiO und Russ im Primärteilchenbereich.
Beispiel 6:
In einem elektrischen Lichtbogenofen wurde ein Gasstrahl mit ca. 3«7 kg gasförmigem Siliciummonoxid und 2,4 kg Kohlenmonoxid pro Stunde erzeugt. Durch ein Mischvorrichtung gemäss Fig. 2 wurden durch Kammer 2 5 Nm Luft/h und durch Kammer 3
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■■..-■ ■'* ο ■■.-■ :
7 1 Ligroin (Siedebereich 9o ■»· 1oo C) , das vorher verdampft wurde, eingeführt. Das erhaltene, schwarze Produkt hatte eine spezifische Oberfläche von 93 in /g und ein. Schüttgewicht von 29 g/l · Die chemische Zusammensetzung lautete auf 54 Gew.'-56 SiO , 21 Gew.-^ Kuss, 4 Gew. -$ Si und 1 Gew.-Jo SiC. Das Abgas hatte folgende Zusammensetzung: 1.8 Yol-fo IIO , 15 V0I-9& CO, 7 Vol-# CH^, 4 VoI-# C2H^, 3 Vol-$ CO2, 4o VoI—$ N^, Rest andere kohlenstoffhaltige Gase.
Beispiel 7i
Im elektrischen Lichtbogenofen wurde ein Gasstrom von 3,8 kg Siliciummonoxid und 2,4 kg Kohlenmonoxid erzeugt. Es kam eine Gasmischvorriclitung gemäss Fig. 2 zum Einsatz. Aus der unteren Kammer 2 strömten aus 60 Offnungen, welche mit einem Winkel von 45° gegen den Si0/C0-Gasstrahl geneigt waren, 5 Nm Luft/h und aus der Kammer 3 aus ebenfalls 60 Bohrungen 8,5 Nm Äthylen/h unter einem Neigungswinkel von 60 in den SiO-haltigen Gasstrom. Es wurde ein dunkelgraues Gemisch aus 23 Gew.-^ SiO-, 2o Gew.-^ Russ," 17 Gew.-% SiO und 41 Gew.-% SiC mit einer spezifischen Oberfläche von 92 m /g erhalten.
Beispiel 8:
In einen Gasstrom aus 3»8 kg Siliciummonoxid und 2,4 kg Kohlen monoxid mit einer Temperatur zwischen 2ooo und 25oo C wurden aus einer Gasmischvorrichtung gemäss Fig. 4 aus. der Kammer stündlich 1,6Nm Sauerstoff und aus der Kammer'3 stündlich 3,o Nm eines handelsüblichen C /c.-Flaschengases eingespeist. Man erhielt eine dunkelgraue, hochdisperse Mischung mit 62 Gew.-^ SiO , 13 Gew.-^ Russ, 13 Gew.-^ SiO und 13 Gew.-#· SiC, weiche eine spezifische Oberfläche von 1'3'o m^/g und ein SchUttgewicht von 37 g/l besass.
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Beispiel 9:
Es wurde nach Beispiel 5 gearbeitet, jedoch wurden zusätzlifch durch Bohrungen in den Elektroden stündlich 6 Nm Argon in den Lichtbogenofen eingeleitet. Das entstandene, hochdisperse Gemisch zeigte eine spezifische Oberfläche von 93 m /g, ein Schüttgewicht von 28 g/l und eine chemische Zusammensetzung von 67 Gei
und 3 Gew.-% SiC.
Setzung von 67 Gew.-^ SiO , 28 Gew.-^ Russ, 2 Gew.-^ Si
Beispiel Ίο;
Unter gleichartiger Arbeitsweise wie in Beispiel 9 wurde an-
stelle von Argon stündlich eine Gasmenge von 5 Nm Wasserstoff zugeführt. Das abgezogene Gemisch hatte eine spezifische Oberfläche von 89 m /g, ein Schüttgewicht von 28 g/l und eine chemische Zusammensetzung von 66 Gew.-^ SiO , 28 Gew.-# Russ, 4 Gew.-# Si und 2 Gew.-$ SiC.
Beispiel 11;
In einen Gasstrahl von stündlich 3,8 kg Siliciummonoxid und 2,4 kg Kohlenmonoxid wurden mittels einer Gasmischvor-
3 richtung gemäss Fig. 2 aus Kammer 2 5 Nm Wasserdampf und
3
aus Kammer 3 5 Nm Propylen eingespeist. Es wurde ein Produkt mit 69 Gew.-# SiO und 22 Gew.-^ Russ erhalten, welches eine spezifische Oberfläche von 61 m /g und ein Schüttgewicht von 35 g/l hatte. Das Produkt zeigte ein besonders stark ausgeprägtes hydrophobes Veraalten.
Beispiel 12t
In einem elektrischen Lictitbogenofen wurde stündlich ein Gemisch aus 5»5 kg Quarzsand, 1,1 kg Petrolkoks und o,45 kg Zinkoxid in die Gasphase überführt. In den austretenden, hoisson Gasstrahl wurde aus einer Gasmischvorrichtung nach. Pig. 3 über Kammer 2 8 Nnr* Luft/h und über Kammer 3 ^ Petroläther/h eingespeist. Aus dem Abscheider wurde ein schwarzes Produkt mit 64 Gew.-'^ SiO2, 26 Gew.-$ Russ und 5|3 Gew.-*Jb ZnO abgezogen« Die spezifische Oberfläcae betrug
73 m2/g, 1098 15/1982

Claims (6)

*."■■■ Patentansprüche
1.) Verfahren zur Herstellung hochdisperser, im wesentlichen aus Aktiv-Russ und aktiver Kieselsäure bestehender, homogener Mischungen durch pyrolytisch^ Umsetzung von Metalloxiden und/oder Siliciumoxiden und Kohlenstoffverbindungen in der Gasphase, dadurch gekennzeichnet, dass die gasförmigen Metalloxide und/oder Siliciummonoxid mit einem gasförmigen Oxydationsmittel oxydiert werden (Oxydationsreaktion) und Russ bildende Stoffe in die Oxydationszone oder unmittelbar über die Oxydationszone (Spaltungsreaktion) geleitet werden.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gasförmigen Metalloxide und/oder Siliciummonoxid in Gegenwart von Kohlenmonoxid mit einem gasförmigen Oxydationsmittel oxydiert werden.
3«) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxydationsreaktion durch Zuführung von Sauerstoff, Luft oder Fasser zu einem Siliciummonoxid enthaltenden oder aus diesem bestehenden, 2ooo bis 25oo C heissen Gasstrom, welcher mittels eines Lichtbogens aus Quarz und Silicium bzw. Koks und gegebenenfalls einem Metalloxid erzeugt wird, erfolgt.
4.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekenn— zeichnet, dass die Spaltungsreaktion durch Zuführung von Kohlenwasserstoffen, wie niederen bis mittleren Aliphaten oder Olefinen, Acetylen, aromatischen Verbindungen, Anthracenölen sowie deren Mischungen zum die zu oxydierenden und/oder die Oxydationsprodukte enthaltenden Gasstrom erfolgt.
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5«) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis Ut dadurch gekennzeichnet, dass der Siliciummonoxid enthaltende Gasstrom vor der Oxydations- und Spaltungsrealction mit Wasserstoff oder Stickstoff oder einem Edelgas verdünnt wird.
6.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Oxydations- und Spaltungsrealction an einem Slliciummonoxid-haltigen Gasstrom vorgenommen wird, welcher zusätzlich flüchtige Metalloxide, insbesondere Aluminiumoxid, Magnesiumoxid oder Zinkoxid enthält«
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DE1948443A 1969-09-25 1969-09-25 Verfahren zur Herstellung hochdisperser, homogener aus Siliciumdioxid und RuB bestehender oder diese enthaltender Mischungen Expired DE1948443C3 (de)

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