JPS621321B2 - - Google Patents
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- JPS621321B2 JPS621321B2 JP56200785A JP20078581A JPS621321B2 JP S621321 B2 JPS621321 B2 JP S621321B2 JP 56200785 A JP56200785 A JP 56200785A JP 20078581 A JP20078581 A JP 20078581A JP S621321 B2 JPS621321 B2 JP S621321B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高収率で微細分の二酸化ケイ素を製造
する方法及びその装置に関するものである。
する方法及びその装置に関するものである。
顔料品質のシリカを製造するために使用する燃
焼方法は石炭ガス又は水性ガスのような可燃性ガ
スの火炎で空気中又は酸素中において揮発性ケイ
素化合物を燃焼することにある。この方法は1926
年９月15日付の英国特許第258313号明細書及び
1935年11月22日付の英国特許第438782号明細書に
記憶されている。シリカは下記の反応によつて形
成され、下記の反応において四フツ化ケイ素及び
メタン、石炭ガスの成分は例として示されてい
る。
焼方法は石炭ガス又は水性ガスのような可燃性ガ
スの火炎で空気中又は酸素中において揮発性ケイ
素化合物を燃焼することにある。この方法は1926
年９月15日付の英国特許第258313号明細書及び
1935年11月22日付の英国特許第438782号明細書に
記憶されている。シリカは下記の反応によつて形
成され、下記の反応において四フツ化ケイ素及び
メタン、石炭ガスの成分は例として示されてい
る。
SiF4＋CH4＋2O2→SiO2＋CO2＋4HF
この反応は発熱である燃焼により熱が反応混合
物に供給されている限り、十分な高反応温度と達
成する蒸気相加水分解に弊害を与えることはな
い。
物に供給されている限り、十分な高反応温度と達
成する蒸気相加水分解に弊害を与えることはな
い。
しかし、この酸化反応において、シリカの粒子
サイズを制限することは困難である。実際、燃焼
が火炎強度の通常の調整に基づいて普通の状態で
行なわれた場合に、シリカは比較的稠密になり、
100nｍを越えて、400nｍまで又はそれ以上の平
均粒子サイズを有する。英国特許第258313号明細
書に記載された最少平均粒子サイズは150nｍで
ある。勿論これはゴム用の十分な補強制としては
非常に大きい。同時に収率は理論上低くとも10乃
至40％である。これは得られた製品がゴム増量剤
として及びグリース、塗料、ラツカーの増粘剤と
しての用途等の多くの重要な適用にとつて不十分
であることを意味し、同時に低収率のため価格が
比較的高い。
サイズを制限することは困難である。実際、燃焼
が火炎強度の通常の調整に基づいて普通の状態で
行なわれた場合に、シリカは比較的稠密になり、
100nｍを越えて、400nｍまで又はそれ以上の平
均粒子サイズを有する。英国特許第258313号明細
書に記載された最少平均粒子サイズは150nｍで
ある。勿論これはゴム用の十分な補強制としては
非常に大きい。同時に収率は理論上低くとも10乃
至40％である。これは得られた製品がゴム増量剤
として及びグリース、塗料、ラツカーの増粘剤と
しての用途等の多くの重要な適用にとつて不十分
であることを意味し、同時に低収率のため価格が
比較的高い。
1950年12月25日付のブロートンの米国特許第
2535036号明細書には次の式によつて蒸気相加水
分解を含むいわゆる顔料品質の無定形微細分形状
のシリカの製造方法が記載されている。
2535036号明細書には次の式によつて蒸気相加水
分解を含むいわゆる顔料品質の無定形微細分形状
のシリカの製造方法が記載されている。
SiF4＋2H2O〓SiO2＋4HF
蒸気相加水分解は上記ブロートン特許明細書に
指摘されている通り、液相加水分解よりも利点が
ある。しかしながら加水分解は吸熱反応であり、
四フツ化物からシリカに転化させるためには熱の
導入を必要とする。良好な反応を行なうため反応
物を少なくとも450℃まで導くことが必須であ
る。
指摘されている通り、液相加水分解よりも利点が
ある。しかしながら加水分解は吸熱反応であり、
四フツ化物からシリカに転化させるためには熱の
導入を必要とする。良好な反応を行なうため反応
物を少なくとも450℃まで導くことが必須であ
る。
前記米国特許明細書にはシリカの粒子サイズを
調整することができることは何等示されていな
い。実際の問題として、この反応において、シリ
カの粒子サイズを相当狭い範囲内に制御すること
も困難である。シリカがゴム化合物の補強剤とし
て用いられる場合にはシリカが50mm又はそれ以下
の平均粒子サイズを有することが望まれている。
この蒸気相加水分解で得られるシリカ粒子の大き
な粒子サイズは通常400nｍの大きさであり、平
均粒子サイズは100nｍから200nｍまでの範囲で
ある。
調整することができることは何等示されていな
い。実際の問題として、この反応において、シリ
カの粒子サイズを相当狭い範囲内に制御すること
も困難である。シリカがゴム化合物の補強剤とし
て用いられる場合にはシリカが50mm又はそれ以下
の平均粒子サイズを有することが望まれている。
この蒸気相加水分解で得られるシリカ粒子の大き
な粒子サイズは通常400nｍの大きさであり、平
均粒子サイズは100nｍから200nｍまでの範囲で
ある。
1958年１月７日付のフレメルトの米国特許第
2819151号明細書によると、フツ化ケイ素と、可
燃性ガスと酸素とが火炎で共に反応し、それによ
りシリカとフツ化水素を形成する。火炎強度は温
度を増大させ且つ転化時間を減少させるように普
通の強度よりも増大させる。火炎強度は以下に記
載の各種の方法により増大させることができ、そ
の強度は約5nｍから約50nｍまでの範囲内の算数
平均粒子を有する球状無定形粒子の形状における
シリカを製造するように特別な範囲内に制御され
ている。
2819151号明細書によると、フツ化ケイ素と、可
燃性ガスと酸素とが火炎で共に反応し、それによ
りシリカとフツ化水素を形成する。火炎強度は温
度を増大させ且つ転化時間を減少させるように普
通の強度よりも増大させる。火炎強度は以下に記
載の各種の方法により増大させることができ、そ
の強度は約5nｍから約50nｍまでの範囲内の算数
平均粒子を有する球状無定形粒子の形状における
シリカを製造するように特別な範囲内に制御され
ている。
反応は火炎の一定の地帯で継続する。このよう
な反応地帯における火炎の強度はシリカの粒子サ
イズを決定する上で非常に重要であり、このため
反応の強度と同じものと認めることができる。し
かしながら、反応地帯における火炎強度は火炎に
より放出された熱と直接比例する反応により放出
された熱による例外を測定することは困難であ
り、従つて本発明の目的のために、反応の強度は
火炎それ自体の強度により測定される。
な反応地帯における火炎の強度はシリカの粒子サ
イズを決定する上で非常に重要であり、このため
反応の強度と同じものと認めることができる。し
かしながら、反応地帯における火炎強度は火炎に
より放出された熱と直接比例する反応により放出
された熱による例外を測定することは困難であ
り、従つて本発明の目的のために、反応の強度は
火炎それ自体の強度により測定される。
火炎の強度は単位量及び単位時間につき放出さ
れた熱量によつて測定でき、即ちＢ．ｔ．ｕ．／Ｃｕ．
ｆｔ．ｍｉｎ．であ る。
れた熱量によつて測定でき、即ちＢ．ｔ．ｕ．／Ｃｕ．
ｆｔ．ｍｉｎ．であ る。
本発明の目的のためのこれらの量は英国熱量単
位、略してB.t.u.と、立方フイートと、分とで測
定される。表示の便宜のため、逆数B.t.u.単位が
使用され、即ち１／Ｂ．ｔ．ｕ．であるか又はBtu-1で
あ り、用語「逆数B.t.u.」及び「B.t.u-1」は火炎に
おいて１分間につき放出した各B.t.u.のための立
方フイートの火炎の量に関するものと理解されね
ばならない。
位、略してB.t.u.と、立方フイートと、分とで測
定される。表示の便宜のため、逆数B.t.u.単位が
使用され、即ち１／Ｂ．ｔ．ｕ．であるか又はBtu-1で
あ り、用語「逆数B.t.u.」及び「B.t.u-1」は火炎に
おいて１分間につき放出した各B.t.u.のための立
方フイートの火炎の量に関するものと理解されね
ばならない。
従つて、上記したフレメルト方法における火炎
度は約0.1B.t.u-1から約1.3×10-6B.t.u-1までの範
囲に維持されている。この範囲は本質的にはフツ
化ケイ素が本発明によつて反応を受ける普通の火
炎の強度以下にある。この強度範囲はこの範囲の
上下の火炎強度においてシリカ粒子サイズが再び
増大する限り重要である。
度は約0.1B.t.u-1から約1.3×10-6B.t.u-1までの範
囲に維持されている。この範囲は本質的にはフツ
化ケイ素が本発明によつて反応を受ける普通の火
炎の強度以下にある。この強度範囲はこの範囲の
上下の火炎強度においてシリカ粒子サイズが再び
増大する限り重要である。
米国特許第2535036号明細書に記載されたよう
な反応を行なう他の方法はフツ化ケイ素化合物を
気相において過熱蒸気と混合することにあり、そ
れによりフツ素化合物は少なくとも一部が加水分
解され、次の反応によつて微細分の二酸化ケイ素
とフツ化水素を形成し、 SiF4＋ｎ（2H2O）SiO2＋4HF そこで、ｎは乗数であり、該乗数により、水の
モル数が化学グラム分子量２より超過して得られ
た場合に乗算させられる。
な反応を行なう他の方法はフツ化ケイ素化合物を
気相において過熱蒸気と混合することにあり、そ
れによりフツ素化合物は少なくとも一部が加水分
解され、次の反応によつて微細分の二酸化ケイ素
とフツ化水素を形成し、 SiF4＋ｎ（2H2O）SiO2＋4HF そこで、ｎは乗数であり、該乗数により、水の
モル数が化学グラム分子量２より超過して得られ
た場合に乗算させられる。
この反応の熱力学は大規模に行なうことが非常
に困難であるということであり、従つてそれはフ
ツ化ケイ素化合物以外の金属ハロゲン化物と常に
対抗しない特別な問題を示す。上記反応の平均常
数はエス エイ ランフエステイー氏、テーオー
フアー氏、ジエイ シー ブロシヤー氏（工業技
術化学44 1448（1952））及びアイジ− リス氏
（物理化学14 571（1940））により計算された。
に困難であるということであり、従つてそれはフ
ツ化ケイ素化合物以外の金属ハロゲン化物と常に
対抗しない特別な問題を示す。上記反応の平均常
数はエス エイ ランフエステイー氏、テーオー
フアー氏、ジエイ シー ブロシヤー氏（工業技
術化学44 1448（1952））及びアイジ− リス氏
（物理化学14 571（1940））により計算された。
ランフエステイ氏等によると
log kp＝5.547−６３８３／Ｔ
であり、そこでkpは、大気圧における平均常数
でＴは絶対温度である。平均常数用の上記の式か
ら上記の反応用の転化度が物理化学に公知の方法
により計算できる。計算は異なる温度で、上記反
応においてｎを＝１、＝２及び＝10として、即ち
100％過剰の水と10倍過剰の水を有する化学量的
に必要な水蒸気の量で行なわれる。高温と多量の
過剰水が四フツ化ケイ素から二酸化ケイ素への転
化を促進する。例えば過剰水が化学量的に必要で
ある量よりも20倍も多い場合に1000℃の温度で97
％四フツ化ケイ素が転化されるが、化学量的な水
量が用いられた場合に転化度は43％のみである。
400℃の温度において、転化度はｎ＝10の場合に
20％で、ｎ＝１の場合に約５％である。
でＴは絶対温度である。平均常数用の上記の式か
ら上記の反応用の転化度が物理化学に公知の方法
により計算できる。計算は異なる温度で、上記反
応においてｎを＝１、＝２及び＝10として、即ち
100％過剰の水と10倍過剰の水を有する化学量的
に必要な水蒸気の量で行なわれる。高温と多量の
過剰水が四フツ化ケイ素から二酸化ケイ素への転
化を促進する。例えば過剰水が化学量的に必要で
ある量よりも20倍も多い場合に1000℃の温度で97
％四フツ化ケイ素が転化されるが、化学量的な水
量が用いられた場合に転化度は43％のみである。
400℃の温度において、転化度はｎ＝10の場合に
20％で、ｎ＝１の場合に約５％である。
この計算は実際に生じるところのものを予定す
るものに導き、気相でフツ化ケイ素化合物から多
量の微細分二酸化ケイ素を商業的に製造するため
の重要な障害を構成する。その気体反応生成混合
物が二酸化ケイ素とフツ化水素とを分離する前に
冷却された場合に、その反応が反転され、高温で
形成された微細分二酸化ケイ素がそこでフツ化水
素と反応し、次の反応によつて四フツ化ケイ素を
形成する。
るものに導き、気相でフツ化ケイ素化合物から多
量の微細分二酸化ケイ素を商業的に製造するため
の重要な障害を構成する。その気体反応生成混合
物が二酸化ケイ素とフツ化水素とを分離する前に
冷却された場合に、その反応が反転され、高温で
形成された微細分二酸化ケイ素がそこでフツ化水
素と反応し、次の反応によつて四フツ化ケイ素を
形成する。
SiO2＋4HFSiF4＋2H2O
この反転反応は600℃以下の温度において重要
になり、その温度が落下すると割合が増加する。
実験によれば、非常に大きい表面積を有する微細
分二酸化ケイ素は450℃以下の温度でフツ化水素
と迅速に反応する。従つて反応混合物の温度が間
接冷却によつて600℃と露点との間に下げられた
場合に、二酸化ケイ素は相当な範囲まで四フツ化
ケイ素に転化され、従つて生産率が低く、不経済
な方法を生じさせる。
になり、その温度が落下すると割合が増加する。
実験によれば、非常に大きい表面積を有する微細
分二酸化ケイ素は450℃以下の温度でフツ化水素
と迅速に反応する。従つて反応混合物の温度が間
接冷却によつて600℃と露点との間に下げられた
場合に、二酸化ケイ素は相当な範囲まで四フツ化
ケイ素に転化され、従つて生産率が低く、不経済
な方法を生じさせる。
反応が600℃及びそれ以上の温度で二酸化ケイ
素を形成する方向で進むと、高収率の二酸化ケイ
素を得ることができるが、しかし他の弊害が生じ
る。フツ化水素含有ガスはそのような高温におい
て腐食性が高く、従つて分離器用の適当な構造の
材料を見つけることが困難である。更に二酸化ケ
イ素粒子は高温において迅速に不均衡となるの
で、大きな粒子は大きくなるが、小さな粒子は小
さくなりそして最後には消滅してしまうし、又大
きな粒子サイズの製品から得られ、それは無活性
で、価値が無い。
素を形成する方向で進むと、高収率の二酸化ケイ
素を得ることができるが、しかし他の弊害が生じ
る。フツ化水素含有ガスはそのような高温におい
て腐食性が高く、従つて分離器用の適当な構造の
材料を見つけることが困難である。更に二酸化ケ
イ素粒子は高温において迅速に不均衡となるの
で、大きな粒子は大きくなるが、小さな粒子は小
さくなりそして最後には消滅してしまうし、又大
きな粒子サイズの製品から得られ、それは無活性
で、価値が無い。
上述した弊害はそのようなフツ化ケイ素化合物
が安価な副産物として多量に利用可能であるけれ
ど、微細分二酸化ケイ素を製造する上で四フツ化
ケイ素及び他のフツ化ケイ素化合物を使用するこ
とができなくなつてしまつたことにある。
が安価な副産物として多量に利用可能であるけれ
ど、微細分二酸化ケイ素を製造する上で四フツ化
ケイ素及び他のフツ化ケイ素化合物を使用するこ
とができなくなつてしまつたことにある。
1965年８月31日付のフレメルトの米国特許第
3203759号明細書に記載された方法によると、フ
ツ化ケイ素化合物と水の蒸気反応により得られた
二酸化ケイ素は反応地帯からのガス副散物と浮遊
二酸化ケイ素との混合物を反応混合物のものより
も低い温度を有する不活性ガスで、600℃以下ま
で、好ましくは350℃から575℃までの範囲、しか
し希薄混合物の露点以上まで反応混合物の温度を
減少するに十分な量で希薄することにより2nｍ
から200nｍサイズの粒子として活性形態で保持
させることができる。その後二酸化ケイ素が冷却
希薄懸濁から分離される。高品質の二酸化ケイ素
が高収率で得られ、そのような温度における反応
の可逆性から見て意外な結果が得られる。
3203759号明細書に記載された方法によると、フ
ツ化ケイ素化合物と水の蒸気反応により得られた
二酸化ケイ素は反応地帯からのガス副散物と浮遊
二酸化ケイ素との混合物を反応混合物のものより
も低い温度を有する不活性ガスで、600℃以下ま
で、好ましくは350℃から575℃までの範囲、しか
し希薄混合物の露点以上まで反応混合物の温度を
減少するに十分な量で希薄することにより2nｍ
から200nｍサイズの粒子として活性形態で保持
させることができる。その後二酸化ケイ素が冷却
希薄懸濁から分離される。高品質の二酸化ケイ素
が高収率で得られ、そのような温度における反応
の可逆性から見て意外な結果が得られる。
反応混合物を冷却するために、不活性ガス、即
ち反応混合物から回収することが所望されている
組成物とは反応しないガスを用いることができ
る。適当なガスは空気、水蒸気、窒素、二酸化炭
素、ネオン、ヘリウム、アルゴン及びそれらの希
薄ガスと、酸化行程からの排出ガスとにより例証
される。好ましい希薄剤は微細分二酸化ケイ素が
分離された後の反応からの排出ガス又は副産物ガ
スであり、それらは気体組成物の濃度を下げない
ようにさせるために適当な温度に冷却させ、それ
により所望されている場合にフツ化水素と無反応
四フツ化ケイ素とを容易に回収する。
ち反応混合物から回収することが所望されている
組成物とは反応しないガスを用いることができ
る。適当なガスは空気、水蒸気、窒素、二酸化炭
素、ネオン、ヘリウム、アルゴン及びそれらの希
薄ガスと、酸化行程からの排出ガスとにより例証
される。好ましい希薄剤は微細分二酸化ケイ素が
分離された後の反応からの排出ガス又は副産物ガ
スであり、それらは気体組成物の濃度を下げない
ようにさせるために適当な温度に冷却させ、それ
により所望されている場合にフツ化水素と無反応
四フツ化ケイ素とを容易に回収する。
しかし、米国特許第3203759号の方法は高流動
率の取扱いを容易に代行するのではなく、従つて
或る単位において１時間につき約100Kgの二酸化
ケイ素以上で二酸化ケイ素を高率で製造すること
は困難である。反応製品の冷却は常に反応混合物
の量により冷却ガス量の３倍から４倍必要とし、
この多量のガス量の取扱いは微細分二酸化ケイ素
を分離し且つ集収するための大型で高価な装置を
必要とする。更に二酸化ケイ素の分離以前の保持
時間はガス量が増大するので相当延長され、品質
と収率の双方を妨害する。
率の取扱いを容易に代行するのではなく、従つて
或る単位において１時間につき約100Kgの二酸化
ケイ素以上で二酸化ケイ素を高率で製造すること
は困難である。反応製品の冷却は常に反応混合物
の量により冷却ガス量の３倍から４倍必要とし、
この多量のガス量の取扱いは微細分二酸化ケイ素
を分離し且つ集収するための大型で高価な装置を
必要とする。更に二酸化ケイ素の分離以前の保持
時間はガス量が増大するので相当延長され、品質
と収率の双方を妨害する。
従来のガス冷却器を使用することにより二酸化
ケイ素含有ガス反応混合物を冷却する試みが行な
われた。しかし、二酸化ケイ素は冷却面に粘着す
る傾向を有し、伝熱の有効性を減少する層を形成
し、同時にガス流を妨害し、その結果二酸化ケイ
素の品質が非常に害される。伝熱表面に粘着する
二酸化ケイ素は冷却表面から分離し且つ最終用途
においてシリカの望ましい性質から減じるため望
まれていないところの同伴シリカと混合するよう
になる硬質組粒子又は粗粒子に除々に転化され
る。
ケイ素含有ガス反応混合物を冷却する試みが行な
われた。しかし、二酸化ケイ素は冷却面に粘着す
る傾向を有し、伝熱の有効性を減少する層を形成
し、同時にガス流を妨害し、その結果二酸化ケイ
素の品質が非常に害される。伝熱表面に粘着する
二酸化ケイ素は冷却表面から分離し且つ最終用途
においてシリカの望ましい性質から減じるため望
まれていないところの同伴シリカと混合するよう
になる硬質組粒子又は粗粒子に除々に転化され
る。
本発明の方法によれば、ガス反応混合物に同伴
させたフツ化水素と二酸化ケイ素を形成するため
火炎反応地帯においてフツ化ケイ素を蒸気相で水
蒸気と、可燃性ガスと、遊離酸素含有ガスに反応
させ、火炎反応地帯からガス反応混合物を回収
し、その後すぐにガス反応混合物をガス流に並列
し且つ約20mmから約150mmまでの範囲内の直径と
冷却面を構成する平坦面とを有する直線通路に強
制下で300以上のレイノズル数流通させることに
よりガス反応混合物と同伴二酸化ケイ素を700℃
以下の温度に迅速に冷却させることにより高収率
で良質の二酸化ケイ素を製造するものである。
させたフツ化水素と二酸化ケイ素を形成するため
火炎反応地帯においてフツ化ケイ素を蒸気相で水
蒸気と、可燃性ガスと、遊離酸素含有ガスに反応
させ、火炎反応地帯からガス反応混合物を回収
し、その後すぐにガス反応混合物をガス流に並列
し且つ約20mmから約150mmまでの範囲内の直径と
冷却面を構成する平坦面とを有する直線通路に強
制下で300以上のレイノズル数流通させることに
よりガス反応混合物と同伴二酸化ケイ素を700℃
以下の温度に迅速に冷却させることにより高収率
で良質の二酸化ケイ素を製造するものである。
本発明は四フツ化ケイ素を水蒸気で蒸気相加水
分解させることにより高収率で二酸化ケイ素を製
造する装置をも提供し、該装置は (1) フツ化水素と同伴二酸化ケイ素を含有するガ
ス反応混合物を形成するため蒸気相においてフ
ツ化水素と、可燃性ガスと、遊離酸素含有ガス
とを反応させるため少なくとも１つのバーナー
を有する火炎反応地帯を形成する反応器と、 (2) 火炎反応地帯を発生させるためバーナーにフ
ツ化ケイ素と、可燃性ガスと、遊離酸素含有ガ
スとの供給材料を供給するための供給機構と、 (3) 約20mmから約150mmまでの範囲内の直径を有
する多数の直線通路と、ガス反応混合物と同伴
二酸化ケイ素の温度を選定したガス流通率にお
いて流通中に700℃以下に減少させるために適
宜な長さにさせた冷却面を構成する平坦壁とか
ら成る冷却機構と、 (4) 二酸化ケイ素を含有するガス反応混合物を火
炎反応地帯から平坦壁の片側上の通路を通して
流通させる流通機構と、 (5) ガス混合物に接触する表面を700℃以下の温
度に冷たく保持するために壁の反対側に冷却媒
体を流通させる流通機構と、 から構成してある。
分解させることにより高収率で二酸化ケイ素を製
造する装置をも提供し、該装置は (1) フツ化水素と同伴二酸化ケイ素を含有するガ
ス反応混合物を形成するため蒸気相においてフ
ツ化水素と、可燃性ガスと、遊離酸素含有ガス
とを反応させるため少なくとも１つのバーナー
を有する火炎反応地帯を形成する反応器と、 (2) 火炎反応地帯を発生させるためバーナーにフ
ツ化ケイ素と、可燃性ガスと、遊離酸素含有ガ
スとの供給材料を供給するための供給機構と、 (3) 約20mmから約150mmまでの範囲内の直径を有
する多数の直線通路と、ガス反応混合物と同伴
二酸化ケイ素の温度を選定したガス流通率にお
いて流通中に700℃以下に減少させるために適
宜な長さにさせた冷却面を構成する平坦壁とか
ら成る冷却機構と、 (4) 二酸化ケイ素を含有するガス反応混合物を火
炎反応地帯から平坦壁の片側上の通路を通して
流通させる流通機構と、 (5) ガス混合物に接触する表面を700℃以下の温
度に冷たく保持するために壁の反対側に冷却媒
体を流通させる流通機構と、 から構成してある。
冷却面は各種の形状、例えば管状冷却器又は板
状冷却器として形成することができる。重要な点
は二酸化ケイ素含有ガスを冷却面と平行に流通さ
せ、冷却面をなめらかな面にし、レイノルズ数を
300以上にさせたことにある。従つて冷却面には
冷却器に沿つて流れるガスの自由流通を阻止する
ような凹凸形状を備えてはならない。
状冷却器として形成することができる。重要な点
は二酸化ケイ素含有ガスを冷却面と平行に流通さ
せ、冷却面をなめらかな面にし、レイノルズ数を
300以上にさせたことにある。従つて冷却面には
冷却器に沿つて流れるガスの自由流通を阻止する
ような凹凸形状を備えてはならない。
レイノルズ数が300以下である場合に、冷却面
上に二酸化ケイ素の析出が生じ、熱伝達を非常に
減少させる。熱伝達面に粘着する二酸化ケイ素は
硬質粗粒子に除々に変換し、該硬質粗粒子は一定
時間径過後に冷却面から離れ、製造された二酸化
ケイ素に混合する。このため二酸化ケイ素中に粗
粒子といわれる大きな粒子の部分が増大し、これ
が各種の用途にとつて基本的な不利益となつてい
る。
上に二酸化ケイ素の析出が生じ、熱伝達を非常に
減少させる。熱伝達面に粘着する二酸化ケイ素は
硬質粗粒子に除々に変換し、該硬質粗粒子は一定
時間径過後に冷却面から離れ、製造された二酸化
ケイ素に混合する。このため二酸化ケイ素中に粗
粒子といわれる大きな粒子の部分が増大し、これ
が各種の用途にとつて基本的な不利益となつてい
る。
ガス流は強圧下で通路を通して流通し、300以
上のレイノルズ数における乱流を保持することに
より、冷却表面上の二酸化ケイ素の析出が阻止さ
れるか又は防止される。二酸化ケイ素の析出は更
に通路冷却面を平坦にさせること、即ちガス混合
物の自由流通を妨害するようなでこぼこな表面に
備えないことにより減少される。
上のレイノルズ数における乱流を保持することに
より、冷却表面上の二酸化ケイ素の析出が阻止さ
れるか又は防止される。二酸化ケイ素の析出は更
に通路冷却面を平坦にさせること、即ちガス混合
物の自由流通を妨害するようなでこぼこな表面に
備えないことにより減少される。
図は四フツ化ケイ素を二酸化ケイ素に蒸気相加
水分解させ、反応混合物を冷却し、そして二酸化
ケイ素を回収するため本発明による反応器と、一
連のサイクロン分離器と、冷却器とを含んだ装置
を示す。
水分解させ、反応混合物を冷却し、そして二酸化
ケイ素を回収するため本発明による反応器と、一
連のサイクロン分離器と、冷却器とを含んだ装置
を示す。
最適な収率のために、ガス反応混合物と同伴二
酸化ケイ素が火炎反応地帯から冷却器に直接流通
するので、火炎反応地帯と冷却器との間の通過時
間が１秒又はそれ以下、いかなる場合にも２秒以
下であることが好ましい。
酸化ケイ素が火炎反応地帯から冷却器に直接流通
するので、火炎反応地帯と冷却器との間の通過時
間が１秒又はそれ以下、いかなる場合にも２秒以
下であることが好ましい。
壁部が冷却面を形成する通路は通路と交差する
縦方向に直線又は彎曲面をそしてガス流と整列し
て長手方向に直線面を有して管部材内において管
状として又は狭い縦長状、介在板状として形成で
き、従つて冷却面を通るか又は冷却面に沿う直接
ガス流を妨害しない姿勢をとつている。
縦方向に直線又は彎曲面をそしてガス流と整列し
て長手方向に直線面を有して管部材内において管
状として又は狭い縦長状、介在板状として形成で
き、従つて冷却面を通るか又は冷却面に沿う直接
ガス流を妨害しない姿勢をとつている。
冷却媒体はガス又は液体のような流体にさせる
ことができる。沸点が700℃以下であり、沸騰温
度が選定した範囲内にある圧力下において沸騰温
度になる液体を用いることにより望ましい範囲内
で良好な温度制御が達成できる。従つて例えば圧
力下の沸騰湯が冷却媒体として使用でき、冷却中
に発生された蒸気は回収され、装置のほかの場所
を加熱する目的及びフツ化ケイ素の加水分解にお
ける副産物として形成したフツ化水素の分離と回
収のためにも使用できる。
ことができる。沸点が700℃以下であり、沸騰温
度が選定した範囲内にある圧力下において沸騰温
度になる液体を用いることにより望ましい範囲内
で良好な温度制御が達成できる。従つて例えば圧
力下の沸騰湯が冷却媒体として使用でき、冷却中
に発生された蒸気は回収され、装置のほかの場所
を加熱する目的及びフツ化ケイ素の加水分解にお
ける副産物として形成したフツ化水素の分離と回
収のためにも使用できる。
冷却媒体の循環は冷却表面を700℃以下の温度
に保持させるために生じさせねばならず、急速な
ガス流状態下の場合にはガス反応混合物と同伴二
酸化ケイ素の必要な冷却を行なうために冷却表面
をガス反応混合物の温度以下にしなければならな
いので、好ましくは400℃以下に保持するために
行なわねばならない。
に保持させるために生じさせねばならず、急速な
ガス流状態下の場合にはガス反応混合物と同伴二
酸化ケイ素の必要な冷却を行なうために冷却表面
をガス反応混合物の温度以下にしなければならな
いので、好ましくは400℃以下に保持するために
行なわねばならない。
他方、冷却表面はガス反応混合物中の消耗燃焼
ガスの露点以下の温度に冷却されてはならないこ
とが重要である。その他の点では、これらのガス
の液化の危険があり、冷却表面の腐食を有する。
この露点は普通約80℃である。
ガスの露点以下の温度に冷却されてはならないこ
とが重要である。その他の点では、これらのガス
の液化の危険があり、冷却表面の腐食を有する。
この露点は普通約80℃である。
冷却表面の表面積、即ち巾と長さはガス反応混
合物が700℃以下の温度に、好ましくは冷却表面
に沿う通過の行程中において冷却表面を離れる時
に約500℃から約150℃までの範囲内の温度に冷却
されるように選定されている。
合物が700℃以下の温度に、好ましくは冷却表面
に沿う通過の行程中において冷却表面を離れる時
に約500℃から約150℃までの範囲内の温度に冷却
されるように選定されている。
火炎反応地帯の発生において、火炎強度は0.1
×10-5B.t.u-1から1.3×10-5B.t.u.-1まで放出され
るようにしなければならない。火炎強度がこの強
度以上でも以下の場合でも大きな粒子サイズが得
られてしまう。
×10-5B.t.u-1から1.3×10-5B.t.u.-1まで放出され
るようにしなければならない。火炎強度がこの強
度以上でも以下の場合でも大きな粒子サイズが得
られてしまう。
強度がその値よりも低い場合に反応は非常にゆ
つくり進行するので、大きな粒子を形成するため
小さな粒子の成長を生じさせるための時間を有す
ることがわかる。
つくり進行するので、大きな粒子を形成するため
小さな粒子の成長を生じさせるための時間を有す
ることがわかる。
強度がその値よりも上である場合、火炎の一部
は非常に熱く、他の一部は非常に冷たくなるの
で、冷たい部分で凝結され且つ残留する小さい粒
子は大きく成長し、熱い部分は通過する冷たい部
分で凝結された小さな粒子は発散されてしまう。
は非常に熱く、他の一部は非常に冷たくなるの
で、冷たい部分で凝結され且つ残留する小さい粒
子は大きく成長し、熱い部分は通過する冷たい部
分で凝結された小さな粒子は発散されてしまう。
火炎強度とその火炎強度が有する反応強度は複
数の手段により特別の範囲内で制御させることが
できる。当業者には多くのものが浮かぶであろう
が、以下好ましいものを説明する。
数の手段により特別の範囲内で制御させることが
できる。当業者には多くのものが浮かぶであろう
が、以下好ましいものを説明する。
普通の火炎において、可燃性ガスとフツ化ケイ
素含有ガスが燃焼を支持するに十分な酸素を有す
る火炎地帯において混合される。ガスの１つ又は
それ以上が予め加熱される場合又はガスが火炎反
応地帯において乱流で混合される場合にこの技術
を本発明に用いることができる。その他の点につ
いては、フツ化ケイ素と可燃性ガスを火炎に導入
する前に酸素含有ガスの一部又は全部と共に混合
することが望まれている。予め形成された混合が
25％の酸素含有ガスを含有する場合に強度の増大
が非常に著しくなる。
素含有ガスが燃焼を支持するに十分な酸素を有す
る火炎地帯において混合される。ガスの１つ又は
それ以上が予め加熱される場合又はガスが火炎反
応地帯において乱流で混合される場合にこの技術
を本発明に用いることができる。その他の点につ
いては、フツ化ケイ素と可燃性ガスを火炎に導入
する前に酸素含有ガスの一部又は全部と共に混合
することが望まれている。予め形成された混合が
25％の酸素含有ガスを含有する場合に強度の増大
が非常に著しくなる。
フツ化ケイ素、可燃性ガス及び酸素含有ガスは
細い噴射を用い且つそれらのガスを圧力下で火炎
中に排出させることにより火炎地帯で完全に混合
させることができる。噴射が小さく且つ共通焦点
上に突き当る場合に、混合が非常に完全になる。
良好な混合を保証するためにガス混合物にうず巻
運動を与えることができる。
細い噴射を用い且つそれらのガスを圧力下で火炎
中に排出させることにより火炎地帯で完全に混合
させることができる。噴射が小さく且つ共通焦点
上に突き当る場合に、混合が非常に完全になる。
良好な混合を保証するためにガス混合物にうず巻
運動を与えることができる。
可燃性ガスと、四フツ化ケイ素と酸素含有ガス
の一部とを共に混合しその後その混合物を多数の
小さい噴射口から火炎地帯に排出することも好適
である。この場合に、各噴射口に小さく強烈な火
炎が得られる。
の一部とを共に混合しその後その混合物を多数の
小さい噴射口から火炎地帯に排出することも好適
である。この場合に、各噴射口に小さく強烈な火
炎が得られる。
可燃性ガスに対するフツ化ケイ素の割合は火炎
度に影響を及ぼし、フツ化ケイ素の量が多い場合
に火炎度は低くなる。更に、４フツ化ケイ素の量
は二酸化ケイ素の収率に相当の影響を及ぼし、フ
ツ化ケイ素の量の増大により二酸化ケイ素の収率
が減少する。従つて、そのほとんどは以下に示し
た例から明らかな通り相当過剰の可燃性ガスを使
用することが適当である。しかし、これらの要因
を銘記して、フツ化ケイ素の量は広い範囲に亘つ
て変化させることができる。可燃性ガスとして水
素を用いる場合に、１リツトルの水素に対して約
0.5ｇ以下の四フツ化ケイ素を用いることにより
高収率が得られ、市販のプロパンガスが用いられ
た場合に１リツトルのガスにつき約1.5ｇ以下の
四フツ化ケイ素が最適であり、燃焼したガス量用
の実際の方法を作るうえに非常に小さいため有効
にフツ素の量と少なくするので経済的理由により
指示された通り、少ない範囲の例外はない。
度に影響を及ぼし、フツ化ケイ素の量が多い場合
に火炎度は低くなる。更に、４フツ化ケイ素の量
は二酸化ケイ素の収率に相当の影響を及ぼし、フ
ツ化ケイ素の量の増大により二酸化ケイ素の収率
が減少する。従つて、そのほとんどは以下に示し
た例から明らかな通り相当過剰の可燃性ガスを使
用することが適当である。しかし、これらの要因
を銘記して、フツ化ケイ素の量は広い範囲に亘つ
て変化させることができる。可燃性ガスとして水
素を用いる場合に、１リツトルの水素に対して約
0.5ｇ以下の四フツ化ケイ素を用いることにより
高収率が得られ、市販のプロパンガスが用いられ
た場合に１リツトルのガスにつき約1.5ｇ以下の
四フツ化ケイ素が最適であり、燃焼したガス量用
の実際の方法を作るうえに非常に小さいため有効
にフツ素の量と少なくするので経済的理由により
指示された通り、少ない範囲の例外はない。
酸素又は酸素含有ガスの量も火炎強度に相当な
影響を有し、過剰の酸素（理論的な量と比較し
て）はその強度を通常最大に増大するが、しかし
この点を超えた酸素含有ガスの更に超過は火炎度
を下げ、火炎を非常に不適切にする。火炎度が高
い場合には火炎中に導入したガスの混合を強烈に
行ない、火炎度が低い場合には最適の火炎強度を
得るために必要な酸素の量が多い。実際におい
て、10％乃至75％の過剰酸素が望ましいことが立
証された。
影響を有し、過剰の酸素（理論的な量と比較し
て）はその強度を通常最大に増大するが、しかし
この点を超えた酸素含有ガスの更に超過は火炎度
を下げ、火炎を非常に不適切にする。火炎度が高
い場合には火炎中に導入したガスの混合を強烈に
行ない、火炎度が低い場合には最適の火炎強度を
得るために必要な酸素の量が多い。実際におい
て、10％乃至75％の過剰酸素が望ましいことが立
証された。
希薄ガスの火炎中に、例えば窒素、フツ化水素
又は水蒸気を導入すれば火炎度は相当減少する。
従つて火炎中に多少の量の不活性ガスが存在する
場合に、非常に強烈な混合を備えることが必要で
あり、所望の火炎度を得るために予め加熱したガ
スをも使用することができる。他方火炎中に導入
したガスが希薄されない場合、又は不活性ガスで
その一部のみが希薄された場合に、火炎度は50n
ｍよりも粗い平均粒子サイズを与える0.1×
10-5B.t.u.-1を越すことができる。
又は水蒸気を導入すれば火炎度は相当減少する。
従つて火炎中に多少の量の不活性ガスが存在する
場合に、非常に強烈な混合を備えることが必要で
あり、所望の火炎度を得るために予め加熱したガ
スをも使用することができる。他方火炎中に導入
したガスが希薄されない場合、又は不活性ガスで
その一部のみが希薄された場合に、火炎度は50n
ｍよりも粗い平均粒子サイズを与える0.1×
10-5B.t.u.-1を越すことができる。
上述した通り、ガスの１つ又はそれ以上、若し
くはガス混合物を火炎地帯に導入する前に予め加
熱することができる。この変形例は上述の方法と
結合させることができる。温度が高ければ、予加
熱の効果が大きい。しかし、四フツ化ケイ素と水
蒸気の両方を含有するガス混合物を予め加熱する
際に、温度はガスがシリカを形成するために反応
するところの温度よりも低くしなければならず、
通常400℃がそのような反応のための敷居値温度
である。
くはガス混合物を火炎地帯に導入する前に予め加
熱することができる。この変形例は上述の方法と
結合させることができる。温度が高ければ、予加
熱の効果が大きい。しかし、四フツ化ケイ素と水
蒸気の両方を含有するガス混合物を予め加熱する
際に、温度はガスがシリカを形成するために反応
するところの温度よりも低くしなければならず、
通常400℃がそのような反応のための敷居値温度
である。
火炎の熱と強度は更に熱反射面内の火炎地帯の
一部又は全部を包囲することにより増大させるこ
とができる。例えばセラミツク表面加工のレンガ
が使用できる。
一部又は全部を包囲することにより増大させるこ
とができる。例えばセラミツク表面加工のレンガ
が使用できる。
上述した工程の２つ又はそれ以上を組合せるこ
とにより更に火炎度を増大させる。
とにより更に火炎度を増大させる。
完全に均等の強度の火炎を有することが所望さ
れている。このため強度を小さな火炎でより均等
にさせるようにするため１つの大きな火炎よりも
むしろ多数の小さな火炎が使用できる。混合ガス
を火炎中に導入する際に、火炎ガスの大小に関係
なく、荒い乱流も均等性を増大する傾向がある。
それは火炎を非常に均等にし、シリカの分配粒子
サイズを非常に均等にする。即ち大きな粒子サイ
ズと小さな粒子サイズとの間の差を小さくし、粒
子サイズを平均にする。均等性は多少の範囲まで
は使用されるバーナーの型式に依存する。
れている。このため強度を小さな火炎でより均等
にさせるようにするため１つの大きな火炎よりも
むしろ多数の小さな火炎が使用できる。混合ガス
を火炎中に導入する際に、火炎ガスの大小に関係
なく、荒い乱流も均等性を増大する傾向がある。
それは火炎を非常に均等にし、シリカの分配粒子
サイズを非常に均等にする。即ち大きな粒子サイ
ズと小さな粒子サイズとの間の差を小さくし、粒
子サイズを平均にする。均等性は多少の範囲まで
は使用されるバーナーの型式に依存する。
火炎度の好ましい範囲を現わすシリカ製品の
5nｍから50nｍまでの粒子サイズの範囲におい
て、酸素含有ガスと、四フツ化ケイ素と、可燃性
ガスとの量の割合を比較的大きく変更しても粒子
サイズはさほど変化しないことを指摘しなければ
ならない。しかし、1.3×10-5B.t.u.-1以上の範囲
において、その割合の比較的小さい相違は粒子サ
イズを非常に変化させ、粒子サイズの分配も大き
くなる。
5nｍから50nｍまでの粒子サイズの範囲におい
て、酸素含有ガスと、四フツ化ケイ素と、可燃性
ガスとの量の割合を比較的大きく変更しても粒子
サイズはさほど変化しないことを指摘しなければ
ならない。しかし、1.3×10-5B.t.u.-1以上の範囲
において、その割合の比較的小さい相違は粒子サ
イズを非常に変化させ、粒子サイズの分配も大き
くなる。
フツ化ケイ素として、四フツ化ケイ素が本発明
の方法に好適に使用される。ケイフツ化水素酸
H2SiF6及びSi2F6のような蒸気相で四フツ化物を
発生する化合物も使用でき、フツ化水素酸ケイ素
HSiF3、H2SiF2及びH3SiFは直ぐに利用できず且
つ四フツ化物よりも非常に高価であるけれど、別
の可能性を現わす。
の方法に好適に使用される。ケイフツ化水素酸
H2SiF6及びSi2F6のような蒸気相で四フツ化物を
発生する化合物も使用でき、フツ化水素酸ケイ素
HSiF3、H2SiF2及びH3SiFは直ぐに利用できず且
つ四フツ化物よりも非常に高価であるけれど、別
の可能性を現わす。
本発明の方法に利用される四フツ化ケイ素は各
種公知の方法のいずれかにより発生させることが
できる。
種公知の方法のいずれかにより発生させることが
できる。
１つの方法は公知であり且つ文献に示されてい
る。ホタル石がその原料として使用することがで
きる。これは次の反応によつて硫酸溶液と砂と反
応する。
る。ホタル石がその原料として使用することがで
きる。これは次の反応によつて硫酸溶液と砂と反
応する。
2caF2＋SiO2＋2H2SO4→
SiF4＋2CaSO4＋2H2O
70％の硫酸溶液が使用され、その原料が混合さ
れ且つ加熱された場合に、四フツ化ケイ素ガスが
遊離され、そしてこれは上述した通り可燃性ガス
及び酸素含有ガスと混合できる。
れ且つ加熱された場合に、四フツ化ケイ素ガスが
遊離され、そしてこれは上述した通り可燃性ガス
及び酸素含有ガスと混合できる。
英国特許第438782号明細書には、フツ化ケイ素
がガスとして放出される水性フツ化水素酸を有す
る粘土、廃ガラス等のような粉砕砂又はケイ酸塩
の加工を含む別の方法が記載されている。この方
法は循環方法で本発明の反応の利用を可能とし、
四フツ化ケイ素を形成するため再び砂と反応させ
るよう所望のケイ素形成反応の副産物として遊離
されたフツ化水素を再循環させる。実際に、この
場合の方法はゴムの配合に使用するために所望さ
れた無定形総粒子サイズに砂を変形する。ノルデ
マン パブリツシングコンパニー発行（1943
年）、エフアライン著、無機化学第４版 第774頁
乃至第781頁参照。
がガスとして放出される水性フツ化水素酸を有す
る粘土、廃ガラス等のような粉砕砂又はケイ酸塩
の加工を含む別の方法が記載されている。この方
法は循環方法で本発明の反応の利用を可能とし、
四フツ化ケイ素を形成するため再び砂と反応させ
るよう所望のケイ素形成反応の副産物として遊離
されたフツ化水素を再循環させる。実際に、この
場合の方法はゴムの配合に使用するために所望さ
れた無定形総粒子サイズに砂を変形する。ノルデ
マン パブリツシングコンパニー発行（1943
年）、エフアライン著、無機化学第４版 第774頁
乃至第781頁参照。
循環方法において有益なその他の方法におい
て、フツ化水素酸の水溶液がシリカを充填した室
内に流通され、Ｘが１、１、２以下又はそれ以上
であるフツ化水素酸（（HF）X・SiF4）の溶液を発
生させる。これは前述した通り蒸発され且つ反応
される。燃焼反応からの溶出液中のフツ化水素及
び四フツ化ケイ素は混合フツ化水素酸塩ナトリウ
ムを形成するため水中又は固形フツ化ナトリウム
に、又は水性フツ化ケイ素酸溶液及び文献に記載
された他の物の吸収させることができ、必要な場
合に濃縮させ、その後新しい量のフツ化ケイ素酸
を製造するために再び使用させることができる。
て、フツ化水素酸の水溶液がシリカを充填した室
内に流通され、Ｘが１、１、２以下又はそれ以上
であるフツ化水素酸（（HF）X・SiF4）の溶液を発
生させる。これは前述した通り蒸発され且つ反応
される。燃焼反応からの溶出液中のフツ化水素及
び四フツ化ケイ素は混合フツ化水素酸塩ナトリウ
ムを形成するため水中又は固形フツ化ナトリウム
に、又は水性フツ化ケイ素酸溶液及び文献に記載
された他の物の吸収させることができ、必要な場
合に濃縮させ、その後新しい量のフツ化ケイ素酸
を製造するために再び使用させることができる。
固形フツ化ナトリウムを利用する循環方法にお
いて、次の反応が行なわれる。
いて、次の反応が行なわれる。
約300℃以下、例えば105℃における吸収
NaF＋HF→NaHF2（又はNaH2F）
2NaF（過剰SiF4）→Na2SiF6
約325℃又はそれ以上、例えば350℃における離脱
NaHF2（又はNaH2F）→NaF＋HF
従つて、そこで得られたフツ化水素は再循環さ
れ、四フツ化ケイ素を形成するため水溶液中でシ
リカと再度反応される。
れ、四フツ化ケイ素を形成するため水溶液中でシ
リカと再度反応される。
本発明の方法における可燃性ガスとして、酸素
それ自体を含んでいる酸素含有ガスが使用でき、
酸素が例えばフツ化ケイ素酸又は水蒸気のような
他の形態で酸素を火炎に供給させる場合に一酸化
炭素のような酸素を含有しない他の可燃性ガスが
使用できる。揮発性炭化水素及びその混合物は豊
富で且つ安価であるため供給原料として便宜であ
り、これらの中で脂肪族、脂環式及び芳香族炭化
水素を挙げることができる。可燃性ガスの例は製
造ガス、天然ガス（ほとんどメタン及びエタ
ン）、市販プロパンガス（メタン、エタン、プロ
パン及びブタンの混合物）、市販ブタンガス、ベ
ンゼン、水性ガス（水素と一酸化炭素の混合
物）、灯油、メタン、エタン、ナフテン及び蒸気
相における全てのガソリンである。
それ自体を含んでいる酸素含有ガスが使用でき、
酸素が例えばフツ化ケイ素酸又は水蒸気のような
他の形態で酸素を火炎に供給させる場合に一酸化
炭素のような酸素を含有しない他の可燃性ガスが
使用できる。揮発性炭化水素及びその混合物は豊
富で且つ安価であるため供給原料として便宜であ
り、これらの中で脂肪族、脂環式及び芳香族炭化
水素を挙げることができる。可燃性ガスの例は製
造ガス、天然ガス（ほとんどメタン及びエタ
ン）、市販プロパンガス（メタン、エタン、プロ
パン及びブタンの混合物）、市販ブタンガス、ベ
ンゼン、水性ガス（水素と一酸化炭素の混合
物）、灯油、メタン、エタン、ナフテン及び蒸気
相における全てのガソリンである。
明白な通り、ガスの燃焼で放出される熱量が重
要であるけれど、燃焼ガスの性質は重要ではな
い、説明した火炎度の範囲は例として水素、一酸
化水素及び炭化水素を用いて計算された。燃焼ガ
スが酸素による燃焼中に遊離された熱量中におい
てこれらの材料と非常に異なる場合に、指示した
操作方法を変形させねばならない。例えば、この
材料を多量の熱を遊離させる材料と混合すること
が望まれているので、プロパン又は水素の燃焼中
に遊離されたものと、その平均が密接に近づく。
要であるけれど、燃焼ガスの性質は重要ではな
い、説明した火炎度の範囲は例として水素、一酸
化水素及び炭化水素を用いて計算された。燃焼ガ
スが酸素による燃焼中に遊離された熱量中におい
てこれらの材料と非常に異なる場合に、指示した
操作方法を変形させねばならない。例えば、この
材料を多量の熱を遊離させる材料と混合すること
が望まれているので、プロパン又は水素の燃焼中
に遊離されたものと、その平均が密接に近づく。
上述の方法における酸素含有ガスとして、窒
素、二酸化炭素及び酸素それ自体のような不活性
ガスをする酸素の他の混合物と同様に空気が使用
できる。火炎の強度は空気の代わりに純粋な空気
が用いられた場合又は酸素強化空気が使用された
場合に強く増大する。
素、二酸化炭素及び酸素それ自体のような不活性
ガスをする酸素の他の混合物と同様に空気が使用
できる。火炎の強度は空気の代わりに純粋な空気
が用いられた場合又は酸素強化空気が使用された
場合に強く増大する。
ガスは外部加熱により予め加熱でき、十分強い
火炎を得るために混合できる。
火炎を得るために混合できる。
燃焼室は火炎地帯において熱を増大させるため
にセラミツク又は金属製反射面を有する耐火レン
ガで裏打ちした金属の密封反応室にできる。この
室にも空気のような酸素含有ガス及び天然ガス又
は水素のような可燃性ガスが導入される。
にセラミツク又は金属製反射面を有する耐火レン
ガで裏打ちした金属の密封反応室にできる。この
室にも空気のような酸素含有ガス及び天然ガス又
は水素のような可燃性ガスが導入される。
十分強い火炎を得るために、多くの異なる型式
のバーナーが使用でき、その必須の要因は反応ガ
スが互いに非常に迅速に互いに親密に接触するよ
うになることであり、従つて非常に強い反応を行
なうことができる。
のバーナーが使用でき、その必須の要因は反応ガ
スが互いに非常に迅速に互いに親密に接触するよ
うになることであり、従つて非常に強い反応を行
なうことができる。
円筒状混合室から成るバーナーで良好な結果が
得られ、円筒状混合室において、可燃性ガスと空
気が混合され、その混合物が多数の細い透孔を有
するスクリーン又は孔明き板を貫通する。その混
合物は向かい火から混合室内への火炎を防止する
スクリーン又は板の外側で発火される。
得られ、円筒状混合室において、可燃性ガスと空
気が混合され、その混合物が多数の細い透孔を有
するスクリーン又は孔明き板を貫通する。その混
合物は向かい火から混合室内への火炎を防止する
スクリーン又は板の外側で発火される。
バーナーの他の型式は３つの同中心管で装置
し、酸素含有ガスは内側管と外側管を通して供給
され、可燃性ガスと四フツ化ケイ素との混合物と
酸素含有ガスの一部が中間管を通して流入され
る。１つの大きなバーナー噴射又は一連の小さな
バーナー噴射が使用できる。
し、酸素含有ガスは内側管と外側管を通して供給
され、可燃性ガスと四フツ化ケイ素との混合物と
酸素含有ガスの一部が中間管を通して流入され
る。１つの大きなバーナー噴射又は一連の小さな
バーナー噴射が使用できる。
冷却器から出るガス反応混合物及び同伴二酸化
ケイ素がその後二酸化ケイ素を除去するための従
来の分離器に通過させる。従来の粉末分離器が使
用できる。米国特許第3203759号に記載したよう
な、直列に連結した一連のサイクロンが使用でき
る。
ケイ素がその後二酸化ケイ素を除去するための従
来の分離器に通過させる。従来の粉末分離器が使
用できる。米国特許第3203759号に記載したよう
な、直列に連結した一連のサイクロンが使用でき
る。
ガス反応混合物は米国特許第3203759号明細書
に記載されている通り冷却ガスで希薄されること
がないので二酸化ケイ素を除去する装置を貫通さ
せねばならないガスの量は相当に減少されるが、
同時に高収率の二酸化ケイ素が得られる。
に記載されている通り冷却ガスで希薄されること
がないので二酸化ケイ素を除去する装置を貫通さ
せねばならないガスの量は相当に減少されるが、
同時に高収率の二酸化ケイ素が得られる。
フツ化水素を回収させるために、分離器からの
ガスは従来の凝縮器に案内させ、そして濃縮させ
ることができる。そこで得られた濃縮フツ化水素
酸は新たな量のシリカの加工中に径路に復帰され
る。排出ガスは大気中に排出される。又はフツ化
水素フツ化ナトリウムを合する吸収塔に導入さ
れ、該吸収塔において、約105℃で吸収され、350
℃又はそれ以上に加熱することにより望まれた通
りにフツ化水素を遊離させ、そして多量の四フツ
化ケイ素を形成するため復帰される。
ガスは従来の凝縮器に案内させ、そして濃縮させ
ることができる。そこで得られた濃縮フツ化水素
酸は新たな量のシリカの加工中に径路に復帰され
る。排出ガスは大気中に排出される。又はフツ化
水素フツ化ナトリウムを合する吸収塔に導入さ
れ、該吸収塔において、約105℃で吸収され、350
℃又はそれ以上に加熱することにより望まれた通
りにフツ化水素を遊離させ、そして多量の四フツ
化ケイ素を形成するため復帰される。
ガス反応混合物中に残つているフツ化水素及び
四フツ化ケイ素は米国特許第3969485号明細書に
記載した方法によつて回収させることができる。
四フツ化ケイ素は米国特許第3969485号明細書に
記載した方法によつて回収させることができる。
第１段階は水中での排出ガスからケイ素及びフ
ツ素含有化合物の吸収である。フツ化水素は非常
に水溶性であり、迅速に溶解する。四フツ化ケイ
素はフツ化水素ケイ酸を形成するため加水分解さ
れる。更に四フツ化ケイ素の濃度が高い場合にケ
イフツ化水素酸の水溶液中に微細分であるが、非
溶解の二酸化ケイ素も形成される。その結果、近
似化合物H2SiF6SiF4を有する高シリカフツ化ケ
イ素酸も溶液中に形成させることができる。廃ガ
スは水性フツ化ケイ素酸溶液中に浮遊して残つて
いる一割の二酸化ケイ素をも含有する。
ツ素含有化合物の吸収である。フツ化水素は非常
に水溶性であり、迅速に溶解する。四フツ化ケイ
素はフツ化水素ケイ酸を形成するため加水分解さ
れる。更に四フツ化ケイ素の濃度が高い場合にケ
イフツ化水素酸の水溶液中に微細分であるが、非
溶解の二酸化ケイ素も形成される。その結果、近
似化合物H2SiF6SiF4を有する高シリカフツ化ケ
イ素酸も溶液中に形成させることができる。廃ガ
スは水性フツ化ケイ素酸溶液中に浮遊して残つて
いる一割の二酸化ケイ素をも含有する。
吸収は室温で行なうことができる。廃ガスは混
合を改善するために、好ましくはガス流に対して
逆に流れる水の噴霧と接触させることができる。
この型式の操作はとくに連続的方法に適合され
る。水と廃ガスの十分高い比率がケイ素およびフ
ツ素含有合成のすべてを実質上除去するのに使用
される。
合を改善するために、好ましくはガス流に対して
逆に流れる水の噴霧と接触させることができる。
この型式の操作はとくに連続的方法に適合され
る。水と廃ガスの十分高い比率がケイ素およびフ
ツ素含有合成のすべてを実質上除去するのに使用
される。
この吸収方法は公知であり、従つて更に詳細に
は説明しない。
は説明しない。
ケイフツ化水素酸および二酸化ケイ素またはフ
ツ化水素の溶液はそこで四フツ化ケイ素及びフツ
化水素を形成するように硫酸と反応される。同一
生成物は四フツ化ケイ素と混合されたケイフツ化
水素酸と、組成H2SiF4の高シリカのフツ化ケイ
素酸とから形成され、そして二酸化ケイ素が同様
に存在するとき、四フツ化ケイ素も形成され、し
かしこの場合副生物はフツ化水素に代つて水であ
る。
ツ化水素の溶液はそこで四フツ化ケイ素及びフツ
化水素を形成するように硫酸と反応される。同一
生成物は四フツ化ケイ素と混合されたケイフツ化
水素酸と、組成H2SiF4の高シリカのフツ化ケイ
素酸とから形成され、そして二酸化ケイ素が同様
に存在するとき、四フツ化ケイ素も形成され、し
かしこの場合副生物はフツ化水素に代つて水であ
る。
事実上、硫酸はこの反応に関与しないが、反応
に有利である酸性反応媒体を生ずる外は、形成さ
せることができるフツ化水素または水用の吸収剤
としてのみ作用する。
に有利である酸性反応媒体を生ずる外は、形成さ
せることができるフツ化水素または水用の吸収剤
としてのみ作用する。
この反応において形成されるフツ化水素と四フ
ツ化ケイ素の比率は反応混合物中のケイフツ化水
素酸及び四フツ化ケイ素の相対的比率に依存す
る。ケイフツ化水素酸は、等モル量のケイフツ化
水素酸及び四フツ化ケイ素の存在において、四フ
ツ化ケイ素の各モルに対してフツ化水素２モルを
形成するが、等モル量の四フツ化ケイ素及びフツ
化水素が形成される一方、SiO2の存在において
フツ化水素の形成が抑制される。かくして反応混
合物中のこれらの成分の比率を変更させることに
より、四フツ化ケイ素対フツ化ケイ素の所望比を
この反応段階において発生させることができる。
従つて反応生成物中の四フツ化ケイ素対フツ化水
素の比率は、望ましいように密に制御させること
ができる。
ツ化ケイ素の比率は反応混合物中のケイフツ化水
素酸及び四フツ化ケイ素の相対的比率に依存す
る。ケイフツ化水素酸は、等モル量のケイフツ化
水素酸及び四フツ化ケイ素の存在において、四フ
ツ化ケイ素の各モルに対してフツ化水素２モルを
形成するが、等モル量の四フツ化ケイ素及びフツ
化水素が形成される一方、SiO2の存在において
フツ化水素の形成が抑制される。かくして反応混
合物中のこれらの成分の比率を変更させることに
より、四フツ化ケイ素対フツ化ケイ素の所望比を
この反応段階において発生させることができる。
従つて反応生成物中の四フツ化ケイ素対フツ化水
素の比率は、望ましいように密に制御させること
ができる。
ケイフツ化水素酸と硫酸との間の反応は撹拌器
を備えた反応炉内で行なわれる。凝縮された硫酸
の量は反応混合物が重量％で約60％から約90％、
好ましくは約65％から約75％の硫酸を含有するよ
うに調整される。この反応は約50℃から約150℃
範囲内に上昇された温度で行なうことができる。
を備えた反応炉内で行なわれる。凝縮された硫酸
の量は反応混合物が重量％で約60％から約90％、
好ましくは約65％から約75％の硫酸を含有するよ
うに調整される。この反応は約50℃から約150℃
範囲内に上昇された温度で行なうことができる。
四フツ化ケイ素はフツ化水素であると同様なガ
スであり、そして両ガスは、特に記載された範囲
内に上昇させた温度において、反応水溶液から容
易に放出される。反応混合物から放出されたガス
混合物は同様に水蒸気を含有している。四フツ化
ケイ素をフツ化水素および水から分離するため
に、反応混合物からのガスは適宜にガス洗浄装置
を通過させることができ、該ガス洗浄装置内でガ
スが流入凝縮された硫酸と接触させられる。いく
らかの四フツ化ケイ素は流入硫酸中に溶解し、従
つて流入硫酸の四フツ化ケイ素の凝縮を増大する
が、該酸はまたガス中のフツ化水素及び水蒸気の
実質上全部を吸収し、そして比較的純粋な四フツ
化ケイ素の流れをガス洗浄装置中の酸から分離す
ることができる。
スであり、そして両ガスは、特に記載された範囲
内に上昇させた温度において、反応水溶液から容
易に放出される。反応混合物から放出されたガス
混合物は同様に水蒸気を含有している。四フツ化
ケイ素をフツ化水素および水から分離するため
に、反応混合物からのガスは適宜にガス洗浄装置
を通過させることができ、該ガス洗浄装置内でガ
スが流入凝縮された硫酸と接触させられる。いく
らかの四フツ化ケイ素は流入硫酸中に溶解し、従
つて流入硫酸の四フツ化ケイ素の凝縮を増大する
が、該酸はまたガス中のフツ化水素及び水蒸気の
実質上全部を吸収し、そして比較的純粋な四フツ
化ケイ素の流れをガス洗浄装置中の酸から分離す
ることができる。
図面に示した装置において、可燃性ガスと、四
フツ化ケイ素と空気がバーナー４の配列に対して
適当な割合でライン１，２，３を介して供給され
る。バーナーはライン７を介して供給される二次
空気のための環状ジヤケツト５で包囲されてお
り、燃焼方法は上述した方法によつて行なわれ
る。
フツ化ケイ素と空気がバーナー４の配列に対して
適当な割合でライン１，２，３を介して供給され
る。バーナーはライン７を介して供給される二次
空気のための環状ジヤケツト５で包囲されてお
り、燃焼方法は上述した方法によつて行なわれ
る。
バーナー配列体４は火炎区域中に火炎反応地帯
を形成する反応器９の反応室８内に配置されてい
る。この地帯から同伴二酸化ケイ素を含有するガ
ス反応混合物が冷却器１０に通過する。冷却器１
０は20mmから150mm、この場合に50mmの直径と１
ｍから６ｍ、この場合に2.5ｍの長さを有する直
線で平坦面の冷却管１１の配列から構成されてい
る。ガス反応混合物はこれらの管の開口中心１２
を貫通する。管の外側の多岐管１３は冷却媒体、
この場合は約160℃の温度で６バールの超大気圧
下で保持された沸騰湯を搬送し、入口１４で流入
し、出口１５で蒸気と共に排出させる。ガス反応
混合物は火炎反応地帯８から管１１中に１秒以内
で通り、通過中管はガス流動率と沸騰湯の循環速
度に依存して200℃から700℃までの範囲内の温度
に冷却される。冷却器の管配列１１を通る全ての
通過時間は１秒以下である。
を形成する反応器９の反応室８内に配置されてい
る。この地帯から同伴二酸化ケイ素を含有するガ
ス反応混合物が冷却器１０に通過する。冷却器１
０は20mmから150mm、この場合に50mmの直径と１
ｍから６ｍ、この場合に2.5ｍの長さを有する直
線で平坦面の冷却管１１の配列から構成されてい
る。ガス反応混合物はこれらの管の開口中心１２
を貫通する。管の外側の多岐管１３は冷却媒体、
この場合は約160℃の温度で６バールの超大気圧
下で保持された沸騰湯を搬送し、入口１４で流入
し、出口１５で蒸気と共に排出させる。ガス反応
混合物は火炎反応地帯８から管１１中に１秒以内
で通り、通過中管はガス流動率と沸騰湯の循環速
度に依存して200℃から700℃までの範囲内の温度
に冷却される。冷却器の管配列１１を通る全ての
通過時間は１秒以下である。
冷却器１０からガス反応混合物が直列に配置さ
れた３つのサイクロン１６，１７，１８に通り、
サイクロンにおいて、二酸化ケイ素は遠心的に分
離され、ライン１９を通して回収され、残りのガ
スはライン２０を通つて逃げ、フツ化水素容量と
四フツ化ケイ素容量が吸収により回収されるとこ
ろの米国特許第3969485号明細書に記載された吸
収塔（図示せず）に流通する。
れた３つのサイクロン１６，１７，１８に通り、
サイクロンにおいて、二酸化ケイ素は遠心的に分
離され、ライン１９を通して回収され、残りのガ
スはライン２０を通つて逃げ、フツ化水素容量と
四フツ化ケイ素容量が吸収により回収されるとこ
ろの米国特許第3969485号明細書に記載された吸
収塔（図示せず）に流通する。
次の実施例は本発明の好ましい実施態様を示
す。
す。
実施例 １
図面に示した装置がこの実施例に使用された。
以下のガス流がバーナーに供給された。
以下のガス流がバーナーに供給された。
燃料ガス（89.0％H2＋11.0％CH4）
1170m3／ｈ 20℃ 四フツ化水素 149m3／ｈ 20℃ 空 気 3258m3／ｈ 20℃ 同伴二酸化ケイ素を含有するガス反応混合物が
冷却器の管１１を通して火炎反応地帯から通過さ
れ、通過中に620℃に冷却された。この場合冷却
器は40mmの内径と３ｍの長さを有する直線管から
構成した。ガスは6200のレイノルズ数に合致する
１秒につき55ｍの始動速度で管を通つて流動し
た。
1170m3／ｈ 20℃ 四フツ化水素 149m3／ｈ 20℃ 空 気 3258m3／ｈ 20℃ 同伴二酸化ケイ素を含有するガス反応混合物が
冷却器の管１１を通して火炎反応地帯から通過さ
れ、通過中に620℃に冷却された。この場合冷却
器は40mmの内径と３ｍの長さを有する直線管から
構成した。ガスは6200のレイノルズ数に合致する
１秒につき55ｍの始動速度で管を通つて流動し
た。
管は６バールの超大気圧に保持された冷却器の
分岐管を通つて沸騰湯を流通させ且つ冷却器から
流出する蒸気の160℃の温度に合致させることに
より冷却された。
分岐管を通つて沸騰湯を流通させ且つ冷却器から
流出する蒸気の160℃の温度に合致させることに
より冷却された。
同伴二酸化ケイ素を含有するガス反応混合物は
次に直列に連結された３つのサイクロン１６，１
７，１８を貫通し、そこで二酸化ケイ素が連続的
に分離された。１時間につき316Kgの収率で二酸
化ケイ素がサイクロン分離器で回収され、この二
酸化ケイ素は次の性質を有していた。
次に直列に連結された３つのサイクロン１６，１
７，１８を貫通し、そこで二酸化ケイ素が連続的
に分離された。１時間につき316Kgの収率で二酸
化ケイ素がサイクロン分離器で回収され、この二
酸化ケイ素は次の性質を有していた。
特別な表面積 212m2／ｇ
濃化数 193m2／ｇ
粗粒含有量 31ppm
二酸化ケイ素の増粘数は次の方法によつて決定
された。
された。
重量で一部の二酸化ケイ素をコロイドミルを使
用して重量で100部のポリエステル液と混合させ
る。結果として生じた混合物の粘度は25℃におい
て１分につき12回転のブルツクフイールド粘度計
を用いて測定された。ポリエステル液の混合物と
米国特許第2819151号明細書に記載された標準の
方法により製造された普通の二酸化ケイ素の粘度
が標準として使用された。
用して重量で100部のポリエステル液と混合させ
る。結果として生じた混合物の粘度は25℃におい
て１分につき12回転のブルツクフイールド粘度計
を用いて測定された。ポリエステル液の混合物と
米国特許第2819151号明細書に記載された標準の
方法により製造された普通の二酸化ケイ素の粘度
が標準として使用された。
増粘数＝試験試料×１００の粘度／標準試料の粘度
米国特許第2819151号によつて製造された普通
の二酸化ケイ素は60から120までの範囲内の増粘
数を有する。従つて本発明の方法と装置を用いて
製造した二酸化ケイ素のための193の増粘数は相
当の改善を示す、製造された二酸化ケイ素の品質
は良好であり、冷却管の壁部上に収集され且つ分
離された硬質材料又は粗粒は低含有量であり、装
置の製造率は非常に高いことが明らかである。収
率は化学量論的収率の85％であつた。
の二酸化ケイ素は60から120までの範囲内の増粘
数を有する。従つて本発明の方法と装置を用いて
製造した二酸化ケイ素のための193の増粘数は相
当の改善を示す、製造された二酸化ケイ素の品質
は良好であり、冷却管の壁部上に収集され且つ分
離された硬質材料又は粗粒は低含有量であり、装
置の製造率は非常に高いことが明らかである。収
率は化学量論的収率の85％であつた。
実施例 ２
実施例１に記載したものと同じ装置を使用し
た。本実施例において冷却器は25mmの内径を有す
る直線管から構成した点が実施例１のものと異な
つている。ガスは350のレイノルズ数に合致する
１秒につき５ｍの始動速度で管内に通過させた。
た。本実施例において冷却器は25mmの内径を有す
る直線管から構成した点が実施例１のものと異な
つている。ガスは350のレイノルズ数に合致する
１秒につき５ｍの始動速度で管内に通過させた。
実施例２においても直線管は160℃の沸騰湯に
より冷却させた。
より冷却させた。
実施例１のものと同じバーナー及び同じ量のガ
スが使用された。
スが使用された。
１時間につき301Kgの収率で二酸化ケイ素が得
られ、この二酸化ケイ素は次の性質を有してい
た。
られ、この二酸化ケイ素は次の性質を有してい
た。
特別な表面積 214m2／ｇ
濃化数 186
粗粒含有量 36ppm
これは実施例２においても良好な二酸化ケイ素
が高収率で得られたことを意味する。
が高収率で得られたことを意味する。
実施例 ３
実施例１に記載したものと同じ装置を使用し
た。本実施例において冷却器は内径25mmの多数の
直線管から構成し、始動ガス速度は255レイノル
ズ数に合致する１秒につき2.9ｍにした。
た。本実施例において冷却器は内径25mmの多数の
直線管から構成し、始動ガス速度は255レイノル
ズ数に合致する１秒につき2.9ｍにした。
実施例１のものと同じバーナー及び同じ量のガ
スが使用された。
スが使用された。
20分後に冷却器中の管の約半数がシリカにより
目詰りを起し、その後冷却器の温度が760℃まで
上昇した。従つて試験を終了させねばならなくな
つた。
目詰りを起し、その後冷却器の温度が760℃まで
上昇した。従つて試験を終了させねばならなくな
つた。
得られたシリカは均質ではなく、混合シリカは
次の結果を示した。
次の結果を示した。
特別な表面積 163m2／ｇ
濃化数 93
粗粒含有量 970ppm
これはシリカが本発明のものと完全に融れたも
のとなり、商業的に価値がないものであることを
意味する。
のとなり、商業的に価値がないものであることを
意味する。
ガス反応生成物を図面に示した同じバーナー室
と同じサイクロン配列において燃焼ガスで希薄す
る米国特許第3203759号明細書に記載の方法を用
いて製造した二酸化ケイ素との比較を行なつた。
製造率は１時間につき二酸化ケイ素108Kgであつ
た。得られた二酸化ケイ素は210m2／ｇの特別な
表面積と116の増粘数を有していた。二酸化ケイ
素に対する四フツ化ケイ素の収率は70％であつ
た。
と同じサイクロン配列において燃焼ガスで希薄す
る米国特許第3203759号明細書に記載の方法を用
いて製造した二酸化ケイ素との比較を行なつた。
製造率は１時間につき二酸化ケイ素108Kgであつ
た。得られた二酸化ケイ素は210m2／ｇの特別な
表面積と116の増粘数を有していた。二酸化ケイ
素に対する四フツ化ケイ素の収率は70％であつ
た。
この方法に対する本発明の方法における優越性
はこの試験の結果から明らかである。
はこの試験の結果から明らかである。
次に本発明の特長を明確にするため比較テスト
を行つた。この比較テストの結果は次の通りであ
る。
を行つた。この比較テストの結果は次の通りであ
る。
比較テストの実施例
図面に示した本発明の装置中の冷却器１０を従
来構造の冷却器に交換した。ガス反応混合物を管
の外側に通過させそして隔壁により管と直角に案
内させた。管の内側には16℃の温度の沸騰湯（６
バール）を流通させた。管はその内径を10mmとし
た。本発明の実施例に示したものと同じガス流を
バーナーに供給した。60分間以内ですでに冷却器
の大部分がシリカにより閉塞されそして冷却器か
ら出るガスの温度が590℃から800℃まで上昇し、
冷却効果が減少した。得られた二酸化ケイ素は
120m2／ｇの表面積を有する品質の低いものであ
つた。粗粒含有量は3800ppmであつた。
来構造の冷却器に交換した。ガス反応混合物を管
の外側に通過させそして隔壁により管と直角に案
内させた。管の内側には16℃の温度の沸騰湯（６
バール）を流通させた。管はその内径を10mmとし
た。本発明の実施例に示したものと同じガス流を
バーナーに供給した。60分間以内ですでに冷却器
の大部分がシリカにより閉塞されそして冷却器か
ら出るガスの温度が590℃から800℃まで上昇し、
冷却効果が減少した。得られた二酸化ケイ素は
120m2／ｇの表面積を有する品質の低いものであ
つた。粗粒含有量は3800ppmであつた。
比較テストの実施例
図面に示した本発明の装置中の冷却器１０を15
mmの内径と円滑面とを有する直線管を並列させて
構成した冷却器に取り替えた。管の長さは2.5メ
ートルとした。管を外側から160℃の温度の沸騰
湯（６バール）により冷却させた。この場合も本
発明実施例のものと同じガス流を供給した。ガス
流の速度は管の入口端において１秒につき50メー
トルであり、これは2100のレイノルズ数と合致す
る。60分間後には管の50％がシリカにより閉塞さ
れ、冷却効果が不十分になつた。排出されるガス
の温度は590℃から760℃まで上昇した。得られた
シリカは140m2／ｇの表面積を有し、粗粒含有量
が1100ppmであつた。
mmの内径と円滑面とを有する直線管を並列させて
構成した冷却器に取り替えた。管の長さは2.5メ
ートルとした。管を外側から160℃の温度の沸騰
湯（６バール）により冷却させた。この場合も本
発明実施例のものと同じガス流を供給した。ガス
流の速度は管の入口端において１秒につき50メー
トルであり、これは2100のレイノルズ数と合致す
る。60分間後には管の50％がシリカにより閉塞さ
れ、冷却効果が不十分になつた。排出されるガス
の温度は590℃から760℃まで上昇した。得られた
シリカは140m2／ｇの表面積を有し、粗粒含有量
が1100ppmであつた。
上述した比較テストの実施例（）は本発明に
おいては従来のガス冷却器のような間接熱交換器
の型式のものを使用できないことを示している。
比較テストの実施例（）はシリカ含有流出物が
直線状円滑管で冷却されたとしても、管の直径が
20mm以下の場合には、たとえレイノルズ数が2100
以上であつたとしても、十分な結果を得ることが
できなかつたことを示している。
おいては従来のガス冷却器のような間接熱交換器
の型式のものを使用できないことを示している。
比較テストの実施例（）はシリカ含有流出物が
直線状円滑管で冷却されたとしても、管の直径が
20mm以下の場合には、たとえレイノルズ数が2100
以上であつたとしても、十分な結果を得ることが
できなかつたことを示している。
尚、直線管の直径を150mm以上にした場合には
ガス流の速度が非常に遅くなるために、実際問題
として150mm以上の直径を有する直線は使用する
ことができない。
ガス流の速度が非常に遅くなるために、実際問題
として150mm以上の直径を有する直線は使用する
ことができない。
上述した比較テストは本発明の構成を用いるこ
とによつて格別な技術的効果が得られることを支
持している。
とによつて格別な技術的効果が得られることを支
持している。
図は本発明の方法を実施するための装置の実施
例を示した略示的断面図である。 １，２，３……ライン、４……バーナー、５…
…環状ジヤケツト、７……ライン、８……反応
室、９……反応器、１０……冷却器、１１……冷
却管、１２……開口中央、１３……多岐管、１４
……入口、１５……出口、１６，１７，１８……
サイクロン、１９……ライン、２０……ライン。
例を示した略示的断面図である。 １，２，３……ライン、４……バーナー、５…
…環状ジヤケツト、７……ライン、８……反応
室、９……反応器、１０……冷却器、１１……冷
却管、１２……開口中央、１３……多岐管、１４
……入口、１５……出口、１６，１７，１８……
サイクロン、１９……ライン、２０……ライン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ガス反応混合物中に同伴させたフツ化水素と
二酸化ケイ素を形成するため火炎反応地帯におい
てフツ化ケイ素を蒸気相で水蒸気と、可燃性ガス
と、遊離酸素含有ガスに反応させ、その火炎反応
地帯からガス反応混合物を回収し、その後すぐに
ガス反応混合物をガス流に並列し且つ冷却面を構
成する約20mmから150mmまでの範囲内の直径を有
する平らな面から成る直線通路に強制下で300以
上のレイノルズ数で流通させることによりガス反
応混合物と同伴二酸化ケイ素を700℃以下の温度
に迅速に冷却させることを特徴とする高収率で微
細分二酸化ケイ素を製造する方法。 ２ フツ化ケイ素を四フツ化ケイ素にさせた特許
請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 通路を管状にさせた特許請求の範囲第１項に
記載の方法。 ４ 通路を平行板から形成した特許請求の範囲第
１項に記載の方法。 ５ ガス反応混合物を10秒以下の通過時間で通路
に流通させた特許請求の範囲第１項に記載の方
法。 ６ ガス反応混合物を１秒以下の通過時間で通路
に流通させた特許請求の範囲第１項に記載の方
法。 ７ 沸騰湯を循環させることにより冷却面を冷却
させる特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ８ フツ化水素と同伴二酸化ケイ素とを含有する
ガス反応混合物を形成するために蒸気相において
フツ化ケイ素と、可燃性ガスと、遊離酸素含有ガ
スとを反応させる少なくとも１つのバーナーを有
する火炎反応地帯を形成する反応器と、 火炎反応地帯を発生させるためバーナーにフツ
化ケイ素と、可燃性ガスと、遊離酸素含有ガスと
の供給材料を供給するための供給機構と、 選定したガス流通率においてガス反応混合物と
同伴二酸化ケイ素の温度を流通中に700℃以下に
減少させるために適宜な長さにさせた冷却面を構
成する約20mmから約150mmまでの範囲内の直径を
有する平らな壁から成る多数の直線通路で形成し
た冷却機構と、 二酸化ケイ素を含有するガス反応混合物を火炎
反応地帯から平らな壁の片側上の通路を通して流
通させる流通機構と、 ガス混合物に接触する面を700℃以下の温度に
冷たく保持するために壁の反対側に冷却媒体を流
通させる流通機構と、 から構成した水蒸気と四フツ化ケイ素の蒸気相加
水分解により高収率で二酸化ケイ素を製造する装
置。 ９ 冷却機構を多数の直線管から構成した特許請
求の範囲第８項に記載の装置。 １０ 冷却機構をガス流に整列する長手方向に直
線的な通路をその間に形成する多数の平向板から
構成した特許請求の範囲第８項に記載の装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8008769A SE431197B (sv) | 1980-12-12 | 1980-12-12 | Sett att genom hydrolys av kiseltetrafluorid i en laga framstella hogaktiv kiseldioxid med en partikelstorlek av 5-50 nm |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57145022A JPS57145022A (en) | 1982-09-07 |
| JPS621321B2 true JPS621321B2 (ja) | 1987-01-13 |
Family
ID=20342463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56200785A Granted JPS57145022A (en) | 1980-12-12 | 1981-12-12 | Manufacture of fine powder silicon dioxide at high yield rate and apparatus therefor |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4572827A (ja) |
| EP (1) | EP0054531B1 (ja) |
| JP (1) | JPS57145022A (ja) |
| CA (1) | CA1175638A (ja) |
| DE (1) | DE3169469D1 (ja) |
| SE (1) | SE431197B (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5219761A (en) * | 1986-05-20 | 1993-06-15 | Agri-Diagnostics Associates | Method and a kit for diagnosing plant diseases |
| DE4228711A1 (de) * | 1992-08-28 | 1994-03-03 | Degussa | Silicium-Aluminium-Mischoxid |
| US6217840B1 (en) | 1995-12-08 | 2001-04-17 | Goldendale Aluminum Company | Production of fumed silica |
| US6193944B1 (en) | 1995-12-08 | 2001-02-27 | Goldendale Aluminum Company | Method of recovering fumed silica from spent potliner |
| US6248302B1 (en) | 2000-02-04 | 2001-06-19 | Goldendale Aluminum Company | Process for treating red mud to recover metal values therefrom |
| RU2311345C1 (ru) * | 2006-02-20 | 2007-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский химический комбинат" | Способ переработки цирконового концентрата |
| DE102006052586B4 (de) * | 2006-11-08 | 2008-07-03 | Schott Solar Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung der Abgase einer Siliziumdünnschicht-Produktionsanlage |
| CN112390523A (zh) * | 2019-08-13 | 2021-02-23 | 斯特里特技术有限公司 | 用于制造气化二氧化硅颗粒的系统 |
| CN115095885B (zh) * | 2022-06-06 | 2024-02-09 | 中国船舶集团有限公司系统工程研究院 | 一种组合型多点ldi斜进燃烧室 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2535036A (en) * | 1946-09-03 | 1950-12-26 | Cabot Godfrey L Inc | Manufacture of finely divided silica |
| US2819151A (en) * | 1954-03-02 | 1958-01-07 | Flemmert Gosta Lennart | Process for burning silicon fluorides to form silica |
| US2789886A (en) * | 1954-03-03 | 1957-04-23 | Du Pont | Heat exchange process |
| BE609721A (fr) * | 1960-11-03 | 1962-02-15 | Goesta Lennart Flemmert | Méthode de récupération du bioxyde de silicium finement divisé obtenu en faisant réagir en phase gazeuse des composés de silicium et de fluor avec de l'eau |
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