DE1226082B

DE1226082B - Verfahren zur Herstellung von feinzerteilten Metall- oder Metalloidoxyden

Info

Publication number: DE1226082B
Application number: DEB70644A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Arkless; Dennis Cleaver
Original assignee: British Titan Ltd
Current assignee: British Titan Ltd
Priority date: 1962-02-06
Filing date: 1963-02-06
Publication date: 1966-10-06
Also published as: NL288569A; US3501262A; NL131807C; GB1035191A; BE628095A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

BOIj

Deutsche Kl.: 12 g - 5/01

Nummer: 1226 082

Aktenzeichen: B 70644IV a/12 :

Anmeldetag: 6. Februar 1963

Auslegetag: 6. Oktober 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metall- oder Metalloidoxyden; unter Metalloidoxyden werden metallähnliche Elemente verstanden.

Die Dampfphasenoxydation von flüchtigen Metalloder Metalloidhalogeniden, z. B. von Titantetrachlorid oder Siliziumtetrachlorid mit oxydierendem Gas ist bekannt. Die Oxydation kann in einem Fließbett stattfinden, wie es z. B. in der britischen Patentschrift 761 770 beschrieben ist. Im Falle einer exothermen Reaktion wird ein großer Teil der Reaktionswärme in dem Fließbett zurückgehalten, so daß nur verminderte oder gar keine Wärmezufuhr durch eine äußere Wärmequelle notwendig ist, um die Reaktionstemperatur aufrechtzuerhalten.

Daneben sind auch Verfahren bekanntgeworden, bei denen das Metall- oder Metalloidhalogenid in der Dampfphase in hindernisfreien Reaktionsräumen oxydiert werden. Bei diesen letzteren Verfahren wird die Reaktionswärme aus der Reaktionszone mit den Reaktionsprodukten ausgetragen, wenn nicht besondere Maßnahmen getroffen werden, um die Wärme zu erhalten; solche Maßnahmen sind z. B. in der deutschen Patentschrift 1194 827 beschrieben, wo ein Verfahren zur Rückleitung heißer Reaktionsprodukte zur Injektionsdüse angegeben ist.

Falls keine Möglichkeiten der Wärmespeicherung vorgesehen sind, ist es notwendig, ständig Wärme in die Reaktionszone einzuführen, um dort die Reaktion aufrechtzuerhalten. Bisher ist dies z. B. dadurch geschehen, daß man die Reaktionsteilnehmer in die Reaktionszone durch einen Brenner einführte, durch welchen auch Brennstoff eingeführt wurde, z. B. ein gasförmiger Brennstoff wie Kohlenmonoxyd; dieser Brennstoff wurde dabei mit überschüssigem oxydierendem Gas verbrannt und lieferte die Wäime zur Aufrechterhaltung der Reaktionstemperatur. Es war also die Verwendung großer und komplizierter Brenner erforderlich. Die Geschwindigkeit der in die Reaktionszone eintretenden Reaktionsteilnehmer war beschränkt durch die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Brennstoffflamme. In manchen Fällen führt die Verbrennung von Brennstoff auch zu Verunreinigungen, welche die Färbung des entstehenden Produkts nachteilig verändern. Dies ist besonders unerwünscht, wenn das Produkt als Pigment verwendet werden soll.

Ein anderes Verfahren zur Einführung von Wärme in die Reaktionszone besteht darin, die Reaktionsteilnehmer auf eine hohe Temperatur vorzuwärmen, d. h. auf Temperaturen in der Größenordnung von 800 bis 2000⁰C. Infolge der starken Reaktionsfreudigkeit der in Frage kommenden Verbindungen

Verfahren zur Herstellung von feinzerteilten
Metall- oder Metalloidoxyden

Anmelder:

British Titan Products Company Limited,

Billingham, Durham (Großbritannien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dr.-Ing. A. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann

und Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke, Patentanwälte,

München 27, Möhlstr. 22

Als Erfinder benannt:

Kenneth Arkless, Eaglescliffe, Durham;

Dennis Cleaver,

Saltburn, Yorkshire (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 6. Februar 1962 (4609) - -

ist auch dieses Verfahren sehr schwer durchzuführen und verlangt komplizierte Ausrüstungen.

Es ist auch bereits ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei welchem die Reaktionsteilnehmer durch ein unter Umwandlung von elektrischer Energie in Wärme erhitztes, heißes Gas aufgeheizt werden.

Demgegenüber besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, daß in die Reaktionszone ein lichtbogenerhitztes Gas mit einer Temperatur von mehr als 2000° C in solcher Menge eingeführt wird, daß in der unmittelbar an die Lichtbogenzone anschließenden Reaktionszone die Reaktionstemperatur aufrechterhalten wird.

Die Lichtbogenerhitzung kann beim Durchgang durch einen zwischen Elektroden überspringenden Lichtbogen oder in einem Induktionserhitzer erfolgen, der, wie bekannt, einen sogenannten elektrodenlosen Lichtbogen liefert (electrodeless arc). Die Lichtbogenerhitzung erzeugt, wie an sich bekannt, ein sogenanntes Plasma aus dem Gas. Es entstehen dabei neben der hohen Temperatur, mit der das Gas in die Reaktionszone eintritt, in dem Gas aktivierte Teilchen. Die aktivierten Teilchen, z. B. dissoziierte Moleküle oder Ionen, in dem Gas dienen dann als Keime oder Reaktionszentren für die Bildung der festen Oxyde.

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Die Keimbildung ist, wie ebenfalls bekannt, besonders Gasen in die Reaktionszone einbringen, wo es nach

bei der Herstellung von Titandioxydpigment sehr Kondensation Keime bildet.

wertvoll. Diejenigen Anteile der Reaktionsteilnehmer, welche

Als oxydierendes Gas wird bei diesem Verfahrens- nicht lichtbogenerhitzt werden, werden vorzugsweise

typus zweckmäßig Sauerstoff eingesetzt; man kann 5 auf eine verhältnismäßig niedrige Temperatur vor-

aber auch mit einem durch Inertgas verdünnten Sauer- erhitzt, bevor sie in die Reaktionszone eingeführt

stoff arbeiten; dabei ist insbesondere an Luft und werden, etwa auf eine Temperatur von 50 bis 400° C.

sauerstoffangereicherte Luft gedacht. Die Vorerhitzung dieser Gase kann in bekannter

Die Reaktionszone kann ein leerer, hindernisfreier Weise durch Wärmeaustauscher erfolgen, bei dem Raum sein, wie man ihn bisher in Verbindung mit den io beanspruchten Verfahren besonders unter Zuhilfebekannten Brennern zur Herstellung von den be- nähme eines das Lichtbogenerhitzungsgerät verkannten Metalloxyden, z. B. Titandioxyd, verwendet lassenden Kühlmediums. Natürlich sollen die Rehat. Solche Reaktionszonen sind gewöhnlich als aktionsteilnehmer nicht so hoch erhitzt werden, daß Schächte ausgebildet, die mit einer wärme- und- sie im Falle der Vormischung vör~dem Eintrittin" die halogenbeständigen Auskleidung, etwa einer kerami- 15 Reaktionszone miteinander reagieren. Infolgedessen sehen Auskleidung versehen sind. Es können auch erhitzt man auf eine Temperatur, die mindestens 50 Vorkehrungen getroffen sein, um ein Kühlgas oder bis 100° C unter der Reaktionstemperatur liegt,
eine Kühlflüssigkeit einzuführen, um die Reaktions- Eine bevorzugte Einrichtung zur Erhitzung des produkte rasch auf eine Temperatur von etwa unter- Gases umfaßt Elektroden, zwischen denen ein elektrihalb 700° C abzuschrecken. Dies geschieht häufig 20 scher Lichtbogen aufrechterhalten wird, während das dadurch, daß man Luft oder Halogen oder zurück- Gas durch den Lichtbogenraum strömt und somit an geführtes Abgas in den Boden des Ofens im Gegen- der Bildung und Stabilisierung des Lichtbogens teilstrom zu den absinkenden Reaktionsprodukten ein- nimmt. Um beste Ergebnisse hinsichtlich der Energieführt, übertragung vom Lichtbogen auf das Gas und Mn-

Das lichtbogenerhitzte Gas kann ein inertes Gas 25 sichtlich der Stabilisierung des Lichtbogens zu erhalten,

sein, z. B. Stickstoff oder Argon. Man könnte aber - hat es sich als zweckmäßig erwiesen, das Gas durch

auch an die Erhitzung eines Reaktionsteilnehmers oder den Raum zwischen den Elektroden entweder auf

eines Teils davon denken, insbesondere eines Teils des einem schraubenförmigen Weg oder als laminare

oxydierenden Gases. Strömung hindurchtreten zu lassen.

In Fällen, in denen ein inertes Gas lichtbogenerhitzt 30 Nach einer anderen Ausführungsform wird die

wird, kann man die Reaktionsteilnehmer vor der Ein- Lichtbogenerhitzung in einem Induktionserhitzer

führung in die Reaktionszone miteinander ver- durchgeführt. Benutzt man das Prinzip der Induktions-

mischen; man kann sie aber auch getrennt einführen. erhitzung, so wird das Gas zweckmäßig durch eine

Es wird so viel von. dem lichtbogenerhitzten Gas in Leitung geführt, um welche eine Spule angeordnet ist,

die Reaktionszone eingeführt, um in dieser Zone eine 35 die wiederum an einen Hochfrequenzgenerator mit

die Oxydation des Metall- oder des Metalloidhalogenids · Radiofrequenz angeschlossen wird. Man arbeitet dabei

bewirkende Temperatur aufrechtzuerhalten. ■ mit einer Frequenz von 1 bis 10 MHz und legt an die

Im einzelnen hängt die Menge des erhitzt zuzu- Spule eine Spannung von mehr als 5000 V an. Die

führenden Gases von den Wärmeverlusten der Re- Spule besteht vorzugsweise aus einem wassergekühlten

aktionszone und von dem Energieinhalt des Gases ab. 40 Kupferrohr. Es scheint möglich zu sein, das auf solche

Vorzugsweise wird dem Gas durch die Lichtbogen- Weise erzeugte Plasma zu stabilisieren, dadurch

erhitzung eine Wärmemenge von mindestens 10 kcal nämlich, daß man das Gas tangential heranführt und

pro Mol des Gases im Überschuß über diejenige so eine schraubenförmige Strömung erzeugt; eine

Wärmemenge, die erforderlich ist, um die Temperatur andere Möglichkeit scheint in der Bildung einer

des Gases auf 1000° C zu erhöhen, zugeführt. 45 laminaren Strömung zu liegen.

Im allgemeinen sollte man die geringstmögliehe Wegen der hohen Temperaturen ist es gewöhnlich Menge von lichtbogenerhitztem Gas zuführen (wenn notwendig, die Elektroden des elektrischen Lichtdieses von den Reaktionsteilnehmern oder dem bogens bzw. die Wand der Leitung im Falle eines Reaktionsprodukt verschieden ist), da man so die Induktionserhitzers zu kühlen. Dies geschieht gewöhn-Verdünnung der gasförmigen Oxydationsprodukte, 50 lieh dadurch, daß man ein flüssiges Kühlmedium beispielsweise des Chlors, reduzieren kann. · zirkulieren läßt, so daß man einen guten Wärme-Mittlere Temperaturwerte in der Reaktionszone austauschkontakt mit den Elektroden bzw. der von mindestens 800° C werden normalerweise ge- Leitungswand erhält. Das nach dem Durchgang durch braucht; Temperaturen im Bereich von 950 bis 1600°G das Lichtbogen- oder Induktionsgerät erhitzte Kühlwerden bekanntlich bevorzugt. Im Falle der Oxydation 55 medium wird dann in Wärmeaustausch mit einem eines Titantetrahalogenids, z. B. Titantetrachlorids, oder mehreren der zuströmenden Reaktionsteilnehmer gibt man, wie bekannt, einer Temperatur im Bereich gebracht, so daß dieser bzw. diese auf eine mäßige von 950 bis HOO⁰C den Vorzug; im Falle der Oxyda- Temperatur erhitzt werden.

tion eines Süiziumtetrahalogenids, etwa von Silizium- In die Reaktionszone können auch noch andere

tetrachlorid, sollte die Reaktionstemperatur in be- 60 Stoffe eingeführt werden, z. B. im Falle der Her-

kannter Weise im Bereich von 1050 bis 115O⁰C liegen. stellung des Titandioxyds bekannte Rutilisierungs-

Das erhitzte Gas kann man benutzen, um in an sich mittel wie Aluminiumhalogenid, Zirkontetrahalogenid bekannter Weise zusätzliche Keime in die Reaktions- und/oder Wasserdampf-, gegebenenfalls zusammen mit zone einzuführen, welche durch Verdampfung eines bekannten Kristallmodifikatoren, wie Siliziumtetraverdampfbaren Elements oder einer verdampfbaren 65 halogenid, Phosphorhalogenid, z. B. PCl₃, Antimon-Verbindung gebildet werden können, z. B. durch Ver- halogenid, z. B. SbCl₅, Alkali- oder Erdalkaliverbindampfen der Oxyde. Bei der Herstellung von TiOg düngen. Diese Zusätze können in bekannter Weise kann man z. B. verdampftes TiO₂ mit den heißen den Reaktionsteilnehmern einverleibt werden, bevor

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diese in die Reaktionszone eingeführt werden, oder mehrere Bohrungen der Spindel 9 zugeführt werden,

separat zugesetzt werden, z. B. durch Eininjektion in an Stelle der Zuführung durch das Einlaßrohr 16 und

das heiße Gas. Die richtigen Mengen dieser Zusätze die Düse 17. In den Fig. 2 und 3 ist eine Einrichtung

liegen bekanntlich in einem Bereich von 0,01 bis angedeutet, bei der eine derartige Zuführung ver-

10 Gewichtsprozent des erzeugten Titandioxyds je 5 wirklicht ist.

nach der Art des jeweiligen Zusatzes Bei der Atisführungsform der F i g. 2 und 3 be-

Die Figuren erläutern eine Einrichtung zur Durch- findet sich in dem Rändelknopf 12 eine Düse 21,

führung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es stellt an welche eine Bohrung 22 anschließt; letztere führt

dar zu einer Kammer 23. Von der Kammer führen eine

F i g. 1 teilweise im Schnitt ein Lichtbogengerät i° Reihe von Bohrungen nach einer Kammer 11 parallel

für die Gaserhitzung, zu der thorierten Wolframelektrode 8.

F i g. 2 eine abgewandelte Ausführungsform des Wenn ein Gerät gemäß den F i g. 2 und 3 VerGeräts nach Fig. 1, Wendung findet, so wird das aufzuheizende Gas durch

F i g. 3 einen Schnitt nach Linie IH-III der die Düse 21 eingelassen, strömt dann durch die

Fig. 2. 15 Bohrung22, die Kammer23, die freien Kanäle24_S

In der F i g. 1 ist zwischen Scheiben 2 aus feuer- weiter an der Elektrode 8 vorbei in die Kammer 11. festem Werkstoff oder gekühltem Metall, die an einer Die folgenden Beispiele dienen weiter zur Erläute-Platte 3 befestigt sind, ein Ringraum 1 gebildet. Die rung der Erfindung. Wenn im folgenden von Gas-Platte 3 gehört einer Elektrode 4 an, die einen zentralen durchsätzen die Rede ist, so werden dabei stets Durchgang 5 senkrecht zur Ebene der Platte 3 besitzt, so Normalbedingungen, d. h. Normaldruck und Normal-Die Elektrode 4 ist von einem Ringkanal 6 umgeben, temperatur, verstanden,
durch den ein Kühlmittel geleitet werden kann,

welches gegebenenfalls durch einen Ausfluß 7 abge- Beispiell
zogen wird. Ein Lichtbogen schlägt an die Wandung

des Durchgangs 5 von einer thorierten Wolfram- 25 Es wurde ein Gerät verwendet, wie es in F i g. 1

elektrode 8 über; letztere ist an einer Spindel 9 ge- dargestellt ist. Es war 8,75 cm lang und besaß einen

tragen, die in einem Innengewinde einer Träger- Durchmesser von 6,25 cm.

platte 10 verschraubbar ist; die thorierte Wolfram- Das Gerät wurde nach unten gerichtet, am oberen

elektrode ragt in eine Kammer 11 hinein; die Kammer Ende eines lotrecht stehenden Siliziumdioxydrohrs

11 ist von einem isolierenden undurchlässigen Werk- 30 von 15 cm Innendurchmesser und 90 cm Länge anstoff 11a gebildet, der Innenraum der Kammer 11 ist gebracht. Am unteren Ende dieses Rohrs war ein an den Durchgang 5 angeschlossen. Dadurch, daß Anschluß an zwei in Serie geschaltete Sauggebläse man mittels eines Drehknopfes 12 die Spindel 9 von 101 Saugleistung vorgesehen. Der Ausgang des verdreht, erzielt man eine Vorschub- bzw. Rückwärts- zweiten Sauggebläses war an einen Wascher und an bewegung der Elektrode 8. 35 eine Pumpe angeschlossen.

Die Trägerplatte 10 schließt einen weiteren ring- Die Elektroden des Geräts wurden an die beiden

förmigen Kühlmittelkanal 13 ein; durch diesen werden Klemmen einer Gleichstromquelle angeschlossen.

Kühlmittel geleitet. Das Kühlmittel wird durch einen Durch die Elektroden wurde Kühlwasser gepumpt.

Einlaß 14 eingepumpt, zirkuliert durch den Kanal 6, Durch den Einlaß des Geräts wurde Argon bei

sodann durch ein Verbindungsrohr 15 zum Kanal 13, 40 einem Druck von 7 at mit einem Durchsatz von

dort um die Elektrode 9 herum und wird schließlich 5 l/Min, eingeleitet. Ein Lichtbogen schlug zwischen

durch den Ausfluß 7 abgezogen. den Elektroden 4 und 8 über; die dem Lichtbogen

Das durch den Lichtbogen zu erhitzende Gas wird zugeführte Leistung errechnete sich aus einer Stromin das Gerät durch das Einlaßrohr 16 eingeführt. Es stärke von 215 A und einer Spannung von 24,5 V. tritt aus diesem Emgangsrohr tangential zur Wandung 45 Der hocherhitzte Gasstrahl hatte einen Energiegehalt der Kammer 11 durch eine Düse 17 aus; somit wird von ungefähr 22 kcal pro Mol.
dem Gas eine schraubenförmige Bewegung mitgeteilt, Ein Vorgemisch von Titantetrachlorid, Sauerstoff welche erhalten bleibt, während das Gas durch den und Aluminiumchlorid, vorgewärmt auf eine Tem-DurchgangS herausströmt, um schließlich in dem peratur von 250° C, wurde durch das Einlaßrohr 19 Ausgang 18 das Gerät wieder zu verlassen. 50 in den Ringraum 1 eingelassen. Die Zuführungsmenge

Wenn eine Stromquelle, es kann eine Wechselstrom- setzte sich zusammen aus 1 Mol Titantetrachlorid pro oder eine Gleichstromquelle sein — vorzugsweise ist es Minute, 361 Sauerstoff pro Minute und so viel Alueine Gleichstromquelle —, an die Elektroden 4 an- miniumchlorid, daß 3,4 Gewichtsprozent Aluminiumgelegt wird, zündet ein elektrischer Lichtbogen; oxyd, bezogen auf das Gewicht des entstehenden dieser wird durch die Schraubungsbewegung des den 55 Titandioxyds, gewonnen wurden.
Durchgang5 passierenden Gases stabilisiert; das Gas Die Oxydationsreaktion fand in dem lotrechten wird dabei sehr rasch auf hohe Temperatur aufge- Siliziumdioxydrohr statt. Die Abgase der Reaktion heizt. Anschließend wird das Gas mit hoher Ge- wurden durch die beiden Sauggebläse abgezogen. Das schwindigkeit durch die Düse 18 abgegeben. Titandioxyd wurde zum Teil am Boden des lot-. Die Reaktionsteilnehmer, z. B. ein Titantetra- 60 rechten Siliziumdioxydrohrs, zum Teil in den Saughalogenid-Sauerstoff-Aluminium-Gemisch, werden in gebläsen gesammelt,
den Ringraum 1 durch eine Leitung 19 eingeführt. Die Reaktion ging langsam vor sich, und das

Will man in den elektrischen Lichtbogen Substanzen Titantetrachlorid wurde nahezu vollständig in Titaneinführen, die verdampft werden sollen, z. B. Fest- dioxydpigment umgesetzt. Es wurden Proben entstoffe zwecks Bildung von Keimen, so geschieht dies 65 nommen, um die Färbekraft und den Rutilgehalt zu zweckmäßig durch eine Leitung 20. untersuchen. Die Färbekraft war ausgezeichnet, sie

Das durch den Lichtbogen aufzuheizende Gas kann betrug 1550 auf der Reynolds-Skala; der Rutilgehalt

auch in Längsrichtung des Geräts durch eine oder war 97,7 Gewichtsprozent,

Beispiele 2 bis 7

; Ein Gerät, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, war dahingehend abgewandelt worden, daß es an Stelle eines einzigen Ringraums 3 hintereinanderliegende Ringräume jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden, koaxial angeordneten Platten 2 aufwies. Jeder .Ringraum besaß eine Breite von 1,6 mm. Der erste JRJngraum war 1,25 cm von der Platte 3 entfernt, der zweite 1,25 cm vom ersten, der dritte war 33,3 mm vom zweiten entfernt.

- Durch den Einlaß 16 wurde Argon in einer Menge yon 25 l/Minute zugeleitet. Die dem Lichtbogen zügeführte Leistung errechnete sich aus einer Stromstärke von 250 A und einer Spannung von 21 bis 22 V. . Die Reaktionsteilnehmer und deren durch die verschiedenen Zuführungsschlitze zugeführte Mengen sind in Tabelle I zusammengestellt. Weiter finden sich in der Tabelle I Angaben über die auf der Reynolds-Skala gemessene Färbekraft des Endprodukts und über den Rutilgehalt des Endprodukts. Die mittlere Teilchengröße ist, sofern sie gemessen wurde angegeben (die mittlere Teilchengröße ist diejenige Teilchengröße im Teilchenspektrum, von der aus gerechnet kleinere und größere Teilchen gleiches Gesamtgewicht ergeben).

ίο Die Prozentangaben über Aluminiumoxyd und Siliziumdioxyd beziehen sich auf das zugeführte TiCl₄, berechnet als Titandioxyd; dies gilt jedoch nicht für Beispiel 6: In diesem ist der Prozentsatz des Aluminiumoxyds auf das Gewicht desjenigen Titandioxyds bezogen, welches aus dem durch den Ringraum 1 eingeführten Titantetrachlorid entstanden ist.

	Ringraum 1	Tabelle I	Ringraum 2	Ringraum 3	Färbe kraft	Rutil gehalt des End produkts	Mittlere Teilchen größe des Endprodukts.
Bei spiel	1,5 Mol/Min. O₂+ 2% Al₂O₃ 0,75 Mol/Min. O₂+ 3% Al₂O₃ 0,7 Mol/Min. O₂ 0,75 Mol/Min. O₂+ 2% Al₂O₃ 0,75 Mol/Min. O₂ +0,5 Mol/Min. TiCl₄ +6% Al₂O₃ (vor gemischt) +0,25% SiO₂ (vor gemischt) 0,75 Mol/Min. O₈ +2% Al₂O₃	1 Mol/Min. TiCl₄-Dampf +0,5% SiO₂ 0,5 Mol/Min. TiCl₄-Dampf +0,5% SiO₂ 0,5 Mol/Min. TiCl₄-Dampf +0,4% SiO₂ +3% Al₂O₃ 0,5 Mol/Min. TiCl₄-Dampf +0,25% SiO₂ 0,75 Mol/Min. O₂ +0,5 Mol/Min. TiCl₄ 0,5 Mol/Min. TiCl₄ +0,25% SiO₂	1,5 Mol/Min. O₂ + TiCl₄ 1 Mol/Min, (vorgemischt) 0,75 Mol/Min. O₂ +0,5 TiCl₄ Mol/Min, (vorgemischt) 1,5 Mol/Min. O₂ + Mol/Min. TiCl₄ (vorgemischt)	1675 1785 1730 1630 1730 1630	98,9% 98,1% 96,9% 96,1% 96,9% 96,1%	0,21 μ 0,23 μ
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Beispiele 8 bis 10

Es wurde eine Vorrichtung benutzt, wie sie in den F i g. 2 und 3 dargestellt ist. Im Falle von Beispiel 8 wurde das zu- erhitzende Gas vollständig durch die Bohrungen24 gemäß Fig. 2 und 3 eingeführt, Während im Falle der Beispiele 9 und 10 ein Teil dieses Gases (Argon) durch diese Bohrungen eingeführt wurde, während ein Rest (Stickstoff) durch ein Einlaßröhrchen 16 mit Düse 17 gemäß F i g. 1 eingeführt wurde. Die Einführung des Gases durch die Bohrungen 24 hatte den Zweck, den elektrischen ■Lichtbogen durch laminare Gasströmung zu stabilisieren, im Gegensatz zu der durch Wirbelbildung erfolgenden Stabilisierung im Falle der Einführung durch die Düse 17. Die in den Beispielen 9 und 10 angewandten Verfahren beruhten auf einer gemischten Stabilisierung durch laminare Strömung und Wirbel·- bildung.

In Tabelle II sind die einzelenen Angaben über die Beispiele 8 bis 10 ähnlich zusammengestellt wie in Tabelle I. Von den gemäß Beispielen 2 bis 7 vorgesehenen Ringnuten wurden in den Beispielen 8 bis 10 nur jeweils zwei benutzt.
Im Falle von Beispiel 8 wurde das zu erhitzende Gas (Argon) durch die Bohrungen 24 in einer Menge von 30 l/Min, zugeführt. Die Leistungsaufnahme des Lichtbogens errechnete sich aus einer Stromstärke von 250 A und einer Spannung von 20 V.

Im Falle von Beispiel 9 wurde ein Teil des zu erhitzenden Gases (Argon) durch die Bohrungen 24 in einer Menge von 281/Min. zugeführt; der Rest (Stickstoff) wurde durch die Düse 17 in einer Menge von 10 l/Min, zugeführt. Die Leistungsaufnahme des Lichtbogens errechnete sich aus einer Stromstärke von 250 A und einer Spannung von 40 V.

Im Falle von Beispiel 10 wurde ein Teil des zu erhitzenden Gases (Stickstoff) durch die Bohrungen in einer Menge von 8 l/Min, zugeführt; im übrigen wurde durch die Düse 17 Argon in einer Menge von ebenfalls 8 l/Min, zugeführt. Die Leistungsaufnahme des Lichtbogens ergab sich aus einer Leistung von A und 34 V.

Tabelle II

Beispiel	Ringraum 1	Ringraum 2	Färbekraft	Rutilgehalt
8 9 10	0,75 Mol/Min. O₂ 1,5 Mol/Min. O₈ 1,5 Mol/Min. O₂	0,5 Mol/Min. TiCl₄ 1 Mol/Min. TiCl₄ + 3% Al₂O₃ 1 Mol/Min. TiCl₄	1460 1675 1460	58% 98% 58%

Beispiel 11 _ao

Das Gerät gemäß Beispiel 2 wurde wieder verwendet, besaß aber nun zwei Ringräume.

Vorgänge im Ringraum Nr. 1

0,75 Mol Sauerstoff pro Minute wurden zugeführt. 91/Min. wurden hiervon durch einen Vorwärmer geleitet, um die Temperatur des Gases auf 150⁰C zu erhitzen; weitere 91 wurden durch einen Kaliumchloridraucherzeuger geschickt. Dieser Raucherzeuger enthielt eine Kaliumchloridschmelze von 1050⁰C; der Sauerstoff wurde über die Oberfläche der Schmelze geleitet. Es wurde so viel Kaliumchlorid durch den Sauerstoff mitgerissen, daß 0,1 Gewichtsprozent K₂O, bezogen auf Titandioxyd, erzeugt wurden. Der Sauerstoffstrom enthielt so viel Aluminiumtrichlorid, daß 2 Gewichtsprozent Aluminiumoxyd, bezogen auf das Titandioxyd, entstanden.

Vorgänge im Ringraum Nr. 2

0,5MoI pro Minute Titantetrachlorid von 150⁰C wurden eingeleitet; dieses Titantetrachlorid enthielt so viel Siliziumtetrachlorid, daß 0,25 Gewichtsprozent Siliziumdioxyd, bezogen auf das Gewicht des Titandioxyds, entstanden.

Das Endprodukt hatte eine Färbekraft von 1710 auf der Reynolds-Skala und eine mittlere Teilchengröße von 0,23 μ. Der Rutilgehalt war 95%.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von festen, feinzerteilten Metall- oder Metalloidoxyden, insbesondere TiO₂, durch Umsetzen eines oxydierenden Gases mit dem Halogenid, wobei die Reaktionsteilnehmer durch ein unter Umwandlung von elektrischer Energie in Wärme erhitztes heißes Gas aufgeheizt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in die Reaktionszone ein lichtbogenerhitztes Gas mit einer Temperatur von mehr als 2000⁰C in solcher Menge eingeführt wird, daß in der unmittelbar an die Lichtbogenzone anschließenden Reaktionszone die Reaktionstemperatur aufrechterhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Hinblick auf die Oxydationsreaktion inertes Gas erhitzt und in die Reaktionszone umgeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als inertes Gas Stickstoff oder Argon verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reaktionsteilnehmer oder ein Bruchteil eines Reaktionsteilnehmers erhitzt und in die Reaktionszone eingeleitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktionsteilnehmer ein Teil des oxydierenden Gases verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gas eine Wärmemenge von mindestens 10 kcal pro Mol Gas im Überschuß über die zur Erhitzung auf 1000⁰C erforderliche Wärmemenge zugeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas auf einem schraubenförmigen oder laminaren Weg durch die Lichtbogenentladung hindurchtritt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem lichtbogenerhitzten Gas Zusätze in Form von Reaktionskeimen in die Reaktionszone eingetragen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen