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WO1991008168A1 - Verfahren zur herstellung von reaktiven siliziumdioxid-phasen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von reaktiven siliziumdioxid-phasen Download PDF

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WO1991008168A1
WO1991008168A1 PCT/EP1990/001946 EP9001946W WO9108168A1 WO 1991008168 A1 WO1991008168 A1 WO 1991008168A1 EP 9001946 W EP9001946 W EP 9001946W WO 9108168 A1 WO9108168 A1 WO 9108168A1
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WO
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alkali metal
silicon dioxide
quartz
reaction
cristobalite
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Ceased
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PCT/EP1990/001946
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes W. Hachgenei
Rudolf Novotny
Hans Dolhaine
Peter Christophliemk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henkel AG and Co KGaA
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
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Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid

Definitions

  • the invention relates to a method for producing reactive silicon dioxide phases from quartz sand.
  • the reactive phases consist of cristobalite, tridymite, amorphous silicon dioxide and alkali metal silicate and are characterized by a small proportion of quartz.
  • Tridymite and cristobalite have a more open structure than quartz, which is also reflected in the different densities (2.65 g / cm3 for quartz, approx.2.3 g / c ⁇ .3 for tridymite and cristobalite) and in the increased reactivity, e.g. for the hydrothermal production of sodium polysilicates.
  • Cristobalite which because of its white color and for controlling the coefficient of expansion is used primarily as a raw material and filler, for example in ceramic products, but also for the production of colors.
  • Cristobalite is produced by converting quartz sands in a rotary kiln at temperatures of approx. 1500 ° C with the addition of alkali (Ullmann's Encyklopadie der Technischen Chemie, 4th edition, Verlag Chemie, Weinheim, Volume 21 (1982), page 442).
  • EP-A-0283933 describes the production of cristobalite from amorphous silicon dioxide with a specific surface area at a temperature between 1000 and 1300 ° C.
  • the amorphous silicon dioxide has to be produced for this purpose and is already characterized by an increased reactivity.
  • Alkali metal compounds containing lithium, sodium or potassium are proposed as catalysts for this reaction. These compounds are used in very small amounts since they then have to be removed from the cristobalite again by treatment at temperatures above 1300 ° C. The entire process is characterized by very long reaction times.
  • tridymite is stable at all without impurities. Larger quantities of accompanying elements (alkali metals, aluminum) favor the formation of tridymite, which often has many structural defects in the crystal structure. According to Novakovic et al (Interceram, (1986) pages 29-30), the conversion to tridymite (1350 ° C, 114 hours, Li catalysis) first takes place via cristobalite, which converts to tridymite in a second step.
  • the object of the present invention was to provide reactive silicon dioxide phases from quartz sand which are distinguished by a very low quartz content.
  • the reaction temperatures and especially the reaction times should be shorter or shorter than those of known processes.
  • the object was achieved according to the invention by a process for the production of reactive silicon dioxide phases, which is characterized in that quartz sand is mixed with an alkali metal compound or its aqueous solution, the alkali metal compound being selected from the group of compounds which are used in the Heating into the corresponding alkali metal oxides, that the molar ratio of SiO 2 to alkali metal oxide is between 1: 0.0025 and 1: 0.1 and that this mixture is heated to a temperature between 1100 ° C. and 1700 ° C.
  • a molar ratio of SiO 2 to alkali metal oxide is mentioned here and also below, this means the molar ratio of the silicon dioxide contained in the quartz sand to the alkali metal oxide, based on the alkali metal compound used in each case.
  • the reactive silicon dioxide phases obtained according to this process consist of cristobalite, tridymite, amorphous silicon dioxide and alkali metal silicate and are characterized by a small proportion of quartz, as determined by X-ray diffraction analyzes.
  • reaction times decrease with increasing reaction temperature and decrease especially from 1300 ° C.
  • a catalyst addition of 5% by weight sodium hydroxide corresponding to a molar ratio of silicon dioxide to alkali metal oxide of 1: 0.0375, after a reaction time of 30 minutes no residual quartz was detectable in the reaction product of this example .
  • reaction temperatures can be increased still further, as a result of which the reaction time, based on a specific catalyst, can be shortened further. Lowering the temperature to 1200 ° C leads to an increase in the residual quartz content.
  • Molar ratios of silicon dioxide to alkali metal oxide of 1: 0.0035 to 1: 0.05 have proven to be particularly preferred for carrying out the reaction, for example an addition of 0.45% by weight to 6.45% by weight in the case of sodium hydroxide speaks. Applied to the addition of potassium hydroxide, this corresponds to 0.63% by weight to 9.0% by weight.
  • alkali metal compounds which convert to the corresponding alkali metal oxides on heating can be used as catalysts.
  • These are in particular lithium, sodium or potassium hydroxide, as well as the carbonates, nitrates, nitrites, sulfates, sulfites, oxalates or formates of these alkali metals.
  • a particularly uniform distribution of the catalyst over the quartz sand is achieved by applying a 5 to 50% strength by weight aqueous solution or slurry of the alkali metal compound to the quartz sand.
  • Particularly suitable concentrations of these solutions are between 15 and 25% by weight.
  • the quartz sand is mixed with the appropriate amount of an alkali metal compound or its aqueous solution and annealed in a muffle furnace, rotary kiln or shaft furnace for a defined time.
  • the use of rotary kilns is particularly recommended for carrying out the process on a larger scale.
  • Example 1 the samples were annealed at a temperature of 1400 ° C. With the addition of 0.5% by weight of sodium hydroxide in the form of an aqueous solution, 90% of the quartz has already reacted after 15 minutes. With a catalyst amount of 5% by weight sodium hydroxide, no quartz is left in the samples after 30 minutes Find. With 0.5% by weight sodium hydroxide addition, the reaction is complete within one hour.
  • reaction proceeds more slowly at a temperature of 1300 ° C. (example 2a-c), but even then, with a catalyst amount of 5% by weight, 97% of the quartz has reacted within half an hour.
  • reaction temperature of 1200 ° C. does not lead to a complete conversion of the quartz into reactive phases within 3 hours, but conversions of more than 80% are also achieved here.
  • a reaction temperature of at least 1300 ° C, i.e. in the range from 1300 to 1700 ° C. is therefore particularly preferred.
  • the process is carried out at reaction times of 10 to 180 minutes, in particular less than 60 minutes - i.e. at reaction times in the range from 10 to 60 minutes.
  • Example 6 shows the results of the reaction catalyzed by the addition of sodium sulfate - in aqueous solution.
  • Example 7 shows the results of the reaction catalyzed by lithium hydroxide, likewise in aqueous solution.
  • amorphous phases consist of alkali metal silicates and amorphous silicon dioxide.
  • the proportions of alkali metal silicate are due to the alkali metal compounds involved in the reaction.
  • the quartz sand reacted contained> 99.9% silicon dioxide and was of natural origin.
  • the respective alkali metal compound was dissolved in just enough water that the quartz sand was covered with the solution. Then it was slowly dried and the dry sand was mixed vigorously.
  • the two solid components were intimately mixed with one another before the reaction and heated over a period of between 10 and 180 minutes, preferably less than 60 minutes.
  • a glazed alumina crucible served as the reaction vessel.
  • Table 1 Temperatures and reaction times for the individual examples are shown in Table 1 below. In addition to the proportion by weight of alkali metal compound, Table 1 also gives the molar ratio of S1O2 to alkali metal oxide.
  • Ratio of cristobalite tridymite in tempered quartz sands (estimate from RBA diagrams)

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von reaktiven Siliziumdioxid-Phasen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man Quarzsand mit einer Alkalimetallverbindung oder deren wäßriger Lösung vermischt, wobei die Alkalimetallverbindung aus der Gruppe von Verbindungen ausgewählt wird, die beim Erhitzen in die entsprechenden Alkalimetalloxide übergehen, daß das Molverhältnis von SiO2 zu Alkalimetalloxid zwischen 1:0,0025 und 1:0,1 beträgt und daß man dieses Gemisch auf eine Temperatur zwischen 1100 °C und 1700 °C erhitzt.

Description

Verfahren zur Herstellung von reaktiven Siliziumdioxid-Phasen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von reaktiven Siliziumdioxid-Phasen aus Quarzsand. Die reaktiven Phasen bestehen dabei aus Cristobalit, Tridymit, amorphem Siliziumdioxid und Al- kalimetallsilikat und zeichnen sich durch einen geringen Anteil an Quarz aus.
Bei Normaldruck sind drei kristalline Modifikationen des Silizium¬ dioxids bekannt. Es handelt sich dabei um den Quarz, den Tridymit und den Cristobalit. Quarz ist die bis 870 °C stabile Phase, danach der Tridymit, welcher oberhalb von 1470 °C in den Cristobalit über¬ geht (Hollemann-Wiberg, "Lehrbuch der Anorganischen Chemie", 81. - 90. Auflage, Verlag De Gruyter, Berlin 1976, Seite 545). Die Um¬ wandlung innerhalb dieser Modifikationen ist nur über Bindungsbruch und Bildung neuer Si-O-Si-Bindungen möglich.
Tridymit und Cristobalit besitzen eine offenere Struktur als der Quarz, was sich auch in den unterschiedlichen Dichten (2,65 g/cm3 für Quarz, ca. 2,3 g/cπ.3 für Tridymit und Cristobalit) und in der erhöhten Reaktivität, z.B. für die hydrothermale Herstellung von Natrium-Polysilikaten, zeigt.
Ziel verschiedener Arbeiten ist die Herstellung von Cristobalit, der wegen seiner weißen Farbe und zur Steuerung des Ausdehnungs¬ koeffizienten vor allem als Roh- und Füllstoff beispielsweise bei keramischen Produkten aber auch zur Herstellung von Farben einge¬ setzt wird. Cristobalit wird durch Umwandlung von Quarzsanden im Drehrohrofen bei Temperaturen von ca. 1500 °C unter Alkalizusatz hergestellt (Ullmann's Encyklopädie der Technischen Chemie, 4. Auflage, Verlag Chemie, Weinheim, Band 21 (1982), Seite 442).
EP-A-0283933 beschreibt die Herstellung von Cristobalit aus amor¬ phem Siliziumdioxid mit einer bestimmten spezifischen Oberfläche bei einer Temperatur zwischen 1000 und 1300 °C. Das amorphe Si¬ liziumdioxid muß dazu hergestellt werden und zeichnet sich bereits durch eine erhöhte Reaktivität aus. Als Katalysator für diese Reak¬ tion werden Alkalimetallverbindungen, die Lithium, Natrium oder Kalium enthalten, vorgeschlagen. Diese Verbindungen werden in sehr kleinen Mengen eingesetzt, da sie anschließend aus dem Cristobalit durch Behandlung bei Temperaturen über 1300 °C wieder entfernt wer¬ den müssen. Das gesamte Verfahren zeichnet sich durch sehr lange Reaktionszeiten aus.
Die Phasenumwandlung von Quarz zu Cristobalit ohne Katalysatorzu¬ satz wurde in vielen Arbeiten untersucht. Schneider et al (Ma¬ terials Science Forum, 1_, (1986) Seite 91 ff) beschreiben eine sol¬ che Phasenumwandlung, die mehrere Stunden bis Tage benötigt. Die Reaktionsgeschwindigkeiten werden sehr stark durch die Kristallini- tät des Quarzes und durch den Anteil an Verunreinigungen bestimmt. Die Untersuchungen zeigen eindeutig, daß die Umwandlung über amor¬ phe Zwischenphasen abläuft. Ibrahim et al (La Ceramica, (1985) Sei¬ te 19 ff) beschreiben die Reaktion von Quarz mit aktivierten Sili¬ katen im Temperaturbereich von 1350 °C und 1500 °C. Danach bilden sich innerhalb von drei Tagen Gemische von Tridymit und Cristo¬ balit. In der Literatur besteht keine Einigkeit darüber, ob Tridymit über¬ haupt ohne Verunreinigungen stabil ist. Größere Mengen an Begleit¬ elementen (Alkalimetalle, Aluminium) begünstigen die Ausbildung von Tridymit, der häufig viele Baufehler im Kristallgerüst besitzt. Nach Novakovic et al (Interceram, (1986) Seite 29-30) verläuft die Umwandlung zu Tridymit (1350 °C, 114 Stunden, Li-Katalyse) zuerst über Cristobalit, der sich in einem zweiten Schritt zu Tridymit umwandelt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, aus Quarzsand reaktive Siliziumdioxid-Phasen bereitzustellen, die sich durch einen sehr geringen Quarz-Anteil auszeichnen. Die Reaktionstemperaturen und vor allem die Reaktionszeiten sollten dabei geringer bzw. kürzer sein als die von bekannten Verfahren.
Erfindungsgemäß gelöst wurde die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von reaktiven Siliziumdioxid-Phasen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man Quarzsand mit einer Alkalimetallver¬ bindung oder deren wäßriger Lösung vermischt, wobei die Alkalime¬ tallVerbindung aus der Gruppe von Verbindungen ausgewählt wird, die beim Erhitzen in die entsprechenden Alkalimetalloxide übergehen, daß das Molverhältnis von Siθ2 zu Alkalimetalloxid zwischen 1 : 0,0025 und 1 : 0,1 beträgt und daß man dieses Gemisch auf eine Tem¬ peratur zwischen 1100 °C und 1700 °C erhitzt.
Wenn hier und auch nachfolgend von einem Molverhältnis von Siθ2 zu Alkalimetalloxid die Rede ist, so wird darunter das MolVerhältnis des im Quarzsand enthaltenen Siliciumdioxids zum Alkalimetalloxid, bezogen auf die jeweils eingesetzte Alkalimetallverbindung, ver¬ standen. Die gemäß diesem Verfahren erhaltenen reaktiven Siliziumdioxid- Phasen bestehen aus Cristobalit, Tridymit, amorphem Siliziumdioxid und Alkalimetallsilikat und zeichnen sich durch einen geringen An¬ teil von Quarz aus, wie durch Röntgenbeugungs-Analysen ermittelt wurde.
Die Reaktionszeiten sinken mit steigender Reaktionstemperatur und verkürzen sich insbesondere ab 1300 °C. Bei 1400 °C und einem Kata¬ lysatorzusatz von 5 Gew.-% Natriumhydroxid, entsprechend einem Mol¬ verhältnis von Siliziumdioxid zu Alkalimetalloxid von 1 : 0,0375, war nach einer Reaktionszeit von 30 Minuten im Reaktionsprodukt dieses Beispiels kein Quarz-Restanteil mehr nachweisbar.
Die Reaktionstemperaturen können noch weiter erhöht werden, wodurch die Reaktionszeit, bezogen auf einen bestimmten Katalysator, weiter verkürzt werden kann. Eine Senkung der Temperatur auf 1200 °C führt zu einem Anstieg der Restanteile an Quarz.
Der Restanteil an Quarz verändert sich bei Variation des Anteils an Katalysator. Beispielsweise steigt bei einer Reaktionszeit von 60 Minuten und bei Verwendung von Natriumhydroxid als Katalysator der Restanteil an Quarz von 0 Gew.-% (Siliziumdioxid : Natriumoxid = 1 : 0,0375) auf 2 Gew.-% (Siliziumdioxid : Natriumoxid = 1 : 0,0038). Bei Einsatz von Kaliumhydroxid werden bei niedrigeren Reaktionstemperaturen noch geringere Quarz-Restanteile gefunden (vgl. Tabelle 1).
Als besonders bevorzugt zur Durchführung der Reaktion haben sich MolVerhältnisse von Siliziumdioxid zu Alkalimetalloxid von 1 : 0,0035 bis 1 : 0,05 erwiesen, was beispielsweise einem Zusatz von 0,45 Gew.-% bis 6,45 Gew.-% im Falle von Natriumhydroxid ent- spricht. Übertragen auf den Zusatz von Kaliumhydroxid entspricht dies 0,63 Gew.-% bis 9,0 Gew.-%.
Als Katalysatoren können erfindungsgemäß AlkalimetallVerbindungen eingesetzt werden, die beim Erhitzen in die entsprechenden Alkali- metalloxide übergehen. Es sind dies insbesonders Lithium-, Natrium¬ oder Kaliumhydroxid, sowie die Carbonate, Nitrate, Nitrite, Sul¬ fate, Sulfite, Oxalate oder Formiate dieser Alkalimetalle.
Eine besonders gleichmäßige Verteilung des Katalysators über den Quarzsand wird dadurch erzielt, daß man eine 5 bis 50 Gew.-%ige wäßrige Lösung oder Aufschlämmung der Alkalimetallverbindung auf den Quarzsand aufbringt. Besonders geeignete Konzentrationen dieser Lösungen liegen zwischen 15 und 25 Gew.-%.
Der Quarzsand wird, wie in den Beispielen näher ausgeführt, mit der entsprechenden Menge einer AlkalimetallVerbindung oder deren wäßri¬ ger Lösung gemischt und über eine definierte Zeit in einem Muffel¬ ofen, Drehrohrofen oder Schachtofen getempert. Die Verwendung von Drehrohröfen empfiehlt sich vor allem für die Durchführung des Ver¬ fahrens in größerem Maßstab.
Wie die Beispiele zeigen (Tabelle 1), nehmen die Restanteile an Quarz mit steigender Temperatur bezogen auf eine bestimmte Reak¬ tionszeit ab. Dabei steigt die Wirksamkeit des Alkalimetallkata¬ lysators in der Reihe Lithium-, Natrium-, Kaliumoxid an.
In Beispiel 1 (a-c) wurden die Proben bei einer Temperatur von 1400 °C getempert. Bei einem Zusatz von 0,5 Gew.-% Natriumhydroxid in Form einer wäßrigen Lösung ist bereits nach 15 Minuten 90 % des Quarzes abreagiert. Bei einer Katalysatormenge von 5 Gew.-% Na¬ triumhydroxid ist nach 30 Minuten kein Quarz mehr in den Proben zu finden. Bei 0,5 Gew.-% Natriumhydroxid-Zugabe ist innerhalb einer Stunde die Reaktion vollständig.
Bei einer Temperatur von 1300 °C (Beispiel 2a-c) verläuft die Reak¬ tion langsamer, aber auch dann sind bei einer Katalysatormenge von 5 Gew.-% innerhalb einer halben Stunde 97 % des Quarzes abreagiert.
Bei einem Zusatz von 1 Gew.-% Natriumhydroxid sind nach 3 Stunden nur noch Spuren an Quarz im Reaktionsgemisch nachzuweisen.
Eine Reaktionstemperatur von 1200 °C (Beispiel 3a-c) führt inner¬ halb von 3 Stunden noch nicht zu einer vollständigen Umwandlung des Quarzes in reaktive Phasen, doch werden hier auch Umsätze von über 80 % erreicht.
Eine Reaktionstemperatur von mindestens 1300 °C, d.h. im Bereich von 1300 bis 1700 °C, ist daher besonders bevorzugt. Im Sinne der Erfindung ist es ferner bevorzugt, daß man das Verfahren bei Reak¬ tionszeiten von 10 bis 180 Minuten, insbesondere von weniger als 60 Minuten - d.h. bei Reaktionszeiten im Bereich von 10 bis zu 60 Mi¬ nuten - durchführt.
Beispiel 4 (a-c) zeigt die besonders hohe katalytische Aktivität von Kalium-Salzen. Schon durch die Zugabe von 0,7 Gew.-% Kalium¬ hydroxid in Form einer wäßrigen Lösung (entsprechend einem molaren Verhältnis von Siliziumdioxid : Kaliumoxid = 1 : 0,00375) werden bei einer Temperatur von 1300 °C höhere Umsätze im Vergleich zu Zusätzen von 5 Gew.-% Natriumhydroxid erreicht.
Bei der Zugabe von festem Natriumcarbonat zu dem Quarzsand wird ein nicht so hoher Grad der Phasenumwandlung erreicht, wie bei der Zu¬ gabe von wäßriger Natriumhydroxid-Lösung, der Trend ist jedoch der- selbe (Beispiel 5). Die Ursache hierfür ist in der nicht so gleich¬ mäßigen Verteilung des Katalysators über den Quarzsand, verglichen mit der Verwendung von Lösungen der AlkalimetallVerbindungen zu sehen.
Beispiel 6 gibt die Ergebnisse der durch Natriumsulfat-Zusatz - in wäßriger Lösung - katalysierten Reaktion wieder. Beispiel 7 zeigt die Resultate der durch Lithiumhydroxid - gleichfalls in wäßriger Lösung - katalysierten Reaktion.
Mit Hilfe der Differentialthermoanalyse (Differential Scanning Calorimetry, "DSC") kann der Restquarz-Gehalt der Proben bestimmt werden. Durch Röntgenbeugungs-Analyse ("RBA") und DSC können die Anteile der Reaktionsprodukte in den einzelnen Proben abgeschätzt werden. Dabei zeigt sich, daß in einem ersten Reaktionsschritt Cristobalit gebildet wird, obwohl alle Reaktionen unterhalb der thermodynamisehen Stab litätstemperatur für Cristobalit durchge¬ führt wurden. Erst bei längeren Reaktionszeiten und bevorzugt bei hohen Katalysatormengen bildet sich in einem zweiten Reaktions¬ schritt Tridymit. Die Tabelle 2 gibt in groben Werten das Verhält¬ nis von Cristobalit zu Tridymit wieder. Hierbei wird kein Unter¬ schied zwischen den Natrium- und Kaliu -katalysierten Reaktionen beobachtet.
Bei der Addition der Anteile der Reaktionskomponenten mit Hilfe der DSC erkennt man, daß bei mittleren Reaktionsgraden (Quarzumsatz vom ca. 60 %) erhebliche Anteile an amorphen Phasen in den Proben vor¬ handen sind, z.B. 40 % in Beispiel 2c nach einer Reaktionszeit von 30 Minuten. Diese amorphen Phasen bestehen aus Alkali etallsilika- ten und amorphem Siliziumdioxid. Die Anteile an Alkalimetallsilikat sind auf die an der Reaktion beteiligten AlkalimetallVerbindungen zurückzuführen. Die nachfolgenden Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren verdeutlichen ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
Beispiele:
Der zur Reaktion gebrachte Quarzsand enthielt > 99,9 % Silizium¬ dioxid und war natürlichen Ursprungs. Für die Reaktionen, die mit Lösungen der AlkalimetallVerbindungen durchgeführt wurden, wurde die jeweilige Alkalimetallverbindung in gerade soviel Wasser ge¬ löst, daß der Quarzsand mit der Lösung bedeckt war. Danach wurde langsam getrocknet und der trockene Sand kräftig gemischt. Bei Re¬ aktionen bei denen die Alkali etallverbindung nicht in wäßriger Lösung dem Quarzsand beigemischt wurde, wurden die beiden festen Komponenten vor der Reaktion innig miteinander vermengt und über einen Zeitraum zwischen 10 und 180 Minuten, vorzugsweise weniger als 60 Minuten, erhitzt. Als Reaktionsgefäß diente ein glasierter Aluminiumoxid-Tiegel.
Temperaturen und Reaktionszeiten für die einzelnen Beispiele sind aus der nachstehenden Tabelle 1 ersichtlich. Neben dem Gew.-Anteil an Alkalimetallverbindung ist in Tabelle 1 außerdem das MolVerhält¬ nis von S1O2 zu Alkalimetalloxid angegeben.
Tabelle 1:
Bsp. Temp. Katalysator- Restanteile an Quarz Nr. (°C) Zusatz, Gew.-% (in Gew.-%) nach Reaktionszeit (Siθ2:Alkalimetall- 15 min 30 min 60 min oxid)
la 1400 0,5% NaOH (1:0,0038) 10 5 2 lb 1400 1 NaOH (1:0,0077) 3 2 0 lc 1400 5 NaOH (1:0,0375) 3 0 0
30 min 60 min 180 min
a 1300 0,5% NaOH (1:0,0038) 55 22 1 b 1300 1 % NaOH (1:0,0077) 37 7 1 c 1300 5 % NaOH (1:0,0375) 14 3 0
a 1200 0,5% NaOH (1:0,0038) > 50 > 30 16 b 1200 1 % NaOH (1:0,0077) > 50 29 15 c 1200 5 % NaOH (1:0,0375) > 50 15 8
a 1300 0,7% KOH (1:0,0038) 7 2 0 b 1300 1,4% KOH (1:0,0077) 5 2 0 c 1300 7 % KOH (1:0,0375) 3 0 0
1300 6,6% Na2Cθ3 (1:0,0375) 23 16
1300 8,9% Na Sθ4 (1:0,0375) 24 10
1300 0,6% LiOH (1:0,0077) 50 12 Tabelle 2:
Verhältnis Cristobalit : Tridymit bei getemperten Quarzsanden (Ab¬ schätzung aus RBA-Diagrammen)
Figure imgf000012_0001
Die Reaktionsparameter sind in Tabelle 1 aufgeführt

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von reaktiven Siliziumdioxid-Phasen, dadurch gekennzeichnet, daß man Quarzsand mit einer Alkalimetall¬ verbindung oder deren wäßriger Lösung vermischt, wobei die Alkali¬ metallverbindung aus der Gruppe von Verbindungen ausgewählt wird, die beim Erhitzen in die entsprechenden Alkalimetalloxide über¬ gehen, daß das Molverhältnis von SiÜ2 zu Alkalimetalloxid zwischen 1 : 0,0025 und 1 : 0,1 beträgt und daß man dieses Gemisch auf eine Temperatur zwischen 1100 °C und 1700 °C erhitzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die re¬ aktiven Siliziumdioxid-Phasen aus Cristobalit, Tridymit, amorphem Siliziumdioxid und AlkalimetallSilikat bestehen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die AlkalimetallVerbindungen insbesondere aus der Gruppe Lithium-, Natrium- oder Kaliumhydroxid, sowie der Carbonate, Nitrate, Ni¬ trite, Sulfate, Sulfite, Oxalate oder Formiate dieser Alkalimetalle ausgewählt werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis von S1O2 zu Alkalimetalloxid zwischen 1 : 0,0035 und 1 : 0,05 beträgt.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch auf eine Temperatur von mindestens 1300 °C er¬ hitzt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionszeit 10 bis 180 Minuten, vorzugsweise weniger als 60 Minuten, beträgt.
PCT/EP1990/001946 1989-11-23 1990-11-14 Verfahren zur herstellung von reaktiven siliziumdioxid-phasen Ceased WO1991008168A1 (de)

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