150166. lajstromszámú szabadalom • Nagytisztaságú kvarcüveg és eljárás annak előállítására
Megjelent: 1983. május 31. MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG SZABADALMI LEÍRÁS ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL 150.166 SZÁM Nemzetközi osztály: LO—227 ALAPSZÁM Magyar osztály: C 01 b ' 12 i 33-40 Nagytisztaságú kvarcüveg és eljárás annak előállítására Dr. Lőcsei Béla oki. vegyészmérnök, kandidátus, Budapest Bejelentés napja: 1961. július 24. Kvarcüveg előállítása oly módon történik, hogy kvarchomokot vagy kvarcitot ívfénykemencében megolvasztanak és a folyékony szilíciumdioxidot hígfolyós állapotban formázzák. Az olvasztási hőmérséklettől függően, 1800—1900 C° körüli hőmérsékleten átlátszatlan kvarcüveg állítható elő, teljesen átlátszó gázzárványmentes kvarcüveg előállításához 2000 C°-nál is magasabb hőmérséklet szükséges. Az eljárás tehát költséges és manipulációs nehézségekkel jár a magas hőmérséklet miatt. A találmány szerinti eljárás olyan új módot biztosít kvarcüveg előállítására, mely alacsony hőmérsékleten teszi lehetővé gázzárványmentes nagytisztaságú kvarcüveg előáEítását. Az eljárás menete a következő: A szilíciumtetrafluorid (SÍF4) vízgőzzel hidrolizál: SiF4 + 2 H 2 0—Si0 2 + 4 HF reakció értelmében. Szilíciumtetrafluoridot nagy hőmérsékleten vízgőz jelenlétében hidrolizáltatva a szilíciumdioxidnak, -mely a hidrolízis eredménye, üveges állapotú módosulata keletkezik. A gázfázisban végbemenő reakció termékét profiltestre kondenzáltaivá különböző formájú kvarcüvegtestet nyerünk. Eljárhatunk úgy is, hogy a szilíciumtetrafluoridot alumíniumhidroszilikátok, vagy alumíniumszilikátok és alumíniumfluoirid (AIF3) keverékének a termikus kezelésével és reagáltatásával állítjuk elő oly módon, hogy az alumíniumoxidot és sziliciumdioxidot tartalmazó nyersanyagokból mul-Mt vagy korund vagy a kettő keveréke keletkezik. Eljárhatunk úgy is, hogy alumíniumfluorid és szilíciumdioxid keverékét termikusan kezeljük oly módon, hogy az alapanyag összeállítás eleget tegyen a következő: 4 AIF3 + 3 Si02 = 2 AI2O3 + 3 SiF 4 vagy 12 AIF3 + 13 Si02 = 2{3A1 2 0 3 • 2 Si02 ) (imullit + + 9 SiF4 reakcióegyenletnek, de ettől eltérő sztöchiometrikus arány is beállítható. A keletkező SiF4 az alapanyag SiOo tartalmától és a bekevert (AIF3) alumíniumfluorid mennyiségétől függ. Ez határozza meg a hőkezelés után visszamaradó termék kémiai és ásványtani összetételét is. Az alapanyagok termikus kezelése 900 C° feletti célszerűen 1000—1100 C°-on történik. Keletkező szilíciumtetrafluoridot 800 C° feletti hőmérsékleten, célszerűen 950—1150 C° hőn-térséklettartományon belül reagáltatjuk vízgőzzel. A reakciótérben kondenzációs célra profiltestet helyezünk el, amelyre a keletkező SÍO2 kvarcüveg formájában kondenzálódik. Példa: 1. Gázalakú szilíciumtetrafluoridot (SiF4 ) 1000— 1050 C°-ra melegítünk fel hőkezelő berendezésben vízgőz kizárásával, majd a felmelegített SiF4 -hez túlhevített vízgőzt keverünk és a keletkező SiC>2-t kondenzátatjuk. 2. 100 sr. zettlici agyagot 50 sr. alumíniumfluoriddal elkeverve, vagy 100 sr. zettlici agyagot 130 sr. alumíniumfluoriddal elkeverve, vagy 100 sr. grossalmerodi agyagot 160 sr. alumíniumfluoriddal elkeverve, vagy 400 sr. homokot (kvarcliszt) 880 sr. aluíTŰniumfiuoriddal elkeverve,
