DE1276006B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Oxydgel-Kuegelchen aus Solen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Oxydgel-Kuegelchen aus Solen

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DE1276006B DEU11871A DEU0011871A DE1276006B DE 1276006 B DE1276006 B DE 1276006B DE U11871 A DEU11871 A DE U11871A DE U0011871 A DEU0011871 A DE U0011871A DE 1276006 B DE1276006 B DE 1276006B
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Sam Dale Clinton
Paul Arnold Haas
Leo Jules Hirth
Alfred Tood Kleinsteuber
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
BOIj
COIf
G21c
Deutsche KL: 12 g-5/01
12 m-15/00
21g-21/20
Nummer: 1 276 006
Aktenzeichen: P 12 76 006.4-41 (U 11871)
Anmeldetag: 8. Juli 1965
Auslegetag: 29. August 1968
Diese Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Kernbrennstoffen in Form von Oxyd-Kügelchen aus Solen.
Eines der vielversprechendsten Verfahren zur Her-Stellung von keramischen Kernbrennstoffen war das »Sol-Gel-Verfahren«. Nach diesem Verfahren wird ein Oxyd eines angereicherten und/oder spaltbaren Elements, z. B. gemischtes Thorium-Uranium-Oxyd, in Form eines wäßrigen Sols vorbereitet und dann dem Sol unter geregelten Bedingungen das Wasser entzogen, um so Oxydgel-Teilchen zu erzeugen. Diese werden dann gebrannt, um eine höhere Dichte zu erhalten. Dieses Verfahren ist wegen seiner Einfachheit, der Möglichkeit der Regelung der Teilchengröße und Gestalt und der relativ niedrigen Brenntemperatur vorteilhaft. Oxydgel-Teilchen, die auf diese Art erzeugt werden, haben hervorragende Eigenschaften zur Anwendung als Kernbrennstoffe, besonders weil die Dichte der theoretischen nahekommt, wegen der gleichförmigen Verteilung des spaltbaren Materials und wegen der Stabilität während der Bestrahlung.
Es ist auch bekannt, Oxydgel-Kügelchen aus Solen zu erzeugen, indem das Sol in eine nicht mit Wasser mischbare Flüssigkeit, z. B. Tetrachlorkohlenstoff, gesprüht wird, um die gewünschte Teilchengröße zu erzeugen, dann die Flüssigkeit in bestimmter Weise gerührt wird und die verstreuten Tröpfchen durch Hinzuführen eines organischen flüssigen Trockenmittels, z. B. Isopropyl-Alkohol, anschließend getrocknet werden. Weil dieses Verfahren nur für kleine Mengen Material brauchbar ist, muß es chargenweise durchgeführt werden. Versuche, es im großen durchzuführen, waren nicht erfolgreich, weil die Teilchengröße nicht einstellbar und nicht gleichförmig ist. Darüber hinaus ist das Arbeiten mit diesen Flüssigkeiten durch die Bildung eines Tripel-Azeotrops kompliziert.
Soltröpfchen wurden auch dadurch gebildet, daß das Sol durch eine Düsenöffnung in eine organische Flüssigkeit eingespritzt wurde, wobei die Tröpfchengröße durch den Durchmesser der Austrittsöffnung bestimmt wurde. Bei Teilchengrößen von weniger als 500 Mikron ist dieses Verfahren durch das regelmäßig wiederkehrende Verstopfen der erforderlichen kleinen Austrittsöffnung durch das viskose Sol nicht durchführbar.
Mehrere Eigenschaften sind wichtig, um ein brauchbares Verfahren bei der Erzeugung von Gel-Kügelchen aus Solen zu erhalten. Eine regelbare Vorrichtung zum Versprühen des Sols zu Tröpfchen Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von
Oxydgel-Kügelchen aus Solen
Anmelder:
United States Atomic Energy Commission,
Germantown, Md. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. Dr. Roeder und Dr. Röbe-Oltmanns,
Patentanwälte,
6200 Wiesbaden, Dotzheimer Str. 61
Als Erfinder benannt:
Sam Dale Clinton, Oak Ridge, Tenn.;
Paul Arnold Haas, Knoxville, Tenn.;
Leo Jules Hirth, Auburn, Ala.;
Alfred Tood Kleinsteuber,
Oak Ridge, Tenn. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 28. Juli 1964 (385 813) - -
der richtigen Größe ist erforderlich. Die Tröpfchengröße sollte nicht vom Durchmesser der Ausflußöffnung abhängen, wenn Teilchen unter 500 Mikron Größe gebildet werden. Die Eigenschaften des Mediums, in das das Sol gesprüht wird, muß so sein, daß die Bildung kugeliger Tröpfchen und die Entziehung von Wasser aus den Tröpfchen gewährleistet ist. In vorhergehenden Verfahren wurde als Dispersionsmittel eine organische Flüssigkeit benutzt und eine zweite Flüssigkeit anderer Zusammensetzung zur Wasserentziehung der Tröpfchen hinzugefügt. Die Arbeitsweise des Verfahrens wäre vereinfacht, wenn eine einzige Flüssigkeit benutzt würde, um beide Funktionen zu erfüllen.
Es ist ferner bekannt, zur Herstellung dichter Oxydgel-Kügelchen aus einem wäßrigen Oxydsol das Oxydsol am oberen Ende einer Säule aus einer im Gegenstrom fließenden, organischen, wasseraufnehmenden, einen oberflächenaktiven Zusatz enthaltenden Flüssigkeit einzubringen. Auf diesem Weg war es bisher jedoch nicht möglich, Oxydgel-Kügelchen gleichförmiger, geringer Größe herzustellen.
Gegenüber diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren aufzuzeigen, nach dem angereichertes und spaltbares Material in Form von Oxydgel-Kügelchen von 50 bis 1000 Mikron Durchmesser gleichförmiger Größe aus Solen in
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großer Menge fortlaufend hergestellt werden kann, wobei dieselbe organische Badflüssigkeit zur Bildung und Trocknung der Soltröpfchen benutzt wird.
Gelöst wird diese Aufgabe bei dem Verfahren zur Herstellung dichter Oxydgel-Kügelchen aus einem wäßrigen Oxydsol durch Einbringen des Sols am oberen Ende einer Säule aus einer im Gegenstrom fließenden, organischen, wasseraufnehmenden, einen oberflächenaktiven Zusatz enthaltenden Flüssigkeit, in der die Soltröpfchen langsam absinken, trocknen und unten ausgetragen werden, im wesentlichen dadurch, daß das Sol als feiner Strahl in die Flüssigkeitssäule aus organischer Flüssigkeit eingebracht wird, der von einem Strahl der genannten organischen
für die zwei Flüssigkeiten ist in dieser Zeichnung vergrößert, um ihre Wirkungsweise im einzelnen zu zeigen. Ein verlängertes Führungsrohr 5 erstreckt sich abwärts in die Kammer 1 hinein. Das Sol wird durch eine geeignete Leitung 6 und die Düsenöfünung 3 eingebracht, und die organische Flüssigkeit wird durch die Leitung 7 und den Ringspalt 4 eingebracht. Das Sol wird durch den Fluß der beiden Flüssigkeiten durch das Führungsrohr S in Tröpfchen umgeformt. Ein aufwärts geneigter Überlauf 8 befindet sich in der Wand der Kammer 1 für die abfließende Flüssigkeit. Der Oberteil 9 der Säule, der z. B. 30,5 bis 61 cm hoch ist, erweitert sich konisch nach oben, um eine Verminderung der vertikalen Durch
ais die Menge an organischer Flüssigkeit und beide Mengen in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen, die Löslichkeit der organischen Flüssigkeit für Wasser 0,3 bis 10, vorzugsweise 1 bis 7 Volumprozent, die Löslichkeit in Wasser weniger als 1, vorzugsweise weniger als 0,5 Volumprozent beträgt und die organische Flüssigkeit eine Oberflächenspannung gegen Wasser bei Teilchen über 100 Mikron Durch
Flüssigkeit umgeben wird, wobei die in der Zeit- 15 flußgeschwindigkeit zu erzielen, die verhindert, daß einheit eingebrachte Sohnenge wesentlich kleiner ist neugebildete, weniger dichte Tröpfchen durch den
Überlauf geschwemmt werden. Die Teilstücke 10 und 11 sind weniger konisch ausgebildet, 2,4 und 0,6° von der Vertikalen, um die eintrocknenden Teilchen in der Schwebe zu halten, wenn ihre Dichte durch das Einziehen von Wasser größer geworden ist. Teilstück 12 erweitert sich konisch nach unten, um den verdichteten Teilchen das Absetzen zu erlauben. Die organische Flüssigkeit wird durch Leitung 13 und
messer von über 4 dyn/cm, bei kleineren Teilchen 35 Öffnung 14 zugeführt, die wenig über dem Fuß der
von über 2 dyn/cm aufweist. Säule liegt. Die abgesetzten Teilchen werden durch
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens, die aus einem vertikal angeordneten Behälter mit einem Flüssigkeitsüberlauf am oberen und einem Flüssigkeitszulauf sowie einer Austragsvorrichtung für Kügelchen am unteren Ende besteht und die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Behälter eine zylindrische obere Verteilerkammer (1) aufweist, an die sich nach unten enger werdende
konische Teilstücke (9, 10, 11) und dann ein nach 35 wird vom Überlauf 8 durch die Leitung 21 entfernt, unten sich erweiterndes, konisches Teilstück (12) an- und die Hauptmasse der Flüssigkeit wird mit Hilfe
die Öffnung 15 auf dem Boden der Säule und die durch mit Ventilen versehene Leitung 16 entfernt, die zur Sammelkammer 17 führt. Ein konischer Stab 18, der in seiner Stellung durch einen Draht 19 und eine siebartige Platte 20 gehalten wird, ist in der Säule vorgesehen, um ein gleichmäßiges Flüssigkeitsprofil zu erreichen und um die trocknenden Teilchen in Schwebe zu halten. Die abfließende Flüssigkeit
schließen, wobei in die Verteilerkammer ein Führungsrohr (5) ragt, in dessen oberem Teil ein konzentrisch angeordnetes Düsenrohr (3) endet.
Dasselbe Flüssigkeitsband dient bei dem beanspruchten Verfahren als tröpfchenformendes Mittel und Trocknungsmittel, so daß das Arbeiten mit der Flüssigkeit vereinfacht ist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine wirksame Regelung der einer Pumpe 22 über die Durchflußmesser 23 und 24 in die Leitungen 7 und 13 zurückgeführt. Ein Teil der Flüssigkeit wird in einer nicht gezeigten Destillationseinrichtnug regeneriert, nachdem sie Leitung 25 passiert hat. Eine Reinigungsöffnung 26 ist am Oberteil der Düse vorgesehen, um den Zugang zur Düsenöffnung 3 im Fall des Verstopfens zu ermöglichen. Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Er-
Tröpfchengröße im Bereich von 50 bis 1000 Mikron 45 findung sind besonders für Sole aus Thorium-Oxyd, erreicht. Die trocknenden Soltröpfchen werden dau- Thorium-Uranium-Oxyd, Thorium-Plutonium-Oxyd ernd mit der organischen Flüssigkeit in Kontakt gehalten, indem sie abwärts durch eine sich vertikal
erstreckende Zone im Gegenftuß zu einem zweiten und Mischungen dieser Stoffe mit Kohlenstoff anwendbar. Die chemische Zusammensetzung dieses Sols ist nur kritisch, soweit sie zur Stabilität des Sols
Strom der organischen Flüssigkeit unter solchen Be- 50 beiträgt. Jedes andere Oxyd, das ein stabiles wäßdingungen durchlaufen, daß sie sich absetzen, wenn riges Sol bildet, kann durch dieses Verfahren eben-
sie völlig verdichtet sind. Gelkügelchen, die durch dieses Verfahren hergestellt werden, sind glatt und gleichförmig und, nachdem sie gesintert sind, zeichf alls in Kügelchen verwandelt werden.
Zweckmäßig werden wäßrige Sole in einer 2- bis 5molaren Konzentration an Oxyd eingesetzt. Ein
nen sie sich durch die hohe Dichte und mechanische 55 Thorium-Oxyd-Sol kann aus einer Thoriumnitrat-Widerstandsfähigkeit aus, die zur Anwendung als lösung, die das normale Endprodukt von Kernbrenn-Kernbrennstoffelement erforderlich ist. Dieses Ver- Stoffreinigungsverfahren ist, in bekannter Weise herfahren kann chargenweise oder fortlaufend betrieben gestellt werden, indem die Hauptmenge des Wassers werden, und es ist für Anwendung im großen Maß- verdampft wird und das entstehende Oxyd mit überstab geeignet, weil die früheren Schwierigkeiten des 60 hitztem Dampf bei einer maximalen Temperatur von Verstopfens der Ausflußöffnung und der verschiede- 475° C behandelt wird. In dieser Weise vorbereitetes nen Teilchengröße vermieden werden.
In der in der Zeichnung gezeigten Ausführung setzt sich die Apparatur aus einer konischen Säule zusammen, die oben eine zylindrische Verteilerkammer 1 trägt. Eine Düse für zwei Flüssigkeiten 2, die eine Düsenöffnung 3 und einen Ringspalt 4 besitzt, ist oben in der Kammer 1 angeordnet. Die Düse Thorium-Oxyd wird in bekannter Weise in ein Sol verwandelt, indem es in verdünnter Salpetersäure angeschlämmt wird, wobei ein pH-Wert von 2,0 bis 4,5 und ein Nitrat-Thorium-Verhältnis von 0,05:0,15 eingestellt wird. Hierzu können 10 oder 5 Molprozent Plutonium-Oxyd kommen, um gemischte Oxyde zu erhalten. Das Pu wird als Plutonyl-Nitrat zugeführt.
Kohlenstoffhaltige Oxyd-Kügelchen zur späteren, bekannten Umwandlung in Karbid können in einer anderen Ausführung dieser Erfindung hergestellt werden. Feinverteilter Kohlenstoff wird zu dem Ausgangssol hinzugefügt und vermischt, so daß eine homogene Dispersion entsteht.
Die Wasseraufnahmefähigkeit der organischen Flüssigkeit ist kritisch für die Bildung von fehlerfreien Teilchen durch die stufenweise Entfernung von Wasser. Eine Löslichkeit von Wasser in der organischen Flüssigkeit von 0,3 bis 10 Volumprozent ist erforderlich, vorzugsweise zwischen 1 und 7 Volumprozent. Bei höherer Wasseraufnahmefähigkeit wird das Wasser zu schnell entzogen, was Zerbrechen, Zusammenbacken, geringe Widerstandsfähigkeit der Teilchen und ungleichmäßige Gestalt zur Folge hat. Niedrigere Wasseraufnahmefähigkeit verursacht Verklumpen der Teilchen und lange Verweilzeiten. Die Löslichkeit der organischen Flüssigkeit in Wasser muß weniger als 1 Volumprozent und vorzugsweise unter 0,5 Volumprozent sein, um Zerbrechen oder Zerkrümeln der Kügelchen während des Trockenprozesses zu vermeiden. Andere notwendige Eigenschaften der Flüssigkeit sind eine Grenzflächenspannung gegen Wasser von größer als 4 dyn/cm für Teilchen über 100 Mikrön Durchmesser und über 2 dyn/cm für kleinere Teilchen und die Fähigkeit, Wasser zu entziehen. Ein Lösungsmittel, das mit Wasser ein Azeotrop bildet und das während der Destillation chemisch stabil ist, ist besonders geeignet. Obgleich nicht kritisch, ist eine relativ hohe Viskosität zusammen mit den obengenannten Eigenschaften günstig für die ungestörte Stabilität und für die Bewegung der Teilchen innerhalb der Trocknungszone. Jedes organische Lösungsmittel, das diese Eigenschaften besitzt, kann gebraucht werden. Primäralkohole, die 6 bis 8 Kohlenstoffatome haben, z. B. Diäthyl-hexanol-1 und Dimethyl-pentanol-1 sind besonders günstig. Andere geeignete Lösungsmittel sind einfache Carbonsäureester dieser Alkohole, z. B. Diäthyl-hexyl-acetat.
Ein üblicher oberflächenaktiver Wirkstoff ist in der organischen Flüssigkeit vorzusehen, um das Zusammenbacken der Sol-Tröpfchen zu verhindern und um die Wände der Säule zu benetzen. Zahlreiche handelsübliche verfügbare oberflächenaktive Mittel können verwendet werden, jedoch sind die meisten dieser Mittel nicht über den gesamten Bereich der Teilchengröße oder Sol-Zusammensetzungen wirksam, die bei diesem Verfahren möglich sind. Mehrere dieser Stoffe und die Bedingungen, unter denen sie wirksam sind, sind weiter unten aufgeführt. Ein Stoff für eine besondere Teilchengröße und Zusammensetzung kann mit Hilfe dieser Liste ausgewählt werden. Die Teilchengröße bedeutet hierin die gesinterte Teilchengröße. Das ausgewählte Mittel wird normalerweise in der organischen Flüssigkeit in Mengen von 0,1 bis 10 Volumprozent verwendet.
Äthylenoxyd-Kondensationsprodukte von 3-Aminomonocarbonsäuren können in einer Konzentration von 0,2 bis 0,3 Volumprozent bei Teilchengrößen von 50 bis 1000 Mikron für Thorium-Oxyd und Thorium-Uranium-Oxyd verwendet werden.
Sorbitan-Monooleat ist geeignet, bei Teilchengrößen von 50 bis 300 Mikron für Thorium-Oxyd, Thorium-Uranium-Oxyd und Thorium oder Thorium-Uranium-Oxyd-Kohlenstoff.
Äthylenoxydbehandeltes Sojabohnenöl in Form eines Polyesters ist geeignet, bei Teilchengrößen von 500 bis 1000 Mikron für Thorium-Oxyd, Thorium-Uranium-Oxyd und Thorium-Uranium-Oxyd mit Kohlenstoff.
Ester mit hohem Molekulargewicht eignen sich bei Teilchengrößen von 500 bis 1000 Mikron für Thorium-Oxyd, Thorium-Uranium-Oxyd und Thorium-Uranium-Oxyd mit Kohlenstoff.
Octanol-2 eignet sich für Teilchengrößen von 500 bis 1000 Mikron für Thorium-Oxyd, Thorium-Uranium-Oxyd und Thorium-Uranium-Oxyd mit Kohlenstoff. Dieses Mittel mit einem Anteil von 5 bis 10 Volumprozent wird für kohlenstoffhaltige Zusammensetzungen vorgezogen, da es am wirksamsten das Schuppen der Kohlenstoffteilchen während der Gelbildung verhindert.
In dem Verfahren gemäß der Erfindung wird das in die Flüssigkeitssäule eingebrachte Sol auf die Geschwindigkeit der umgebenden, gleichzeitig eingebrachten organischen Flüssigkeit beschleunigt und dabei auseinandergerissen, wobei es Tröpfchen bildet, deren Größe durch die folgende Beziehung bestimmt wird:
worin D der Sol-Tröpfchendurchmesser in Zentimeter, / die Durchflußmenge des Sols in Kubikzentimeter pro Minute, F die Durchflußmenge der organischen Flüssigkeit in Kubikzentimeter pro Minute und A der Durchmesser des Führungsrohres 5 in Zentimeter ist.
Der Durchmesser der Düsenöffnung 3, durch den das Sol eingeleitet wird, bestimmt nicht den Tröpfchendurchmesser, so daß das Verstopfen, das bei sehr kleinen Öffnungen vorkommt, vermieden ist. Vorzugsweise wird eine Sol-Durchflußmenge von 0,5 bis 10 ecm pro Minute verwendet, wobei die Sol-Durchflußmenge in Übereinstimmung mit der obigen Beziehung variiert wird, um die gewünschte Tröpfchengröße zu erzeugen. Eine Düsenöffnung von ungefähr 0,7 bis 1,5 mm und ein Durchmesser des Führungsrohres von 3 bis 6,5 mm sind besonders günstig.
Die Ausmaße der tröpfchenbildenden Zone in diesem Verfahren sind nicht kritisch, und diese Zone kann den ganzen oberen Teil im Inneren einer Säule ausfüllen, wobei der untere Teil der Säule als Trocknungszone dient. Um eine Störung der Tröpfchenbildung und einen Verlust von neugebildeten Tröpfchen durch Turbulenz zu vermeiden, ist die tröpfchenbildende Zone mit einem Führungsrohr umgeben, das sich auf eine Länge von wenigstens 152,4 mm abwärts in die Säule erstreckt.
Die Soltröpfchen werden dann getrocknet, indem sie in Kontakt mit der organischen Flüssigkeit gehalten werden. Die organische Flüssigkeit entzieht den Tröpfchen das Wasser, und es bilden sich Gel-Partikeln, die eine hohe Dichte und Widerstandsfähigkeit zeigen, nachdem sie gesintert sind. Die minimale Kontaktzeit, die für völliges Austrocknen der Teilchen nötig ist, ist von der Teilchengröße und Zusammensetzung abhängig. Für 500 bis 1000 Mikron Durchmesser und für kohlenstoffhaltige Teilchen ist eine Kontaktzeit von ungefähr 20 Minuten erforderlich. Für kleinere kohlenstofffreie Teilchen ist die Zeit kleiner.
Der gewünschte Kontakt zwischen den Soltröpfchen-und der organischen Flüssigkeit wird dadurch
aufrechterhalten, daß die Tröpfchen abwärts durch eine sich vertikal erstreckende Trocknungszone im Gegenstrom zu einem zweiten Strom der organischen Flüssigkeit, die am Boden dieser Zone eingeleitet wird, geführt werden. Die Konstruktion und die Abmessungen der Trocknungszone und die Fließgeschwindigkeit des zweiten organischen Stromes werden so geregelt, daß die Partikeln in Schwebe und für die gewünschte Zeitdauer mit dem organischen Strom in Berührung bleiben.
Es kann ein konischer Stab in der Säulenachse vorgesehen sein, um den Fluß des organischen Stromes im Mittelteil der Säule zu unterbinden.
Die zusammenfließenden organischen Flüssigkeitsströme werden durch einen Auslaß, vorzugsweise einen Überflußtrichter, oberhalb der Trockenzone entfernt.
Um ein kontinuierliches Arbeiten zu ermöglichen, wird der Abfluß der organischen Flüssigkeiten mit Hilfe einer geeigneten Rohranordnung in zwei Ströme aufgeteilt und zurückgeführt. Ein Nebenstrom der organischen Flüssigkeit, z. B. 5 Volumprozent, wird umgeleitet und durch Abscheiden des aufgenommenen Wassers regeneriert, z. B. durch Destillation oder mit Hilfe von Trockenrnitteln, z. B. Silikagel. Für kontinuierliches Arbeiten wird der Wassergehalt der organischen Flüssigkeit vorzugsweise auf einem Niveau unterhalb der Hälfte bis drei Viertel der Sättigungskonzentration gehalten.
Die Gel-Kügelchen, die sich auf dem Boden der Trocknungszone sammeln, werden entfernt und unter sanften Bedingungen getrocknet, um die größte Menge Wasser und die anhaftenden organischen Flüssigkeiten vor dem Brennen zu entfernen. Dampftrocknung bei einer Temperatur unter 140° C ist vorzugsweise anzuwenden.
Die getrockneten Kügelchen werden dann z.B. gebrannt, um die hohe Dichte und den mechanischen Widerstand zu erhalten, der für Kernbrennstoffanwendungen erforderlich ist.
B eispiel
Ein Thorium-Oxyd-Sol (4,9molar) wurde durch die zentrale Düsenöffnung einer pneumatischen Zerstäuberdüse in einer Menge von 1,4 ecm pro Minute versprüht. Eine organische Flüssigkeit, die aus 0,25 Volumprozent eines oberflächenaktiven, ionisierten Oleyl-mono-methylglykokolls, das sowohl Carbonsäure als auch Amidradikale enthält, in 2-Äthylhexanol besteht, wurde durch die umgebende Öffnung in einer Durchflußmenge von 440 ecm pro Minute durchgeleitet. Der Durchmesser der Düsenöffnung war 0,762 mm, und der Querschnitt des Ringspaltes war 6,0· ΙΟ"2 cm2. Die zwei Ströme wurden in eine Säule mit einem Durchmesser von 76 mm aus derselben organischen Flüssigkeit geleitet. Die entstehenden Tröpfchen wurden getrocknet, indem sie mit der organischen Flüssigkeit 10 bis 15 Minuten in einem konischen Teil der Säule in Kontakt gehalten wurden (76 mm Durchmesser an der Spitze des konischen Teils und 25 mm Durchmesser nach einer Länge von 61 cm). Die vorgetrockneten Kügelchen wurden gesammelt und bei 1150° C gebrannt. 65 g Qxyd-Kügelchen mit einem Hauptdurchmesser von Mikron wurden erzeugt. 80 Gewichtsprozent davon hatten einen Durchmesser von 200 bis 300 Mikron.

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung dichter Oxydgel-Kügelchen aus einem wäßrigen Oxydsol durch Einbringen des Sols am oberen Ende einer Säule aus einer im Gegenstrom fließenden, organischen, wasseraufnehmenden, einen oberflächenaktiven Zusatz enthaltenden Flüssigkeit, in der die Soltröpfchen langsam absinken, trocknen und unten ausgetragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Sol als feiner Strahl in die Flüssigkeitssäule eingebracht wird, der von einem Strahl der genannten organischen Flüssigkeit umgeben wird, wobei die in der Zeiteinheit eingebrachte Solmenge wesentlich kleiner ist als die Menge an organischer Flüssigkeit und beide Mengen in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen, die Löslichkeit der organischen Flüssigkeit für Wasser 0,3 bis 10, vorzugsweise 1 bis 7 Volumprozent, die Löslichkeit in Wasser weniger als 1, vorzugsweise weniger als 0,5 Volumprozent beträgt, und die organische Flüssigkeit eine Oberflächenspannung gegen Wasser bei Teilchen über 100 Mikron Durchmesser von über 4 dyn/cm, bei kleineren Teilchen von über 2 dyn/cm aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Flüssigkeit ein primärer Alkohol mit 6 bis 8 Kohlenstoffatomen oder ein einfacher Carbonsäureester eines solchen Alkohols eingesetzt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als oberflächenaktives Mittel Octanol-2 mit einer Konzentration von 5 bis 10 Volumprozent in der organischen Flüssigkeit eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das wäßrige Sol in einer 2- bis 5molaren Konzentration an Oxyd eingesetzt wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, bestehend aus einem vertikal angeordneten Behälter mit einem Flüssigkeitsüberlauf am oberen und einem Flüssigkeitszulauf sowie einer Austragsvorrichtung für die Kügelchen am unteren Ende, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter eine zylindrische obere Verteilerkammer (1) aufweist, an die sich nach unten enger werdende, konische Teilstücke (9,10, 11) und dann ein nach unten sich erweiterndes, konisches Teilstück (12) anschließen, wobei in die Verteilerkammer (1) ein Führungsrohr (5) ragt, in dessen oberem Teil ein konzentrisch angeordnetes Düsenrohr (3) endet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Düsenöffnung (3) etwa 0,7 bis 1,5 mm groß ist und der Durchmesser des Führungsrohres (5) 3 bis 6,5 mm beträgt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1108 669,
541;
USA.-Patentschrift Nr. 3 023 171.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
809 598/540 8. 68 © Bundesdruckerei Berlin
DEU11871A 1964-07-28 1965-07-08 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Oxydgel-Kuegelchen aus Solen Pending DE1276006B (de)

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