专利名称：在大容量制造设备中制得的焦化二氧化硅的制作方法
在大容量制造设备中制得的焦化二氧化硅
本发明提供了热解法二氧化硅、制备热解法二氧化硅的方法和装置。
焦化金属氧化物，例如热解法二氧化硅，是通过卤代硅化合物在
氢氧火焰中的高温水解获得的，如例如Ullmann，s Encyclopedia of Industrial Chemistry (Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA， 20oxygen)
所描述。
在许多应用中，不仅这些固有性能，而且特别是这些性能的稳定 性，单独地以及组合地，是非常重要的。这是属实的，特别是热解法
二氧化 硅在如下应用中的用途表面涂层工业、热绝缘应用、作为干 燥粉末中的流动助剂的应用、密封剂应用(例如在湿气影响下在室温 交联的硅密封剂和聚氨酯密封剂)、用作汽车工业中的组件(如粘合 剂)、用作电子半导体组件的制造中的耗材(如处理器、内存、控制器 和集成电路)。
已知的问题是，例如，热解法二氧化硅在如硅密封剂的硅材料中 和在如聚氨酯的含聚氧化烯烃的密封剂中的不足的可分散性。
另一经常描述的问题是当将二氧化硅用于晶片上的电子元件的化 学机械抛光和平整应用中时发生的源于刮划的缺陷。
然而，对于大型制造工厂的建设，特别是对于大型制造工厂的设 计、建设和运行，简单的放大是不可能的，这是因为反应器的扩大， 例如，增大了火焰的尺寸，且由在热区的停留时间确定的基本质量决 定参数因此随工厂的扩大而显著变化。
本发明的目标是克服现有技术的缺陷，且更特别地提供大量制备 高质量且质量稳定的热解法二氧化硅和二氧化硅的方法和设备。本发明提供了一种制备热解法二氧化硅的方法，所述热解法二氧
化硅具有30至500平方米/克，优选为70至330平方米/克，更优选为 80至230平方米/克，更优选为80至170平方米/克的优选根据BET测 定的比表面积，并具有100至500纳米，优选为150至350纳米，更 优选为150至250纳米的优选测定为等效球水动力直径的平均聚集粒 子大小，并具有2.0以上，优选4.0以上，更优选6.0以上，甚至更优 选7.5以上的相对致稠作用T!/ti0，并具有0.03重量％以下，优选0.015 重量％以下，更优选0.008重量％以下的粗粒比例，粗粒直径以热解法 二氧化硅计优选10微米以上，更优选40微米以上，且以1至50重量 %且更优选以10重量％的二氧化硅水分散体计，每1毫升(ml或立方 厘米)含有少于100 OOO个粗粒，优选少于20 OOO个粗粒，更优选少 于10 000个粗粒，最优选少于5000个微粒，特别优选少于1000个粗 粒为IO微米以上，更优选1.5微米以上，最优选1.0微米以上，特别 优选0.56微米以上；在反应器中的火焰中反应的反应气体的量为100 千克/小时以上的至少一种硅化合物，优选250千克/小时以上，更优选 500千克/小时以上，甚至更优选800千克/小时以上，特别优选1500 千克/小时以上，燃烧气体的量为100立方米(STP) /小时以上，优选 250立方米(STP) /小时以上，更优选500立方米(STP) /小时以上， 甚至更优选1000立方米(STP) /小时以上，含有超过20体积％的氧气 的空气的量为300立方米(STP) /小时以上，优选1000立方米(STP) /小时以上，更优选2000立方米(STP) /小时以上，甚至更优选3000 立方米(STP) /小时以上，特别优选5000立方米(STP) /小时以上， 喷嘴出口速度或在反应器喷嘴处使用的气体的气体速度以标准体积计 为10至200米/秒，优选为30至150米/秒，甚至更优选为50至120 米/秒，且在喷嘴横截面之上的气体速度优选具有径向均匀分布，优选 在反应器横截面之上基本上均匀径向分布。
优选地，所述热解法二氧化硅的相对致稠作用ri/Tl0测定为包含热 解法二氧化硅的液体介质在25°C的温度下测定的粘度Ti与不含热解法 二氧化硅的液体介质在25°C的温度下测定的粘度r)O的商。液体介质 的例子为聚酯树脂的混合物，例如在例如大约35重量％的反应活性单体(例如单苯乙烯，或硅油)的溶剂中的大约65重量％的邻苯二甲酸 酐或马来酸酐与例如1,2-丙二醇的二醇的縮合产物，例如优选聚二甲基
硅氧烷(其优选用三甲基硅氧基封端)，优选具有0.5至5.0帕.秒，优 选0.9-2.1帕.秒更优选大约1.0帕.秒的25°C下的粘度。热解法二氧化 硅在液体介质中的量优选为1至5重量％，更优选为1.8至3.4重量％， 最优选为2重量％。
粘度优选在25°C下以相同的恒定剪切速度测量，恒定剪切速度优 选为0.5至200升/秒，更优选为0.9至20升/秒，更优选为10升/秒。
优选以最佳分散将热解法二氧化硅分散至液体介质中，例如优选 在最佳时间段内，更优选3至10分钟内，最优选约5分钟内使用圆周 线速为4至20米/秒，优选为11米/秒的锯齿盘式溶解器。
在另一优选具体实施方案中，热解法二氧化硅的表面基相对致稠 作用r(/riO-BET为4.0至8.0，优选为5.5至7.0，其使用两倍f重量。/。的 二氧化硅的BET表面积基相对起始重量，其中f = (200平方米/克)/BET 二氧化硅，其中BET二氧化硅为根据BET测定的二氧化硅的比表面积。
平均聚集粒子大小优选测定为平均等效球水动力直径，优选由光 子相关光谱或动态光散射或准弹性光散射在1至179。的角度下，优选 在大约90。下测定，或者，在另一优选具体实施方案中，在170°至179°， 优选在大约173。角下的反向散射中测定，例如使用Malvern Zetasizer 或Malvern Nanosize,仪器，且经过积累量分析或标准算法的Z-平均值 的读数为平均聚集体直径，优选在pH为10 (优选用氨水调节)的水 中以0.3重量％分散之后，优选用磁力搅拌器分散(优选100至500转 /分钟，更优选300转/分钟)，并在25。C的温度下在1至15分钟内， 优选5至10分钟内，更优选5分钟内使用超声，优选使用75-95%功 率，更优选90%功率的超声端，例如BandelinUM60超声端。
优选重量分析测定例如烧结粒子的粗粒的比例。本文合适测试方 法的例子为在用筛网筛分与水形成淤浆的二氧化硅之后的筛分残余物 的重量分析测定，所述筛网的筛孔尺寸为IOO微米以下，优选40微米 以下，更优选10微米以下。特别优选的例子为Mocker法，例如利用 喷水器和40微米筛网(筛上产品〉40微米)。
粗粒的比例优选测定为密度为200至2500克/升且直径为0.5至500微米的烧结粗粒。合适分析方法的例子为使用光学离心，例如
LUMifuge⑧仪器。
粗粒在由本发明的方法制得的热解法二氧化硅中的比例优选在最 佳分散(例如用1000转/分钟以上，优选10 000转/分钟以上，更优选 25 000转/分钟以上的转子-定子分散器且分散时间为1分钟以上，优选 大于或等于5分钟)和最佳稳定化(例如在pH 9-11，优选pH为9.9 至10.2下碱稳定化)之后的水分散体或基于这种由二氧化硅制得的分 散体的化学制剂上测量，所述测量通过用于测定大粒子的商业计数法 进行，例如基于如白光或激光的消光过程，例如用Accusizer 680或 780仪器，或来自PSM， Oregon, USA的Liquilaz⑧仪器，或来自Topas， Germany的？八8@仪器。
在另一优选具体实施方案中，粗粒在由本发明的方法制得的热解 法二氧化硅中的比例在最佳分散(例如用1000转/分钟以上，优选10 000转/分钟以上，更优选25 000转/分钟以上的转子-定子分散器且分 散时间为1分钟以上，优选大于或等于5分钟)和最佳稳定化(例如 在pH9-11，优选pH为9.9至10.2下碱稳定化)并在除去微细热解法 二氧化硅之后的水分散体或基于这种由二氧化硅制得的分散体的化学 制剂上作为非二氧化硅粒子和二氧化硅粗粒(如密度为200至2500克 /升且直径为0.5至500微米的粗粒和/或致密烧结粒子)测量，所述测 量通过用于测定大粒子的商业计数法进行，例如基于如白光或激光的 消光过程，例如用Accusizer 680或780仪器，或来自PSM， Oregon, USA的Liquilaz⑧仪器，或来自Topas， Germany的FAS⑧仪器。
在上述移出微细热解法二氧化硅之后，根据本发明的方法制得的 热解法二氧化硅优选在水分散体中包含的粗粒少于10 000个/毫升，优 选少于2000个/毫升，更优选少于1000个/毫升，甚至更优选少于500 个/毫升，特别优选少于100个/毫升，所述粗粒为IO微米以上，更优 选1.5微米以上，甚至更优选1.0微米以上，特别优选0.56微米以上。
热解法二氧化硅和非二氧化硅粒子和粗粒能通过过滤移出，例如 粗粒留在分离介质或过滤介质上并因此从热解法二氧化硅中分离的过 滤，从而送至利用显微镜的可视或可视数字评估。在另一具体实施方 案中，微细热解法二氧化硅也能通过化学溶解和增溶从粗粒中移出。热解法二氧化硅的微细胶体部分能由溶解二氧化硅的已知化学药品(如通过将优选氢氧化钾的碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物加入水中得到的碱性水溶液)溶解。其他优选的化学药品为可溶性碱金属氟化物或碱土金属氟化物，优选所述氟化物与例如盐酸、硫酸或硝酸的无机酸的混合物，或者氢氟酸，或者氢氟酸与例如硫酸的无机酸的混合物。
在提供给反应的反应气体中气态或汽态或挥发性含硅化合物的比例优选为1体积％至20体积％，优选1体积％至10体积％，更优选5体积％至10体积％。
在提供给反应的反应气体中空气或空气-氧气混合物的比例优选为
50体积％至99休积％，优选60体积％至80体积％，更优选70体积％至80体积％。
在提供给反应的反应气体中燃烧气体的比例优选为1体积％至25体积％，优选3体积％至20体积％，更优选10体积％至20体积％。
将包含至少一种优选为气态或汽态形式的硅化合物或硅化合物混合物的所述反应气体以100至10 000立方米(STP) /小时，优选1000至10 000立方米(STP) /小时且更优选1000-7500立方米(STP) /小时的量引入反应室或火焰，在反应器喷嘴处使用的气体的喷嘴出口速度为10至200米/秒，优选为25至200米/秒，更优选为50至120米/秒。所述反应气体含有10至2000立方米(STP) /小时，优选100至1500立方米(STP) /小时，更优选500至1200立方米(STP) /小时的氢气，和IOO至10 OOO立方米(STP) /小时，优选1000至7500立方米(STP) /小时，更优选2500至7500立方米(STP) /小时的具有超过20体积％的氧气的空气。
气体速度优选在喷嘴横截面上径向均匀分布。
气体速度优选在反应器横截面上基本上径向均匀分布。
气体速度优选在反应区横截面上径向均匀分布。
本文"优选径向均匀分布"意指气体速度优选基于火焰的中心纵轴径向对称分布。
本文"基于火焰的中心纵轴径向对称"优选意指气体速度中的对称性的偏差为50%以下，优选10%以下，更优选1%以下，特别优选0.1%以下。
本文"优选径向均匀分布"意指火焰的中心纵轴优选对应于穿过
喷嘴横截面中心和反应器横截面中心的中心纵轴，即偏差优选为30°以下，更优选15。以下，更优选5。以下，特别是1。以下。
本文"均匀分布"意指在离喷嘴相等距离和离穿过喷嘴横截面中心和反应器横截面中心的中心纵轴相等距离处，最大气体速度大于最小气体速度优选小于2倍，优选小于1.5倍，更优选小于1.2倍，最优选小于1.05倍。
本文"均匀分布"优选意指在离喷嘴相同距离处，对气体速度的基于火焰中心轴的理想径向分布的偏差为0.2以上，优选0.5以上，更优选0.8以上，更优选0.9以上，特别优选0.99以上，所述偏差测定为相互成直角的两个直径的商，为较小直径除以较大直径的商。
温度优选在反应器横截面上径向均匀分布。
温度优选在反应区横截面上径向均匀分布。
本文"优选径向均匀分布"优选意指温度基于火焰的中心纵轴径向对称分布。
本文"基于火焰的中心纵轴径向对称"意指对温度对称性的偏差优选为50%以下，优选10%以下，更优选1%以下，特别优选0.1%以下。
本文"优选径向均匀分布"意指火焰的中心纵轴与穿过喷嘴横截面中心和反应器横截面中心的中心纵轴一致，即偏差优选为30°以下，更优选15。以下，更优选5。以下，特别1。以下。
本文"均匀分布"意指在离喷嘴相等距离和离穿过喷嘴横截面中心和反应器横截面中心的中心纵轴相等距离处，最大温度大于最小温度优选小于2倍，优选小于1.5倍，更优选小于1.2倍。
本文"均匀分布"优选意指在离喷嘴相同距离处，对温度的基于火焰中心轴的理想径向分布的偏差为0.2以上，优选0.5以上，更优选0.8以上，甚至更优选0.9以上，特别优选0.99以上，所述偏差测定为相互成直角的两个直径的商，为较小直径除以较大直径的商。
火焰的排列可为水平的或垂直的或具有任何所需角度。火焰的方向可由下至上或由上至下。优选由上至下的方向。
反应室优选为5至40米长，更优选10至25米长。
所述反应室在顶部优选具有0.2至2.0米，更优选0.5至1.5米的直径。
所述反应室优选具有圆形横截面。所述反应喷嘴优选具有圆形横截面。
在反应器长度的20%内，所述反应室比在反应器顶部的反应室宽优选1%，更优选10%，特别优选50%。
所述反应器喷嘴直径优选为0.05至0.25米，更优选为0.1至0.2米。
所述反应器喷嘴的出口表面积的大小优选为0.001平方米至0.1平方米，更优选0.002至0.05平方米，更优选为0.008平方米至0.03平方米。
反应室中的气体回流优选为全部气体的50体积％以下，更优选10体积％以下，甚至更优选1体积％以下，特别优选O.l体积％以下。特别优选无回流。
喷嘴处的气体出口速度优选为最小值。
反应室中的速度优选为最小值。
反应气体优选为氧气，即例如，可为新鲜或干燥的空气、燃烧气体，例如氢气、汽态烃(饱和或不饱和的，即含有双键和/或三键)，例如甲烷、乙烷、异丙垸、正丙垸、异丁烷、正丁烷、乙烯、乙炔、丙烯、异丁烯和正丁烯，和其他更高级异-或正-或新-烷烃、-烯烃和-炔烃、如甲醇、乙醇、丙醇的较低级醇，优选甲垸，或它们的混合物，优选含有90体积％以上氢气的燃烧气体，且优选含有1体积％以上天然气的燃烧气体，所述天然气含有90体积％以上的甲烷，和含有至少一种汽态含硅化合物的硅烷，如RxHySiaXzYb，以及优选10体积％以下的不扰乱反应的另外的蒸汽或气休，如N2、 Ar、 He、 C02，其中
R为具有l至8个碳原子的烷基，优选甲基，H为氢，
X为卤素或烷氧基OR，优选为C1，Y为氧，
且a〉0并为整数。
当a=l ， b=0时，贝廿x+y+z = 4;优选的例子为x=l或y=l且z=3，更优选地，z二4且X为氯。
当a = 2时，x+y+z = 6且b为0或1 。
所述硅化合物的例子为四氯化硅、氢三氯化硅、甲基三氯化硅及其混合物；由于经济可行性和质量的原因，优选含有四氯化硅为主要成分的混合物，该混合物优选来自制备无定形、多晶或单晶硅金属(例如用于电子设备或半导体或光电技术工业的硅)的方法。
由于其制备方法，所述硅化合物或其混合物可包含气态、汽态或可蒸发和挥发性杂质，如甲烷、乙烷、异丙烷、正丙烷、异丁烷、正丁垸、乙烯、乙炔、丙烯、异丁烯和正丁烯，和其他更高级异-或正-或新烷烃、-烯烃和-炔烃，如甲醇、乙醇、丙醇的较低级的醇，或其混合物，或垸基取代的，任选卤代垸基取代(如氯垸基取代的)的气态、汽态或可蒸发有机硅化合物，或氢气或氮气或氩气或天然气或如一氧化碳或二氧化碳的碳氧化物。
在一个优选具体实施方案中，这可为四氯化硅，其来自歧化反应和氢三氯化硅在500°C以上，优选700。C以上，更优选850。C以上的温度下的形成四氯化硅、硅金属和氢气的反应。四氯化硅能通过蒸馏移出并纯化。
在由于技术和经济原因或由于产物质量的原因而优选的具体实施方案中，所述含硅化合物，或其混合物，或硅垸具有90体积％以上的四氯化硅含量，更优选95体积％以上的四氯化硅含量，更优选97体积%以上的四氯化硅含量，最优选99体积％以上的四氯化硅含量，其中混合物中的剩余部分可为氢三氯化硅和氢二氯化硅。
在由于经济原因而优选的并可基于大量甲基三氯化硅的存在的另一具体实施方案中，优选甲基三氯化硅。
在由于经济原因而优选的并可基于大量氢三氯化硅的存在的另一具体实施方案中，优选氢三氯化硅。
在由于经济原因而优选的另一具体实施方案中，优选四氯化硅和氢三氯化硅的混合物。在由于经济原因而优选的另一具体实施方案中，优选四氯化硅、甲基三氯化硅和氢三氯化硅的混合物。
在一个特别优选的具体实施方案中，使用含有10体积％以上氢三氯化硅，最优选20体积％以上氢三氯化硅的混合物。
在另一特别优选的具体实施方案中，使用含有30体积％氢三氯化硅的混合物。
在另一特别优选的具体实施方案中，使用含有1体积°/。以上甲基三
氯化硅，甚至更优选10体积％甲基三氯化硅，特别优选50体积％以上
甲基三氯化硅的混合物。
优选地，用在反应器中的氧气得自周围大气的空气。换句话说，
空气能提供至反应器。空气中的氧气02能增加至20体积％以上，例如通过加入纯氧02，或通过加入含有20体积％以上的氧气02的空气。
能使用空气本身，或通过在低于0。C，特别在低于-20。C下浓縮和/或吸收水预干燥空气。
在制备热解法二氧化硅的方法的优选具体实施方案中，使用以环状方式围绕冒出反应气体的反应器喷嘴的另一反应器喷嘴以另外提供纯氧或空气或空气-氧气混合物或者另外提供纯氮或空气或空气-氮气混合物。
在制备热解法二氧化硅的方法的优选具体实施方案中，能在喷嘴外部从燃烧室顶部将另外的空气引入燃烧室内。
在一个优选具体实施方案中，通过吸附和解吸、纯化和干燥回收反应中形成的氯化氢HC1。
在另一优选具体实施方案中，使用由此获得的干燥氯化氢HC1由硅金属制备氯硅垸，如四氯化硅、氢三氯化硅、二氢二氯化硅和三氢氯化硅，特别是氢三氯化硅。
优选用途的例子为根据如下通常简化的实验式的甲基氯硅垸的反应和制备
Si + 3 HC1 -> HSiCl3 + H2
以形成如四氯化硅、氢三氯化硅和其他的反应副产物，或者根据如下
通常简化的实验式的甲基氯硅烷的反应和制备
HC1 + CH3OH -> CH3C1 + H20且在分离氯甲垸和水之后，将任选干燥的氯甲垸用于与金属硅的反应:
<formula>formula see original document page 16</formula>
该反应可形成反应副产物，如甲基三氯化硅CH3SiCl3、三甲基氯化硅(CH3)3SiCl和其他。
用于制备的化学反应的例子为用大气氧气氧化燃烧气体，其中在反应区实现1000至2000。C的温度，和当a = 1和X = CI和z = 4时通过形成的水的高温水解，或对于Si键的a、 b、 x、 y和z的其他值，通过形成的水氧化硅烷和高温水解。
反应的优选例子为水的形成02 + 2 H2 — 2 H20
高温水解
SiCl4 + 2 H20 ^ 4 HC1 + Si02 (热解法二氧化硅)氧化、水的形成和高温水解
HSiCl3 + 02 + H2 — 3 HC1 + Si02 (热解法二氧化硅)氧化、水的形成和高温水解
CH3SiCl3 + 2 02 — 3 HC1 + C02 + Si02 (热解法二氧化硅)
优选地，本发明方法中的制造工厂的容量优选为1000公吨以上，更优选5000公吨以上，甚至更优选7500公吨以上，特别优选IO 000公吨以上热解法二氧化硅，以一公历年计，优选以7884小时的生产时间计。
在一个优选具体实施方案中，热解法二氧化硅在单个反应器中的生产率为125千克/小时以上，更优选300千克/小时，特别优选750千克/小时以上，最优选1000千克/小时以上，所述反应器的容量为每7884小时1 000 000千克以上，优选5 000 000千克以上，优选7 500 000千克以上，更优选10 000 000千克以上。
在一个优选具体实施方案中，反应区的尺寸能通过改变燃烧气体的量而改变。
在一个优选具体实施方案中，反应区的尺寸能通过改变燃烧气体的通过量而改变。
在另一特别优选的具体实施方案中，反应区的尺寸能通过改变反应器喷嘴的几何形状而改变。
在反应器喷嘴处的反应气体的气体速度优选设定为10至200米/
秒，优选为30至150米/秒，更优选为50-120米/秒，在反应器喷嘴处的反应气体的气体速度甚至在进行至10至200米/秒，优选进行至氧气150米/秒，更优选进行至50-120米/秒的过程中也是可设定的。
为了设定速度，优选使用对于通过量能够最佳调节反应气体的流速和反应器喷嘴横截面的设备和装置，其中凭经验或通过计算检测所述最佳调节。
不同的喷嘴涉及从初始(特征在于低流速)至满载荷(特征在于高流速)的不同的状态。
优选地，在低通过量的情况中，火焰能由相对较低的反应气体的气体流速发起。
优选地，火焰由所需的反应气体的气体流动发起，所述气体流动
防止火焰的回火，并保证火焰的稳定性。
优选地，在低通过量的情况中，在启动时优选降低喷嘴的横截面。优选地，在高通过量的情况中增大喷嘴的横截面。在一个优选具体实施方案中，反应气体优选从两个或两个以上分
开的反应器喷嘴送入。
优选地，反应气体在进入反应器之前被预混合，优选均匀预混合。
反应气体优选在引入反应器中的喷嘴的气流中预混合，特别是强烈预混合。
在另一优选具体实施方案中，优选使用以环状方式围绕冒出反应气体的反应器喷嘴的另一反应器喷嘴以另外提供氧气或存在于空气中的氧气。
在一个优选具体实施方案中，通过提供优选略微过热的蒸汽而将热生产气体在反应器中骤冷，即反应用水缓和并终止，其中所述蒸汽优选用空气(优选热空气)稀释。
还优选通过在除了反应室中的反应器喷嘴之外的至少一处将燃烧气体加入火焰以使剩余氧气和氯气继续燃烧。
优选地，能将另外的燃烧气体，例如氢气，加入反应室的不同点处的反应区。该另外的氢气优选用于将反应器中形成的氯、氯气还原至HC1。
优选氯损失10重量％以下，最好5重量％以下，甚至最好l重量 %以下的二氧化硅制备方法。
该另外加入的氢气可优选含有优选0.001至90体积％，优选30-70 体积％的氮气。
在另一优选具体实施方案中，所述氢气不含任何氮气N2。 优选地，氢气作为燃烧气体提供至反应器。
优选地，仅使用氢气而不使用另外的燃烧气体。优选抑制如一氧 化碳CO的碳氧化物的形成和例如氯代二苯并二噁英的氯代芳烃的形 成。
在一个可能的具体实施方案中，所述氢气为来自甲醇催化热转化
至二氧化碳C02和氢气的氢气。
在另一优选的可能具体实施方案中，所述氢气为来自烃和水催化
热转化至二氧化碳C02和氢气的氢气。二氧化碳C02能吸收和吸附去
除，由此纯化氢气。
在另一优选具体实施方案中，所述氢气为来自氢三氯化硅在500°C 以上，优选700°C以上的温度下形成四氯化硅、硅金属和氢气的歧化 反应和反应的氢气。
所述氢气也优选通过其他成分的低温浓縮而纯化。
在另一优选具体实施方案中，使用在硅金属与HC1形成氢三氯化 硅的反应中形成的氢气。
制备热解法二氧化硅的方法优选包含如下优选为连续的步骤 (1)硅烷供应、硅烷蒸发器，任选的空气加工，(2)反应器，(3)能 量回收和冷却，(4)任选的通过优选一个旋风分离器，或多个旋风分 离器初步移出二氧化硅Si02，通过优选过滤器，优选通过滤网，更优 选通过表面过滤器移出二氧化硅Si02， (5)在优选为滚筒干燥器的干 燥器(其优选具有实现结合的径向和垂直运动的内部)中，或优选在 表观气速为0.1-100厘米/秒，更优选l-10厘米/秒的流化床或移动床(其 优选提供如空气或氮气或惰性气体的气体，优选在100°C以上，更优 选300。C以上，最好500。C以上的温度下)中纯化二氧化硅以去除最 后痕量的氯化氢HC1，优选通过测量pH分析测定HCl痕量，例如通过将4克二氧化硅悬浮于100毫升水中，和(6)优选均匀化，例如通过
在罐中混合和流化特定量的二氧化硅以产生均匀进料，例如1-20公 吨，优选5-10公吨，(7)在罐中储存和(8)任选的压实，例如使用辊 压实机、螺压实机、活塞压实机，优选辊压实机，(9)转移至容器， 例如转移至5-20千克袋子，优选由多层纸构成的袋子(所述纸任选由 l层或多层涂布，优选聚乙烯涂布，优选穿有小孔)，或转移至50-500 千克的大袋子(其优选由聚乙烯或聚丙烯制成，优选二重或多重，例 如EP773159B1所描述)，或转移至容量为500-5000千克的如罐装卡车、 罐容器(silotainer)的大容器，优选含有用于保护二氧化硅免于杂质的 内部容器或内部袋子或内衬(inliner)的罐容器。
由于经济可行性和能源保护的原因，通过气体的电加热，或通过 用空气或含氧气体燃烧如氢气、甲烷、乙烷、丙烷、丁垸的燃烧气体 而在流化床或移动床中产生气体温度，从而纯化热解法二氧化硅，例 如去除HC1，优选通过提供如空气或氮气或惰性气体的气体从而纯化 二氧化硅而去除HC1;为此目的优选使用氢气。
在一个优选具体实施方案中，在整个过程中除了通过反应气体的 反应形成的水之外，不加入另外的水。
在另一优选具体实施方案中，在热解法二氧化硅的纯化之前，优 选期间，或之后，优选另外加入蒸汽以提高HC1从二氧化硅解吸。
在另一优选具体实施方案中，加入蒸汽以从二氧化硅表面规范和 消除剩余反应活性从而稳定所述二氧化硅；这能同时实现二氧化硅表 面的老化，优选针对与大气湿气的反应。
优选以规律间隔通过用对二氧化硅的典型方法对这些样品进行取 样并分析来检验二氧化硅产物的质量，所述典型方法如，例如根据BET 测量，或通过例如酸碱滴定测量，或如Sears等人所描述测量的比表面 积，如粒子大小，例如通过动态光散射测量的作为水动力直径的平均 聚集体直径，或以下说明的方法，如pH，例如测定为二氧化硅在水中 的4重量％的分散体的pH，如通过根据Mocker的方法利用喷水和40 微米筛网测定的粗成分的筛分残余物，或用于粗粒分析的计数法(例 如上述的用白光或激光的消光和计数法)，如上述的在液体介质中的致 稠作用，优选根据定义的规定。优选用特定的取样设备进行取样。
由本发明方法制得的热解法二氧化硅优选具有分析值的窄分布， 所述分析值通过上述或其他典型用于热解法二氧化硅的分析方法获 得，例如比表面积、致稠作用和粒子大小。本文窄分布意指在一年内 超过10，优选超过30，更优选超过50批的窄正态分布，所述批直接 连续或每隔一段时间制得，且批尺寸通常为每批10至12公吨。优选
地，数据集的标准分布的标准偏差SIGMA的三倍为分析值的50%以 下，优选分析值的25%以下，更优选分析值的10%以下，更优选分析 值的5%以下，所述数据集是通过对由本发明的方法制得的热解法二氧 化硅的批的分析过程而获得的。
优选地，基于典型用于二氧化硅的分析方法的数据，由本发明方 法制得的上述热解法二氧化硅的工艺cpk值为1.0以上，优选1.33以 上，更优选1.5以上。
优选地，对这7000公吨的100个不同样品测得的BET表面积具 有正态分布和低于平均的10%，更优选低于平均的5%，最优选低于平 均的2.5。/。的标准偏差SIGMA。优选地，对这7000公吨的100个样品 测得的平均粒子大小具有低于平均的10%，更优选低于平均的4%，最 优选低于平均的1.5%的标准偏差SIGMA的正态分布。
本发明另外提供了制备热解法二氧化硅的装置，其特征在于该装 置包含反应器、反应气体的进料设备、反应器喷嘴，且所述反应器具 有提供空气的另外的进料设备。
本发明的制备热解法二氧化硅的装置具有如下单元硅垸供应、 硅烷蒸发器、任选的空气加工，(a)反应器，(b)能量回收和冷却，(c) 任选的通过优选一个旋风分离器，或多个旋风分离器初步移出二氧化 硅Si02， (d)通过优选过滤器，优选通过滤网，更优选通过表面过滤 器移出二氧化硅Si02， (e)在优选为滚筒干燥器的干燥器(其优选具 有实现结合的径向和垂直运动的内部)中，或优选在表观气速为0.1-100 厘米/秒，优选1-10厘米/秒的流化床或移动床(其优选提供如空气或 氮气或惰性气体的气体，优选在100。C以上，更优选300。C以上，最 优选500°C以上的温度下)中纯化二氧化硅以去除最后痕量的氯化氢 HC1，优选通过测量pH分析测定HCl痕量，例如通过将4克二氧化硅悬浮于100毫升水中，和(f)优选均匀化，例如通过在罐中将特定量 的二氧化硅混合和流化至均匀批，例如1-20公吨，优选5-15公吨，(g) 在罐中储存和(h)任选的压实，例如使用辊压实机、螺压实机、活塞
压实机，优选辊压实机，(i)转移至容器，例如转移至5-20千克袋子， 或转移至50-500千克的大袋子，或转移至容量为500-5000千克的如罐 装卡车、罐容器的大容器。
本发明的另一构造是可调节喷嘴横截面。这可利用类似于照相快 门的闸板，或通过插入不同尺寸的隔板完成，隔板的插入能利用可选 择安置的阀体(bodies),优选如例如
图1所描述的允许以可控方式调 节喷嘴的有效几何横截面的圆柱位移(displacement)阀体完成。
另一优选具体实施方案为具有用于调节反应器喷嘴的横截面的装 置(优选例如图1所描述的隔板或位移阀体)的制备热解法二氧化硅 的装置。
图1
可调节反应器喷嘴D的例子位移阀体V沿反应器喷嘴的轴向由 位置A (在喷嘴处具有低气体速度)至位置B (在喷嘴处具有高气体 速度)的向前运动会随着横截面的改变而改变在反应器喷嘴处的气体 速度，所述位置A和B具有相等的绝对气体通过量。
一个优选具体实施方案优选包含带有可变横截面的内喷嘴，另一 喷嘴环或多个喷嘴环以环状方式围绕所述内喷嘴的外部。优选地，特 定喷嘴口具有1至x的内喷嘴面积对外喷嘴面积的比例，x优选为0.1 至2，优选为0.5至1.5。
在一个特别优选的具体实施方案中，制备热解法二氧化硅的装置 具有两个或两个以上安排在相同反应或反应室中的反应器头或喷嘴； 根据装料， 一个或多个反应器头可将反应气体进料至相同的反应室。
在一个具体实施方案中，进料至相同反应室的两个或两个以上的 反应器头可为相互并排的头或喷嘴或喷嘴系统，其优选以V的形式， 如例如图2所描述，优选间距dl000毫米以下，优选100毫米以下， 且两个头之间的角度小=2倍(1，优选为0。至90。，优选为45。至80。。在一个优选具体实施方案中，本发明的装置优选具有分开的两个 反应器喷嘴，所述喷嘴优选在两个相邻的反应器上部，优选在反应器 头部。
优选地，分开的喷嘴(即喷嘴1，喷嘴2)的横截面面积Q的总和，
即Q二Q,+Q2+…二SQn
即反应器喷嘴的总出口面积Q的尺寸为0.001平方米至0.1平方米，更 优选为0.002至0.05平方米，最优选为0.008平方米至0.03平方米。
优选首先用反应器头部的一个喷嘴开始反应，然后，在稳定反应 下，启动第二反应器头，然后启动任何另外的反应器头。
图2
在两个分开的反应器上部Rl和R2中分开的两个喷嘴的例子在反 应器头处相距d，并以小=2倍(1的角度相互倾斜。
优选地，喷嘴可由在燃烧室顶部的另外的气体进料设备围绕；能 使用这些进料设备将另外的空气量引入反应室，从而优选稳定反应区、 外部冷却反应区、分离反应区和壁，用于流体动力结构和控制反应区。
内喷嘴可优选由第二同心外喷嘴以环状方式围绕；能使用该外喷 嘴将另外的空气或反应气体量引入反应室，从而优选稳定反应区、外 部冷却反应区、分离反应区和壁，用于流体动力结构和控制反应区。
优选地，在操作过程中通过用空气覆盖或通过流过空气(例如优 选经过孔，空气由所述孔进入反应室)使喷嘴顶端区域无沉积物。
优选制备热解法二氧化硅的装置除了反应室内的反应器喷嘴之外 还在至少一处具有燃烧气体的进料装置。
本发明还提供了热解法二氧化硅，其具有2.0以上的描述为在硅油 中最佳分散的相对致稠riAnO的致稠作用，150至300纳米的在9以上 pH的水中的平均等效球水动力直径，lppm以下的硼含量，lppm以 下的钛含量，lppm以下的铁含量，10ppm以下的铝含量，lppm以下 的镍含量和1 ppm以下的铜含量。
由本发明的方法制得的二氧化硅为热解法二氧化硅，其比表面积 (优选根据BET测定)为30至500平方米/克，优选为70至330平方 米/克，更优选为80至230平方米/克，更优选为80至170平方米/克； 平均聚集粒子大小(优选测定为等效球水动力直径)为100至500纳米，优选为150至350纳米，更优选为150至250纳米，平均聚集粒 子大小优选测定为平均等效球水动力直径，优选通过光子相关光谱或 动态光散射测量，例如用Malvern Zetasizer⑧或Malvern Nanosizer⑧仪器， 优选在角度为170°至180°，优选大约173。的反向散射中，且优选在pH IO(优选用氨水形成)的水中以0.3重量％分散之后，且优选用超声(优 选为超声端)的分散体；相对致稠作用riAnO为2.0以上，优选4.0以上， 更优选6.0以上，最优选7.5以上，以在三甲基硅氧基封端的硅油(优 选聚二甲基硅氧烷)中的2重量％的热解法二氧化硅计，其用转速大约 11米/秒的锯齿盘式溶解器最佳分散5分钟，在25°C温度下和10升/ 秒的剪切速度下的粘度为1.0帕.秒；粗粒比例为0.03重量％以下，优 选0.015重量％以下，更优选0.005重量％以下，粗粒直径以热解法二 氧化硅计优选10微米以上，更优选40微米以上；优选以1至50重量 %，更优选以10重量％的二氧化硅水分散体计，每毫升(ml或立方厘 米)含有少于IOO OOO个粗粒，优选少于20 OOO个粗粒，更优选少于 10 000个粗粒，最优选少于5000个粗粒，特别优选少于IOOO个粗粒， 所述粗粒为10微米以上，更优选1.5微米以上，最优选l.O微米以上， 特别优选0.56微米以上。
此外，根据本发明制得的热解法二氧化硅的烧结粗粒比例为少于 0.05重量％，优选少于0.03重量°/。，更优选少于0.015重量％，最优选 少于0.008重量％。合适测试方法的例子为筛分残余物的重量测定，例 如根据Mocker (筛上产品> 40微米)。
优选地，根据本发明制得的热解法二氧化硅优选含有少于0.05重 量％，优选少于0.03重量％，更优选少于0.015重量％，最优选少于0.008 重量％的密度为200至2500克/升且直径为0.5至500微米的烧结粗粒。 合适测试方法的例子为使用光学离心机，例如LUMifug^仪器。
根据本发明制得的热解法二氧化硅及由其制得的水分散体，或基 于该分散体的化学制剂，其中，在最佳分散(用例如1000转/分钟以上， 优选10 000转/分钟以上，更优选25 000转/分钟以上的转子-定子分散 器和1分钟以上，优选大于或等于5分钟的分散时间)和最佳稳定化 (优选在pH9-11，优选pH9.9-10.2下的碱稳定化)之后，在去除微细 焦化二氧化硅、非二氧化硅粒子和二氧化硅粗粒(如密度为200至2500克/升且直径为0.5至500微米的粗粒和/或致密烧结粒子)之后，用基 于例如白光或激光的消光过程的测定大粒子的商业计数法，每毫升存
在少于10 000个粒子，优选少于2000粒子，更优选少于1000粒子， 甚至更优选少于500个粒子，特别优选少于100个粒子，所述粒子为 IO微米以上，更优选1.5微米以上，甚至更优选1.0微米以上，特别优 选0.56微米以上。
热解法二氧化硅和非二氧化硅粒子和粗粒能通过过滤移出，例如 粗粒残留在分离或过滤介质上的过滤，由此从热解法二氧化硅中分离 并送至利用显微镜的可视或可视数字评估。在另一优选具体实施方案 中，微细热解法二氧化硅也能通过粗粒的化学溶解和增溶移出。热解 法二氧化硅的微细胶体部分能由溶解二氧化硅的已知化学药品(如通 过将优选氢氧化钾的碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物加入水中得 到的碱性水溶液)溶解。其他优选的化学药品为可溶性碱金属氟化物 或碱土金属氟化物，优选所述氟化物与例如盐酸、硫酸或硝酸的无机 酸的混合物，或者氢氟酸，或者氢氟酸与例如硫酸的无机酸的混合物。
热解法二氧化硅的水分散体，或由其制得的化学制剂，其中，在 最佳分散(用例如1000转/分钟以上，优选10 000转/分钟以上，优选 25 000转/分钟以上的转子-定子分散器和1分钟以上，优选大于或等于 5分钟的分散时间)和最佳稳定化(优选在pH 9-11 ，优选pH 9.9至10.2 下的碱稳定化)之后，用例如基于例如激光或优选白光消光的消光方 法的测定大粒子的常规计数法，得到每毫升存在少于IOOOOO个粒子， 优选少于20 000粒子，更优选少于10 000粒子，甚至更优选少于5000 个粒子，更优选少于1000个粒子，所述粒子为10微米以上，更优选 1.5微米以上，最优选1.0微米以上，特别优选0.56微米以上。
所述热解法二氧化硅优选含有密度为10至200克/升且直径为1 至500微米的附聚物和薄片。
优选通过二氧化硅在水分散体中，或作为干燥气溶胶或粉末的 Fraunhofer光散射，或通过筛分法测量二氧化硅附聚物的大小。合适的 仪器由例如Malvern 、 Sympatec 、 Coulter 、力1&3@或1101*3@提供。
优选地，所述热解法二氧化硅优选显示具有非二氧化硅成分的低 沾污。这能通过如下方式可视评估根据Mocker (>40微米)对筛分残
余物的评估，其优选用放大镜，更优选用光学显微镜(其通过例如扫
描电子显微或透射电子显微使得低至> 10微米，优选低至> 1微米的黑
色、白色和颜色可见)，或通过将二氧化硅悬浮于四氯化碳中(其中热 解法二氧化硅或热解法二氧化硅分散休由于相等的折射率而显得透 明，从而使得非二氧化硅部分更清楚可见，例如甚至使得它们肉眼可 见)，但优选用放大镜或光学显微镜。
本发明的热解法二氧化硅的优选根据BET测定的比表面积为30 至500平方米/克，优选为70至330平方米/克，更优选为80至230平 方米/克，更优选为80至170平方米/克；优选测定为等效球水动力直 径的平均聚集粒子大小为100至500纳米，优选为150至350纳米， 更优选为150至250纳米；相对致稠作用Ti/ri0为2.0以上，优选4.0以 上，更优选6.0以上，最优选7.5以上；粗粒比例为0.03重量％以下， 优选0.015重量％以下，更优选0.008重量％以下，粗粒直径以热解法 二氧化硅计优选为10微米以上，更优选40微米以上；优选以1至50 重量％，更优选以10重量％的二氧化硅水分散体计，每l毫升(ml或 立方厘米)含有少于100 OOO个粗粒，优选少于20 OOO个粗粒，更优 选少于10 000个粗粒，甚至更优选少于5000个粗粒，特别优选少于 1000个粗粒，所述粗粒为IO微米以上，更优选1.5微米以上，甚至更 优选1.0微米以上，特别优选0.56微米以上。
优选地，所述热解法二氧化硅的相对致稠作用T!AnO优选测定为包 含热解法二氧化硅的液体介质在25°C的温度下测定的粘度Ti与不含热 解法二氧化硅的液体介质在25°C的温度下测定的粘度r)O的商。液体 介质的例子为聚酯树脂的混合物，例如在例如大约35重量％的反应活 性单体(例如单苯乙烯，或硅油)的溶剂中的大约65重量％的邻苯二 甲酸酐或马来酸酐与例如1,2-丙二醇的二醇的縮合产物，例如优选聚二 甲基硅氧烷(其优选用三甲基硅氧基封端)，优选具有0.5至5.0帕.秒， 优选0.9-2.1巾自.秒，更优选大约1.0帕.秒的25°C下的粘度。热解法二 氧化硅在液体介质中的量优选为1至5重量％，更优选为1.8至3.4重 量％，最优选为2重量％。
粘度优选在25°C温度下以相同的恒定剪切速度测量，恒定剪切速度优选为0.5至200升/秒，更优选为0.9至20升/秒，更优选为10升/秒。
优选以最佳分散将热解法二氧化硅分散至液体介质中，例如优选
在最佳时间段内，在3至10分钟内，更优选5分钟内使用圆周线速为 4至20米/秒，优选为11米/秒的锯齿盘式溶解器。
在另一优选具体实施方案中，热解法二氧化硅的表面基相对致稠 作用r(/riO-BET为4.0至8.0，优选为5.5至7.0，其使用两倍f重量Q/o的 二氧化硅的BET表面积基相对起始重量，其中f = (200平方米/克)/BET 二氧化硅，其中BET 二氧化硅为根据BET测定的二氧化硅的比表面积。
平均聚集粒子大小优选测定为平均等效球水动力直径，优选由光 子相关光谱或动态光散射或准弹性光散射在1至179。的角度下，优选 在大约90。下测定，或者，在另一优选具体实施方案中，在170°至179°， 优选在大约173。角度下的反向散射中测定，例如使用Malvern Zetasize^或Malvern Nanosize^仪器，且经过积累量分析或标准算法的 Z-平均值的读数为平均聚集体直径，优选在pH10 (优选用氨水调节) 的水中以0.3重量％的分散之后，优选用磁力搅拌器 分散(优选100至 500转/分钟，更优选300转/分钟)，并在25°C的温度下在1至15分 钟内，优选5至10分钟内，更优选5分钟内使用超声，优选使用75-95% 功率，更优选90%功率的超声端，例如BandelinUM60超声端。
例如烧结粒子的粗粒的比例优选重量分析测定。本文合适测试方 法的例子为在用筛网筛分与水形成淤浆的二氧化硅之后的筛分残余物 的重量分析测定，所述筛网的筛孔尺寸为IOO微米以下，优选40微米 以下，更优选10微米以下。特别优选的例子为Mocker法，例如利用 喷水器和40微米筛网(筛上产品> 40微米)。
粗粒的比例优选测定为密度为200至2500克/升且直径为0.5至 500微米的烧结粗粒。合适分析方法的例子为使用光学离心，例如 LUMifuge⑧仪器。
粗粒在由本发明的方法制得的热解法二氧化硅中的比例优选在最 佳分散(例如用1000转/分钟以上，优选10 000转/分钟以上，更优选 25 000转/分钟以上的转子-定子分散器且分散时间1分钟以上，优选大 于或等于5分钟)和最佳稳定化(例如在pH 9-11，优选pH为9.9至10.2下碱稳定化)之后的水分散体或基于这种由二氧化硅制得的分散 体的化学制剂上测量，所述测量通过用于测定大粒子的商业计数法进
行，例如基于如白光或激光的消光过程，例如用Accusizer 680或780 仪器，或来自PSM， Oregon, USA的Liquilaz⑧仪器，或来自Topas， Germany的？八8@仪器。
在另一具体实施方案中，粗粒在由本发明的方法制得的热解法二 氧化硅中的比例在最佳分散(例如用1000转/分钟以上，优选10 000 转/分钟以上，更优选25 000转/分钟以上的转子-定子分散器且分散时 间1分钟以上，优选大于或等于5分钟)和最佳稳定化(例如在pH9-11， 优选pH为9.9至10.2下碱稳定化)并在除去微细热解法二氧化硅之后 的水分散体或基于这种由二氧化硅制得的分散体的化学制剂上作为非 二氧化硅粒子和二氧化硅粗粒(如密度为200至2500克/升且直径为 0.5至500微米的粗粒和/或致密烧结粒子)测量，所述测量通过用于测 定大粒子的商业计数法进行，例如基于如白光或激光的消光过程，例 如用Accusizer 680或780仪器，或来自PSM， Oregon, USA的Liquilaz 仪器，或来自Topas， Germany的FAS⑧仪器。
在上述移出微细热解法二氧化硅之后，根据本发明的方法制得的 热解法二氧化硅优选在水分散体中包含的粗粒少于10 000个/毫升，优 选少于2000个/毫升，更优选少于1000个/毫升，甚至更优选少于500 个/毫升，特别优选少于100个/毫升，所述粗粒为10微米以上，更优 选1.5微米以上，甚至更优选1.0微米以上，特别优选0.56微米以上。
热解法二氧化硅和非二氧化硅粒子和粗粒能通过过滤移出，例如 粗粒留在分离介质或过滤介质上并因此从热解法二氧化硅中分离的过 滤，从而送至利用显微镜的可视或可视数字评估。在另一具体实施方 案中，微细热解法二氧化硅也能通过化学溶解和增溶从粗粒中移出。 热解法二氧化硅的微细胶体部分能由溶解二氧化硅的已知化学药品 (如通过将优选氢氧化钾的碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物加入 水中得到的碱性水溶液)溶解。其他优选的化学药品为可溶性碱金属 氟化物或碱土金属氟化物，优选所述氟化物与例如盐酸、硫酸或硝酸 的无机酸的混合物，或者氢氟酸，或者氢氟酸与例如硫酸的无机酸的 混合物。优选地，所述热解法二氧化硅的非硅元素含量以整个二氧化硅计 为1重量％以下，优选0.1重量％以下，更优选0.01重量％以下，最优
选10ppm重量以下，特别优选lppm重量以下。
此外，根据本发明制得的二氧化硅的铝重量含量为10ppm以下， 优选lppm以下，硼重量含量10ppm以下，优选lppm以下，钛重量 含量1 ppm以下，优选200 ppb以下，铁、钴、镍和铜重量含量1 ppm 以下，优选200ppb以下。
非硅元素优选在用氢氟酸将二氧化硅发烟之后利用光谱分析定性 或半定量检测，或利用电感耦合等离子体和发射光谱分析或质谱定量 分析。
制得的二氧化硅的一级粒子直径d或由根据BET测得的比表面积 SA和2200克/升的材料密度p根据d = 6/(p * SA)计算得到的Sauter直 径d优选为5-100纳米，根据BET测得的比表面积为30-500平方米/ 克；通过动态光散射或光子相关光谱或非弹性光散射测量纯形式的粘 度为<5兆帕.秒的在液体中的悬浮液(如在水中的水性悬浮液或醇悬 浮液)，由一级粒子形成且优选稳定烧结的聚集体的水动力直径为 100-500纳米，或在空气或气体中测量的空气动力直径为100-1000纳 米，或经由流变学测量的直径为100纳米以上；通过在如水或醇或油 的液体中的Fraunhofer光衍射测得的由聚集体形成的附聚物的几何直 径为500纳米至100微米，在空气或气体中测得的所述几何直径为1 微米至1毫米。
制得的二氧化硅的表面积分形维数优选为3以下，优选为1.9至 2.7，更优选为2.0-2.1。
制得的二氧化硅的材料分形维数优选为3以下，优选为1.5至2.8， 更优选为1.8-2.3，特别优选为1.9-2.1。
制得的二氧化硅的表面硅醇基团SiOH含量优选为每平方纳米根 据BET测得的比表面积1.5-2.0个SiOH，优选为每平方纳米根据BET 测得的比表面积1.7-1.9个SiOH，测定为利用基于Sears法的滴定方法 的酸性SiOH。
所述二氧化硅优选不含任何氯代聚芳烃，特别是不含具有氧原子 的氯代聚芳烃。特别地，氯代芳族二噁英和呋喃的重量含量为1 ppb以下。
通过本发明的方法制得的本发明的热解法二氧化硅用作增稠剂、 流变添加剂、触变剂、用于弹性体、塑性体和热固塑料的增强填料， 例如在表面涂层、油漆和墨水、粘合剂、密封剂、玻璃纤维增强塑料、 复合材料、橡胶和其他塑料中，作为半导体工业中化学机械平整中的 磨料粒子，作为抛光剂、作为热绝缘体、用于制造印刷媒介、作为流 动助剂、用于制造可为不透的或多孔的层和模制品、作为用于油漆、 涂层、墨水、粘合剂和密封剂和橡胶(所述橡胶由硅酮或合成橡胶或 天然橡胶组成，例如用于轮胎和鞋底)的添加剂和填料。
由本发明的方法制得的本发明的热解法二氧化硅可用作油漆和涂 层中的消光剂，并用于粘合剂和密封剂体系。
同时，令人惊讶地发现本发明的设施能实现热解法二氧化硅粒子 的更大且更稳定的三维结构，即生成更稳定的聚集体和二氧化硅的烧 结，并由此实现作为流变添加剂、作为用于弹性体、塑性体和树脂的 增强填料、作为热绝缘基材料、作为用于印刷媒介的涂层材料的性能 的改进。
所述二氧化硅优选用于光学器件、半导体工业、电气工程和电子 工业中的化学机械抛光工艺，以及在金属、陶瓷和玻璃的表面处理中 用作磨料或抛光剂。
本发明还提供了包含本发明二氧化硅的模制品、涂层或浸渍。 所述二氧化硅优选用于涂层材料、表面层、织物、聚合粘合剂、 密封剂、橡胶和复合材料，且在涂层材料、粘合剂、密封剂、橡胶和 复合材料中控制流变或机械性能，或控制流变和增强。
本发明还提供了包含本发明二氧化硅的粉末或调色剂。 所述二氧化硅优选用于粉末、调色剂、电子照相、灭火干粉中， 且在粉末、调色剂、电子照相、灭火干粉中控制干燥自由流或电荷， 或控制干燥自由流和电荷。
实施例 实施例l从一个喷嘴以60米/秒的气体速度离开并经由燃烧室顶部的喷嘴
进入燃烧室的预混合的气体混合物在1000。C至2000°C的燃烧室内反 应，所述燃烧室具有相对于当前外压小于50毫巴的表压，且所述气体 混合物的温度为100°C至200°C，燃烧室内的反应涉及6体积％的硅烷 (其四氯硅烷含量为90体积％以上)、74体积％的来自环境的空气(82 体积％的所述空气由喷嘴进料加入，且18体积％的所述空气由在燃烧 室顶部喷嘴外面的另外的进料设备进料加入)，和20体积％的含有超过 90体积％氢气的燃烧气体。在吸出燃烧室、冷却至低于200°C、去除 通过筛网过滤器形成的热解法二氧化硅所形成的氯化氢气体、在多级 吸附和解吸过程中回收干燥氯化氢气体、还原过量氯气、尾气净化， 和在利用400至800°C的热气体的流化床中纯化热解法二氧化硅之后， 得到热解法二氧化硅，其BET比表面积为50平方米/克，在装入10千 克纸袋之后堆积密度为53克/升，4重量％的分散体的pH为4.3，根据 Mocker的> 40微米筛分残余物为0.008重量％，在硅油中的致稠作用 Tl/r(0为2.2，在以0.3重量％浓度、25°C的温度和pH 10下超声分散之 后用反向散射角为173°的Malvern Zetasizer Nano 28@测得的平均等效 球水动力粒子大小为300纳米。 实施例2
从一个喷嘴以69米/秒的气体速度经由燃烧室顶部的喷嘴进入燃 烧室的预混合的气体混合物在1000°C至2000°C的燃烧室内反应，所 述燃烧室具有相对于当前外压小于50毫巴的表压，且所述气体混合物 的温度为100°C至200°C，燃烧室内的反应涉及7体积％的硅烷(其四 氯硅烷含量为90体积％以上)、74体积％的来自环境的空气(74体积 %的所述空气由喷嘴进料加入，且26体积％的所述空气由在燃烧室顶 部喷嘴外面的另外的进料设备进料加入)，和19体积％的含有超过90 体积％氢气的燃烧气体。在吸出燃烧室、冷却至低于20(TC、去除通过 筛网过滤器形成的热解法二氧化硅所形成的氯化氢气体、在多级吸附 和解吸过程中回收干燥氯化氢气体、还原过量氯气、尾气净化，和在 利用400至S00。C的热气体的流化床中纯化热解法二氧化硅之后，得 到热解法二氧化硅，其BET比表面积为100平方米/克，在装入10千 克纸袋之后堆积密度为46克/升，4重量％的分散体的pH为4.2，根据Mocker的> 40微米筛分残余物为0.005重量％，在硅油中的致稠作用 ti/"0为2.5,在以0.3重量％浓度、25°C的温度和pH 10下超声分散之 后用反向散射角为173°的Malvern Zetasizer Nano 28@测得的平均等效 球水动力粒子大小为235纳米。 实施例3
从一个喷嘴以60米/秒的气体速度经由燃烧室顶部的喷嘴进入燃 烧室的预混合的气体混合物在1000°C至2000°C的燃烧室内反应，所 述燃烧室具有相对于当前外压小于50毫巴的表压，且所述气体混合物 的温度为100。C至200。C，燃烧室内的反应涉及9体积％的硅烷(其四 氯硅垸含量为90体积％以上)、75体积％的来自环境的空气(67体积 %的所述空气由喷嘴进料加入，且33体积％的所述空气由在燃烧室顶 部喷嘴外面的另外的进料设备进料加入)，和17体积％的含有超过90 体积％氢气的燃烧气体。在吸出燃烧室、冷却至低于200。C、去除通过 筛网过滤器形成的热解法二氧化硅所形成的氯化氢气体、在多级吸附 和解吸过程中回收干燥氯化氢气体、还原过量氯气、尾气净化，和在 利用400至800°C的热气体的流化床中纯化热解法二氧化硅之后，得 到热解法二氧化硅，其BET比表面积为125平方米/克，在装入10千 克纸袋之后堆积密度为45克/升，4重量％的分散体的pH为4.2，根据 Mocker的> 40微米筛分残余物为0.003重量％，在硅油中的致稠作用 r(/Tl0为3.1，在以0.3重量％浓度、25°C的温度和pH 10下超声分散之 后用反向散射角为173°的Malvern Zetasizer Nano 28@测得的平均等效 球水动力粒子大小为230纳米。
实施例4
从一个喷嘴以58米/秒的气体速度经由燃烧室顶部的喷嘴进入燃 烧室的预混合的气体混合物在1000°C至2000°C的燃烧室内反应，所 述燃烧室具有相对于当前外压小于50毫巴的表压，且所述气体混合物 的温度为100。C至200。C，燃烧室内的反应涉及9体积％的硅烷(其四 氯硅烷含量为90体积％以上)、74体积％的来自环境的空气(70体积 %的所述空气由喷嘴进料加入，且30体积％的所述空气由在燃烧室顶 部喷嘴外面的另外的进料设备进料加入)，和17体积％的含有超过90 体积％氢气的燃烧气体。在吸出燃烧室、冷却至低于200。C、去除通过筛网过滤器形成的热解法二氧化硅所形成的氯化氢气体、在多级吸附 和解吸过程中回收干燥氯化氢气体、还原过量氯气、尾气净化，和在 利用400至800°C的热气体的流化床中纯化热解法二氧化硅之后，得
到热解法二氧化硅，其BET比表面积为150平方米/克，在装入10千 克纸袋之后堆积密度为43克/升，4重量％的分散体的pH为4.2，根据 Mocker的> 40微米筛分残余物为0.003重量％，在硅油中的致稠作用 r)/ri0为3.5，在以0.3重量％浓度、25°C的温度和pH 10下超声分散之 后用反向散射角为173。的Malvern Zetasizer Nano 28@测得的平均等效 球水动力粒子大小为220纳米。 实施例5
从一个喷嘴以60米/秒的气体速度经由燃烧室顶部的喷嘴进入燃 烧室的预混合的气体混合物在1000°C至2000。C的燃烧室内反应，所 述燃烧室具有相对于当前外压小于50毫巴的表压，且所述气体混合物 的温度为100°C至200°C。燃烧室内的反应涉及9体积％的四氯硅垸含 量为90体积％以上的硅烷、72体积％的来自环境的空气(88体积％的 所述空气由喷嘴进料加入，且12体积％的所述空气由在燃烧室顶部喷 嘴外面的另外的进料设备进料加入)，和18体积％的含有超过90体积 %氢气的燃烧气体。在吸出燃烧室、冷却至低于200。C、去除通过筛网 过滤器形成的热解法二氧化硅所形成的氯化氢气体、在多级吸附和解 吸过程中回收干燥氯化氢气体、还原过量氯气、尾气净化，和在利用 400至800°C的热气体的流化床中纯化热解法二氧化硅之后，得到热解 法二氧化硅，其BET比表面积为200平方米/克，在装入10千克纸袋 之后堆积密度为42克/升，4重量％的分散体的pH为4.1，根据Mocker 的> 40微米筛分残余物为0.003重量％，在硅油中的致稠作用Ti/ri0为 6.0，在以0.3重量％浓度、25。C的温度和pH IO下超声分散之后用反 向散射角为173°的Malvern Zetasizer Nano 28@测得的平均等效球水动 力粒子大小为200纳米。
实施例6
从一个喷嘴以77米/秒的气体速度经由燃烧室顶部的喷嘴进入燃 烧室的预混合的气体混合物在1000°C至2000°C的燃烧室内反应，所 述燃烧室具有相对于当前外压小于50毫巴的表压，且所述气体混合物的温度为100°C至200°C，燃烧室内的反应涉及7体积％的硅垸(其四
氯硅垸含量为90体积％以上)、77体积％的来自环境的空气(87体积 %的所述空气由喷嘴进料加入，且13体积％的所述空气由在燃烧室顶 部喷嘴外面的另外的进料设备进料加入)，和16体积％的含有超过90 体积％氢气的燃烧气体。在吸出燃烧室、冷却至低于200。C、去除通过 筛网过滤器形成的热解法二氧化硅所形成的氯化氢气体、在多级吸附 和解吸过程中回收干燥氯化氢气体、还原过量氯气、尾气净化，和在 利用400至800°C的热气体的流化床中纯化热解法二氧化硅之后，得 到热解法二氧化硅，其BET比表面积为300平方米/克，在装入10千 克纸袋之后堆积密度为38克/升，4重量。/。的分散体的pH为4.0，根据 Mocker的> 40微米筛分残余物为0.003重量％，在硅油中的致稠作用 r|/riO为6.8，在以0.3重量°/。浓度、25°C的温度和pH 10下超声分散之 后用反向散射角为173°的Malvern Zetasizer Nano 28@测得的平均等效 球水动力粒子大小为166纳米。 实施例7
从一个喷嘴以67米/秒的气体速度经由燃烧室顶部的喷嘴进入燃 烧室的预混合的气体混合物在1000°C至2000°C的燃烧室内反应，所 述燃烧室具有相对于当前外压小于50毫巴的表压，且所述气体混合物 的温度为100。C至200。C，燃烧室内的反应涉及7体积％的硅烷(其四 氯硅烷含量为90体积％以上)、77体积％的来自环境的空气(94体积 %的所述空气由喷嘴进料加入，且6体积％的所述空气由在燃烧室顶部 喷嘴外面的另外的进料设备进料加入)，和16体积％的含有超过90体 积％氢气的燃烧气体。在吸出燃烧室、冷却至低于200。C、去除通过筛 网过滤器形成的热解法二氧化硅所形成的氯化氢气体、在多级吸附和 解吸过程中回收干燥氯化氢气体、还原过量氯气、尾气净化，和在利 用400至800°C的热气体的流化床中纯化热解法二氧化硅之后，得到 热解法二氧化硅，其BET比表面积为400平方米/克，在装入10千克 纸袋之后堆积密度为35克/升，4重量％的分散体的pH为4.0，根据 Mocker的> 40微米筛分残余物为0.002重量％，在硅油中的致稠作用 TiAnO为6.3，在以0.3重量％浓度、25°C的温度和pH 10下超声分散之 后用反向散射角为173°的Malvern Zetasizer Nano 28@测得的平均等效球水动力粒子大小为157纳米。
实施例8
从一个喷嘴以73米/秒的气体速度经由燃烧室顶部的喷嘴进入燃 烧室的预混合的气体混合物在1000°C至2000°C的燃烧室内反应，所 述燃烧室具有相对于当前外压小于50毫巴的表压，且所述气体混合物 的温度为100°C至200°C，燃烧室内的反应涉及6体积％的硅垸(其甲 基三氯硅垸含量为90体积％以上)、88体积％的来自环境的空气(94 体积％的所述空气由喷嘴进料加入，且6体积％的所述空气由在燃烧室 顶部喷嘴外面的另外的进料设备进料加入)，和5体积°/。的含有超过90 体积％氢气的燃烧气体。在吸出燃烧室、冷却至低于200。C、去除通过 筛网过滤器形成的热解法二氧化硅所形成的氯化氢气体、在多级吸附 和解吸过程中回收干燥氯化氢气体、还原过量氯气、尾气净化，和在 利用400至800°C的热气体的流化床中纯化热解法二氧化硅之后，得 到热解法二氧化硅，其BET比表面积为150平方米/克，在装入10千 克纸袋之后堆积密度为40克/升，4重量Q/。的分散体的pH为4.1，根据 Mocker的> 40微米筛分残余物为0.005重量％，在硅油中的致稠作用 riAqO为4.0，在以0.3重量％浓度、25°C的温度和pH 10下超声分散之 后用反向散射角为173°的Malvem Zetasizer Nano 28@测得的平均等效 球水动力粒子大小为220纳米。
实施例9
从一个喷嘴以101米/秒的气体速度经由燃烧室顶部的喷嘴进入燃 烧室的预混合的气体混合物在1000°C至2000°C的燃烧室内反应，所 述燃烧室具有相对于当前外压小于50毫巴的表压，且所述气体混合物 的温度为100°C至200°C，燃烧室内的反应涉及4体积％的硅烷(其甲 基三氯硅垸含量为90体积％以上)、88体积％的来自环境的空气(96 体积％的所述空气由喷嘴进料加入，且4体积％的所述空气由在燃烧室 顶部喷嘴外面的另外的进料设备进料加入)，和8体积％的含有超过90 体积％氢气的燃烧气体。在吸出燃烧室、冷却至低于200。C、去除通过 筛网过滤器形成的热解法二氧化硅所形成的氯化氢气体、在多级吸附 和解吸过程中回收干燥氯化氢气体、还原过量氯气、尾气净化，和在 利用400至800°C的热气体的流化床中纯化热解法二氧化硅之后，得到热解法二氧化硅，其BET比表面积为200平方米/克，在装入10千 克纸袋之后堆积密度为40克/升，4重量M的分散体的pH为4.1，根据 Mocker的> 40微米筛分残余物为0.005重量％，在硅油中的致稠作用 r)/ri0为6.5，在以0.3重量％浓度、25°C的温度和pH 10下超声分散之 后用反向散射角为173°的Malvern Zetasizer Nano 28@测得的平均等效 球水动力粒子大小为200纳米。 实施例10
从一个喷嘴以54米/秒的气体速度(其对应于8760小时内10 300 公吨的产量)经由燃烧室顶部的喷嘴进入燃烧室的预混合的气体混合 物在1000°C至2000°C的燃烧室内反应，所述燃烧室具有相对于当前 外压小于50毫巴的表压，且所述气体混合物的温度为100°C至200°C， 燃烧室内的反应涉及10体积％的硅烷(其四氯硅烷含量为20体积％以 上且氢三氯硅烷含量为80体积％)、 78体积％的来自环境的空气(90 体积％的所述空气由喷嘴进料加入，且10体积％的所述空气由在燃烧 室顶部喷嘴外面的另外的进料设备进料加入)，和12体积％的含有超过 90体积％氢气的燃烧气体。在吸出燃烧室、冷却至低于200°C、去除 通过筛网过滤器形成的热解法二氧化硅所形成的氯化氢气体、在多级 吸附和解吸过程中回收干燥氯化氢气体、还原过量氯气、尾气净化， 和在利用400至800°C的热气体的流化床中纯化热解法二氧化硅之后， 得到热解法二氧化硅，其BET比表面积为200平方米/克，在装入10 千克纸袋之后堆积密度为41克/升，4重量％的分散体的pH为4.1，根 据Mocker的> 40微米筛分残余物为0.003重量％，在硅油中的致稠作 用r)An0为6.5，在以0.3重量％浓度、25°C的温度和pH 10下超声分散 之后用反向散射角为173°的Malvern Zetasizer Nano 28@测得的平均等 效球水动力粒子大小为200纳米。
实施例11
从一个喷嘴以47米/秒的气体速度经由燃烧室顶部的喷嘴进入燃 烧室的预混合的气体混合物在1000°C至2000°C的燃烧室内反应，所 述燃烧室具有相对于当前外压小于50毫巴的表压，且所述气体混合物 的温度为100。C至200。C，燃烧室内的反应涉及10体积％的硅烷(其 四氯硅垸含量为20体积％以上且氢三氯硅烷含量为45体积％且甲基三氯硅垸含量为35体积％)、 78体积％的来自环境的空气(90体积％的 所述空气由喷嘴进料加入，且10体积％的所述空气由在燃烧室顶部喷 嘴外面的另外的进料设备进料加入)，和12体积％的含有超过90体积 %氢气的燃烧气体。在吸出燃烧室、冷却至低于200。C、去除通过筛网 过滤器形成的热解法二氧化硅所形成的氯化氢气体、在多级吸附和解 吸过程中回收干燥氯化氢气体、还原过量氯气、尾气净化，和在利用 400至800°C的热气体的流化床中纯化热解法二氧化硅之后，得到热解 法二氧化硅，其BET比表面积为200平方米/克，在装入10千克纸袋 之后堆积密度为41克/升，4重量％的分散体的pH为4.2，根据Mocker 的> 40微米筛分残余物为0.007重量％，在硅油中的致稠作用r)/ri0为 6.4，在以0.3重量％浓度、25。C的温度和pH IO下超声分散之后用反 向散射角为173。的Malvem Zetasizer Nano 28@测得的平均等效球水动 力粒子大小为198纳米。 实施例12
程序如实施例5。在总共7884小时的一年运行时间内得到10 000 公吨热解法二氧化硅，其BET比表面积为200平方米/克，在装入10 千克纸袋之后堆积密度为42克/升，4重量M的分散体的pH为4.1，根 据Mocker的〉40微米筛分残余物为0.003重量％，在硅油中的致稠作 用T/nO为6.0，在以0.3重量％浓度、25°C的温度和pH 10下超声分散 之后的平均等效球水动力粒子大小为200纳米。对来自这10 000公吨 的100个不同样品测得的BET表面积遵循正态分布，平均值为200平 方米/克且标准偏差SIGMA为7.5平方米/克。对来自这10 000公吨的 100个样品测得的平均粒子大小遵循正态分布，平均值为200纳米且标 准偏差SIGMA为1.5纳米。
实施例13
程序如实施例9。在8760小时内得到7000公吨热解法二氧化硅， 其BET比表面积为大约200平方米/克，在装入10千克纸袋之后堆积 密度为大约40克/升，4重量％的分散体的pH为大约4.1，根据Mocker 的> 40微米筛分残余物为大约0.005重量％，在硅油中的致稠作用r(/ri0 为大约6.5，在以0.3重量％浓度、25°C的温度和pH 10下超声分散之 后的平均等效球水动力粒子大小为大约193纳米。对来自这7000公吨的100个不同样品测得的BET表面积遵循正态分布，平均值为200平 方米/克且标准偏差SIGMA为7.5平方米/克。对来自这7000公吨的100 个样品测得的平均粒子大小遵循正态分布，平均值为215纳米且标准 偏差SIGMA为1.5纳米。 实施例14
程序如实施例11。在8760小时内得到10 800公吨热解法二氧化 硅，其BET比表面积为200平方米/克，在装入IO千克纸袋之后堆积 密度为41克/升，4重量％的分散体的pH为4.2，根据Mocker的> 40 微米筛分残余物为0.007重量％，在硅油中的致稠作用riAnO为6.5，在 以0.3重量％浓度、25°C的温度和pH 10下超声分散之后的平均等效 球水动力粒子大小为210纳米。对来自这7000公吨的IOO个不同样品 测得的BET表面积遵循正态分布，平均值为192平方米/克且标准偏差 SIGMA为7.5平方米/克。对来自这7000公吨的100个样品测得的平 均粒子大小遵循正态分布，平均值为215纳米且标准偏差SIGMA为 1.5纳米。
测试方法
BET比表面积DIN 9277/66132 pH: EN ISO 787/9
根据Mocker的筛分残余物(40微米以上)ENISO 787/18 堆积密度EN ISO 787/11
湿度(在2小时和105°C的重量损失)ENISO 787/2 立方米(STP) /小时的定义
立方米(STP) /小时为每1小时输送的气体或蒸汽体积 立方米(STP)的定义
标准立方米(縮写立方米(STP))为常用于加工技术中气体的
标准体积的单位。
标准立方米的定义在DIN 1343和ISO 2533中规定。 标准立方米为对应于在1.01325巴、0%的空气湿度(干燥气体)
和0。C (DIN 1343)或15。C (ISO 2533)的温度下的1立方米气体的
这意味1标准立方米气体在固定条件下具有1立方米的体积，但通常在不同条件下具有能通过特定计算确定的另一体积。
在压縮空气工业中，使用根据DIN 1945的不同值。本文，标准体
积对应1巴的压力、20°C的温度和0%的空气湿度报道。 cpk或CpK值的定义 可加工指数(CpK)
CpK值为评估加工性能(参见可加工性)的指数。其说明多久 实现设定目标(根据说明书)以及其发生的频率。
CpK定义为(平均值减去说明书下限)或(说明书上限减去平均 值)，在每种情况下的较小值除以3倍的标准偏差。该值越大，总产量 越确定地在说明书内。
尽管Cp值仅报道加工控制对于预设容限的比例，CpK值也包括平 均值相对于预设容限中值的位置。因此CpK常常小于Cp。
Cp由下式计算说明书上限减去说明书下限，并除以6倍的标准 偏差。
权利要求
1、一种制备热解法二氧化硅的方法，所述热解法二氧化硅具有30至500平方米/克的比表面积，并具有100至500纳米的平均聚集粒子大小，并具有以在硅油中最佳分散的2重量％的二氧化硅计2.0以上的相对致稠作用和以热解法二氧化硅计0.03重量％以下的比例，且以10重量％的二氧化硅水分散体计每毫升少于100000个粗粒，在反应器中的火焰中，在火焰中反应的反应气体的量为100千克/小时的至少一个或多个硅化合物，燃烧气体的量为100立方米(STP)/小时，含有超过20体积％的氧气的空气的量为300立方米(STP)/小时，在反应器喷嘴处使用的气体的喷嘴出口速度为10至200米/秒，且在喷嘴处和反应器内的气体速度和温度具有径向均匀分布。
2、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于在喷嘴外部从燃烧室顶部 将另外的空气引入燃烧室。
3、 根据权利要求1或2的制备热解法二氧化硅的方法，其特征在于所 述硅化合物为至少四氯化硅、甲基三氯硅烷或氢三氯硅垸，或其任何 混合物。
4、 根据权利要求1至3的一项或多项所述的制备热解法二氧化硅的方 法，其特征在于反应区的尺寸可改变。
5、 根据权利要求1至4的一项或多项所述的制备热解法二氧化硅的方 法，其特征在于能将反应器喷嘴处的反应气体的气体速度设定为10至 200米/秒。
6、 根据权利要求1至5的一项或多项所述的制备热解法二氧化硅的方 法，其特征在于甚至在该方法的过程中，能将反应器喷嘴处的反应气 体的气体速度设定为10至200米/秒。
7、 根据权利要求1至6的一项或多项所述的制备热解法二氧化硅的方 法，其特征在于除了空气的氮气之外，将另外的惰性气体引入反应。
8、 根据权利要求1至7的一项或多项所述的制备热解法二氧化硅的方 法，其特征在于除了反应之外，将用于还原分子氯气(氯)的另外的 燃烧气体引入反应。
9、 根据权利要求1至8的一项或多项所述的制备热解法二氧化硅的方法，其特征在于由两个分开的反应器喷嘴将反应气体进料加入。
10、 根据权利要求1至9的一项或多项所述的制备热解法二氧化硅的 方法，其特征在于将反应气体预混合。
11、 根据权利要求1至10的一项或多项所述的制备热解法二氧化硅的 方法，其特征在于使用以环状方式围绕冒出反应气体的反应器喷嘴的 另一反应器喷嘴，以另外提供纯氧或空气或空气-氧气混合物或者另外 提供纯氮或空气或空气-氮气混合物。
12、 根据权利要求1至11的一项或多项所述的制备热解法二氧化硅的 方法，其特征在于将热反应气体骤冷。
13、 根据权利要求1至12的一项或多项所述的制备热解法二氧化硅的 方法，其特征在于在除了反应室中的反应器喷嘴之外的至少一处将燃 烧气体加入火焰。
14、 根据权利要求1至13的一项或多项所述的制备热解法二氧化硅的 方法，其特征在于基于火焰的中心纵轴，气体速度的对称性的偏差为 50%以下。
15、 根据权利要求1至14的一项或多项所述的制备热解法二氧化硅的 方法，其特征在于所述火焰的中心纵轴对穿过喷嘴横截面中心和反应 器横截面中心的中心纵轴的偏差为30°以下。
16、 根据权利要求1至15的一项或多项所述的制备热解法二氧化硅的 方法，其特征在于在离喷嘴相等距离和离穿过喷嘴横截面中心和反应 器横截面中心的中心纵轴相等距离处，最大速度小于两倍的最小气体 速度。
17、 根据权利要求1至16的一项或多项所述的制备热解法二氧化硅的 方法，其特征在于在离喷嘴相等距离处，测定为相互成直角的两个直 径的商，测定为较小直径除以较大直径的商的基于火焰的中心轴的对气体速度的理想径向分布的偏差为0.2以上。
18、 根据权利要求1至17的一项或多项所述的制备热解法二氧化硅的方法，其特征在于至少对于典型用于二氧化硅的分析方法的数据集，工艺的cpk值为1.0以上。
19、 一种制备热解法二氧化硅的装置，其特征在于所述装置包含反应 器、反应气体的进料设备、反应器喷嘴，且所述反应器具有提供空气 的另外的进料设备。
20、 根据权利要求19所述的制备热解法二氧化硅的装置，其特征在于 将至少一个用于至少一种燃烧气体的进料装置置于燃烧室顶部的反应 器喷嘴外面。
21、 根据权利要求19或20所述的制备热解法二氧化硅的装置，其特 征在于内部反应器喷嘴由至少一个或多个另外的喷嘴环以环状方式围 绕。
22、 根据权利要求19至21的一项或多项所述的制备热解法二氧化硅 的装置，其特征在于所述装置除了反应室内的反应器喷嘴之外，在至 少一处具有用于至少一种燃烧气体的进料装置。
23、 根据权利要求19至22的一项或多项所述的制备热解法二氧化硅的装置，其特征在于所述装置包含反应器、反应气体的进料装置和具 有调节反应器喷嘴的横截面的设备的反应器喷嘴。
24、 根据权利要求23所述的制备热解法二氧化硅的装置，其特征在于 调节反应器喷嘴的横截面的装置为隔板或位移阀体。
25、 根据权利要求23或24所述的制备热解法二氧化硅的装置，其特 征在于具有可变横截面的内部反应器喷嘴由至少一个或多个另外的喷 嘴环以环状方式围绕。
26、 根据权利要求19至25的一项或多项所述的制备热解法二氧化硅 的装置，其特征在于所述装置具有至少两个分开的反应器喷嘴。
27、 根据权利要求19至26的一项或多项所述的制备热解法二氧化硅 的装置，其特征在于所述装置具有在操作过程中能使空气覆盖或流过 喷嘴尖端区域的装置。
28、 可通过权利要求1至18的一项或多项所述的方法制得的热解法二 氧化硅，其特征在于所述热解法二氧化硅的描述为在硅油中最佳分散 的相对致稠11/"0的致稠作用为2.0以上，在9以上pH的水中的平均等 效球水力学直径为150至300纳米，硼含量1 ppm以下，钛含量1 ppm 以下，铁含量1 ppm以下，铝含量10ppm以下，镍含量1 ppm以下且 铜含量lppm以下。
29、 根据权利要求28所述的热解法二氧化硅，其特征在于所述二氧化 硅含有每1毫升(ml或立方厘米)少于100 000个10微米以上的粗粒， 以1至50重量％计。
30、 一种化学机械抛光方法，其特征在于将权利要求28或29所述的 二氧化硅或者可通过权利要求1至18的一项或多项所述的方法制得的 二氧化硅用作磨料或抛光剂。
31、 一种模制品、涂层或浸渍，其特征在于存在权利要求28或29所 述的二氧化硅或者可通过权利要求1至18的一项或多项所述的方法制得的二氧化硅。
32、 一种粉末或调色剂，其特征在于存在权利要求28或29所述的二 氧化硅或者可通过权利要求1至18的一项或多项所述的方法制得的二 氧化硅。
全文摘要
本发明涉及制造焦化二氧化硅的方法，所述焦化二氧化硅的比表面积为30至500平方米/克，平均聚集粒子大小为100至500纳米，相对于在硅油中最佳分散的2重量％的二氧化硅相对致稠作用为2.0以上，相对于焦化二氧化硅的比例少于0.03重量％且相对于10重量％的二氧化硅水分散体每毫升少于100,000个粗粒。所述焦化二氧化硅在反应器中的火焰中制得，其中将100千克/小时的至少一种或多种硅化合物的量的反应气体，100Nm≈/h的可燃气体和具有超过20体积％氧气的300Nm≈/h的空气引入火焰中的反应，其中来自反应器喷嘴的引入气体的喷嘴排出速度为10至200米/秒，且在喷嘴处和反应器中的气体速度和温度径向均匀分布。
文档编号C01B33/18GK101528600SQ200780039275
公开日2009年9月9日 申请日期2007年11月8日 优先权日2006年11月16日
发明者H·巴特尔, H·马吉诺特 申请人:瓦克化学有限公司