Viele Pigmente (z. B. Ti02), Keramiken (Si02, A1203) und Spezialchemikalien (Zn02) werden heute in einer Größenordnung von einigen Millionen Tonnen pro Jahr durch Flammen-Aerosoltechnologie hergestellt [1]. Eine spezielle Form der Flammen-Aerosoltechnologie ist die Sprühpyrolyse, bei der eine PrecursorSalzlösung z. B. direkt in eine Flamme oder in die heißen Verbren- nungsgase einer Flamme fein verdüst wird. Dabei verdampft zunächst das Lösungsmittel, z. B. Wasser. Die auskristallisierten Salze werden dann ther- misch so zersetzt, daß entweder ein Metalloxid als fester Rückstand verbleibt (z. B. bei Zersetzung von Nitraten) oder das bei der Zersetzung entstehende Metallion von gasförmigem Sauerstoff oxidiert wird. In anderen Prozessen werden die dispersen Produkte aus gasförmigen Edukten in heißer Atmo- sphäre, z. B. in einem Plasma, synthetisiert. In jedem Fall entstehen feinste Feststoffpartikel, die durch einen Staubabscheider von der Gasströmung ab- getrennt und als Produkt gewonnen werden. Qualitätsmerkmal der Pulver ist dabei u. a. eine möglichst definierte Korngrößenverteilung, ein möglichst ho- her Dispersionsgrad, eine möglichst exakte Stöchiometrie vcn Mehrkompo- nentenprodukten, und ein möglichst gegen Null gehender Anteil an"harten Agglomeraten", die z. B. durch das Zerstäubersystem und die Reaktionsbe- dingungen, insbesondere die Temperatur beeinflußbar sind.

Während des Transportes können die Partikeln durch Thermophorese oder Diffusion aus der Gasströmung an der Reaktorwand abgeschieden werden und zu ernsten Betriebsproblemen führen [Pratsinis, S. E. : Flame aerosol synthesis of ceramic powders. In-Progress in Energy and Combustion Sci- ence 24 Nr. 3 (1998), 197-221].

Derzeit werden durch Sprühpyrolyse Precursorpulver für die Herstellung von Hochtemperatursupraleitern nach einem Verfahren hergestellt, das in bei-

spielsweise in DE 39 16 643 C1 beschrieben ist. Dieses und ähnliche Verfah- ren weisen im Betrieb folgende Probleme auf : 1. Pulverige Ablagerungen an der Reaktorwand müssen in zeitlichen Abstän- den entfernt werden, wodurch der Betrieb der Anlage unterbrochen wer- den muß.

2. Aufgrund des Einsprühens in eine Flamme, welche unterschiedliche Tem- peraturzonen aufweist, reagieren die Lösungströpfchen unter unterschied- lichen Bedingungen. Dadurch wird die Qualität des Produktes (Stöchiome- trie, harte Agglomerate) gemindert.

3. Durch die breite Größenverteilung der Tröpfchen, die durch das Zerstäu- bersystem vorgegeben ist, fällt auch die Korngrößenverteilung des als Pul- ver anfallenden Produkts breit aus und weist einen Überkornanteil auf, durch den die Produktqualität u. U. gemindert wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches die genannten Nachteile nicht aufweist. Gleichzeitig ist es auch Auf- gabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, wodurch ei- nerseits Ablagerungen an den Wänden der Anlage vermieden werden, und wodurch es gleichzeitig ermöglicht wird, ein möglichst Agglomerat-freies Pro- dukt mit einer definierten Korngrößenverteilung herzustellen, das eine homo- gene stöchiometrische Zusammensetzung aufweist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Sprühpyrolyse-oder Sprüh- trocknungsanlage, welche vertikal oder horizontal aufgebaut sein kann und die sich dadurch auszeichnet, daß a) eine Reaktionsröhre (1) in einem Außenrohr (2) aus hitzebeständigen Stahlblech so untergebracht ist, daß sich zwischen den beiden Rohren ein Ringraum bildet, wobei b) sich an einem Ende der Rohre ein Zerstäubungssystem (3) befindet und c) ein oder mehrere Mantelstutzen (5) in den Ringraum münden d) gegebenenfalls Gaseintrittsschlitze oder-düsen (6) und (7) auf der Höhe des Zerstäubungssystems in die Reaktionsröhre münden. e) die Gaseintrittsschlize oder-düsen gem. d) durch verschiedene Formen von Gasbrennern ersetzt werden können

f) das Zerstäubungssystem aus einer oder mehreren Ein-oder Mehrstoffdü- sen Düsen besteht Die Reaktionsröhre dieser Sprühpyrolyse-oder Sprühtrocknungsan ! age besteht aus einem hitzebeständigen, porösen Material.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Sprühpyrolyse-oder Sprüh- trocknungsanlage, die eine Reaktionsröhre aus einem bis zu 1200 °C temperaturbeständigen porösen Material aufweist, welches einen Po- rendurchmesser von 1 bis 5 um aufweist.

Vorzugsweise besteht das temperaturbeständige poröse Material aus hitzebeständigen Metall-Legierungen oder geeigneten keramischen Ma- terialien.

Insbesondere handelt es sich bei diesem Material um hitzebeständige Metallsinter-, Metallmaschen-oder Metallfliesmedien.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Sprühpyrolyse- oder Sprühtrocknungsaniage deren Zerstäubungssystem aus einer Dü- senplatte besteht, auf die die Zertropfungsenergie mit einem piezokera- mischen Oszillator übertragen wird, wodurch eine monodisperse Trop- fenverteilung entsteht.

Als geeignete Düsenplatten können in der erfindungsgemäßen Anlage Düsenplatten mit Bohrungen mit einem Durchmesser von 10 bis 40 um eingebaut sein.

Insbesondere ist auch die Reaktionsröhre aus einem gasdurchlässigen, bis zu 1200 °C temperaturbeständigen porösen Material, welches einen Porendurchmesser von 1 bis 5 m aufweist, Gegenstand der vorliegen- den Erfindung.

Das Sprühpyrolyse-oder Sprühtrocknungsverfahren, wird erfindungs- gemäß durchgeführt, indem Gas durch einen Mantelstutzen (5) in einen Ringraum geleitet wird, der aus einer Reaktionsröhre (1) und einem Au- ßenrohr (2) gebildet wird, das eingeleitete Gas durch das poröse Materi- al der Reaktionsröhre in den Reaktionsraum strömt, wodurch sich ein

von der Mantelfläche abgewandter Gasstrom bildet, der wiederum ein Absetzen gebildeter Partikel auf der Flache verhindert.

Weiterhin wird eine Lösung oder Suspension eines Metallsalzes oder ei- ne Mischung von Metallsalzen oder eine Metallsalzlosung die suspen- dierte, unlösliche Partikeln einer metallhaltigen Verbindung, z. B. Metal- loxide, enthält, in gewünschtem stöchiometrischen Verhäitnis mitttels ei- nes Zerstäubungssystems (3), z. B. bestehend aus einer Düsenplatte, auf die die Zertropfungsenergie mit einem piezokeramischen Oszillator übertragen wird, fein verteilt in Form eines mondispersen Sprays in die Reaktionsröhre (1) eingetragen, wo es mit dem gegebenenfalls vorge- heizten durch die poröse Wand der Reaktionsröhre einströmenden Gas zusammentrifft und entweder im Gasstrom zu einem Pulver mit gleich- mäßiger Korngrößenverteilung getrocknet wird und mit dem Gasstrom am Ende der Reaktionsröhre ausgetragen wird oder durch Zufuhr von zusätzlicher Prozessenergie im Gasstror, zur Zerset- zung oder Reaktion gebracht wird, wobei letztere exotherm sein kann, und das gebildete Reaktionsprodukt als feinteiliges Pulver mit dem Gasstrom am Ende der Reaktionsröhre ausgetragen wird.

In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah- rens wird die Wand der Reaktionsröhre während der exothermen Reak- tion ständig durch das von außen durchtretende Gas gekühit.

Weiterhin kann, falls dieses erforderlich ist, während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzliche Prozessenergie durch Verbrennung eines Gases mit einem Gxidationsmittel zugeführt werden, wobei entweder eine Luftzufuhr von außen über den Mante ! stutzen (5) und die Gaszuga- be von innen über Gasstutzen und Eintrittsschlitze oder Düsen oder Gasbrenner (6) und (7) erfolgt oder die Gaszugabe von außen (5), die Luftzufuhr von innen über Gasstutzen und Eintrittsschlitz oder Düsen oder Gasbrenner (6) und (7) erfolgt, oder indem die durch den Mantelstutzen (5) zugeführte Luft elektrisch aufgeheizt wird, durch die poröse Wand strömt und mit dem durch den Gasstutzen und Eintrittsschlitze oder Düsen oder Gasbrenner (6) und (7) zugegebe-

nen Brenngasstrom exotherm reagiert und die Reaktionstemperatur er- höht.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden Pulvermaterialien mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,1 bis 10 um erhalten.

Wie bereits aus der Aufgabenstellung zu erkennen ist, beziehen sich Merk- male der vorliegenden Erfindung insbesondere auf Veränderungen von be- reits bekannten Sprühpyrolyseverfahren und zielen auf die Lösung der ge- schilderten Betriebsprobleme. Im Einzelnen sind dies : 1. Die Ausführung des Reaktionsrohres als poröse Wand, die von einem Gas durchströmt wird, wodurch von der Wand abgewandter Gasstrom entsteht und ein ansetzen von Partikeln verhindert wird (Fig. 1).

2. Die Vorbehandlung und Führung der im Prozeß verwendeten Gase zur ge- zielten Beeinflussung des Prozesses und der Produktqualität.

3. Die Verwendung eines bekannten Spraysystems for die Herstellung oxidi- scher Pulver auf Basis von ein-oder mehrkomponentigen Metalloxiden, wel- ches dadurch gekennzeichnet ist, das es eine sehr enge Größenverteilung bei großer Feinheit der Tröpfchen erzeugt, wodurch die Produktqualität gün- stig beeinflußt werden kann.

Erfindungsgemäß wird anstatt eines Rohrreaktors aus einem temperaturbe- ständigen Stahlblech ein zylindrisches Rohr aus einem porösen, stabilen Material konzentrisch in einem Mantelrohr angebracht. Geeigriete Materialien for diesen Zweck können solche sein, die for Heißgasfilterkerzen verwendet werden, wie beispielsweise Metallsinter-Metallmaschen-oder Metallfliesme- dien. Diese Materialien bestehen aus hitzebeständigen Metallegierungen, die eine Temperaturbeständigkeit bis zu 1200 °C aufweisen. Eine aus einem sol- chen Material bestehende Reaktionsröhre (1) wird in einem Mantelrohr (2) aus hitzebeständigem Stahlblech derart untergebracht, daß sich zwischen den beiden Röhren ein Ringraum bildet. An einem Ende der wahlweise verti- kal oder horizontal stehenden Röhren befindet sich das Zerstäubersystem (3), und am gegenüberliegenden Ende der Gasauslaß (4). Vorzugsweise wird

die erfindungsgemäße Anlage vertikal errichtet und das Zerstäubersystem am oberen Ende angebracht, so daß das gebildete Produkt mit dem Gasstrom am unteren Ende ausgetragen werden kann. Durch einen geeig- neten Staubabscheider, z. B. Filter, Eiektrofi ! ter, Zykton o. a. wrd der heiße Gasstrom von den gebildeten Partikeln befreit. Als Filtersystem kann ein be- liebiges, für diesen Zweck geeignetes System eingesetzt werden.

Ein durch Stutzen (5) in den Ringraum eingeleitetes Gas durchströmt das po- röse Medium gleichmäßig durch die Mantelfläche und verhindert so, daß sich Partikeln aus der Heißgasströmung auf der Wandung absetzen. Der Reaktor wird also wie eine Filterkerze in ständiger Abreinigung betrieben.

Die somit zur Verfügung gestellte Anlage zeichnet sich gegenüber früheren Versuchen zur Lösung der beschriebenen Probleme durch einen einfacheren Aufbau aus. Vergleichsweise sei hier auf die in den beiden Patenten DE 42 14 725 C2 und DE 42 14 722 C2 verwendete Anlage hingewiesen, wobei ein Abscheidung an der Reaktorwand durch eine Inertgasschicht vermieden werden soll. Die Inertgasschicht wird erzeugt, indem durch speziell geformte Ringspalte in der Reaktorwand ein Inertgasstrom eingebracht wird, der über den Coandaeffekt an der Reaktorwand anliegt.

Im Gegensatz dazu beruht in der erfindungsgemäßen Anlage die Verhinde- rung der Partikelablagerung auf der Ausbildung eines von der Wand weg ge- richteten Strömungsfeldes.

Durch Vorbehandlung und Führung der Prozeßgase ! äßt sich der Prozeß ge- zielt beeinflussen. Es ergeben sich prinzipiell folgende Möglichkeiten : 1. Reiner elektrischer Betrieb des Prozesses Durch die Stutzen (5) wird elektrisch vorgeheiztes Gas, z. B. durch einen elektrischen Lufterhitzer vorgeheizte Luft, in den Ringraum eingeleitet, das durch die poröse Wand in den Reaktionsraum eintritt.

Je nach Bedarf können mehrere solcher Mantelstutzen mit Gas unterschied- licher Temperatur beschickt werden. Gegebenenfalls kann das Reaktionsrohr gezielt segmentiert werden, um das Temperaturprofil im Reaktionsraum und auch die Durchströmung bestimmter Rohrsegmente beeinflussen zu können.

Die Reaktionstemperatur bei dieser Fahrweise ist wegen der Materialbestän- digkeit auf maximal 1200 °C begrenzt und kann in diesen Grenzen frei gere- gelt werden.

2. Reiner Verbrennungsbetrieb In diesem Fall wird die Prozeßenergie durch Verbrennung eines Gases (z. B.

Erdgas oder H2) mit einem Oxidationsmittel (z. 3. Luft) bereitgestellt. Dabei werden die Reaktanden dem Reaktionsrohr getrennt zugegeben. Bei Errei- chen der Zündbedingungen reagieren sie exotherm miteinander. Es bereitet keine Probleme, wenn möglicherweise bei dieser Fahrweise die Reaktion- stemperatur die maximale Materialtemperatur von 1200 °C überschreitet, da die Reaktorwand durch den hinzutretenden Gasstrom ständig gekühlt wird.

Die Regelung der Reakionstemperatur kann über die Luftverhältniszahl der Verbrennung oder über die zugeleitete Gasmenge erfolgen. Dabei ergeben sich grundsätzlich folgende Möglichkeiten der Prozeßführung : I. Luftzugabe-von außen durch Mantelstutzen (5), Gaszugabe von innen über Gasstutzen und Eintrittsschlitz bzw. Düsen oder Gasbrenner (6), (7).

II. Gaszugabe von außen durch Mantelstutzen (5), Luftzugabe von innen über Gasstutzen und Eintrittsschlitz bzw. Düsen oder Gasbrenner (6), (7).

Gegebenenfalls kann dem Brenngasstrom zusätzlich zu der dem Reaktor über den Mantel zuströmenden Luft ein Teilluftstrom über die Lufteintritts- schlitze, Düsen oder Gasbrenner zugegeben werden, um die Verbrennung des Gases günstig zu beeinflussen.

3. Kombinierter Elektro-Nerbrennungsbetrieb Dieses Verfahren besteht aus einer Kombination des unter 1. und 2. be- schriebenen Betriebs der Anlage. Hier kann der durch den Mantelstutzen (5) aufgegebene Luftstrom elektrisch vorgeheizt werden. Dieser Heißgasstrom kann dann mit dem durch den Gasstutzen (6) und die Eintrittsschlitze, Dü- sen oder Gasbrenner (7) zugegebenen Brenngasstrom exotherm reagieren

und somit die Reaktionstemperatur erhöhen. Diese Fahrweise ermöglicht sowohl eine sichere Zündung durch Vorwärmung des Oxidationsmittels über die Zündtemperatur als auch eine luftzahlunabhängige Regelung der Reakti- onstemperatur durch elektrische Beeinflussung der Vorwärmtemperatur.

Prinzipiell sind die beiden unter 1 und 2 genannten Fahrweisen mit Vorwär- mung von Luft bzw. Gas möglich.

Eine Betriebsweise wie unter 3. beschrieben hat gegenüber der unter 1. be- schriebenen den Vorteil, daß eine höhere Reaktionstemperatur erreichbar ist.

Gegenüber einer Betriebsweise wie unter 2. hat die letzte Variation den Vor- teil einer sicheren Zündung.

Neben der beschriebenen erfindungsgemäßen Führung der Gasströme kann die vorliegende Anlage mit einer oder mehreren Ein-oder Mehrstoffdüsen oder mit einem Spraysystem, wie in Brer ; n, G.-Heliö, T.-Durst, F. : A new apparatus for the production of monodisperse sprays at high f ! ow rates. In : Chemical Engineering Science 52 Nr. 2 (1997), 237-244 una Brenn, G.- Durst, F.-Tropea, C. : Monodisperse Sprays for various purposes-their pro- duction and characteristics. tn-. Part. Part. Syst. Charact. 13 (1996), 179- 185, beschrieben, ausgerüstet werden, das auf dem Prinzip des Rayleig- h'schen Strahlzerfalls auf Grund hochfrequenter Anregung basiert.

Dieses System ermöglicht es, ein monodisperses Spray zu erzeugen. Die Zertropfungsenergie wird durch die Anregung einer Düsenplatte mit einem piezokeramischen Oszillator übertragen, auf der die Flüssigkeitssäule an- steht. Die Düsenplatte ist mit Bohrungen versehen, die mit Laserstrahlen ge- bohrt werden können und Durchmesser bis hinab zu 10 um aufweisen kön- nen. Wahlweise können Düsenplatten mit unterschiedlichen Bohrungen ein- gesetzt werden. Es können solche mit Durchmessern von 10 bis 40 um ein- gesetzt werden. Erfahrungsgemäß ist es jedoch so, daß die Produktqualität um so besser ist, je kleiner der Lochdurchmesser der eingesetzten Düsen- platte ist. Üblicherweise beträgt der Tropfendurchmesser der versprühten Lö- sungen ca. das 2-fache des Bohrungsdurchmessers. Minimal kann also auf diese Weise ein Tropfendurchmesser von 20 um erzielt werden, was feiner ist als die Tropfen der meisten konventionelien Düsensysteme. Für die

Sprayerzeugung in Sprühpyrolyseprozessen weist daher diese Düse folgen- de Vorteile auf : 'Es ist kein Zerstäubungsgas erforderlich.

'Es wird eine monodispers Tropfengrößenverteilung erzielt.

Es können beliebig gebohrte Düsenmuster auf der Düsenplatte angebracht sein.

Es können Düsenplatten mit großer Fläche eingesetzt werden.

Es konnen Sprays mit feinsten Tropfendurchmessern erzeugt werden bei großen Durchsätzen.

Die enge Tropfenverteilung bei hoher Feinheit beeinflußt die Partikelgrößen- verteilung des Produktes in vorteilhafter Weise, so daß feinste Pulvermate- rialien mit einer gleichmäßigen Korngrößenverteilung erzeugt werden kön- nen.

Die Variabilität bei der Gestaltung der Düsenplatte und die Tatsache, daß die Zerstäubung ohne zusätzliches Gas realisiert werden kann, ermöglicht eine optimale Anpassung des Systems an die Verwendung der Anlage als Sprüh- pyrolyseanlage.

Entsprechende Versuche haben die besondere Eignung des beschriebene Systems bei der Herstellung von keramischen Pulvern durch Sprühpyrolyse gezeigt.

Mit den gegebenen Informationen ist es dem Fachmann möglich, je nach Bedarf unterschiedliche Variationen der beschriebenen Anlage zu verwirkli- chen, die in unterschiedlichster Betriebsweise jeweils angepasst an das ge- wünschte Produkt gefahren werden können. Dementsprechend fallen in den Schutzbereich dieser Erfindung nicht nur die in dieser Anmeldung speziell beschriebenen Ausführungsformen der Anlage und des Verfahrens sondern auch deren in einfacher Weise durchführbaren Abänderungen.

Fig. 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage.

Mit den Ziffern (1) bis (7) bezeichneten Teile der Anlage sind folgende : (1) Reaktionsröhre (2) Außenrohr (3) Zerstäubungssystem

(4) Gasauslaß (5) Mantelstutzen (6) Gasstutzen (7) Eintrittsschlitz bzw.-Düsen oder Gasbrenner für Reaktionsgas Beispiele Apparatur und Durchführung Als Apparatur dient ein vertikal angeordneter Rohrreaktor von 200cm Länge und 40cm Außendurchmesser. Die innen konzentrisch angebrachte Reakti- onsröhre hat einen Innendurchmesser von 20cm und besteht aus dem gesinterten Pulver einer hitzebeständigen Metalllegierung (Hastelloy X@). Am Kopfende befindet sich ein Gasbrenner, der, je nach Betriebsart, über Stut- zen mit Brenngas und Verbrennungsluft versorgt werden kann. Im Zentrum des Brenners befindet sich ein Hüllrohr, durch das eine Zerstäubungslanze in des Reaktionsrohr geschoben werden kann. Am unteren Ende mündet das Reaktionsrohr in ein Heißgasfilter. Die den Ringraum speisenden Mantelstut- zen sind mit elektrischen Lufterhitzern versehen, so daß die zuströmende Luft auf maximal 900°C vorgeheizt werden kann. Die Metallsalzlosung wird mit der Zerstäubungslanze in den vorgeheizten Reaktor eingesprüht. Das er- haltene Pulver wird in dem nachgeschalteten Heißgasfilter gesammelt.

Die zu versprühende Metallsalzlösung bestand aus Nitraten der Elemente Pb, Bi, Sr, Ca, Cu, die in folgendem Mischungsverhältnis mit einer geringen Menge Salpetersäure in Wasser gelöst wurden :

Metallsalz Einwaage [kg/kg] Pb(N03)2 0.022 Bi(N03)3*5H20 0.155 Sr(N03)2 0.079 Ca(N03)2*4H20 0.095 Cu(N03)2*3H20 0.145 HN03 0.087 Wasser 0.583 Durch dieses Mischungsverhältnis ergibt sich ein Molverhältnis der in der Lösung enthaltenen Metalle von PbO, 33Bi1,80 Sr1,87 Ca2,00 Cu3,00.

Die Lösung sollte durch Versprühen in den oben beschriebenen Reaktor und Erhitzung mit Verdampfung des Wassers und teilweiser Zersetzung der Metallnitrate in ein teilweise oxidisches Pulver überführt werden, wel- ches in engen Grenzen (Abweichungen < 5 % von der theoret-sch er- mittelten Stöchiometrie) die gleiche Stöchiometrie aufweist, wie die Me- Nitratlösung. Auf diese Weise sollte ein teilweise oxidisches Precursor- pulver zur Herstellung von Hochtemperatur-Supraleitern erhalten wer- den.

Beispiel 1 In drei Testläufen wurde die Me-Nitratlösung mit einer Zweistoffdüse bei einer Dosierung von 3.5,5 und 12.5 kg/h über eine Dauer von jeweils 8 Stunden in den Reaktor versprüht. Der Reaktor wurde dabei ausschließ- lich über die elektrischen Lufterhitzer beheizt. Der in den in den Rin- graum eintretenden Luftstrom (76 kg/h) wurde dadurch auf eine Tempe- ratur von 700°C, gemessen am oberen Ende des Ringraumes. erwärmt.

Die heiße Luft drang durch das poröse Reaktionsrohr und mischte sich mit dem Sprühnebel, wodurch das Wasser aus den Tröpfchen ver- dampfte und sich die entstandenen Metallnitratpartikeln teilweise zer-

setzten. Die Zersetzung zeigte sich während des Prozesses in den NOx- Gehalten, die im Abgas der Apparatur gemessen wurden. Als wesentli- che Prozeßdaten wurden der Lösungsmassenstrom dm/dt Lsg, die Tem- peratur im Ringraum des oberen Reaktorteils To und die Temperatur im Verbindungsrohr zwischen Reaktor und Heißgasfilter (Tf) gemessen. Die nachfolgende Tabelle zeigt die mitt ! eren Meßwerte. Testlaufdm/dtLsgToTf Nr. 1 3, 5 700 450 2 5 700 440 3 12 700 380 Eine Untersuchung des Reaktionsrohres nach jedem Testlauf zeigte, daß die Rohrwandung jeweils absolut frei von Pulverbelagen war. Das erhaltene Pul- ver wurde auf harte Agglomerate, Morphologie, Glühverlust und Stöchiome- trie untersucht. Da es für die Analyse einzelner harter Agglomerate kein zu- verlässiges Meßverfahren gibt, wurde eine größere Puiverprohe mit einem Löffelspatel über ein Blatt Papier gestrichen. Bei Vorhandensein von harten, gröberen Partikeln zeigen sich dabei normalerweise Spuren in der geglätte- ten Pulveroberfläche. Da solche Spuren nicht beobachtet wurden kann dar- auf geschlossen werden, daß keine harten Agglomerate im Pulver vorhanden sind. Die übrigen Analysen zeigt die nachfolgende Tabelle. Die Stöchiometrie ist als Molzahl gemäß der o. a. Summenformel angegeben. TestlaufGlühverlustPbBiSrCaCu Nr. 1 27 Gew-% 0. 324 1. 7631.8722.0033.038 2 29 Gew-% 0. 330 1.7711.8552.0113.032 3 32 Gew-% 0. 333 1.7771.8622.012 3.016

Erwartungsgemäß zeigte sich ein steigender Glühverlust mit zunehmendem Lösungsdurchsatz, da der größte Teil der angebotenen Wärme für die Was- serverdampfung verbraucht wird. Der theoretische Glühverlust der reinen Me- Nitratmischun (wasserfrei) beträgt ca. 50 Gew-%. Die Abweichungen der Stöchiometrie gegenüber der eingesetzten Lösung lagen bei allen Elementen und Testläufen <= 2 %.

Die Morphologie der entstandenen Partiel wurde durch Rasterelektronenmi- kroskopie untersucht (Abb. 1). Es zeigten sich Primärpartikeln mit einem Durchmesser von überwiegend zwischen 1 und 1 O, um, die eine hohikugelige, teils schwammartige Struktur aufweisen.

Beispiel 2 Bei einem weiteren Testlauf wurde der am Kopf des Reaktors angebrachte Gasbrenner mit 6 m3/h Wasserstoff und Luft in einem leicht überstöchiome- trischen Verhältnis betrieben. Der Reaktormantel wurde wiederum mit 76 kg/h Luft beaufschlagt, die bei diesem Testlauf mit den elektrischen Lufterhit- zern jedoch nur auf 250°C, gemessen am oberen Ende des Ringraumes, er- wärmt wurde. Die Lösung wurde mit einem Massenstrom von 5 kg/h mittels der oben erwähnten Zweistoffdüse über eine Dauer von 8 Stunden direkt in die Wasserstoffflamme gesprüht. Die Temperatur zwischen Reaktor und Fil- ter betrug dabei im Mittel 520°C. Auch bei diesem Testlauf zeigten sich kei- nerlei Ablagerungen an den Reaktorwandungen.

Das Pulver wurde den gleichen Analysen unterzogen, wie in Beispiel 1 be- schrieben. Dabei zeigte der Löffeltest leichte Spuren in der Oberfläche des verstrichenen Pulvers, die auf einige wenige härtere, vermutlich in der heißen Flamme angeschmolzene Agglomerate schließen lassen. Die übrigen Analy- sen zeigen einen niedrigeren Glühverlust und eine größere Abweichung der Stöchiometrie von > 3 aber < 5% gegenüber der eingesetzten Lösung. Bei- des ist auf die intensivere Erwärmung der Tröpfchen in der he. ßen Flamme zurückzuführen. TestlaufNr.Gtühver ! ust Pb Bi Sr Ca Cu 4 12 Gew-% 0. 327 1. 7851.827 1. 961 3.099

Die Abbildung 2 zeigt gegenüber Beispiel 1 eine ganz unterschiedliche Mor- phologie. Unregelmäßige Primärpartikeln mit Durchmessern z. T. weit unter- halb 1 um sind zu mehr oder weniger festen Aggregaten zusammengelagert.