的制备方法
的制备方法
【专利说明】Si F4的制备方法
[0001 ] 本申请是申请号为2013107111 19. 5的发明专利的分案申请，原申请的申请日为 2013年12月20日，其名称为SiF4的制备方法。
技术领域
[0002] 本发明涉及化工领域，具体而言，涉及一种SiF4的制备方法。
【背景技术】
[0003] 四氟化硅（SiF4)是一种重要的基础化工产品，SiF4可用于氮化硅、硅化钽等的蚀 刻剂、P型掺杂剂、外延沉积扩散硅源等，还可用于制备电子级硅烷或硅。SiF4是有机硅化 合物的合成材料，用于氟硅酸及氟化硅的制造，水泥和人造大理石的硬化剂，还用于等离子 蚀刻、太阳能电池、复印机感光筒、非晶硅膜生成和化学气相淀积等。31匕还是光导纤维用 高纯石英玻璃的原料。此外，SiF 4还广泛用在制备氟硅酸和氟化铝、化学分析、氟化剂、油井 钻探、镁合金浇铸、催化剂、蒸熏剂、水泥及人造大理石的硬化剂等。因此，SiF 4具有很大的 市场需求空间。
[0004] 在相关技术中，SiFd^制备主要有以下方法：硫酸法和氢氟酸法；浓硫酸法是利用 磷肥厂副产的氟硅酸制备的氟硅酸盐、萤石粉、氟硅酸溶液和浓硫酸反应制备四氟化硅；氢 氟酸法是在高温条件下，将硅粉与无水氢氟酸混合制备四氟化硅。
[0005] 但是，在以上两种方法中，第一种方法需要耗费大量的浓硫酸和萤石粉；第二种方 法中所用的无水氢氟酸的价格高昂；因此，在相关技术中，制备SiFd^方法存在成本较高的 缺陷。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种SiF4的制备方法，以解决上述的问题。
[0007] 本发明的实施例中提供了一种SiF4的制备方法，包括以下步骤：
[0008] 将含硅矿物原料或者含硅金属氧化物与氟化物混合，得到混合物；
[0009] 将所述混合物进行反应，得到气态SiF4。
[0010] 本发明提供的这种SiF4的制备方法，通过将含硅矿物原料或者含硅金属氧化物与 氟化物的混合物进行反应，进而得到气态的SiF 4。
[0011] 该方法在制备SiFd^过程中，其所用的原料为含硅矿物原料或者含硅金属氧化物 和氟化物，其原料价格比传统的原料（浓硫酸和萤石粉或无水氢氟酸）廉价许多，进而降低 了 SiF4的制备成本。
【附图说明】
[0012] 图1示出了本发明实施例1提供的SiFd^制备方法的流程图；
[0013] 图2示出了本发明实施例2提供的SiFd^制备方法的流程图；
[0014] 图3示出了本发明实施例3提供的SiFd^制备方法的流程图；
[0015] 图4示出了本发明实施例4提供的SiFd^制备方法的流程图；
[0016] 图5示出了本发明实施例5提供的SiFd^制备方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017] 下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0018] 本发明提供的一种SiF4的制备方法，包括以下步骤：
[0019] 步骤101 :将含硅矿物原料或者含硅金属氧化物与氟化物混合，得到混合物；
[0020] 含硅矿物原料或者含硅金属氧化物与氟化物混合之后得到待反应的混合物，以进 行后续的制备操作。
[0021] 步骤102 :将混合物进行反应，得到气态SiF4;
[0022] 得到混合物之后，通过将混合物进行反应，进而得到气态SiF4。
[0023] 该方法在制备SiFd^过程中，其所用的原料为含硅矿物原料或者含硅金属氧化物 和氟化物，其原料价格比传统的原料（浓硫酸和萤石粉或无水氢氟酸）廉价许多，进而降低 了 SiF4的制备成本。
[0024] 此外，本发明提供的这种SiF4的制备方法，工艺步骤少，操作简单，反应过程中还 能够得到混合氧化物，进而增加了制备过程中的附加值。
[0025] 为了使得本发明实施例一的SiF4的制备方法得到更好的应用，更加有效应用到制 备高纯度的SiFd^过程中，上述的所有的流程还可以具体按照以下的步骤进行，现做详细 的阐述和解释：
[0026] 步骤201 :将含硅矿物原料或者含硅金属氧化物与氟化物混合，得到混合物；
[0027] 在步骤201中，为了易于实现混匀的操作，含硅矿物原料或者含硅金属氧化物为 颗粒或粉末状，一般而言，含硅矿物原料包括铝矾土、粉煤灰、铁矿石或含硅氧化物；含硅金 属氧化物包括粒径为95-500目的颗粒状SiO 2;上述所举种类的物质中的硅含量高，进而利 于增加 SiF4的产量。此外，为了使得反应过程易于发生，上述实施例中的氟化物可以优选 为：质量浓度为 25-40% 的 HF 溶液、NH4F、NH4HF2、CaF2、NaF 或 A1F3。
[0028] 并且为了使得上述的含硅矿物原料或者含硅金属氧化物和氟化物在组成的混合 物能够尽可能的反应完全，优选的，氟化物占混合物的重量百分数为20% -80%。
[0029] 另外，上述的含硅矿物原料或者含硅金属氧化物和氟化物在组成混合物时，能够 尽可能得混合均匀；优选的，含硅矿物原料的粒径小于7毫米；順/、順 4册2、0&匕、似？或八1& 的粒径小于7毫米。
[0030] 步骤202 :将混合物进行反应，得到气态SiF4;
[0031] 在将混合物进行反应的过程中，优选的，当氟化物包括NH4F、NH4HF2、CaF 2、NaF或 八1匕时，反应的具体步骤可为：将混合物在600°C -1300°C高温煅烧3小时-15小时，得到 气态SiF4;通过高温煅烧，混合物易于发生反应，且在上述预定的温度范围内煅烧预定的时 间，会使得充分反应，进而形成大量的气态SiF 4。同时，优选的，在将混合物反应的过程中， 选取在空气气氛中反应，在空气气氛中将混合物反应，利于提高气态SiFd^产量。
[0032] 另外，当氟化物包括质量浓度为25-40%的HF溶液时，反应的具体步骤可为：将混 合物在100°C -200°C反应3小时-15小时，得到气态SiF4，质量浓度为25-40%的HF溶液 在100°C -200°C的条件下则可充分的与含硅矿物原料或者含硅金属氧化物进行反应，进而 形成气态SiF4。
[0033] 在本实施例中，含硅矿物原料或者含硅金属氧化物与氟化物在反应的过程中，其 发生的化学反应如下：
[0034] MxOy · nSi02+AFz- M xOy+A2Oz+SiF4 个
[0035] 此外，在本实施例中，为了得到高纯度的SiF4，在将混合物反应，得到气态SiFj9 步骤中之后，还包括：将气态SiF 4通过气液分离、浓硫酸干燥、分子筛吸附和冷凝提纯后得 到纯度为99% -99. 9%的SiF4气体。
[0036] 另外，在上述步骤的基础之上，本发明还提供了以下具体的实施例：请参考图 1-图 5 :
[0037] 实施例1 :以粉煤灰和NH4F为原料制备高纯SiF4
[0038] 步骤301 :将粒径均小于7mm粉煤灰（Al2O3 · nSi02)和NH4F混合均勾，得到混合 物；
[0039] 其中，NH4F占混合物的重量百分数为30% ;
[0040] 步骤302 :将混合物在600°C高温煅烧3小时，得到气态SiF4;
[0041] 步骤303 :将气态SiF4通过气液分离、浓硫酸干燥、分子筛吸附和冷凝提纯后得到 纯度为99.0%的SiF 4气体。
[0042] 在本实施例中，发生的化学反应如下：
[0043] Si02+4NH4F 一 SiF4 个 +4NH 3 个 +2H20
[0044] 实施例2 :以粗颗粒SiOdP CaF 2为原料制备高纯SiF 4
[0045] 步骤401 :将粒径为95-500目的颗粒状SiO2和粒径小于7毫米的CaF 2混合均匀， 得到混合物；
[0046] 其中，CaF2占混合物的重量百分数为40% ;
[0047] 步骤402 :将混合物在1100°C高温煅烧2小时，得到气态SiF4;
[0048] 步骤403 :将气态SiF4通过气液分离、浓硫酸干燥、分子筛吸附和冷凝提纯后得到 纯度为99. 9%的SiF4气体。
[0049] 在本实施例中，发生的化学反应如下：
[0050] Si02+2CaF2- SiF 4 t +2Ca0
[0051] 实施例3 : 以铝矾土（Al2O3 · HiTiO2 · nSi02)与AlF3为原料制备高纯SiF 4
[0052] 步骤501 :将粒径均为小于7mm的铝矾土（Al2O3 ^mTiO2 ^nSiO2)与八^3混合均匀， 得到混合物；
[0053] 其中，AlF3占混合物的重量百分数为50% ;
[0054] 步骤502 :将混合物在1300°C高温煅烧15小时，得到气态SiF4;
[0055] 步骤503 :将气态SiF4通过气液分离、浓硫酸干燥、分子筛吸附和冷凝提纯后得到 纯度为99. 9%的SiF4气体。
[0056] 在本实施例中，发生的化学反应如下：
[0057] 3Si02+4AlF3 · 3H20 - 2Al203+3SiF4 丨 +12H20
[0058] 实施例4 :以粗晶SiOg NH 4册2为原料制备高纯SiF 4
[0059] 步骤601 :将粒径均小于7毫米的粗晶SiO^ NH 4册2混合均勾，得到混合物；
[0060] 其中，NH4HF2占混合物的重量百分数为60% ;
[0061] 步骤602 :将混合物在700°C高温煅烧5小时，得到气态SiF4;
[0062] 步骤603 :将气态SiF4通过气液分离、浓硫酸干燥、分子筛吸附和冷凝提纯后得到 纯度为99. 3%的SiF4气体。
[0063] 在本实施例中，发生的化学反应如下：
[0064] Si02+2NH4HF2- SiF 4 t +2NH 3 t +2H 20
[0065] 实施例5 :以铁矿石与NaF为原料制备高纯SiF4
[0066] 步骤701 :将粒径均小于7毫米的铁矿石与NaF混合均勾，得到混合物；
[0067] 其中，NaF占混合物的重量百分数为40% ;
[0068] 步骤702 :将混合物在900°C高温煅烧5小时，得到气态SiF4;
[0069] 步骤703 :将气态SiF4通过气液分离、浓硫酸干燥、分子筛吸附和冷凝提纯后得到 纯度为99. 5%的SiF4气体。
[0070] Si02+4NaF+2H20 - SiF4 丨 +4NaOH
[0071] 在上述所有的实施例中，将气态SiF4通过气液分离、浓硫酸干燥、分子筛吸附和冷 凝提纯后得到纯度为99% -99. 9%的SiF4气体的步骤具体为：
[0072] Sl :将气态SiF4依次进行气液分离和浓硫酸干燥，得到去除水蒸气和/或氨气的 气态SiF4;
[0073] 通过气液分离和浓硫酸干燥可以将整个反应体系中生成的水蒸气或者氨气出去， 进而得到去除水蒸气和/或氨气的气态SiF 4;
[0074] S2 :将去除水蒸气或氨气的气态51匕通过分子筛吸附，得到去除颗粒杂质以及酸 性气体的气态SiF4;
[0075] 分子筛吸附可以将气态SiF4*含有的酸性气体以及反应体系中混入的颗粒杂质 去除；
[0076] S3 :将去除颗粒杂质以及酸性气体的气态SiF4进行低温冷凝，得到纯度为 99% -99. 9%的 SiF4液体；
[0077] 具体的，低温冷凝的温度优选为：-70°C -60°〇,31匕气体在该温度下，会转变为液 体，而前序操作中未除完全的气体在该温度下仍然以气相形式存在，通过低温冷凝的操作 进而很容易得到纯度为99% -99. 9%的SiF4液体。
[0078] S4 :将5丨?4液体气化，得到纯度为99% -99. 9%的SiFj^气体。
[0079] 通过将得到的31?4液体气化，进而得到纯度为99% -99. 9%的SiF 4的气体，进而 实现高纯度的SiFd^气体的制备。
[0080] 此外，在上述的步骤中，使用过的浓硫酸可以回收利用，例如，可以通过将含有氟 化氢的浓硫酸在蒸发器中进行蒸馏，然后浓缩至所需的浓度后再次用于提纯。
[0081] 表1示出了上述五个实施例在制备SiF4气体的过程中的参数以及各实施例产率 的数据，请参考表1 :
[0082] 表1各实施例的数据对比表
[0083]
[0084] 通过表1可以看出本发明实施例所提供的制备SiF4的方法具有低成本、高质量、 高产率、高纯度等效果。
[0085] 综上，本发明提供的这种SiFd^制备方法具有：工艺步骤少、操作简单、成本低的 效果。且通过控所述气态SiF 4通过气液分离、浓硫酸干燥、分子筛吸附和冷凝提纯后得到 纯度为99% -99. 9%的SiF4气体，且上述所有的操作均可以通过现有的设备得以实现。
[0086] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种SiF4的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 将含硅矿物原料或者含硅金属氧化物与氟化物混合，得到混合物； 将所述混合物进行反应，得到气态SiF4。2. 根据权利要求1所述的SiF4的制备方法，其特征在于，在所述将所述混合物进行反 应，得到气态SiF4的步骤之后，还包括： 将所述气态SiF4通过气液分离、浓硫酸干燥、分子筛吸附和冷凝提纯后得到纯度为 99% -99. 9%的SiF4气体； 使用后的浓硫酸在蒸发器中进行蒸馏，浓缩后再次用于提纯。3. 根据权利要求2所述的SiF4的制备方法，其特征在于，在所述将所述气态SiF4通过 气液分离、浓硫酸干燥、分子筛吸附和冷凝提纯后得到纯度为99% -99. 9%的SiF4的步骤 中，具体包括： 将所述气态SiF4依次进行气液分离和浓硫酸干燥，得到去除水蒸气和/或氨气的气态 SiF4; 将所述去除水蒸气或氨气的气态31匕通过分子筛吸附，得到去除颗粒杂质以及酸性气 体的气态SiF4; 将所述去除颗粒杂质以及酸性气体的气态SiF4进行低温冷凝，得到纯度为 99% -99. 9%的SiF4液体； 将所述31?4液体气化，得到纯度为99% -99. 9%的SiF4的气体。4. 根据权利要求3所述的SiF4的制备方法，其特征在于，所述低温冷凝的温度 为-70。。一60。。。5. 根据权利要求1-4任一项所述的SiF4的制备方法，其特征在于，在所述将含硅矿物 原料与氟化物混合，得到混合物的步骤中： 所述氟化物占所述混合物的重量百分数为20% -80%。6. 根据权利要求5所述的SiF4的制备方法，其特征在于，所述含硅矿物原料包括铝矾 土、粉煤灰、铁矿石或含硅氧化物； 所述含硅金属氧化物包括粒径为95-500目的颗粒状SiO2。7. 根据权利要求6所述的SiF4的制备方法，其特征在于，所述氟化物包括：质量浓度为 25-40 % 的HF溶液、NH4F、NH4HF2、CaF2、NaF或A1F3。8. 根据权利要求7所述的SiF4的制备方法，其特征在于，当所述氟化物包括NH4F、 NH4HF2、CaF2、NaF或AlFJt，所述步骤将所述混合物进行反应，得到气态SiF4具体包括： 将所述混合物在600°C-1300°C高温煅烧3小时-15小时，得到气态SiF4。9. 根据权利要求7所述的SiF4的制备方法，其特征在于，当所述氟化物包括质量浓度 为25-40%的HF溶液时，所述步骤将所述混合物进行反应，得到气态51?4具体包括： 将所述混合物在l〇〇°C-200°C反应3小时-15小时，得到气态SiF4。10. 根据权利要求7所述的SiF4的制备方法，其特征在于，所述含硅矿物原料为粒径小 于7毫米的颗粒或粉末状； 所述NH4F、NH4HF2、CaF2、NaF或八迅的粒径均小于7毫米。
【专利摘要】本发明涉及化工领域，具体而言，涉及一种SiF4的制备方法。SiF4的制备方法，包括以下步骤：将含硅矿物原料或者含硅金属氧化物与氟化物混合，得到混合物；将所述混合物进行反应，得到气态SiF4。本发明提供的这种SiF4的制备方法，其原料价格比传统的原料(浓硫酸和萤石粉或无水氢氟酸)廉价许多，进而降低了SiF4的制备成本。
【IPC分类】C01B33/107
【公开号】CN104891502
【申请号】CN201510357751
【发明人】李丹阳, 龚亚云, 章林
【申请人】贵州万方铝化科技开发有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月20日
【公告号】CN103708470A
【专利说明】Si F4的制备方法
[0001 ] 本申请是申请号为2013107111 19. 5的发明专利的分案申请，原申请的申请日为 2013年12月20日，其名称为SiF4的制备方法。
技术领域
[0002] 本发明涉及化工领域，具体而言，涉及一种SiF4的制备方法。
【背景技术】
[0003] 四氟化硅（SiF4)是一种重要的基础化工产品，SiF4可用于氮化硅、硅化钽等的蚀 刻剂、P型掺杂剂、外延沉积扩散硅源等，还可用于制备电子级硅烷或硅。SiF4是有机硅化 合物的合成材料，用于氟硅酸及氟化硅的制造，水泥和人造大理石的硬化剂，还用于等离子 蚀刻、太阳能电池、复印机感光筒、非晶硅膜生成和化学气相淀积等。31匕还是光导纤维用 高纯石英玻璃的原料。此外，SiF 4还广泛用在制备氟硅酸和氟化铝、化学分析、氟化剂、油井 钻探、镁合金浇铸、催化剂、蒸熏剂、水泥及人造大理石的硬化剂等。因此，SiF 4具有很大的 市场需求空间。
[0004] 在相关技术中，SiFd^制备主要有以下方法：硫酸法和氢氟酸法；浓硫酸法是利用 磷肥厂副产的氟硅酸制备的氟硅酸盐、萤石粉、氟硅酸溶液和浓硫酸反应制备四氟化硅；氢 氟酸法是在高温条件下，将硅粉与无水氢氟酸混合制备四氟化硅。
[0005] 但是，在以上两种方法中，第一种方法需要耗费大量的浓硫酸和萤石粉；第二种方 法中所用的无水氢氟酸的价格高昂；因此，在相关技术中，制备SiFd^方法存在成本较高的 缺陷。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种SiF4的制备方法，以解决上述的问题。
[0007] 本发明的实施例中提供了一种SiF4的制备方法，包括以下步骤：
[0008] 将含硅矿物原料或者含硅金属氧化物与氟化物混合，得到混合物；
[0009] 将所述混合物进行反应，得到气态SiF4。
[0010] 本发明提供的这种SiF4的制备方法，通过将含硅矿物原料或者含硅金属氧化物与 氟化物的混合物进行反应，进而得到气态的SiF 4。
[0011] 该方法在制备SiFd^过程中，其所用的原料为含硅矿物原料或者含硅金属氧化物 和氟化物，其原料价格比传统的原料（浓硫酸和萤石粉或无水氢氟酸）廉价许多，进而降低 了 SiF4的制备成本。
【附图说明】
[0012] 图1示出了本发明实施例1提供的SiFd^制备方法的流程图；
[0013] 图2示出了本发明实施例2提供的SiFd^制备方法的流程图；
[0014] 图3示出了本发明实施例3提供的SiFd^制备方法的流程图；
[0015] 图4示出了本发明实施例4提供的SiFd^制备方法的流程图；
[0016] 图5示出了本发明实施例5提供的SiFd^制备方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017] 下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0018] 本发明提供的一种SiF4的制备方法，包括以下步骤：
[0019] 步骤101 :将含硅矿物原料或者含硅金属氧化物与氟化物混合，得到混合物；
[0020] 含硅矿物原料或者含硅金属氧化物与氟化物混合之后得到待反应的混合物，以进 行后续的制备操作。
[0021] 步骤102 :将混合物进行反应，得到气态SiF4;
[0022] 得到混合物之后，通过将混合物进行反应，进而得到气态SiF4。
[0023] 该方法在制备SiFd^过程中，其所用的原料为含硅矿物原料或者含硅金属氧化物 和氟化物，其原料价格比传统的原料（浓硫酸和萤石粉或无水氢氟酸）廉价许多，进而降低 了 SiF4的制备成本。
[0024] 此外，本发明提供的这种SiF4的制备方法，工艺步骤少，操作简单，反应过程中还 能够得到混合氧化物，进而增加了制备过程中的附加值。
[0025] 为了使得本发明实施例一的SiF4的制备方法得到更好的应用，更加有效应用到制 备高纯度的SiFd^过程中，上述的所有的流程还可以具体按照以下的步骤进行，现做详细 的阐述和解释：
[0026] 步骤201 :将含硅矿物原料或者含硅金属氧化物与氟化物混合，得到混合物；
[0027] 在步骤201中，为了易于实现混匀的操作，含硅矿物原料或者含硅金属氧化物为 颗粒或粉末状，一般而言，含硅矿物原料包括铝矾土、粉煤灰、铁矿石或含硅氧化物；含硅金 属氧化物包括粒径为95-500目的颗粒状SiO 2;上述所举种类的物质中的硅含量高，进而利 于增加 SiF4的产量。此外，为了使得反应过程易于发生，上述实施例中的氟化物可以优选 为：质量浓度为 25-40% 的 HF 溶液、NH4F、NH4HF2、CaF2、NaF 或 A1F3。
[0028] 并且为了使得上述的含硅矿物原料或者含硅金属氧化物和氟化物在组成的混合 物能够尽可能的反应完全，优选的，氟化物占混合物的重量百分数为20% -80%。
[0029] 另外，上述的含硅矿物原料或者含硅金属氧化物和氟化物在组成混合物时，能够 尽可能得混合均匀；优选的，含硅矿物原料的粒径小于7毫米；順/、順 4册2、0&匕、似？或八1& 的粒径小于7毫米。
[0030] 步骤202 :将混合物进行反应，得到气态SiF4;
[0031] 在将混合物进行反应的过程中，优选的，当氟化物包括NH4F、NH4HF2、CaF 2、NaF或 八1匕时，反应的具体步骤可为：将混合物在600°C -1300°C高温煅烧3小时-15小时，得到 气态SiF4;通过高温煅烧，混合物易于发生反应，且在上述预定的温度范围内煅烧预定的时 间，会使得充分反应，进而形成大量的气态SiF 4。同时，优选的，在将混合物反应的过程中， 选取在空气气氛中反应，在空气气氛中将混合物反应，利于提高气态SiFd^产量。
[0032] 另外，当氟化物包括质量浓度为25-40%的HF溶液时，反应的具体步骤可为：将混 合物在100°C -200°C反应3小时-15小时，得到气态SiF4，质量浓度为25-40%的HF溶液 在100°C -200°C的条件下则可充分的与含硅矿物原料或者含硅金属氧化物进行反应，进而 形成气态SiF4。
[0033] 在本实施例中，含硅矿物原料或者含硅金属氧化物与氟化物在反应的过程中，其 发生的化学反应如下：
[0034] MxOy · nSi02+AFz- M xOy+A2Oz+SiF4 个
[0035] 此外，在本实施例中，为了得到高纯度的SiF4，在将混合物反应，得到气态SiFj9 步骤中之后，还包括：将气态SiF 4通过气液分离、浓硫酸干燥、分子筛吸附和冷凝提纯后得 到纯度为99% -99. 9%的SiF4气体。
[0036] 另外，在上述步骤的基础之上，本发明还提供了以下具体的实施例：请参考图 1-图 5 :
[0037] 实施例1 :以粉煤灰和NH4F为原料制备高纯SiF4
[0038] 步骤301 :将粒径均小于7mm粉煤灰（Al2O3 · nSi02)和NH4F混合均勾，得到混合 物；
[0039] 其中，NH4F占混合物的重量百分数为30% ;
[0040] 步骤302 :将混合物在600°C高温煅烧3小时，得到气态SiF4;
[0041] 步骤303 :将气态SiF4通过气液分离、浓硫酸干燥、分子筛吸附和冷凝提纯后得到 纯度为99.0%的SiF 4气体。
[0042] 在本实施例中，发生的化学反应如下：
[0043] Si02+4NH4F 一 SiF4 个 +4NH 3 个 +2H20
[0044] 实施例2 :以粗颗粒SiOdP CaF 2为原料制备高纯SiF 4
[0045] 步骤401 :将粒径为95-500目的颗粒状SiO2和粒径小于7毫米的CaF 2混合均匀， 得到混合物；
[0046] 其中，CaF2占混合物的重量百分数为40% ;
[0047] 步骤402 :将混合物在1100°C高温煅烧2小时，得到气态SiF4;
[0048] 步骤403 :将气态SiF4通过气液分离、浓硫酸干燥、分子筛吸附和冷凝提纯后得到 纯度为99. 9%的SiF4气体。
[0049] 在本实施例中，发生的化学反应如下：
[0050] Si02+2CaF2- SiF 4 t +2Ca0
[0051] 实施例3 : 以铝矾土（Al2O3 · HiTiO2 · nSi02)与AlF3为原料制备高纯SiF 4
[0052] 步骤501 :将粒径均为小于7mm的铝矾土（Al2O3 ^mTiO2 ^nSiO2)与八^3混合均匀， 得到混合物；
[0053] 其中，AlF3占混合物的重量百分数为50% ;
[0054] 步骤502 :将混合物在1300°C高温煅烧15小时，得到气态SiF4;
[0055] 步骤503 :将气态SiF4通过气液分离、浓硫酸干燥、分子筛吸附和冷凝提纯后得到 纯度为99. 9%的SiF4气体。
[0056] 在本实施例中，发生的化学反应如下：
[0057] 3Si02+4AlF3 · 3H20 - 2Al203+3SiF4 丨 +12H20
[0058] 实施例4 :以粗晶SiOg NH 4册2为原料制备高纯SiF 4
[0059] 步骤601 :将粒径均小于7毫米的粗晶SiO^ NH 4册2混合均勾，得到混合物；
[0060] 其中，NH4HF2占混合物的重量百分数为60% ;
[0061] 步骤602 :将混合物在700°C高温煅烧5小时，得到气态SiF4;
[0062] 步骤603 :将气态SiF4通过气液分离、浓硫酸干燥、分子筛吸附和冷凝提纯后得到 纯度为99. 3%的SiF4气体。
[0063] 在本实施例中，发生的化学反应如下：
[0064] Si02+2NH4HF2- SiF 4 t +2NH 3 t +2H 20
[0065] 实施例5 :以铁矿石与NaF为原料制备高纯SiF4
[0066] 步骤701 :将粒径均小于7毫米的铁矿石与NaF混合均勾，得到混合物；
[0067] 其中，NaF占混合物的重量百分数为40% ;
[0068] 步骤702 :将混合物在900°C高温煅烧5小时，得到气态SiF4;
[0069] 步骤703 :将气态SiF4通过气液分离、浓硫酸干燥、分子筛吸附和冷凝提纯后得到 纯度为99. 5%的SiF4气体。
[0070] Si02+4NaF+2H20 - SiF4 丨 +4NaOH
[0071] 在上述所有的实施例中，将气态SiF4通过气液分离、浓硫酸干燥、分子筛吸附和冷 凝提纯后得到纯度为99% -99. 9%的SiF4气体的步骤具体为：
[0072] Sl :将气态SiF4依次进行气液分离和浓硫酸干燥，得到去除水蒸气和/或氨气的 气态SiF4;
[0073] 通过气液分离和浓硫酸干燥可以将整个反应体系中生成的水蒸气或者氨气出去， 进而得到去除水蒸气和/或氨气的气态SiF 4;
[0074] S2 :将去除水蒸气或氨气的气态51匕通过分子筛吸附，得到去除颗粒杂质以及酸 性气体的气态SiF4;
[0075] 分子筛吸附可以将气态SiF4*含有的酸性气体以及反应体系中混入的颗粒杂质 去除；
[0076] S3 :将去除颗粒杂质以及酸性气体的气态SiF4进行低温冷凝，得到纯度为 99% -99. 9%的 SiF4液体；
[0077] 具体的，低温冷凝的温度优选为：-70°C -60°〇,31匕气体在该温度下，会转变为液 体，而前序操作中未除完全的气体在该温度下仍然以气相形式存在，通过低温冷凝的操作 进而很容易得到纯度为99% -99. 9%的SiF4液体。
[0078] S4 :将5丨?4液体气化，得到纯度为99% -99. 9%的SiFj^气体。
[0079] 通过将得到的31?4液体气化，进而得到纯度为99% -99. 9%的SiF 4的气体，进而 实现高纯度的SiFd^气体的制备。
[0080] 此外，在上述的步骤中，使用过的浓硫酸可以回收利用，例如，可以通过将含有氟 化氢的浓硫酸在蒸发器中进行蒸馏，然后浓缩至所需的浓度后再次用于提纯。
[0081] 表1示出了上述五个实施例在制备SiF4气体的过程中的参数以及各实施例产率 的数据，请参考表1 :
[0082] 表1各实施例的数据对比表
[0083]
[0084] 通过表1可以看出本发明实施例所提供的制备SiF4的方法具有低成本、高质量、 高产率、高纯度等效果。
[0085] 综上，本发明提供的这种SiFd^制备方法具有：工艺步骤少、操作简单、成本低的 效果。且通过控所述气态SiF 4通过气液分离、浓硫酸干燥、分子筛吸附和冷凝提纯后得到 纯度为99% -99. 9%的SiF4气体，且上述所有的操作均可以通过现有的设备得以实现。
[0086] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种SiF4的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 将含硅矿物原料或者含硅金属氧化物与氟化物混合，得到混合物； 将所述混合物进行反应，得到气态SiF4。2. 根据权利要求1所述的SiF4的制备方法，其特征在于，在所述将所述混合物进行反 应，得到气态SiF4的步骤之后，还包括： 将所述气态SiF4通过气液分离、浓硫酸干燥、分子筛吸附和冷凝提纯后得到纯度为 99% -99. 9%的SiF4气体； 使用后的浓硫酸在蒸发器中进行蒸馏，浓缩后再次用于提纯。3. 根据权利要求2所述的SiF4的制备方法，其特征在于，在所述将所述气态SiF4通过 气液分离、浓硫酸干燥、分子筛吸附和冷凝提纯后得到纯度为99% -99. 9%的SiF4的步骤 中，具体包括： 将所述气态SiF4依次进行气液分离和浓硫酸干燥，得到去除水蒸气和/或氨气的气态 SiF4; 将所述去除水蒸气或氨气的气态31匕通过分子筛吸附，得到去除颗粒杂质以及酸性气 体的气态SiF4; 将所述去除颗粒杂质以及酸性气体的气态SiF4进行低温冷凝，得到纯度为 99% -99. 9%的SiF4液体； 将所述31?4液体气化，得到纯度为99% -99. 9%的SiF4的气体。4. 根据权利要求3所述的SiF4的制备方法，其特征在于，所述低温冷凝的温度 为-70。。一60。。。5. 根据权利要求1-4任一项所述的SiF4的制备方法，其特征在于，在所述将含硅矿物 原料与氟化物混合，得到混合物的步骤中： 所述氟化物占所述混合物的重量百分数为20% -80%。6. 根据权利要求5所述的SiF4的制备方法，其特征在于，所述含硅矿物原料包括铝矾 土、粉煤灰、铁矿石或含硅氧化物； 所述含硅金属氧化物包括粒径为95-500目的颗粒状SiO2。7. 根据权利要求6所述的SiF4的制备方法，其特征在于，所述氟化物包括：质量浓度为 25-40 % 的HF溶液、NH4F、NH4HF2、CaF2、NaF或A1F3。8. 根据权利要求7所述的SiF4的制备方法，其特征在于，当所述氟化物包括NH4F、 NH4HF2、CaF2、NaF或AlFJt，所述步骤将所述混合物进行反应，得到气态SiF4具体包括： 将所述混合物在600°C-1300°C高温煅烧3小时-15小时，得到气态SiF4。9. 根据权利要求7所述的SiF4的制备方法，其特征在于，当所述氟化物包括质量浓度 为25-40%的HF溶液时，所述步骤将所述混合物进行反应，得到气态51?4具体包括： 将所述混合物在l〇〇°C-200°C反应3小时-15小时，得到气态SiF4。10. 根据权利要求7所述的SiF4的制备方法，其特征在于，所述含硅矿物原料为粒径小 于7毫米的颗粒或粉末状； 所述NH4F、NH4HF2、CaF2、NaF或八迅的粒径均小于7毫米。
【专利摘要】本发明涉及化工领域，具体而言，涉及一种SiF4的制备方法。SiF4的制备方法，包括以下步骤：将含硅矿物原料或者含硅金属氧化物与氟化物混合，得到混合物；将所述混合物进行反应，得到气态SiF4。本发明提供的这种SiF4的制备方法，其原料价格比传统的原料(浓硫酸和萤石粉或无水氢氟酸)廉价许多，进而降低了SiF4的制备成本。
【IPC分类】C01B33/107
【公开号】CN104891502
【申请号】CN201510357751
【发明人】李丹阳, 龚亚云, 章林
【申请人】贵州万方铝化科技开发有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月20日
【公告号】CN103708470A
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