的制備方法
【專利說(shuō)明】Si F4的制備方法
[0001 ] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?013107111 19. 5的發(fā)明專利的分案申請(qǐng)，原申請(qǐng)的申請(qǐng)日為 2013年12月20日，其名稱為SiF4的制備方法。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，具體而言，涉及一種SiF4的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 四氟化硅（SiF4)是一種重要的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品，SiF4可用于氮化硅、硅化鉭等的蝕 刻劑、P型摻雜劑、外延沉積擴(kuò)散硅源等，還可用于制備電子級(jí)硅烷或硅。SiF4是有機(jī)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劑，還用于等離子 蝕刻、太陽(yáng)能電池、復(fù)印機(jī)感光筒、非晶硅膜生成和化學(xué)氣相淀積等。31匕還是光導(dǎo)纖維用 高純石英玻璃的原料。此外，SiF 4還廣泛用在制備氟硅酸和氟化鋁、化學(xué)分析、氟化劑、油井 鉆探、鎂合金澆鑄、催化劑、蒸熏劑、水泥及人造大理石的硬化劑等。因此，SiF 4具有很大的 市場(chǎng)需求空間。
[0004] 在相關(guān)技術(shù)中，SiFd^制備主要有以下方法：硫酸法和氫氟酸法；濃硫酸法是利用 磷肥廠副產(chǎn)的氟硅酸制備的氟硅酸鹽、螢石粉、氟硅酸溶液和濃硫酸反應(yīng)制備四氟化硅；氫 氟酸法是在高溫條件下，將硅粉與無(wú)水氫氟酸混合制備四氟化硅。
[0005] 但是，在以上兩種方法中，第一種方法需要耗費(fèi)大量的濃硫酸和螢石粉；第二種方 法中所用的無(wú)水氫氟酸的價(jià)格高昂；因此，在相關(guān)技術(shù)中，制備SiFd^方法存在成本較高的 缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種SiF4的制備方法，以解決上述的問(wèn)題。
[0007] 本發(fā)明的實(shí)施例中提供了一種SiF4的制備方法，包括以下步驟：
[0008] 將含硅礦物原料或者含硅金屬氧化物與氟化物混合，得到混合物；
[0009] 將所述混合物進(jìn)行反應(yīng)，得到氣態(tài)SiF4。
[0010] 本發(fā)明提供的這種SiF4的制備方法，通過(guò)將含硅礦物原料或者含硅金屬氧化物與 氟化物的混合物進(jìn)行反應(yīng)，進(jìn)而得到氣態(tài)的SiF 4。
[0011] 該方法在制備SiFd^過(guò)程中，其所用的原料為含硅礦物原料或者含硅金屬氧化物 和氟化物，其原料價(jià)格比傳統(tǒng)的原料（濃硫酸和螢石粉或無(wú)水氫氟酸）廉價(jià)許多，進(jìn)而降低 了 SiF4的制備成本。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例1提供的SiFd^制備方法的流程圖；
[0013] 圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例2提供的SiFd^制備方法的流程圖；
[0014] 圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例3提供的SiFd^制備方法的流程圖；
[0015] 圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例4提供的SiFd^制備方法的流程圖；
[0016] 圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例5提供的SiFd^制備方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面通過(guò)具體的實(shí)施例子并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0018] 本發(fā)明提供的一種SiF4的制備方法，包括以下步驟：
[0019] 步驟101 :將含硅礦物原料或者含硅金屬氧化物與氟化物混合，得到混合物；
[0020] 含硅礦物原料或者含硅金屬氧化物與氟化物混合之后得到待反應(yīng)的混合物，以進(jìn) 行后續(xù)的制備操作。
[0021] 步驟102 :將混合物進(jìn)行反應(yīng)，得到氣態(tài)SiF4;
[0022] 得到混合物之后，通過(guò)將混合物進(jìn)行反應(yīng)，進(jìn)而得到氣態(tài)SiF4。
[0023] 該方法在制備SiFd^過(guò)程中，其所用的原料為含硅礦物原料或者含硅金屬氧化物 和氟化物，其原料價(jià)格比傳統(tǒng)的原料（濃硫酸和螢石粉或無(wú)水氫氟酸）廉價(jià)許多，進(jìn)而降低 了 SiF4的制備成本。
[0024] 此外，本發(fā)明提供的這種SiF4的制備方法，工藝步驟少，操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)過(guò)程中還 能夠得到混合氧化物，進(jìn)而增加了制備過(guò)程中的附加值。
[0025] 為了使得本發(fā)明實(shí)施例一的SiF4的制備方法得到更好的應(yīng)用，更加有效應(yīng)用到制 備高純度的SiFd^過(guò)程中，上述的所有的流程還可以具體按照以下的步驟進(jìn)行，現(xiàn)做詳細(xì) 的闡述和解釋：
[0026] 步驟201 :將含硅礦物原料或者含硅金屬氧化物與氟化物混合，得到混合物；
[0027] 在步驟201中，為了易于實(shí)現(xiàn)混勻的操作，含硅礦物原料或者含硅金屬氧化物為 顆?；蚍勰?，一般而言，含硅礦物原料包括鋁礬土、粉煤灰、鐵礦石或含硅氧化物；含硅金 屬氧化物包括粒徑為95-500目的顆粒狀SiO 2;上述所舉種類的物質(zhì)中的硅含量高，進(jìn)而利 于增加 SiF4的產(chǎn)量。此外，為了使得反應(yīng)過(guò)程易于發(fā)生，上述實(shí)施例中的氟化物可以優(yōu)選 為：質(zhì)量濃度為 25-40% 的 HF 溶液、NH4F、NH4HF2、CaF2、NaF 或 A1F3。
[0028] 并且為了使得上述的含硅礦物原料或者含硅金屬氧化物和氟化物在組成的混合 物能夠盡可能的反應(yīng)完全，優(yōu)選的，氟化物占混合物的重量百分?jǐn)?shù)為20% -80%。
[0029] 另外，上述的含硅礦物原料或者含硅金屬氧化物和氟化物在組成混合物時(shí)，能夠 盡可能得混合均勻；優(yōu)選的，含硅礦物原料的粒徑小于7毫米；順/、順 4冊(cè)2、0&匕、似？或八1& 的粒徑小于7毫米。
[0030] 步驟202 :將混合物進(jìn)行反應(yīng)，得到氣態(tài)SiF4;
[0031] 在將混合物進(jìn)行反應(yīng)的過(guò)程中，優(yōu)選的，當(dāng)氟化物包括NH4F、NH4HF2、CaF 2、NaF或 八1匕時(shí)，反應(yīng)的具體步驟可為：將混合物在600°C -1300°C高溫煅燒3小時(shí)-15小時(shí)，得到 氣態(tài)SiF4;通過(guò)高溫煅燒，混合物易于發(fā)生反應(yīng)，且在上述預(yù)定的溫度范圍內(nèi)煅燒預(yù)定的時(shí) 間，會(huì)使得充分反應(yīng)，進(jìn)而形成大量的氣態(tài)SiF 4。同時(shí)，優(yōu)選的，在將混合物反應(yīng)的過(guò)程中， 選取在空氣氣氛中反應(yīng)，在空氣氣氛中將混合物反應(yīng)，利于提高氣態(tài)SiFd^產(chǎn)量。
[0032] 另外，當(dāng)氟化物包括質(zhì)量濃度為25-40%的HF溶液時(shí)，反應(yīng)的具體步驟可為：將混 合物在100°C -200°C反應(yīng)3小時(shí)-15小時(shí)，得到氣態(tài)SiF4，質(zhì)量濃度為25-40%的HF溶液 在100°C -200°C的條件下則可充分的與含硅礦物原料或者含硅金屬氧化物進(jìn)行反應(yīng)，進(jìn)而 形成氣態(tài)SiF4。
[0033] 在本實(shí)施例中，含硅礦物原料或者含硅金屬氧化物與氟化物在反應(yīng)的過(guò)程中，其 發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：
[0034] MxOy · nSi02+AFz- M xOy+A2Oz+SiF4 個(gè)
[0035] 此外，在本實(shí)施例中，為了得到高純度的SiF4，在將混合物反應(yīng)，得到氣態(tài)SiFj9 步驟中之后，還包括：將氣態(tài)SiF 4通過(guò)氣液分離、濃硫酸干燥、分子篩吸附和冷凝提純后得 到純度為99% -99. 9%的SiF4氣體。
[0036] 另外，在上述步驟的基礎(chǔ)之上，本發(fā)明還提供了以下具體的實(shí)施例：請(qǐng)參考圖 1-圖 5 :
[0037] 實(shí)施例1 :以粉煤灰和NH4F為原料制備高純SiF4
[0038] 步驟301 :將粒徑均小于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?jǐn)?shù)為30% ;
[0040] 步驟302 :將混合物在600°C高溫煅燒3小時(shí)，得到氣態(tài)SiF4;
[0041] 步驟303 :將氣態(tài)SiF4通過(guò)氣液分離、濃硫酸干燥、分子篩吸附和冷凝提純后得到 純度為99.0%的SiF 4氣體。
[0042] 在本實(shí)施例中，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：
[0043] Si02+4NH4F 一 SiF4 個(gè) +4NH 3 個(gè) +2H20
[0044] 實(shí)施例2 :以粗顆粒SiOdP CaF 2為原料制備高純SiF 4
[0045] 步驟401 :將粒徑為95-500目的顆粒狀SiO2和粒徑小于7毫米的CaF 2混合均勻， 得到混合物；
[0046] 其中，CaF2占混合物的重量百分?jǐn)?shù)為40% ;
[0047] 步驟402 :將混合物在1100°C高溫煅燒2小時(shí)，得到氣態(tài)SiF4;
[0048] 步驟403 :將氣態(tài)SiF4通過(guò)氣液分離、濃硫酸干燥、分子篩吸附和冷凝提純后得到 純度為99. 9%的SiF4氣體。
[0049] 在本實(shí)施例中，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：
[0050] Si02+2CaF2- SiF 4 t +2Ca0
[0051] 實(shí)施例3 :