CN102134078A - 一种硫酸石英砂闭环生产四氟化硅的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用硫酸石英砂闭环生产四氟化硅的方法。将95%～98%的硫酸和氟化物按比例连续加到氟化氢反应转炉中反应产生氟化氢气体，反应温度为280～360℃。取其中65%～95%的硫酸与二氧化硅粉末预混合。将混合物加到反应器中并搅拌，加入液态氟化氢反应生成四氟化硅气体，温度为50～100℃，时间为10～1000分钟。将稀硫酸打到三氧化硫吸收塔，然后逐渐加入三氧化硫，与稀硫酸中的水分合成硫酸备用，所述硫酸和转炉反应生成的氟化氢为循环使用，形成生产闭环。本发明采用三氧化硫平衡水，可以大大提高系统的可靠性。稀硫酸提浓和氟化氢残液以及二氧化硅残渣浆料的循环重复使用，形成了生产闭环，消除了对环境的影响，大大降低能源消耗，是一种节能减排的好方法。

Description

一种硫酸石英砂闭环生产四氟化硅的方法

技术领域

本发明涉及化合物的生产方法，尤其涉及一种硫酸石英砂闭环生产四氟化硅的方法。

背景技术

四氟化硅，也称四氟硅烷，其分子式为SiF4,四氟化硅（SiF4） 无色、有毒、有刺激性臭味的气体。密度4.69g/L，熔点-90.2℃（1.73×105Pa）。四氟化硅在潮湿的空气中因水解而产生烟雾，生成硅酸和氢氟酸。在冷冻下加压可凝成液体。能溶于硝酸和乙醇。四氟化硅比较稳定。能跟氢氟酸作用生成氟硅酸H2SiF6。四氟化硅也易被碱液分解。

四氟化硅具有多种用途，例如：1）用于氟硅酸及氟化铅的制取，2）用作水泥和人造大理石的硬化剂，增强耐腐蚀性和耐磨性。3）有机硅化合物的合成材料。4）高纯度的四氟化硅是电子工业的一种重要材料，广泛用于光纤、半导体、和光伏电池生产。5）在硅烷制备中需要大量的四氟化硅原料。

在现有的技术中，已经公开了多种制备四氟化硅的方法，其中有硫酸法和六氟硅酸盐热解法等几种方法。

硫酸法是最早用于工业化制备SiF4 的方法，按照所用原料它又分为萤石硫酸法和六氟硅酸盐硫酸法2种。

1、萤石一硫酸法

采用萤石（CaF2）：质量分数大于97％ 、硅酸质量分数在1％ 一3％ 的萤石和质量分数大于98%的二氧化硅作原料，与质量分数大于95％ 的浓硫酸在100℃—300℃下反应，然后使生成的混合气体在反应体系循环，联产四氟化硅 和氟化氢。反应式如下：

3CaF2+3H2S04+Si02— 3CaS04+SiF4+2HF+2H20 (1)

该方法的缺点和不足之处是：

1）该方法伴有大量的HF产生，而除去HF的成本也很高，同时浪费了氟资源，也不利于四氟化硅的工业化规模生产。

2）反应后四氟化硅中的水汽又对四氟化硅起着分解作用，形成较大比例的六氟二甲基硅醚「SiF3）2O」。影响四氟化硅的纯度。

2、六氟硅酸盐--硫酸法

这是一种用磷酸制造工艺中用的磷矿石作原料连续生产四氟化硅（SiF4） 的工艺 ，先使磷矿石、水、SiO2 与浓硫酸反应，过滤后的滤液经减压加热分离出H2SiF6；然后用Ca(OH) 中和得到CaSiF6 ，再使过滤、干燥后的CaSiF6 与浓硫酸反应生成SiF4 经冷却和用A12O3 吸附除去副产的水和HF，得到高纯SiF4 ，反应式如下：

Ca10(PO4)6F2+IOH2SO4+20H20— l0CaS04+2H20+6H3PO4+2HF (2)

6HF+SiO2— H2SiF6+2H20 (3)

H2SiF6+Ca(0H)2— CaSiF6+2H20 (4)

CaSiF6+H2SO4— SiF4+CaSO4+2HF (5)

为减少四氟化硅（SiF4）中CO2的含量，采用使用浓硫酸在50℃～150℃下用惰性气体鼓泡的方法将硫酸中CO2减少到2 X 10-5 ml／g（ H2SO4)以下，然后用该硫酸作原料与H2SiF6 或金属六氟硅酸盐反应来制备四氟化硅（SiF4）。

该方法的缺点和不足之处是：

1）反应过程比较复杂，副产物较多，因而成本也高。附近最好有磷肥厂配套，使副产物能得到合理利用。一般很难达到这种条件。

2）环保治理成本较高。

3、六氟硅酸盐热解法

这种方法采用金属氟硅酸盐热解法来生产四氟化硅（SiF4）。为减少杂质的形成，在热解前，预先在低于于热解温度和小于2．67 kPa解离压下对金属氟硅酸盐进行热处理。不同金属氟硅酸盐的热处理温度不同，如Na2SiF6 在330℃ ～520℃，K2 SiF6 在430℃ ～550 ℃ ，BaSiF6在300℃～410 ℃等。该热处理步骤可代替氟硅酸盐的脱水，用这种方法生产的SiF4 有高的纯度和收率。在用热解法生产SiF4 时，炉壁易被腐蚀，热解产物附于炉壁而不易排出。为解决该问题，采用使金属氟硅酸盐与质量分数1％ ～20％ 的粒径1～100 um的SiO2和A1203混合，再于500℃～800 ℃下热解的方法来生产四氟化硅（SiF4）。助剂的纯度应大于99％ ，使用前预先干燥脱水。

该方法的缺点和不足之处是：

1）热解温度较高，能源消耗大；

2）热解的充分度不足，转换率为50-60%，四氟化硅（SiF4）的得率低，因而生产成本较高。

3）装置的产量低，不利于规模生产。

考虑到现有技术的缺点，需要一种收率高，成本低并可以规模化生产的四氟化硅(SiF4)生产方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种产率高，并可以有效降

低成本的硫酸石英砂闭环生产四氟化硅的方法。

用硫酸石英砂闭环生产四氟化硅的方法的步骤如下：

1）将200～400重量份50～300目的氟化物和 250～500重量份质量百分比浓度为95%～98%的硫酸分别连续加到氟化氢反应转炉的炉头中进行反应产生氟化氢气体，氟化氢的反应温度为280～360℃，氟化氢气体从炉头排出经过冷凝器后转化成液态氟化氢收集在氟化氢储罐备用；

2）将1000～1100重量份质量百分比浓度为65%～95%的硫酸与200～400重量份重量份50～300目的二氧化硅粉末，进行预混合，得到二氧化硅硫酸混合物；

3）将二氧化硅硫酸混合物加入到反应器中，在搅拌的同时，加入 250～500重量份氟化氢进行化学反应，反应时间为10～1000分钟，反应温度为50～100℃，得到四氟化硅气体，同时反应中水分不断析出，并由硫酸吸收，二氧化硅残渣在反应器中进行沉降，上层的稀硫酸用泵抽到稀硫酸储罐，二氧化硅残渣浆料用泵抽到渣槽集中处理；

4）将四氟化硅气体通入冷却器冷却至20～25℃，然后压缩进入储气罐；

5）将稀硫酸储罐中的稀硫酸打到三氧化硫吸收塔提浓，然后逐渐加入质量百分比浓度为98%～100%的三氧化硫，并与稀硫酸中的水分合成为硫酸，将稀硫酸提浓为65%～95%的硫酸和95%～98%的硫酸备用；65%～95%的硫酸可作为反应器中的硫酸介质使用，95%～98%的硫酸作为氟化氢反应转炉中硫酸原料使用。

步骤1)所述的氟化氢转炉反应温度为300～340℃。步骤1)所述的氟化物为氟化钙、氟化钠、氟化铝或氟铝酸钠。

步骤3)所述的四氟化硅反应温度为65～85℃。步骤3)所述的四氟化硅反应时间为100～600分钟。步骤3)所述的加入到反应器中的氟化氢是液态的。步骤3)所述的四氟化硅反应是批次式的。

步骤5)所述的三氧化硫与稀硫酸中的水分合成的硫酸作为介质使用，在四氟化硅反应器中吸收四氟化硅反应中生成的水和未反应完的氟化氢，实现水的完全平衡，形成闭环生产。

本发明不仅克服了成本高的问题，而且做到了产生的稀硫酸经过三氧化硫与水分全部合成为浓硫酸，再次作为介质使用，在四氟化硅反应器中用于吸收四氟化硅反应中生成的水和未反应完的氟化氢，实现水的完全平衡，也没有多余的废硫酸和废氟化氢产生，形成生产闭环。这样做的好处还在于避免使用稀硫酸的浓缩装置，因为稀硫酸中还含有一定比例的氢氟酸，浓缩装置不可以使用金属材料，很容易被腐蚀，系统很不可靠。采用三氧化硫平衡水，可以大大提高系统的可靠性。

稀硫酸提浓和氟化氢残液以及二氧化硅残渣浆料的循环重复使用，形成了生产闭环，消除了对环景的影响，同时大大降低能源消耗，是一种节能减排的好方法。

附图说明

图1 是硫酸石英砂闭环生产四氟化硅的方法工艺示意图；

图2是实施例1样品经傅里叶红外线测试仪纯度的检测图谱；

图3是实施例2样品经傅里叶红外线测试仪纯度的检测图谱；

图4是实施例3样品经傅里叶红外线测试仪纯度的检测图谱；

图5是实施例4样品经傅里叶红外线测试仪纯度的检测图谱；

图6是实施例5样品经傅里叶红外线测试仪纯度的检测图谱；

图7是实施例6样品经傅里叶红外线测试仪纯度的检测图谱；

图8是实施例7样品经傅里叶红外线测试仪纯度的检测图谱；

图9是实施例8样品经傅里叶红外线测试仪纯度的检测图谱。

具体实施方式

本发明的主要反应式如下：

SiO2+4HF→SiF4+2H2O （在硫酸介质中）（6）

2H2O+2SO3→2H2SO4 （7）

2CaF2+2H2SO4→2CaSO4+4HF （8）

从上述的反应式中可以看出氟化氢、水、硫酸三者是内部平衡循环使用的，没有氟的浪费。

为进一步了解本发明，下面对实施方案结合实施案例进行进一步的说明：

用硫酸石英砂闭环生产四氟化硅的方法的步骤如下：

1）将200～400重量份50～300目的氟化物和 250～500重量份质量百分比浓度为95%～98%的硫酸分别连续加到氟化氢反应转炉的炉头中进行反应产生氟化氢气体，氟化氢的反应温度为280～360℃，氟化氢气体从炉头排出经过冷凝器后转化成液态氟化氢收集在氟化氢储罐备用；

2）将1000～1100重量份质量百分比浓度为65%～95%的硫酸与200～400重量份重量份50～300目的二氧化硅粉末，进行预混合，得到二氧化硅硫酸混合物；

3）将二氧化硅硫酸混合物加入到反应器中，在搅拌的同时，加入 250～500重量份氟化氢进行化学反应，反应时间为10～1000分钟，反应温度为50～100℃，得到四氟化硅气体，同时反应中水分不断析出，并由硫酸吸收，二氧化硅残渣在反应器中进行沉降，上层的稀硫酸用泵抽到稀硫酸储罐，二氧化硅残渣浆料用泵抽到渣槽集中处理；

4）将四氟化硅气体通入冷却器冷却至20～25℃，然后压缩进入储气罐；

5）将稀硫酸储罐中的稀硫酸打到三氧化硫吸收塔提浓，然后逐渐加入质量百分比浓度为98%～100%的三氧化硫，并与稀硫酸中的水分合成为硫酸，将稀硫酸提浓为65%～95%的硫酸和95%～98%的硫酸备用；65%～95%的硫酸可作为反应器中的硫酸介质使用，95%～98%的硫酸作为氟化氢反应转炉中硫酸原料使用。

步骤1)所述的氟化氢转炉反应温度为300～340℃。步骤1)所述的氟化物为氟化钙、氟化钠、氟化铝或氟铝酸钠。

步骤3)所述的四氟化硅反应温度为65～85℃。步骤3)所述的四氟化硅反应时间为100～600分钟。步骤3)所述的加入到反应器中的氟化氢是液态的。步骤3)所述的四氟化硅反应是批次式的。

步骤5)所述的三氧化硫与稀硫酸中的水分合成的硫酸作为介质使用，在四氟化硅反应器中吸收四氟化硅反应中生成的水和未反应完的氟化氢，实现水的完全平衡，形成闭环生产。

实施例1

取200重量份50～300目的二氧化硅粉末, 1000重量份质量百分比浓度为65%的硫酸，250重量份质量百分比浓度为95%的硫酸，200重量份50～300目的氟化钙备用；

将250重量份质量百分比浓度为95%的硫酸和200重量份50～300目的氟化钙分别连续加到氟化氢反应转炉的炉头中进行反应产生氟化氢气体，氟化氢的反应温度为280℃。氟化氢气体从炉头排出经过冷凝器后转化成液态氟化氢收集在氟化氢储罐备用；

取其中1000重量份质量百分比浓度为65%的硫酸与200重量份50～300目的二氧化硅粉末，进行预混合，得到二氧化硅硫酸混合物；

将二氧化硅硫酸混合物加到反应器中，在搅拌的同时，加入氟化氢进行化学反应，反应时间为10～200分钟，反应温度为50℃，得到四氟化硅气体，经充分反应后反应完成。不能反应的二氧化硅残渣在反应器中进行沉降，二氧化硅残渣沉降后，上层的稀硫酸用泵抽到稀硫酸储罐集中处理，沉降下来的二氧化硅残渣浆料用泵抽到渣槽集中处理；

将四氟化硅气体通过导流管通入冷却器进行冷却，冷却温度为20～25℃，然后通过管道进入储气罐。

用取样瓶对罐中的四氟化硅气体进行取样化验分析，经傅里叶红外线测试仪检测的纯度图谱见图2；计算结果如下：四氟化硅纯度为92.8%。

实施例2

取400重量份50～300目的二氧化硅粉末, 1100重量份质量百分比浓度为95%的硫酸， 500重量份质量百分比浓度为98%的硫酸， 400重量份50～300目的氟化钙备用；

将500重量份质量百分比浓度为98%的硫酸和400重量份50～300目的氟化钙分别连续加到氟化氢反应转炉的炉头中进行反应产生氟化氢气体，氟化氢的反应温度为360℃。氟化氢气体从炉头排出经过冷凝器后转化成液态氟化氢收集在氟化氢储罐备用；

取其中1100重量份质量百分比浓度为95%的硫酸与400重量份50～300目的二氧化硅粉末，进行预混合，得到二氧化硅硫酸混合物；

将二氧化硅硫酸混合物通过管道加入到反应器中，在搅拌的同时，加入氟化氢进行化学反应，反应时间为10～1000分钟，反应温度为100℃，得到四氟化硅气体，经充分反应后反应完成。不能反应的二氧化硅残渣在反应器中进行沉降，二氧化硅残渣沉降后，上层的稀硫酸用泵抽到硫酸储罐集中处理，沉降下来的二氧化硅残渣浆料用泵抽到渣槽集中处理；

将四氟化硅气体通过导流管通入冷却器进行冷却，冷却温度为20～25℃，然后通过管道进入储气罐。

用取样瓶对罐中的四氟化硅气体进行取样化验分析，经傅里叶红外线测试仪检测的纯度图谱见图2；计算结果如下：四氟化硅纯度为99.2%。

实施例3

取200重量份50～300目的二氧化硅粉末, 1100重量份质量百分比浓度为65%的硫酸，500重量份质量百分比浓度为98%的硫酸，400重量份50～300目的氟化钙备用；

将500重量份质量百分比浓度为98%的硫酸和400重量份50～300目的氟化钙分别连续加到氟化氢反应转炉的炉头中进行反应产生氟化氢气体，氟化氢的反应温度为280℃。氟化氢气体从炉头排出经过冷凝器后转化成液态氟化氢收集在氟化氢储罐备用；

取其中1100重量份质量百分比浓度为65%的硫酸与200重量份50～300目的二氧化硅粉末，进行预混合，得到二氧化硅硫酸混合物；

将二氧化硅硫酸混合物通过管道加入到反应器中，在搅拌的同时，加入氟化氢进行化学反应，反应时间为10～200分钟，反应温度为60℃，得到四氟化硅气体，经充分反应后反应完成。不能反应的二氧化硅残渣在反应器中进行沉降，二氧化硅残渣沉降后，上层的稀硫酸用泵抽到硫酸储罐集中处理，沉降下来的二氧化硅残渣浆料用泵抽到渣槽集中处理；

将四氟化硅气体通过导流管通入冷却器进行冷却，冷却温度为20～25℃，然后通过管道进入储气罐。

用取样瓶对罐中的四氟化硅气体进行取样化验分析，经傅里叶红外线测试仪检测的纯度图谱见图4；计算结果如下：四氟化硅纯度为94.5%。

实施例4

取400重量份50～300目的二氧化硅粉末, 1000重量份质量百分比浓度为83%的硫酸，500重量份质量百分比浓度为95%的硫酸，400重量份50～300目的氟化钙备用；

将500重量份质量百分比浓度为95%的硫酸和400重量份50～300目的氟化钙分别连续加到氟化氢反应转炉的炉头中进行反应产生氟化氢气体，氟化氢的反应温度为360℃。氟化氢气体从炉头排出经过冷凝器后转化成液态氟化氢收集在氟化氢储罐备用；

取其中1000重量份质量百分比浓度为95%的硫酸与400重量份50～300目的二氧化硅粉末，进行预混合，得到二氧化硅硫酸混合物；

将二氧化硅硫酸混合物通过管道加入到反应器中，在搅拌的同时，加入氟化氢进行化学反应，反应时间为10～1000分钟，反应温度为80℃，得到四氟化硅气体，经充分反应后反应完成。不能反应的二氧化硅残渣在反应器中进行沉降，二氧化硅残渣沉降后，上层的稀硫酸用泵抽到硫酸储罐集中处理，沉降下来的二氧化硅残渣浆料用泵抽到渣槽集中处理；

将四氟化硅气体通过导流管通入冷却器进行冷却，冷却温度为20～25℃，然后通过管道进入储气罐。

用取样瓶对罐中的四氟化硅气体进行取样化验分析，经傅里叶红外线测试仪检测的纯度图谱见图5；计算结果如下：四氟化硅纯度为99.1%。

实施例5

取200重量份50～300目的二氧化硅粉末, 1000重量份质量百分比浓度为95%的硫酸，250重量份质量百分比浓度为98%的硫酸， 400重量份50～300目的氟化钙备用；

将250重量份质量百分比浓度为98%的硫酸和400重量份50～300目的氟化钙分别连续加到氟化氢反应转炉的炉头中进行反应产生氟化氢气体，氟化氢的反应温度为280℃。氟化氢气体从炉头排出经过冷凝器后转化成液态氟化氢收集在氟化氢储罐备用；

取其中1000重量份质量百分比浓度为95%的硫酸与200重量份50～300目的二氧化硅粉末，进行预混合，得到二氧化硅硫酸混合物；

将二氧化硅硫酸混合物通过管道加入到反应器中，在搅拌的同时，加入氟化氢进行化学反应，反应时间为10～200分钟，反应温度为60℃，得到四氟化硅气体，经充分反应后反应完成。不能反应的二氧化硅残渣在反应器中进行沉降，二氧化硅残渣沉降后，上层的稀硫酸用泵抽到硫酸储罐集中处理，沉降下来的二氧化硅残渣浆料用泵抽到渣槽集中处理；

将四氟化硅气体通过导流管通入冷却器进行冷却，冷却温度为20～25℃，然后通过管道进入储气罐。

用取样瓶对罐中的四氟化硅气体进行取样化验分析，经傅里叶红外线测试仪检测的纯度图谱见图6；计算结果如下：四氟化硅纯度为97.2%。

实施例6

取300重量份50～300目的二氧化硅粉末, 1000重量份质量百分比浓度为73%的硫酸， 500重量份质量百分比浓度为95%的硫酸，300重量份50～300目的四氟化铝钠备用；

将500重量份质量百分比浓度为95%的硫酸和300重量份50～300目的四氟化铝钠分别连续加到氟化氢反应转炉的炉头中进行反应产生氟化氢气体，氟化氢的反应温度为360℃。氟化氢气体从炉头排出经过冷凝器后转化成液态氟化氢收集在氟化氢储罐备用；

取其中1000重量份质量百分比浓度为73%的硫酸与300重量份50～300目的二氧化硅粉末，进行预混合，得到二氧化硅硫酸混合物；

将二氧化硅硫酸混合物通过管道加入到反应器中，在搅拌的同时，加入氟化氢进行化学反应，反应时间为10～200分钟，反应温度为80℃，得到四氟化硅气体，经充分反应后反应完成。不能反应的二氧化硅残渣在反应器中进行沉降，二氧化硅残渣沉降后，上层的稀硫酸清液用泵抽到硫酸储罐集中处理，沉降下来的二氧化硅残渣浆料用泵抽到渣槽集中处理；

将四氟化硅气体通过导流管通入冷却器进行冷却，冷却温度为20～25℃，然后通过管道进入储气罐。

用取样瓶对罐中的四氟化硅气体进行取样化验分析，经傅里叶红外线测试仪检测的纯度图谱见图7；计算结果如下：四氟化硅纯度为96.6%。

实施例7

取250重量份50～300目的二氧化硅粉末, 1000重量份质量百分比浓度为65%的硫酸，500重量份质量百分比浓度为98%的硫酸，250重量份50～300目的四氟化铝钠备用；

将500重量份质量百分比浓度为98%的硫酸和250重量份50～300目的四氟化铝钠分别连续加到氟化氢反应转炉的炉头中进行反应产生氟化氢气体，氟化氢的反应温度为300℃。氟化氢气体从炉头排出经过冷凝器后转化成液态氟化氢收集在氟化氢储罐备用；

取其中1000重量份质量百分比浓度为65%的硫酸与250重量份50～300目的二氧化硅粉末，进行预混合，得到二氧化硅硫酸混合物；

将二氧化硅硫酸混合物通过管道加入到反应器中，在搅拌的同时，加入氟化氢进行化学反应，按二氧化硅的质量比氟化氢可以过量5%，反应时间为10～200分钟，反应温度为70℃，得到四氟化硅气体，经充分反应后反应完成。不能反应的二氧化硅残渣在反应器中进行沉降，二氧化硅残渣沉降后，上层的稀硫酸用泵抽到硫酸储罐集中处理，沉降下来的二氧化硅残渣浆料用泵抽到渣槽集中处理；

将四氟化硅气体通过导流管通入冷却器进行冷却，冷却温度为20～25℃，然后通过管道进入储气罐。

用取样瓶对罐中的四氟化硅气体进行取样化验分析，经傅里叶红外线测试仪检测的纯度图谱见图8；计算结果如下：四氟化硅纯度为92.8%。

实施例8

取300重量份100～200目的二氧化硅粉末, 1000重量份质量百分比浓度为90%的硫酸，250重量份质量百分比浓度为95%的硫酸，250重量份100～200目的四氟化铝钠备用；

将250重量份质量百分比浓度为95%的硫酸和250重量份100～200目的四氟化铝钠分别连续加到氟化氢反应转炉的炉头中进行反应产生氟化氢气体，氟化氢的反应温度为320℃。氟化氢气体从炉头排出经过冷凝器后转化成液态氟化氢收集在氟化氢储罐备用；

取其中1000重量份质量百分比浓度为90%的硫酸与200重量份100～200目的二氧化硅粉末，进行预混合，硫酸的质量百分比为80%，得到二氧化硅硫酸混合物；

将二氧化硅硫酸混合物通过管道加入到反应器中，在搅拌的同时，加入氟化氢进行化学反应，反应时间为10～180分钟，反应温度为70℃，得到四氟化硅气体，经充分反应后反应完成。不能反应的二氧化硅残渣在反应器中进行沉降，二氧化硅残渣沉降后，上层的稀硫酸用泵抽到硫酸储罐集中处理，沉降下来的二氧化硅残渣浆料用泵抽到渣槽集中处理；

将四氟化硅气体通过导流管通入冷却器进行冷却，冷却温度为20～25℃，然后通过管道进入储气罐。

用取样瓶对罐中的四氟化硅气体进行取样化验分析，经傅里叶红外线测试仪检测的纯度图谱见图9；计算结果如下：四氟化硅纯度为96.7%

以上对本发明提供的生产四氟化硅的方法进行了详细介绍，并应用了具体实施个例对本发明的原理及实施方式进行了验证和阐述，以帮助理解本发明的方法和核心思想。必须指出的是，在不脱离本发明原理的前提下，允许工程技术人员对本发明进行修正和补充，但这些修正和补充也落入本发明权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种用硫酸石英砂闭环生产四氟化硅的方法，其特征在于它的步骤如下：

1）将200～400重量份50～300目的氟化物和 250～500重量份质量百分比浓度为95%～98%的硫酸分别连续加到氟化氢反应转炉的炉头中进行反应产生氟化氢气体，氟化氢的反应温度为280～360℃，氟化氢气体从炉头排出经过冷凝器后转化成液态氟化氢收集在氟化氢储罐备用；

2）将1000～1100重量份质量百分比浓度为65%～95%的硫酸与200～400重量份重量份50～300目的二氧化硅粉末，进行预混合，得到二氧化硅硫酸混合物；

3）将二氧化硅硫酸混合物加入到反应器中，在搅拌的同时，加入 250～500重量份氟化氢进行化学反应，反应时间为10～1000分钟，反应温度为50～100℃，得到四氟化硅气体，同时反应中水分不断析出，并由硫酸吸收，二氧化硅残渣在反应器中进行沉降，上层的稀硫酸用泵抽到稀硫酸储罐，二氧化硅残渣浆料用泵抽到渣槽集中处理；

4）将四氟化硅气体通入冷却器冷却至20～25℃，然后压缩进入储气罐；

5）将稀硫酸储罐中的稀硫酸打到三氧化硫吸收塔提浓，然后逐渐加入质量百分比浓度为98%～100%的三氧化硫，并与稀硫酸中的水分合成为硫酸，将稀硫酸提浓为65%～95%的硫酸和95%～98%的硫酸备用；65%～95%的硫酸可作为反应器中的硫酸介质使用，95%～98%的硫酸作为氟化氢反应转炉中硫酸原料使用。

2.根据权利要求1所述的一种石英砂闭环生产四氟化硅的方法，其特征在于步骤3)所述的四氟化硅反应温度为65～85℃。

3.根据权利要求1所述的一种石英砂闭环生产四氟化硅的方法，其特征在于步骤3)所述的四氟化硅反应时间为100～600分钟。

4.根据权利要求1所述的一种硫酸石英砂闭环生产四氟化硅的方法，其特征在于步骤1)所述的氟化氢转炉反应温度为300～340℃。

5.根据权利要求1所述的一种硫酸石英砂闭环生产四氟化硅的方法，其特征在于步骤3)所述的加入到反应器中的氟化氢是液态的。

6.根据权利要求1所述的一种硫酸石英砂闭环生产四氟化硅的方法，其特征在于步骤3)所述的四氟化硅反应是批次式的。

7.根据权利要求1所述的一种硫酸石英砂闭环生产四氟化硅的方法，其特征在于步骤5)所述的三氧化硫与稀硫酸中的水分合成的硫酸作为介质使用，在四氟化硅反应器中吸收四氟化硅反应中生成的水和未反应完的氟化氢，实现水的完全平衡，形成闭环生产。

8.根据权利要求1所述的一种硫酸石英砂闭环生产四氟化硅的方法，其特征在于步骤1)所述的氟化物为氟化钙、氟化钠、氟化铝或氟铝酸钠。

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