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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Siliziumtetrafluorid (SiF4).
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Die industrielle Herstellung phosphathaltiger Düngemittel geht häufig von Gesteinen aus, die als Verunreinigungen Verbindungen wie Fluorapatit Ca5(PO4)3F enthalten. Die Behandlung solcher Gesteine mit Schwefelsäure in der Düngemittelproduktion setzt als Nebenprodukt Fluorwasserstoff (HF) frei. Ebenfalls in den Gesteinen enthaltenes Siliziumdioxid SiO2 reagiert mit zumindest einem Teil dieses HF zu Siliziumtetrafluorid SiF4 (das auch als Tetrafluorsilan bezeichnet werden kann) ab. Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 → 5CaSO4 + 3H3PO4 + HF 4HF + SiO2 → SiF4 + 2H2O
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Beide Verbindungen werden in der technischen Produktion mit Wasser aus dem Reaktionsabgas ausgewaschen und liegen dann als wässrige Lösung von Hexafluorkieselsäure H2SiF6 und/oder als Flusssäure vor. H2SiF6 ist in reiner Form nicht isolierbar, sondern zersetzt sich beim Dehydratisieren der Lösung in Umkehrung der Bildungsreaktion zu HF und SiF4. Aus der Lösung lassen sich durch Zugabe geeigneter Alkalimetall-Verbindungen Alkalimetall-Hexafluorsilikate ausfällen. 2HF + SiF4 → H2SiF6 2NaOH + H2SiF6 → Na2SiF6 + 2H2O 2NaF + H2SiF6 → Na2SiF6 + 2HF
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Aus dem Stand der Technik ist bekannt, durch Versetzen einer Hexafluorkieselsäurelösung mit konzentrierter Schwefelsäure die Dehydratisierung herbeizuführen und SiF4 freizusetzen. Die Alkalimetall-Hexafluorsilikate lassen sich durch Erwärmen, für Natriumhexafluorsilikat beispielsweise auf etwa 650°C, in Alkalimetallfluoride und SiF4 zersetzen.
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Die Dehydratisierung von Hexafluorkieselsäure mit Schwefelsäure hat den Nachteil, dass große Mengen verdünnter Schwefelsäure erzeugt werden, die entweder regeneriert oder in anderen, unabhängigen Produktionsprozessen verwendet werden müssen. Die Herstellung von Alkalimetallhexafluorsilikaten als Zwischenverbindungen umgeht das Dehydratisierungsproblem, da die entstehenden Salze nach einfacher Trocknung frei von Wasser sind. Andererseits müssen in diesem Fall große Mengen Hilfschemikalien im Prozess eingesetzt werden.
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Aufgabe mindestens einer Ausführungsform der Erfindung ist das Bereitstellen eines verbesserten Verfahrens zur Herstellung von SiF4. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Ausführungsformen des Verfahrens sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
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Es wird ein Verfahren zur Herstellung von SiF4 mit den folgenden Schritten angegeben:
Bereitstellen einer Mischung, die Wasser, H2SiF6 (Hexafluorkieselsäure) und/oder HF enthält, und
Überleiten der Mischung über ein Kohlenstoff enthaltendes Material bei erhöhter Temperatur.
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Das Kohlenstoff enthaltende Material kann gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens bezogen auf das in der Mischung vorhandene Wasser und gegebenenfalls HF im Überschuss vorhanden sein.
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Dieses Verfahren funktioniert ohne den Einsatz großer Mengen an Hilfschemikalien, die Recycling- oder Entsorgungsprobleme verursachen. Beispielsweise kann auf die Verwendung von Schwefelsäure verzichtet werden. Stattdessen werden wertvolle Nebenprodukte erzeugt, die beispielsweise in dem Verfahren zur Herstellung von SiF4 wieder eingesetzt oder zur weiteren Umsetzung des SiF4 verwendet werden können.
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Das Verfahren kann kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden.
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Die Mischung, die in dem Verfahren bereit gestellt wird, kann beispielsweise eine wässrige Mischung beziehungsweise eine wässrige Lösung von H2SiF6 und/oder HF sein. Liegt die Mischung in dampfförmigem Zustand vor, so liegt das H2SiF6 zumindest teilweise in HF und SiF4 zersetzt vor.
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Unter der „Herstellung“ von SiF4 soll hier und im Folgenden auch die Isolierung von bereits in der Mischung vorhandenem SiF4 verstanden werden.
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Unter „Überleiten“ ist in diesem Zusammenhang ein in Kontakt bringen der Mischung mit dem Kohlenstoff enthaltenden Material zu verstehen, wobei eine chemische Reaktion zwischen zumindest Bestandteilen der Mischung und zumindest Bestandteilen des Kohlenstoff enthaltenden Materials ermöglicht wird.
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Die Präposition „über“ bezieht sich in diesem Zusammenhang auf die Oberfläche des Kohlenstoff enthaltenden Materials. Es ist auch denkbar, dass das Kohlenstoff enthaltende Material porös ausgeformt ist, und die Mischung durch die Poren hindurch geleitet wird, wobei wiederum die Mischung über die Oberfläche in den Poren des Kohlenstoff enthaltenden Materials geleitet wird.
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Die erhöhte Temperatur während des Überleitens führt dazu, dass die Mischung in einen dampf- bzw. gasförmigen Zustand überführt wird oder in einem solchen gehalten wird. Nach dem Überleiten liegt die mit dem Kohlenstoff enthaltenden Material umgesetzte Mischung in dampfförmigem Zustand vor.
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Das Kohlenstoff enthaltende Material kann beispielsweise eine Kohlenstoff enthaltende Schüttung umfassen. Der Kohlenstoff kann mit dem in der Mischung enthaltenen Wasser (H2O) zu CO und H2 gemäß folgendem Reaktionsschema reagieren: H2O + C → CO + H2
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Damit dient der Kohlenstoff zur Dehydrierung der Mischung.
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Das Kohlenstoff enthaltende Material, das zur Umsetzung von H2O enthaltenden Mischungen geeignet ist, kann einen Stoff enthalten, der aus einer Gruppe ausgewählt wird, die Kohle, Koks, Aktivkohle, Holzkohle, Reisasche, Ölsande, insbesondere nach der Erdölgewinnung aus den Ölsanden, oder Mischungen daraus umfasst. Weiterhin können Kohlenstoff enthaltende Materialien Stoffe enthalten, die aus der Thermolyse von Kohlenstoff enthaltenden Startermaterialien in Abwesenheit von Sauerstoff oder bei begrenzter Sauerstoffzufuhr, also mit nur begrenztem Zutritt von Sauerstoff, erhalten werden. Kohlenstoff enthaltende Startermaterialien können aus Kohle oder Biomasse wie Holz und Braunkohle ausgewählt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens kann das Bereitstellen der Mischung die Verwendung von HF und/oder H2SiF6, beispielsweise in Form einer wässrigen Lösung, aus der Säurebehandlung von Phosphatmineralien in der Herstellung von Phosphat-Düngemitteln umfassen. Damit können wässrige Lösungen, welche beim sauren Aufschluss von mineralischen Phosphaten und dem Waschen des Abgases der Säurebehandlung mit Wasser bei der Herstellung von Phosphatdüngemitteln anfallen, in dem Verfahren eingesetzt werden. Eine Aufreinigung einer solchen wässrigen Lösung ist in der Regel nicht erforderlich, da das Verfahren unempfindlich gegenüber Variationen der Eingangsmaterialien ist, solange die grundsätzlichen Reaktionen ablaufen. Weiterhin sind durch das Herstellungsverfahren der Hexafluorsilikat-Lösung auch nur geringe Mengen Verunreinigungen in der Lösung enthalten, da die natürlichen Phosphatquellen nur geringe Mengen anderer Salze enthalten.
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Da das Kohlenstoff enthaltende Material und gegebenenfalls eine zusätzlich vorhandene Si-haltige Verbindung während des Verfahrens im Überschuss vorhanden sind, können zwar Nebenreaktionen stattfinden, eine Aufreinigung ist allerdings im entstehenden gasförmigen Produktgemisch einfacher.
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Es können auch in der Produktmischung Nachreaktionen auftreten, die zwar Ausbeute vermindern können, das beschriebene Verfahren jedoch kaum oder nicht beeinträchtigen.
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Zur Bereitstellung einer Mischung, die H2SiF6 enthält, wird gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens HF in die Transport- und Lagerform H2SiF6 überführt. Insbesondere findet dabei HF Verwendung, das beim sauren Aufschluss von mineralischen Phosphaten bei der Herstellung von Phosphatdüngemitteln anfällt. Diese Überführung von HF wird durch die Zugabe von SiO2 enthaltendem Material zu gasförmigem oder gelöstem HF bewerkstelligt. SiO2 enthaltendes Material kann beispielsweise aus Siliziumoxiden, Silikaten, Kieselsäuren und Mischungen daraus ausgewählt werden.
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Die Mischung kann vor dem Überleiten über das Kohlenstoff enthaltende Material zumindest teilweise in einen gas- beziehungsweise dampfförmigen Zustand überführt werden. Dazu kann die Mischung, die beispielsweise eine wässrige Lösung von H2SiF6 und/oder HF ist, bis zum Sieden erhitzt werden. Dadurch entsteht eine dampfförmige Mischung, die HF und H2O oder HF, SiF4 und H2O enthält.
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Wird die Mischung nicht vor dem Überleiten in einen dampfförmigen Zustand überführt, ist unter Überleiten der Mischung über ein Kohlenstoff enthaltendes Material das Eintropfen oder Einspritzen der Mischung auf das Material zu verstehen, wobei eine Umsetzung der Mischung mit dem Kohlenstoff enthaltenden Material stattfindet, also zumindest Bestandteile der Mischung mit zumindest Bestandteilen des Kohlenstoff enthaltenden Materials chemisch miteinander reagieren. Da das Überleiten bei erhöhter Temperatur stattfindet, wird die Mischung während des Überleitens über das Kohlenstoff enthaltende Material in den dampfförmigen Zustand überführt.
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Für den Fall, dass die Mischung vor dem Überleiten zumindest teilweise in den dampfförmigen Zustand überführt wird, kann die Mischung in dem dampfförmigen Zustand über das Kohlenstoff enthaltende Material übergeleitet werden. Auch das Überleiten einer Mischung, die teilweise im dampfförmigen und teilweise im wässrigen Zustand vorliegt, ist denkbar.
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Gemäß einer Ausführungsform wird, zumindest für den Fall, dass die Mischung frei von H2SiF6 ist, dem Kohlenstoff enthaltenden Material zusätzlich eine Si-haltige Verbindung zugesetzt. Dem Kohlenstoff enthaltenden Material kann auch eine Si-haltige Verbindung zugesetzt werden, wenn die Mischung H2SiF6 oder HF und H2SiF6 enthält. Die Si-haltige Verbindung kann gemäß einer Ausführungsform bezogen auf HF im Überschuss vorhanden sein.
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Die Mischung kann in dem Verfahren somit über ein Kohlenstoff enthaltendes Material, welches eine Si-Verbindung enthält, geleitet werden. Unter „Material“ ist in diesem Zusammenhang ein Gemenge von Kohlenstoff-haltigen Verbindungen und Si-haltigen Verbindungen zu verstehen.
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Unter Si-Verbindungen können in diesem Zusammenhang insbesondere SiO- und SiO2-Gruppen enthaltende Verbindungen verstanden werden.
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Die Si-Verbindung kann aus einer Gruppe ausgewählt werden, die Siliziumoxide, Silikate, Kieselsäuren, Reisasche und Ölsande, insbesondere nach der Edölgewinnung aus den Ölsanden, und Mischungen daraus umfasst. Diese Verbindungen können beispielsweise in Form von Quarzsand, normalem Sand, Glasscherben oder Reisasche dem Kohlenstoff enthaltenden Material zugesetzt werden.
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Die Si-haltige Verbindung kann mit dem HF der Mischung gemäß folgendem Reaktionsschema reagieren: 4HF + SiO2 → SiF4 + 2H2O
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Somit wird HF mittels einer Si-haltigen Verbindung, wie hier beispielhaft SiO2, zu SiF4 umgesetzt. Die Reaktion der Mischung, die H2SiF4 enthält, in Anwesenheit von Si- bzw. SiO2 haltigen Verbindungen in dem Kohlenstoff enthaltenden Material erhöht somit die Ausbeute an SiF4 aus diesem Verfahrensschritt, da zusätzlich zu H2SiF4 das bereits in der Mischung vorhandene und/oder durch die Zersetzung des H2SiF4 gebildete HF zu SiF4 umgesetzt wird.
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Als Nebenprodukt entstehendes HF, also beispielsweise nach dem Überleiten nicht umgesetztes HF, kann durch Abkühlen der übergeleiteten Mischung selektiv entfernt werden. Beispielsweise kann auf Temperaturen unterhalb des Kondensationspunktes von HF und oberhalb des Kondensationspunktes von SiF4 abgekühlt werden.
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Weiterhin kann als Nebenprodukt entstehendes HF wiederverwendet werden, beispielsweise für die weitere Herstellung von SiF4, wenn es zur Bereitstellung einer neuen Mischung verwendet wird. Damit treten keine oder nahezu keine Verluste von HF in dem Verfahren auf.
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Beispielsweise kann die H2SiF6-haltige Mischung auch mit dem Kohlenstoff enthaltenden Material in Abwesenheit von SiO2 bzw. von Si-haltigen Verbindungen reagieren. In diesem Fall wird HF nicht zu SiF4 umgewandelt. Das HF kann dann selektiv aus der Mischung, die nach dem Überleiten in dampfförmigem Zustand vorliegt, entfernt werden, indem beispielsweise auf Temperaturen unterhalb des Kondensationspunktes von HF (19.5°C) aber oberhalb des Kondensationspunktes von SiF4 gekühlt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Temperatur während des Überleitens bei mehr als 700°C, insbesondere bei mehr als 800°C gehalten werden. Durch die hohen Temperaturen kann die Abreaktion des im Gemisch enthaltenen Wassers nach H2O + C → H2 + CO ermöglicht werden. Die Temperaturobergrenze ist durch die in dem Verfahren eingesetzte Si-haltige Verbindung oder auch durch das Material des Reaktors, in dem das Verfahren stattfindet, definiert. Beispielsweise sollte reines SiO2 nicht über 1500°C erwärmt werden um ein Schmelzen zu verhindern, andere Siliziumquellen schmelzen aber bereits bei niedrigeren Temperaturen. Das Aufschmelzen der Siliziumquelle kann die Vollständigkeit der HF-Umsetzung oder die Reaktionsgeschwindigkeit in Folge der veränderten Kontaktoberfläche beeinträchtigen, grundsätzlich funktioniert die Umsetzung aber auch mit Si-haltigen Schmelzen im Reaktor.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Mischung vor dem Überleiten über das Kohlenstoff enthaltende Material mit einem inerten Gas und/oder mit Wasserstoff verdünnt werden. Beispiele für inerte Gase sind Argon oder Helium. Das inerte Gas und/oder Wasserstoff können als Trägergas dienen, was insbesondere den Transport der Mischung zu dem Kohlenstoff enthaltenden Material erleichtert, wenn die Mischung bereits vor dem Überleiten in einen dampfförmigen Zustand überführt wird.
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In einem auf das Überleiten folgenden Verfahrensschritt kann entstandenes SiF4 isoliert werden. Beispielsweise kann das entstandene SiF4 von der Mischung bzw. Produktmischung, die in dampfförmigem Zustand vorliegt, abgetrennt werden. Die Abtrennung kann beispielsweise durch Kühlen auf Temperaturen unterhalb des Kondensationspunktes von SiF4 (–95.2°C) erfolgen.
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Weiterhin kann das Abkühlen der übergeleiteten dampfförmigen Mischung auf Temperaturen unter 150°C nach dem Überleiten schnell, beispielsweise innerhalb einer Sekunde oder kürzer erfolgen. Damit kann die Rückreaktion von CO und H2 zu Wasser und somit auch die Hydrolyse von SiF4 vermieden werden. Das Abkühlen kann nach Verlassen der Schüttung, also dem Kohlenstoff enthaltenden Material, und des Reaktors, in dem das Verfahren stattgefunden hat, in einem separaten Gerät, beispielsweise einer Venturidüse oder einem Kühler oder Wärmetauscher erfolgen.
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Für den Fall, dass die Mischung über ein Kohlenstoff enthaltendes Material, dem Si-haltige Verbindungen zugesetzt sind, übergeleitet wird, wird die Mischung vor dem Überleiten und/oder währenddessen zu einer dampfförmigen Mischung, die H2O, HF und gegebenenfalls SiF4 enthält, überführt, woraufhin dann folgende Reaktionen ablaufen: 4HF + SiO2 → SiF4 + 2H2O H2O + C → CO + H2
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In entsprechender Weise wird auch Wasser, das aus der wässrigen Mischung selbst stammt, zu CO und H2 umgesetzt. SiO2 ist hier beispielhaft für Si-haltige Verbindungen angegeben, mit denen HF reagieren kann.
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Die verbleibende Gasmischung von H2 und CO ist als Synthesegas oder “syngas” bekannt und kann in einer Vielzahl chemischer Prozesse aus dem Stand der Technik eingesetzt werden.
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Alternativ kann zumindest ein Teil des Synthesegases verbrannt werden, um Wärme für das Aufheizen der Mischung von Kohlenstoff enthaltendem Material, das gegebenenfalls Si-haltige Verbindungen umfasst, auf erhöhte Temperaturen und/oder für das Verdampfen der wässrigen Lösung von H2SiF6 und/oder HF zu erzeugen.
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Weiterhin kann zumindest ein Teil des Synthesegases durch im Stand der Technik bekannte Methoden in CO und H2 getrennt werden, wie beispielsweise Membrantrennverfahren oder Druckwechseladsorption.
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Weiterhin kann zumindest ein Teil des Synthesegases mit zusätzlichem Wasserdampf in einem katalytischen Prozess umgesetzt werden, der aus dem Stand der Technik bekannt ist, um eine Mischung aus CO2 und H2 zu erhalten. CO + H2O → CO2 + H2
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CO2 und H2 können durch Verfahren, die im Stand der Technik bekannt sind, getrennt werden, wie beispielsweise durch Membrantrennverfahren oder Druckwechseladsorption.
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Der resultierende gereinigte Wasserstoff kann für die weitere Verarbeitung des erzeugten SiF4 eingesetzt werden. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass eine separate, beispielsweise elektrochemische, Herstellung von Wasserstoff nicht erforderlich ist und stattdessen Nebenprodukte des Herstellungsverfahrens selbst zu diesem Zweck Verwendung finden können.
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Beispielsweise kann das erhaltene SiF4 mittels thermischer oder plasmachemischer Umsetzung zu fluorierten Polysilanen (PFS) reagieren. Erfolgt die Umsetzung plasmachemisch, wird SiF4 im Plasma mit Wasserstoff umgesetzt. Hierbei findet eine Reduktion unter Bildung von HF und PFS näherungsweise nach folgender Reaktionsgleichung statt: SiF4 + H2 -> SiF2 + 2 HF. Das SiF2 polymerisiert dann zum PFS: nSiF2 -> (SiF2)n. Das PFS kann dann z.B. thermisch zu Silizium und SiF4 umgesetzt werden, wobei letzteres wieder in den Prozess zurückgeführt werden kann.
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Das erzeugte fluorierte Polysilan kann beispielsweise für die Herstellung von Silizium mit hoher Reinheit oder für die Herstellung hydrierter Polysilane verwendet werden.
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Vorzugsweise werden salzartige Hydride für die Hydrierung eingesetzt. Nicht einschränkende Beispiele solcher salzartigen Hydride sind einfache Hydride wie LiH, NaH, KH, MgH2, CaH2, AlH3 oder komplexe Hydride wie LiAlH4, NaAlH4, Mg(AlH4)2 oder NaBH4. Auch die Kombination solcher salzartigen Hydride mit Hydridtransferreagenzien oder Verbindungen, die die Löslichkeit der erwähnten Hydride verbessern kann eingesetzt werden. Nicht einschränkende Beispiele solcher Hydridtransferreagenzien oder die Löslichkeit verbessernden Verbindungen sind AlCl3, AlBr3, Diorganoaluminiumhalogenide R2AlX, Triorganoaluminiumverbindungen R3Al oder Triorganoborverbindungen R3B. NaAlH4 ist als Hydriermittel besonders bevorzugt.
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Die salzartigen Fluoride, die als Nebenprodukte während des Hydrierungsschrittes anfallen, können als Startmaterialien oder Hilfsstoffe für die Aluminiumproduktion oder für die Fluoridierung von Wasser Verwendung finden.
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Weiterhin kann das fluorierte Polysilan zur Herstellung von fluorierten und/oder teilfluorierten Oligosilanen verwendet werden. Die fluorierten Oligosilane können durch thermische Zersetzung des fluorierten Polysilans gewonnen werden. Die teilfluorierten Oligosilane können durch teilweise Hydrierung von fluorierten Oligosilanen oder durch Umsetzung von fluorierten Oligosilanen oder fluoriertem Polysilan mit HF erzeugt werden.
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Das HF für die Herstellung teilweise fluorierter Oligosilane kann zumindest teilweise aus dem Polymerisationsschritt stammen, in dem fluoriertes Polysilan aus SiF4 durch Reduktion mit Wasserstoff gewonnen wird.
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Anhand der Ausführungsbeispiele soll die Erfindung weiter erläutert werden.
- 1) Eine H2SiF6-Lösung aus der Düngemittelproduktion wird mit 10–15 Masse% Quarzsand versetzt. In die Mischung wird HF-Gas geleitet, bis kein Gas mehr aufgenommen wird. Die konzentrierte H2SiF6-Lösung wird in einen säurefesten Metallbehälter überführt. An den Metallbehälter angeschlossen ist ein ebenfalls säurebeständiges Metallrohr, das auf 1200°C erwärmt wird. Das Metallrohr ist mit Pellets gefüllt, die aus Quarzsand, Kieselgel und Aktivkohlepulver hergestellt worden sind. Dazu werden die Ausgangssubstanzen mit Stärke und Wasser zu einem Brei verrührt, zu Pellets geformt und durch langsames Erhitzen auf zuletzt 700°C für 30 min unter schwachem Stickstoffstrom kalziniert. Die konzentrierte H2SiF6-Lösung wird zum Sieden erhitzt und das entstehende Gas durch die erhitzte Füllung aus Kohlenstoff-haltigen Pellets geleitet. Das austretende Gas wird durch eine auf –100°C gekühlte Kühlfalle geleitet und dadurch SiF4 auskondensiert. Nach beendeter Reaktion wird das SiF4 durch vorsichtiges Auftauen umkondensiert und in einem geeigneten Druckgasbehälter zwischengelagert.
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Zur Weiterverarbeitung des so hergestellten SiF4 kann beispielsweise ein 21 Ballon wird mit einem Gemisch aus H2 und SiF4 (1:1; 45 mmol) gefüllt werden. Das entstehende Gasgemisch wird bei einem Druck von 10–20 hPa durch ein Quarzrohr mit einem Innendurchmesser von 13 mm geleitet und mittels Hochspannung zwischen zwei Elektroden eine schwache Glimmentladung (~10 W) innerhalb des Rohres erzeugt. Daraufhin wird auf einer Strecke von 4,2 cm gepulste Mikrowellenstrahlung (2,45 GHz) mit einer Pulsenergie von 800 W und einer Pulsdauer von 1 ms gefolgt von 19 ms Pause eingestrahlt, entsprechend einer mittleren Leistung von 40 W. Nach ca. 7 h werden 0,63 g (ca. 20% d. Th.) eines weißen bis bräunlichen Feststoffs erhalten. Beim Erwärmen auf 800°C im Vakuum zersetzt sich das Material unter Bildung von Silizium.
- 2) Eine H2SiF6-Lösung aus der Düngemittelproduktion wird in einen säurefesten Metallbehälter überführt. An den Metallbehälter angeschlossen ist ein ebenfalls säurebeständiges Metallrohr, das auf 1200°C erwärmt wird. Das Metallrohr ist mit Pellets gefüllt, die aus Quarzsand, Kieselgel und Aktivkohlepulver hergestellt worden sind. Dazu werden die Ausgangssubstanzen mit Stärke und Wasser zu einem Brei verrührt, zu Pellets geformt und durch langsames Erhitzen auf zuletzt 700°C für 30 min unter schwachem Stickstoffstrom kalziniert. Die H2SiF6-Lösung wird zum Sieden erhitzt und das entstehende Gas durch die erhitzte Füllung aus Kohlenstoff-haltigen Pellets geleitet. Das austretende Gas wird durch eine auf –100°C gekühlte Kühlfalle geleitet und dadurch SiF4 auskondensiert. Nach beendeter Reaktion wird das SiF4 durch vorsichtiges Auftauen umkondensiert und in einem geeigneten Druckgasbehälter zwischengelagert.
- 3) Eine Flusssäure mit 48% Gehalt an HF wird in einen säurefesten Metallbehälter überführt. An den Metallbehälter angeschlossen ist ein ebenfalls säurebeständiges Metallrohr, das auf 1200°C erwärmt wird. Das Metallrohr ist mit Pellets gefüllt, die aus Quarzsand, Kieselgel und Aktivkohlepulver hergestellt worden sind. Dazu werden die Ausgangssubstanzen mit Stärke und Wasser zu einem Brei verrührt, zu Pellets geformt und durch langsames Erhitzen auf zuletzt 700°C für 30 min unter schwachem Stickstoffstrom kalziniert. Die HF-Lösung wird zum Sieden erhitzt und das entstehende Gas durch die erhitzte Füllung aus Kohlenstoff-haltigen Pellets geleitet. Das austretende Gas wird durch eine auf –100°C gekühlte Kühlfalle geleitet und dadurch HF und SiF4 auskondensiert. Nach beendeter Reaktion wird das SiF4 durch vorsichtiges Auftauen umkondensiert und in einem geeigneten Druckgasbehälter zwischengelagert. Nicht abreagiertes HF bleibt während des Auftauens der Kühlfalle in dieser zurück.
- 4) Eine H2SiF6-Lösung aus der Düngemittelproduktion wird in einen säurefesten Metallbehälter überführt. An den Metallbehälter angeschlossen ist ein ebenfalls säurebeständiges Metallrohr, das auf 1200°C erwärmt wird. Das Metallrohr ist mit gekörnter Aktivkohle gefüllt. Die H2SiF6-Lösung wird zum Sieden erhitzt und das entstehende Gas durch die erhitzte Füllung aus Aktivkohle geleitet. Das austretende Gas wird durch eine auf –100°C gekühlte Kühlfalle geleitet und dadurch HF und SiF4 auskondensiert. Nach beendeter Reaktion wird das SiF4 durch vorsichtiges Auftauen umkondensiert und in einem geeigneten Druckgasbehälter zwischengelagert. HF bleibt während des Auftauens der Kühlfalle in dieser zurück.
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Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.