DE955588C - Verfahren zur Herstellung von Siliciumtetrafluorid - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Siliciumtetrafluorid Man kann - Siliciumtetrafluorid durch Vermischen von Flußspat mit Sand und konzentrierter -Schwefelsäure herstellen. Die technische Durchführung dieses Verfahrens ist aber mit beträchtlichen Schwierigkeiten verbunden. Außerdem führt sie zu einem erheblichen Verbrauch an konzentrierter Schwefelsäure, weil damit nicht nur das Fluor aus dem Flußspat ausgetrieben, sondern auch das bei- der Reaktion gebildete Wasser gebunden werden muß. Dies ist aus der nachfolgenden Reaktionsgleichung ersichtlich: 2 CaF2+Si02+2 H2S04 =2 CaS04-i- _SiF4+2 H20. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Umsetzung liegt darin, daß die Siliciumtetrafluorid meist noch größere oder kleinere Mengen Fluorwasserstoff enthält.
• Es wurde gefunden" daß man in glatter Reaktion ohne Aufwand an teurer konzentrierter Schwefelsäure zu Siliciumtetr#tfluorid gelangt, wenn man ein Gemisch aus gemahlenem Flußspat und Sand bei Temperaturen von über 5oo° mit Schwefeldioxyd und Sauerstoff bzw. Luft umsetzt.
• Die Reaktion setzt bei etwa 5oo° ein. Soweit bisher festgestellt wurde, liegt die günstigste Reaktionstemperatur bei 700 bis goo°. Die Reaktion ist stark exotherm, so daß sie nach dem Anspringen keiner weiteren Wärmezufuhr bedarf.
• Es scheint, daß die Umsetzung durch geringe Mengen Wasserdampf erheblich beschleunigt wird. Da die in der Technik zur Anwendung kommenden Gase, z. B. Röstgase, aber meist von sich aus etwas Wasserdampf enthalten, ist eine besondere Zufuhr von Wasserdampf im allgemeinen nicht erforderlich. Nur wenn man beispielsweise ein hochkonzentriertes SiF4-Gas aus reinem Schwefeldioxyd und Sauerstoff herstellen will, so empfiehlt es sich, dem Reaktionsgas eine kleine Menge Feuchtigkeit zuzuführen. Größere Mengen Wasserdampf sind aber auf jeden Fall zu vermeiden, weil das Reaktionsgas sonst durch Fluorwasserstoff verunreinigt ist.
• Technischer Flußspat und Sand enthalten gewöhnlich katalytisch wirkende Verunreinigungen, z. B. Eisenoxyd, so daß die Umsetzung auch ohne besondere Zusätze in Gang kommt. Bei Verwendung sehr reiner Ausgangsstoffe und zur Erzielung einer besonders hohen Reaktionsgeschwindigkeit ist es aber zweckmäßig, dem Reaktionsgemisch noch kleine Mengen von bekannten katalytisch wirkenden Stoffen zuzusetzen, die die Oxydation von S 02 zu S 03 beschleunigen. Dafür kommt vor allen Dingen Eisenoxyd in Betracht. Unter Umständen können aber auch andere bekannte Katalysatoren" wie Vanadinoxyd od. dgl., benutzt werden. Auch kleine Mengen Alkali, gegebenenfalls in Verbindung mit Eisenoxyd, beschleunigen die Umsetzung. Ausführungsbeispiel In einem elektrisch beheizten Röhrenofen von 6o cm Länge und q. cm lichter Weite wurden 580 g eines granulierten Gemisches aus 55 % Calciumfluorid"q.2°/o feinstgemahlenem Sand und je 2,,5% Eisenoxyd und Kaliumsulfat auf 75o° erwärmt. Durch den Ofen wurde stündlich ein Gemisch von 13,6 nl/h feuchten Sauerstoff und 18,8 nl/h Schwefeldioxyd hindurchgeleitet. Der Feuchtigkeitsgehalt des Sauerstoffes stammte aus der Messung mit einer üblichen, wassergefüllten Gasuhr. Das austretende Gas enthielt 70°/o Siliciumtetrafluorid. Der Umsatz des Schwefeldioxyds betrug 97 bis 99"/o.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Siliciumtetrafluorid, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus feingemahlenem Flußspat und Sand bei Temperaturen über 5oo°, vorzugsweise 7oo bis goo°, mit Schwefeldioxyd und Sauerstoff bzw. Luft umgesetzt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung bei Gegenwart kleiner Mengen Feuchtigkeit vorgenommen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Flußspat-Sänd-Gemisch kleine Mengen von bekannten katalytisch wirkenden Stoffen - zugesetzt werden, welche die Oxydation von S 02 zu S 0s beschleunigen. In Betracht gezogene. Druckschriften: O. Kausch, »Flußsäure, Kieselflußsäure und deren Metallsalze« (i936), S.262, insbesondere Zeilen 8 bis i i.