JP2004203630A - 四フッ化ケイ素の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】極めて簡単な手段で四フッ化ケイ素を工業的に製造出来る方法を開発すること
【解決手段】ケイフッ化カルシウムを熱分解すること
【選択図】なし
【解決手段】ケイフッ化カルシウムを熱分解すること
【選択図】なし
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は四フッ化ケイ素（SiF4）の製造方法に関し、工業的な分野において、四フッ化ケイ素（SiF4）を安価に製造可能であり、副生物を有効に利用することが可能である方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
四フッ化ケイ素の製造方法としては、（１）硫酸、酸化ケイ素、フッ化水素酸を反応させる方法（特公昭59-34130、特公昭60-4125）、（２）硫酸とケイフッ化水素酸を反応させる方法（特公昭60-11217）、などがあるが、硫酸等の処理の問題がある。一方で、金属ケイフッ化物の熱分解による四フッ化ケイ素製造法には、ケイフッ化ナトリウム、ケイフッ化バリウム、ケイフッ化カリウムなどを用いて熱分解を効率良く行う方法（特公平3-29726）があり、真空下や減圧下もしくは窒素などの不活性ガスによる希釈雰囲気下で行う方法なども使われている。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記金属ケイフッ化物の大気圧下における分解温度は一般的に400℃から700℃といった高温であって、それ以下の温度条件において四フッ化ケイ素を容易かつ低コストで発生させるのは困難である。さらに、熱分解を行う際の分解残分として金属フッ化物が生じるが、これらフッ化物を廃棄する際には専門業者等に委託する必要があるため、発生手段と処理手段を併せ考えると熱分解法は工業的な四フッ化ケイ素発生手段として現実的ではない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、原料としてケイフッ化カルシウムを利用することにより容易に四フッ化ケイ素を得ることができ、さらに熱分解生成物を有価な物質に転換することが可能な技術を提供出来るものである。
【０００５】
【作用】
以下、本発明を詳細に説明する。
従来報告されている一般的な熱分解による四フッ化ケイ素発生方法は、ケイフッ化ナトリウム、ケイフッ化カリウム、ケイフッ化バリウムなどを容器に入れておき、表１（大気圧下におけるケイフッ化物分解温度）のような400℃から700℃などといった熱分解温度やそれ以上に加熱するものである。
【０００６】
【表１】
【０００７】
その際には、真空下や減圧下、もしくは窒素または不活性ガスによって当該ガスの分圧を下げる、またはより多くのエネルギーを与えるなどといった解離平衡を促進させる方法がとられている。
【０００８】
Na2SiF6 ←→ 2NaF+SiF4 (1)
K2SiF6 ←→ 2KF+SiF4 (2)
BaSiF6 ←→ BaF2+SiF4 (３)
【０００９】
また、一般的に上記ケイフッ化物結晶には水分が含まれており、その除去のため事前に110〜120℃で乾燥後使用されている。
【００１０】
一方で、金属ケイフッ化物にはケイフッ化マグネシウム六水和物などのように水和物構造をとるものもあるが、熱分解により生じる水分、ならびにこれによりヘキサフルオロジシロキサン等が発生し、得られる四フッ化ケイ素の不純物量を増やす要因となる。さらに、ケイフッ化マグネシウム六水和物においては110〜120℃の乾燥温度域においては不安定であり、脱水が起こると同時に分解も起こってしまう上、包含する結晶水量が多すぎるため当該ガス発生源としては不適当である。
MgSiF6・6H2O → MgF2 + SiF4 + 6H2O (4)
【００１１】
本発明はケイフッ化カルシウム水和物を用いた四フッ化ケイ素の発生方法である。
熱分解により四フッ化ケイ素を発生させる前にケイフッ化カルシウム水和物を大気中または窒素または不活性ガス雰囲気で100〜220℃、好ましくは110〜200℃、より好ましくは120〜170℃に加熱して包含水を除去した後、該物質を220〜400℃以下、好ましくは230〜350℃、より好ましくは250〜330℃に加熱して四フッ化ケイ素を得る。
【００１２】
CaSiF6・2H2O → CaSiF6 + 2H2O (5)
CaSiF6 → CaF2 + SiF4 (6)
【００１３】
ケイフッ化カルシウムを熱分解して四フッ化ケイ素を得る際の圧力としては特に限定しないが、好ましくは減圧状態から大気圧における範囲である。
熱分解の際、四フッ化ケイ素の分圧を下げるために窒素または不活性ガスを投入しても良い。
【００１４】
ケイフッ化カルシウムの分解により副生成物としてフッ化カルシウムが発生するがフッ化水素酸製造の原料として利用することができる。
H2SO4 + CaF2 → 2HF + CaSO4 (5)
【００１５】
【実施例】
以下に実施例および比較例をあげて本発明に関して具体的に説明する。
【００１６】
【実施例１】
図１に示すように、ケイフッ化カルシウム二水和物218gを容積1Lのステンレス容器に入れ、窒素を毎分1リットル流しながら、150℃、12時間加熱した。加熱後の重量を測定したところ182gに減少していた。その後容器内を真空にし、これに窒素を大気圧になるまで充填した。容器の一端をFT-IRセルに導入し、窒素を毎分１リットルにて流しながら容器を加熱したところ、220℃において四フッ化ケイ素の発生が確認された。また熱分解後、同容器より分解残分を取り出し、重量を測定した結果、78gであった。
【００１７】
【実施例２】
図２に示すように、ケイフッ化カルシウム二水和物218gを容積1Lのステンレス容器に入れ、窒素を毎分1リットル流しながら、150℃、12時間加熱した。その後容器内を真空にし、容器を加熱して容器内の圧力を測定した。測定値を表２（CaSiF6の解離圧変化(ゲージ圧)）に示す。表２より、各温度でガスの発生が確認された。また、そのガスをサンプリングしてFT-IRで測定したところ、四フッ化ケイ素が確認された。
【００１８】
【表２】
【００１９】
【実施例３】
実施例１、２、３で得られた残分であるフッ化カルシウムの含量は９９％以上、水分は１％未満であり、フッ化水素酸原料として好適であることが確認された。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は極めて簡単な手段で、四フッ化ケイ素を工業的に製造出来、その産業上の効果は極めて大きい。
【００２１】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明法実施の際に使用する装置の一例である。
【図２】図２は本発明法実施の際に使用する装置の他の一例である。
【００２２】
【符号の説明】
１・・・窒素
２・・・加熱装置
３・・・分解装置
４・・・ＦＴ−１Ｒ
５・・・圧力計
【産業上の利用分野】
本発明は四フッ化ケイ素（SiF4）の製造方法に関し、工業的な分野において、四フッ化ケイ素（SiF4）を安価に製造可能であり、副生物を有効に利用することが可能である方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
四フッ化ケイ素の製造方法としては、（１）硫酸、酸化ケイ素、フッ化水素酸を反応させる方法（特公昭59-34130、特公昭60-4125）、（２）硫酸とケイフッ化水素酸を反応させる方法（特公昭60-11217）、などがあるが、硫酸等の処理の問題がある。一方で、金属ケイフッ化物の熱分解による四フッ化ケイ素製造法には、ケイフッ化ナトリウム、ケイフッ化バリウム、ケイフッ化カリウムなどを用いて熱分解を効率良く行う方法（特公平3-29726）があり、真空下や減圧下もしくは窒素などの不活性ガスによる希釈雰囲気下で行う方法なども使われている。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記金属ケイフッ化物の大気圧下における分解温度は一般的に400℃から700℃といった高温であって、それ以下の温度条件において四フッ化ケイ素を容易かつ低コストで発生させるのは困難である。さらに、熱分解を行う際の分解残分として金属フッ化物が生じるが、これらフッ化物を廃棄する際には専門業者等に委託する必要があるため、発生手段と処理手段を併せ考えると熱分解法は工業的な四フッ化ケイ素発生手段として現実的ではない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、原料としてケイフッ化カルシウムを利用することにより容易に四フッ化ケイ素を得ることができ、さらに熱分解生成物を有価な物質に転換することが可能な技術を提供出来るものである。
【０００５】
【作用】
以下、本発明を詳細に説明する。
従来報告されている一般的な熱分解による四フッ化ケイ素発生方法は、ケイフッ化ナトリウム、ケイフッ化カリウム、ケイフッ化バリウムなどを容器に入れておき、表１（大気圧下におけるケイフッ化物分解温度）のような400℃から700℃などといった熱分解温度やそれ以上に加熱するものである。
【０００６】
【表１】
その際には、真空下や減圧下、もしくは窒素または不活性ガスによって当該ガスの分圧を下げる、またはより多くのエネルギーを与えるなどといった解離平衡を促進させる方法がとられている。
【０００８】
Na2SiF6 ←→ 2NaF+SiF4 (1)
K2SiF6 ←→ 2KF+SiF4 (2)
BaSiF6 ←→ BaF2+SiF4 (３)
【０００９】
また、一般的に上記ケイフッ化物結晶には水分が含まれており、その除去のため事前に110〜120℃で乾燥後使用されている。
【００１０】
一方で、金属ケイフッ化物にはケイフッ化マグネシウム六水和物などのように水和物構造をとるものもあるが、熱分解により生じる水分、ならびにこれによりヘキサフルオロジシロキサン等が発生し、得られる四フッ化ケイ素の不純物量を増やす要因となる。さらに、ケイフッ化マグネシウム六水和物においては110〜120℃の乾燥温度域においては不安定であり、脱水が起こると同時に分解も起こってしまう上、包含する結晶水量が多すぎるため当該ガス発生源としては不適当である。
MgSiF6・6H2O → MgF2 + SiF4 + 6H2O (4)
【００１１】
本発明はケイフッ化カルシウム水和物を用いた四フッ化ケイ素の発生方法である。
熱分解により四フッ化ケイ素を発生させる前にケイフッ化カルシウム水和物を大気中または窒素または不活性ガス雰囲気で100〜220℃、好ましくは110〜200℃、より好ましくは120〜170℃に加熱して包含水を除去した後、該物質を220〜400℃以下、好ましくは230〜350℃、より好ましくは250〜330℃に加熱して四フッ化ケイ素を得る。
【００１２】
CaSiF6・2H2O → CaSiF6 + 2H2O (5)
CaSiF6 → CaF2 + SiF4 (6)
【００１３】
ケイフッ化カルシウムを熱分解して四フッ化ケイ素を得る際の圧力としては特に限定しないが、好ましくは減圧状態から大気圧における範囲である。
熱分解の際、四フッ化ケイ素の分圧を下げるために窒素または不活性ガスを投入しても良い。
【００１４】
ケイフッ化カルシウムの分解により副生成物としてフッ化カルシウムが発生するがフッ化水素酸製造の原料として利用することができる。
H2SO4 + CaF2 → 2HF + CaSO4 (5)
【００１５】
【実施例】
以下に実施例および比較例をあげて本発明に関して具体的に説明する。
【００１６】
【実施例１】
図１に示すように、ケイフッ化カルシウム二水和物218gを容積1Lのステンレス容器に入れ、窒素を毎分1リットル流しながら、150℃、12時間加熱した。加熱後の重量を測定したところ182gに減少していた。その後容器内を真空にし、これに窒素を大気圧になるまで充填した。容器の一端をFT-IRセルに導入し、窒素を毎分１リットルにて流しながら容器を加熱したところ、220℃において四フッ化ケイ素の発生が確認された。また熱分解後、同容器より分解残分を取り出し、重量を測定した結果、78gであった。
【００１７】
【実施例２】
図２に示すように、ケイフッ化カルシウム二水和物218gを容積1Lのステンレス容器に入れ、窒素を毎分1リットル流しながら、150℃、12時間加熱した。その後容器内を真空にし、容器を加熱して容器内の圧力を測定した。測定値を表２（CaSiF6の解離圧変化(ゲージ圧)）に示す。表２より、各温度でガスの発生が確認された。また、そのガスをサンプリングしてFT-IRで測定したところ、四フッ化ケイ素が確認された。
【００１８】
【表２】
【実施例３】
実施例１、２、３で得られた残分であるフッ化カルシウムの含量は９９％以上、水分は１％未満であり、フッ化水素酸原料として好適であることが確認された。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は極めて簡単な手段で、四フッ化ケイ素を工業的に製造出来、その産業上の効果は極めて大きい。
【００２１】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明法実施の際に使用する装置の一例である。
【図２】図２は本発明法実施の際に使用する装置の他の一例である。
【００２２】
【符号の説明】
１・・・窒素
２・・・加熱装置
３・・・分解装置
４・・・ＦＴ−１Ｒ
５・・・圧力計
Claims (6)
- ケイフッ化カルシウムの熱分解により四フッ化ケイ素を発生させることを特徴とする四フッ化ケイ素の製造方法
- 400℃以下に加熱してケイフッ化カルシウムを分解して四フッ化ケイ素を発生させる請求項１に記載の四フッ化ケイ素の製造方法
- 発生する四フッ化ケイ素の分圧を下げる請求項１又は2に記載の四フッ化ケイ素の製造方法
- 発生する四フッ化ケイ素の分圧を下げるために投入するガスが窒素または不活性ガスである請求項1〜3のいずれかに記載の四フッ化ケイ素の製造方法
- 含水ケイフッ化カルシウムを予め加熱しケイフッ化カルシウムに転換し、四フッ化ケイ素を発生させる請求項1〜4のいずれかに記載の四フッ化ケイ素の製造方法
- ケイフッ化カルシウムの熱分解で副生したフッ化カルシウムを、フッ化水素酸の製造原料として用いる請求項1〜5のいずれかに記載の四フッ化ケイ素の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002371325A JP2004203630A (ja) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | 四フッ化ケイ素の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002371325A JP2004203630A (ja) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | 四フッ化ケイ素の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004203630A true JP2004203630A (ja) | 2004-07-22 |
| JP2004203630A5 JP2004203630A5 (ja) | 2005-11-10 |
Family
ID=32810232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002371325A Withdrawn JP2004203630A (ja) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | 四フッ化ケイ素の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004203630A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102701215A (zh) * | 2012-05-10 | 2012-10-03 | 多氟多化工股份有限公司 | 一种利用氟硅酸与电石灰制备四氟化硅联产氟化钙的方法 |
-
2002
- 2002-12-24 JP JP2002371325A patent/JP2004203630A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102701215A (zh) * | 2012-05-10 | 2012-10-03 | 多氟多化工股份有限公司 | 一种利用氟硅酸与电石灰制备四氟化硅联产氟化钙的方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| RD07 | Notification of extinguishment of power of attorney |
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| A521 | Written amendment |
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