PL46818B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano dnia 20 kwietnia 1963 r.POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 46818 A%A)X^ Tadeusz Niemyski Warszawa, Polska Zofia Olempska Warszawa, Polska KI. internat. C 01 b Sposób otrzymywania boru o wysokiej czystosci Patent trwa od dnia 11 grudnia 1961 Przedmiotem wynalazku jest siposób otrzy¬ mywania boru o wysokiej czystosci.Z dotychczasowych siposobów otrzymywania boru znana jest redukcja tlenku boru przy uzyciu magnezu. Metoda ta jest bardzo dluga i uciazliwa ze wzgledu na koniecznosc nastep¬ nego oczyszczania otrzymanego boru od pozo¬ stalych skladników wyjsciowych oraz tlenku magnezu. Otrzymany bor posiada czystosc tech¬ niczna.Znane jest równiez otrzymywanie boru przez rozklad termiczny borowodorów. Metoda ta jest niewygodna ze wzgledu na duza wybuchowosc borowodorów w zetknieciu z powietrzem. Me¬ toda nie znalazla zastosowania w przemysle.Inny znany sposób polega na elektrolizie stopionych soli ze zwiazkami boru. Bor osa¬ dzajacy sie na elektrodach styka sie w wy¬ sokiej temperaturze z materialem elektrod i mieszanina surowców wyjsciowych, co po¬ woduje wprowadzanie zanieczyszczen w otrzy¬ mywanym produkcie.Poza tym znany jest rozklad termiczny halo¬ genków boru z ewentualnym udzialem wodoru w luku elektrycznym. Metoda droga i niewygod¬ na, przy czym otrzymuje sie bor zanieczyszczony materialem elektrod.Znana jest równiez inna metoda oparta na rozkladzie termicznym lub redukcji wodorem halogenków boru na ogrzewanych elektrycznie do temperatury 1100—1300°C drutach oporo¬ wych, wykonanych z molibdenu, wolframu, tytanu, tantalu lub grafitu. Otrzymany bor jest zanieczyszczony skladnikami drutu oporowego, poniewaz wszystkie z wymienionych pierwiast¬ ków tworza w temperaturze reakcji trwale zwiazki z borem. Wydajnosc tej metody ze wzgledu na niska temperature redukcji jest bardzo niska rzedu okolo 40°/o. Podwyzszenie temperatury powoduje zwiekszenie zawartosci zanieczyszczen.Sposób wedlug wynalazku polega na re¬ dukcji w temperaturze 1000 — 1250°C czystego trójchlorku boru oczyszczonym wodoremw ogrzewanej z zewnatrz rurze kwarcowej.Zaleta tego sposobu w stosunku do opisanej powyzej znanej metody redukcji trójchlorku boru wodorem i osadzenie boru na drutach oporowych jest mozliwosc uzyskania wysokiej czystosci produktu oraz duzej wydajnosci reak¬ cji (50 — 60%).Trójchlorek boru w stosunku do innych halo¬ genków ma te wyzszosc, ze posiada wieksza zawartosc boru, jest mniej toksyczny i daje sie uprzednio latwo oczyscic przez destylacje frakcjonowana.W sposobie wedlug wynalazku osadzajacy sie w rurze kwarcowej bor jest czesciowo w po¬ staci polikrystalicznej o czystosci 99,99%, czes¬ ciowo jako bezpostaciowy o czystosci 99,9999°/».Analiza spektralna obu frakcji wykazala, ze bor krystaliczny zawiera zanieczyszczenia w ilosci lO-2 °/o krzemu i 10-5 tomiast bor bezpostaciowy 10~4 Vo krzemu i 10-5 % magnezu. Ze wzgledu na duza róznice tempe¬ ratur topnienia miedzy borem (2350 °C) a mag¬ nezem (651°C) i krzemem (1415°C) mozna ewen¬ tualnie dalsze oczyszczanie boru przeprowadzic metodami fizycznymi, np. przez topienie i oczy¬ szczanie strefowe.Ten sposób oczyszczania nie daje rezultatu w przypadku metody redukcji trójchlorku na drutach oporowych poniewaz pierwiastki za¬ nieczyszczajace bor i ich zwiazki z borem ma¬ ja wysokie temperatury topnienia.Zgodnie z warunkami sposobu wg wynalaz¬ ku czysty trójchlorek boru otrzymuje sie z kwasu borowego, który miesza sie z we¬ glem i nastepnie spieka w wysokiej tempera¬ turze okolo 1000 °C a nastepnie dopiero pod¬ daje chlorowaniu. Nadmienia sie, ze opisana w literaturze metoda bezposredniego chlorowa¬ nia mieszaniny boraksu z weglem jest nieko¬ rzystna z uwagi na tworzace sie w reakcji duze ilosci chlorku sodu obnizajacego wydaj¬ nosc reakcji, natomiast znana metoda chloro¬ wania tlenku boru z weglem jest uciazliwa ze wzgledu na koniecznosc uprzedniego odwodnie¬ nia kwasu borowego, zmielenia tlenku boru, który jest zwiazkiem b. twardym oraz do¬ kladnego wymieszania jego z weglem, co przy tak znacznej róznicy ciezarów obydwu skladni¬ ków jest trudne do przeprowadzenia.Wstepne otrzymywanie spieku z kwasu bo¬ rowego i wegla daje dodatkowa korzysc, po¬ niewaz porowata struktura spieku uzyskana dzieki jednoczesnemu odwadnianiu i spiekaniu P.W.H. wzór jednoraz. zam. PL/Ke, Czst. z ulatwia nastepne chlorowanie. Proces chloro¬ wania prowadzi sie gazowym chlorem w za¬ kresie stosowanych temperatur tj. 600 — 1000°C, przy czym otrzymany trójchlorek boru wykrapla sie, a nastepnie oczyszcza przez de¬ stylacje frakcjonowana.Wedlug wynalazku oczyszczanie trójchlorku boru przez destylacje frakcjonowana prowadzi sie pod normalnym cisnieniem w pomieszczeniu 0 temperaturze ponizej 0°C. W tych warun¬ kach oddestylowuje ilosciowo najpierw ewen¬ tualnie znajdujacy sie chlor, nastepnie czysta frakcja trójchlorku boru, natomiast jako nie- oddestylowane pozostaja chlorki pierwiastków zanieczyszczajacych, jak na przyklad krzemu, magnezu, zelaza, glinu, tytanu, miedzi, wapnia.Otrzymany tym sposobem trójchlorek bonu, po¬ siada minimalne zanieczyszczenia w ilosci 10-4°/o krzemu i 10-5 */o magnezu.Nadmienia sie, ze znane metody oczyszczania trójchlorku boru otrzymanego przez chlorowa¬ nie polegaja na usuwaniu chloru za pomoca rteci lub amalgamatu miedzi a nastepnie sto¬ sowanie wielokrotnej destylacji prostej lub destylacji pod próznia. Sa to procesy klo¬ potliwe, malo wydajne i kosztowne. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób otrzymywania boru o wysokiej czy¬ stosci przez redukcje trójchlorku boru za pomoca wodoru, znamienny tym, ze do reak¬ cji stosuje sie mieszanina czystego trój¬ chlorku boru i oczyszczonego wodoru, która przepuszcza sie przez ogrzewana z ze¬ wnatrz rure kwarcowa w zakresie tempera¬ tur 1000 — 1250°C, przy czym pierwiastko¬ wy bor osadza sie w rurze kwarcowej jako bezpostaciowy i polikrystaliczny.
2. 2. Sposób wedlug zastrz, 1, znamienny tym, ze jako czysty trójchlorek boru stosuje sie trójchlorek otrzymany z kwasu borowego, przez zmieszanie z weglem i wstepne spie¬ kanie w temperaturze okolo 1000°C, a na¬ stepnie poddanie dzialaniu gazowego chloru, wykroplenie trójchlorku boru i w koncu oczyszczeniu przez destylacje frakcjonowana pod normalnym cisnieniem w temperaturze otoczenia ponizej 0°C. Tadeusz Niemyski Zofia Olempska Zastepca: mgr inz. Antoni Sentek rzecznik patentowy 1 513 18.11.63 100 egz. plsm. ki. III PL