RU2019504C1 - Process for preparing silicon tetrafluoride - Google Patents

Process for preparing silicon tetrafluoride Download PDF

Info

Publication number
RU2019504C1
RU2019504C1 SU5016317A RU2019504C1 RU 2019504 C1 RU2019504 C1 RU 2019504C1 SU 5016317 A SU5016317 A SU 5016317A RU 2019504 C1 RU2019504 C1 RU 2019504C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
silicon
silicon tetrafluoride
uranium hexafluoride
starting material
uranium
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ю.К. Кварацхели
М.Ф. Свидерский
В.П. Хватов
А.П. Паршин
М.А. Степанов
Н.П. Петранин
Original Assignee
Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии filed Critical Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии
Priority to SU5016317 priority Critical patent/RU2019504C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2019504C1 publication Critical patent/RU2019504C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: preparation of highly pure silicon compounds. SUBSTANCE: the silicon- and fluorine containing starting material reacts at 650-750 C. The silicon containing starting material includes rice or oat husk. The husk is first subjected to oxidizing roasting. The fluorine containing starting material includes uranium 235 isotope production waste containing uranium hexafluoride. EFFECT: improved method. 2 tbl

Description

Изобретение относится к пирохимическим методам переработки отходов производства и может быть использовано в технологии получения высокочистых соединений кремния для электронных устройств, оптических волокон, солнечных батарей, полупроводниковых материалов. The invention relates to pyrochemical methods for processing production waste and can be used in the technology for producing high-purity silicon compounds for electronic devices, optical fibers, solar cells, semiconductor materials.

Наиболее близким способом к предлагаемому является способ получения тетрафторида кремния путем синтеза его из диоксида кремния и фторсодержащих реагентов, например фторида натрия, фтористого водорода, фтористого свинца и др. Однако данный способ , как и ранее приведенные аналоги, требуют применения химически полученных исходных реагентов, что приводит к дополнительным затратам материальных и энергетических средств, кроме того, многие из них экологически опасны, например фторид свинца, серная, азотная и фторсульфоновая кислоты. The closest method to the proposed one is the method of producing silicon tetrafluoride by synthesizing it from silicon dioxide and fluorine-containing reagents, for example sodium fluoride, hydrogen fluoride, lead fluoride, etc. However, this method, as well as the above analogues, require the use of chemically obtained starting reagents, which leads to additional costs of material and energy resources, in addition, many of them are environmentally hazardous, such as lead fluoride, sulfuric, nitric and fluorosulfonic acids.

Предлагаемый спрособ заключается в повышении экологической безопасности и удешевлении процесса. Поставленная задача решается тем, что в качестве кремнийсодержащего сырья используют отходы сельскохозяйственного производства: рисовую (или овсяную) шелуху, подвергнутую окислительному обжигу, а в качестве фторирующего агента применяют отходы и отвалы, содержащие гексафторид урана. The proposed demand is to increase environmental safety and reduce the cost of the process. The problem is solved by the fact that agricultural products are used as silicon-containing raw materials: rice (or oat) husk subjected to oxidative burning, and waste and dumps containing uranium hexafluoride are used as a fluorinating agent.

После окислительного обжига рисовая шелуха состоит практически только из оксида кремния, а обедненный по изотопу 235 гексафторид урана также является практически высокочистым веществом. After oxidative roasting, rice husk consists almost exclusively of silicon oxide, and uranium hexafluoride depleted in the 235 isotope is also practically a highly pure substance.

Как известно, гексафторид урана относится к химически активным веществам и является не только легколетучим соединением, но и носителем радиоактивности. В случае разгерметизации емкостей, в которых он хранится и которые подвергаются интенсивной коррозии, особенно, со стороны гексафторида урана, произойдет загрязнение окружающей среды сильно ядовитыми фторидами и радиоактивными соединениями. Поэтому перевод гексафторида урана в нелетучее соединение с одновременным использованием фтора в народном хозяйстве является весьма актуальной задачей. Такая задача и решается данным изобретением. As you know, uranium hexafluoride is a chemically active substance and is not only a volatile compound, but also a carrier of radioactivity. In case of depressurization of the containers in which it is stored and which undergo intensive corrosion, especially from the side of uranium hexafluoride, environmental pollution by highly toxic fluorides and radioactive compounds will occur. Therefore, the conversion of uranium hexafluoride to a non-volatile compound with the simultaneous use of fluorine in the national economy is a very urgent task. This problem is solved by this invention.

Между рассматриваемыми веществами протекает реакция
SiO2+ UF

Figure 00000001
SiF4+ U3O8+ O2 . (1)
В сответствии с данной реакцией и заявляемым способом осуществляют следующие операции:
1) проводят окислительный обжиг шелухи в две стадии: при 400-450 и 700-750оС по 2 ч;
2) шихтуют исходные материалы или дозируют в заданном соотношении;
3) проводят реакцию (I) при 650-750оС;
4) улавливают тетрафторид кремния известными способами, а оксид урана складируют.A reaction occurs between the substances in question.
SiO 2 + UF
Figure 00000001
SiF 4 + U 3 O 8 + O 2 . (1)
In accordance with this reaction and the claimed method carry out the following operations:
1) conduct oxidative roasting hull in two steps: at 400-450 and 700-750 ° C for 2 hours;
2) charge raw materials or dose in a predetermined ratio;
3) carry out the reaction (I) at 650-750 about C;
4) silicon tetrafluoride is captured by known methods, and uranium oxide is stored.

Достоинствами предлагаемого способа являются:
1) получение ценного для народного хозяйства тетрафторида кремния;
2) использование отходов сельского хозяйства и промышленного производства; более того, отходы являются не только дешевым сырьем, а требуют соответствующих материальных и трудовых затрат при их хранении, занимая производственные и сельскохозяйственные площади;
3) обеспечение экологически безопасных условий использования кремнийсодержащих сельскохозяйственных отходов (засорение плодородных земельных участков) и перевод легколетучего, ядовитого, радиоактивного гексафторида урана в безопасную для хранения закись-окись;
4) освобождение площадей, занятых под хранение отходов, для полезного их использования в сельском хозяйстве и на промышленных площадках.
The advantages of the proposed method are:
1) obtaining valuable tetrafluoride of silicon for the national economy;
2) the use of agricultural and industrial waste; Moreover, the waste is not only cheap raw materials, but requires the corresponding material and labor costs for their storage, occupying production and agricultural areas;
3) ensuring environmentally safe conditions for the use of silicon-containing agricultural waste (clogging of fertile land) and converting volatile, poisonous, radioactive uranium hexafluoride to a safe oxide-oxide for storage;
4) the release of areas occupied by the storage of waste for their useful use in agriculture and industrial sites.

П р и м е р. Процесс получения тетрафторида кремния из рисовой шелухи и гексафторида урана проводили на установке, состоящей из следующих основных элементов: нагреваемая герметичная емкость с гексафторидом урана, расход которого регоулировали сильфонным вентилем и определляли ротаметром из лейкосапфира; трубчатая электрическая печь, в которую загружали никелевую лодочку с рисовой шелухой и в которой поддерживали температуру 650оС; емкость для улавливания тетрафторида кремния; колонка с химпоглотителем для улавливания остатков летучих фторидов; вакуумный насос для создания разрежения в рабочем пространстве всех узлов установки.PRI me R. The process of obtaining silicon tetrafluoride from rice husk and uranium hexafluoride was carried out on a plant consisting of the following main elements: a heated sealed container with uranium hexafluoride, the flow rate of which was regulated by a bellows valve and determined by a rotameter from leucosapphire; a tubular electric furnace, a nickel boat which is loaded with rice hulls, and in which the temperature was maintained at 650 ° C; a container for collecting silicon tetrafluoride; chemical absorber column for trapping volatile fluoride residues; vacuum pump to create a vacuum in the working space of all units of the installation.

Исходными веществами служили рисовая шелуха и гексафторид урана. Состав обожженной рисовой и овсяной шелухи, прокаленных на воздухе, приведен в табл.1. Содержание оксида кремния было около 98%. The starting materials were rice husk and uranium hexafluoride. The composition of the fired rice and oat husks calcined in air is shown in Table 1. The silica content was about 98%.

Гексафторид урана использовали "отвальный", т.е. после извлечения изотопа 235 основного вещества было не менее 99,9%. Uranium hexafluoride used "dump", i.e. after extraction of the isotope 235 of the main substance was not less than 99.9%.

В охлажденную емкость загружали 176 г гексафторида урана, а в трубчатую печь усанавливали лодочку с обожженной рисовой шелухой в количестве 100 г. В емкость для улавливания тетрафторида кремния засыпали 100 г пористых гранул фторида натрия, через которые проходил газ, образуя кремнефторид натрия, удобный для "хранения" и транспортировки тетрафторида кремния. В контрольную колонку улавливания фторсодержащих газов засыпали известковый химический поглотитель. 176 g of uranium hexafluoride was loaded into a chilled container, and a boat with fired rice husk in an amount of 100 g was placed in a tube furnace. 100 g of porous granules of sodium fluoride were passed into a container for trapping silicon tetrafluoride, through which gas passed, forming sodium silicofluoride, convenient for storage "and transportation of silicon tetrafluoride. A calcareous chemical absorber was poured into a control column for capturing fluorine-containing gases.

После достижения в печи температуры 650оС открывали вентиль на емкости с гексафторидом урана и нагревали его до температуры 60-80оС. Газообразный гексафторид урана, проходя через печь над лодочкой с рисовой шелухой при температуре 650оС, реагировал с ней и превращался в оксид, а образовавшийся тетрафторид кремния улавливался при температуре 300оС на гранулах фтористого натрия. По окончании процесса взвешивали продукты и определяли степень прохождения реакции (I). Результаты приведены в табл.2.After achieving a furnace temperature of 650 ° C to open the valve with uranium hexafluoride and the container is heated to a temperature of 60-80 ° C. Gaseous uranium hexafluoride by passing through the oven over a boat with rice husks at a temperature of 650 ° C, react with it and converted to the oxide, and the resulting silicon tetrafluoride catches at 300 ° C on the granules of sodium fluoride. At the end of the process, the products were weighed and the degree of reaction (I) was determined. The results are shown in table.2.

Согласно расчетам, реакция (I) прошла слева направо в данных опытах на 95%, а уловлено тетрафторида 91,8% от образовавшегося в процессе. According to calculations, reaction (I) passed from left to right in these experiments by 95%, and tetrafluoride was captured 91.8% of the resulting in the process.

Замечено, что процесс, описанный реакцией (I), протекает ступенчато. На первой стадии образуются нелетучие оксифториды UOF4 и UO2F2, которые в дальнейшем при контакте с кислородным донором превращаются в триоксид, а он в свою очередь при температуре 550-650оС разлагается до закиси-окиси урана и кислорода.It is noted that the process described by reaction (I) proceeds stepwise. At the first stage, non-volatile oxyfluorides UOF 4 and UO 2 F 2 are formed , which later on contact with an oxygen donor turn into trioxide, and it, in turn, decomposes at a temperature of 550-650 о С to uranium oxide and oxygen.

Полученный тетрафторид кремния может быть товарным продуктом и может быть подвергнут очистке известными способами. The obtained silicon tetrafluoride can be a commercial product and can be purified by known methods.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет получать тетрафторид кремния из отходов сельскохозяйственного и промышленного производства, тем самым использовать дешевое исходное сырье и оздоровить окружающую среду, высвобождая полезные сельскохозяйственные и промышленные площади и давая народному хозяйству ценную продукцию. Thus, the use of the proposed method allows to obtain silicon tetrafluoride from agricultural and industrial waste, thereby using cheap feedstock and improving the environment, freeing up useful agricultural and industrial areas and giving the national economy valuable products.

Claims (1)

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАФТОРИДА КРЕМНИЯ, включающий взаимодействие кремнезем- и фторсодержащего сырья при 650 - 750oС с последующей очисткой продукта, отличающийся тем, что в качестве кремнеземсодержащего сырья используют предварительно подвергнутую окислительному обжигу рисовую или овсяную шелуху и в качестве фторсодержащего сырья используют отход производства изотопа урана 235, содержащий гексафторид урана.METHOD FOR PRODUCING SILICON TETRAFLUORIDE, including the interaction of silica and fluorine-containing raw materials at 650 - 750 o C followed by purification of the product, characterized in that rice or oat husk previously subjected to oxidative firing is used as a silica-containing raw material and the waste is used as a fluorine-containing raw material 235 containing uranium hexafluoride.
SU5016317 1991-12-05 1991-12-05 Process for preparing silicon tetrafluoride RU2019504C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5016317 RU2019504C1 (en) 1991-12-05 1991-12-05 Process for preparing silicon tetrafluoride

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5016317 RU2019504C1 (en) 1991-12-05 1991-12-05 Process for preparing silicon tetrafluoride

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2019504C1 true RU2019504C1 (en) 1994-09-15

Family

ID=21591443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5016317 RU2019504C1 (en) 1991-12-05 1991-12-05 Process for preparing silicon tetrafluoride

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2019504C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003027014A1 (en) * 2001-09-28 2003-04-03 Zao 'astor Electronics' Method for producing silicon tetrafluoride

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Логинов А.В., Гарбар А.М. Тетрафторид кремния. Высокочистые вещества, М., вып.2, с.27-34, 1989. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003027014A1 (en) * 2001-09-28 2003-04-03 Zao 'astor Electronics' Method for producing silicon tetrafluoride
KR100822333B1 (en) * 2001-09-28 2008-04-17 자크리토에 악치오네르노에 오브쉐스트보 "아스토르 엘렉트로닉스" Method for producing silicon tetrafluoride

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5888468A (en) Method for producing silicon tetrafluoride from uranium tetrafluoride
Williamson et al. Xenon Tetrafluoride: Reaction with Aqueous Solutions
RU2019504C1 (en) Process for preparing silicon tetrafluoride
US5918106A (en) Method for producing uranium oxide and a non-radioactive fluorine compound from uranium tetrafluoride and a solid oxide compound
Young et al. The preparation of dioxygenyl salts from dioxygen difluoride
US5543120A (en) Method for converting asbestos to non-carcinogenic compounds
KR20140037154A (en) Use of a kmgf3 compound for trapping metals in the form of fluorides and/or oxyfluorides in a gaseous or a liquid phase
RU2412908C1 (en) Method of obtaining uranium oxides and silicon tetrafluoride from depleted uranium tetrafluoride
US4519986A (en) Process for preparation of ultrapure thorium fluoride
US5901338A (en) Method for producing uranium oxide and silicon tetrafluoride from uranium tetrafluoride, silicon, and a gaseous oxide
US6033642A (en) Method for producing silicon tetrafluoride from uranium oxyfluoride
Rasmussen et al. Preparing plutonium metal via the chloride process
Christe et al. Difluorochlorates (I) of Cesium, Rubidium, and Potassium
US6153164A (en) Method for producing uranium oxide from uranium tetrafluoride and a phyllosilicate mineral
US3353911A (en) Process for removing hydrogen fluoride from a gaseous mixture containing hydrogen fluoride and hydrogen chloride
GB1046273A (en) Process for the treatment of waste gases
DE3841222A1 (en) Process for the parallel generation of silicon tetrafluoride and sulphur hexafluoride
Tananaev et al. The chemistry of uranium fluorides
US4311678A (en) Method for removing uranium-containing deposits in uranium hexafluoride processing equipment
RU2324648C2 (en) Method of silicium tetrafluoride production, method of separation of silicium tetrafluoride from oxygen and high-volatile fluoride impurities, method of production of slicium powder from silicium tetrafluoride
Kennedy et al. Reaction of carbonyl fluoride with fluorine in the presence of various fluorides as catalysts
JP2002255558A (en) Method for converting fluoride into oxide
US6086836A (en) Method for producing uranium oxide from uranium oxyfluoride and silicon
US2635037A (en) Preparation of zirconium tetrafluoride
DE3841210A1 (en) Process for preparing silicon tetrafluoride