RU2052380C1

RU2052380C1 - Method for production of lithium tetrafluiroborate

Info

Publication number: RU2052380C1
Application number: RU93050537A
Authority: RU
Inventors: А.Г. Глазунов; А.Н. Козлов; В.П. Маширев
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 1996-01-20

Abstract

FIELD: technology of lithium and borom fluorides. SUBSTANCE: method for production of lithium tetrafluoroborate consists in that starting material is used in form of lithium borate which is treated with anhydrous hydrogen fluoride at continuously rising temperature from 20 to 100 C, concentration of hydrogen fluoride in gas phase for at least 1.5 h with subsequent holding of obtained product at temperature up to 180 C for at least 2 h. Concentration of hydrogen fluoride in gas phase rises in the process of hydrofluorination from 0 to 1 volumetric fraction. EFFECT: excluded use of poisonous boron fluorides. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии производства фторидов лития и бора. The invention relates to a technology for the production of lithium and boron fluorides.

Известен способ получения безводного фторида бората лития (ФБЛ) из фторида бора и фторида лития в среде неводных растворителей, в частности в тетрагидрофуране [1]
Недостатком указанного способа является применение фторида бора ядовитого и летучего вещества, предъявляющего повышенные требования к аппаратурному оформлению процесса; использование растворителей влечет за собой применение дополнительных технологических операций очистки ФБЛ от продуктов гидролиза, регенерация растворителей, перекристаллизация фторида и т.д.A known method of producing anhydrous lithium borate fluoride (FBL) from boron fluoride and lithium fluoride in non-aqueous solvents, in particular in tetrahydrofuran [1]
The disadvantage of this method is the use of boron fluoride, a poisonous and volatile substance, which places high demands on the hardware design of the process; the use of solvents entails the use of additional technological operations for the purification of FBL from hydrolysis products, solvent regeneration, recrystallization of fluoride, etc.

Наиболее близким по технологической сущности к изобретению является неводный синтез ФБЛ [2]
Получение ФБЛ осуществляется по реакции LiF+BF₃ __→ LiBF₄ с определенной температурой, при которой теплового эффекта реакции достаточно для плавления образовавшейся на поверхности частиц пленки фторида бората лития, сквозь которую диффундирует BF₃.Closest to the technological essence of the invention is non-aqueous synthesis of FBL [2]
The production of PBL is carried out by the reaction LiF + BF ₃ __ → LiBF ₄ with a certain temperature at which the thermal effect of the reaction is sufficient to melt the lithium borate fluoride film formed on the particle surface, through which BF ₃ diffuses.

Однако в данном способе не удается уйти от применения чрезвычайно ядовитого BF₃. Кроме того, проведение процесса выше температуры плавления тетрафторида бората лития приводит к резкому снижению реакционной поверхности и скорости реагирования. Скорость взаимодействия при этом будет определяться диффузией газообразного компонента через поверхность расплава фторида.However, in this method, it is not possible to avoid the use of extremely toxic BF ₃ . In addition, carrying out the process above the melting temperature of lithium borate tetrafluoride leads to a sharp decrease in the reaction surface and the reaction rate. The rate of interaction in this case will be determined by the diffusion of the gaseous component through the surface of the fluoride melt.

Изобретение заключается в том, что в качестве исходных веществ используют гидрид бората лития и фтористый водород, причем процесс их взаимодействия осуществляется в одну стадию. The invention consists in the fact that lithium borate hydride and hydrogen fluoride are used as starting materials, the process of their interaction being carried out in one stage.

Сущность предполагаемого способа заключается в том, что, во-первых, исключается из технологии фторид бора, во-вторых, в процессе реакции боргидрида лития с фтористым водородом выделяется экологически чистый элемент водород, который оказывает "вскрывающее" действие и не позволяет пассивироваться реакционной поверхности вследствие образования на частицах гидрида фторида бората лития. Постепенное повышение концентрации фтористого водорода и температуры процесса обеспечивают условия протекания реакции, при которых исключается возможность локальных перегревов поверхности частиц гидрида бората лития (из-за высокой энтальпии реакции) выше температуры плавления тетрафторида бората лития (116^оС), что также способствует сохранению реакционной поверхности в "активном" состоянии. Нижний температурный предел обусловлен температурой кипения фтористого водорода, так как проведение процесса взаимодействия боргидрида лития с конденсированным фтористым водородом приводит к образованию на поверхности гидрида, труднопроницаемого для газообразного реагента слоя фторида.The essence of the proposed method is that, firstly, it is excluded from the technology of boron fluoride, and secondly, during the reaction of lithium borohydride with hydrogen fluoride, an environmentally friendly hydrogen element is released, which has a “revealing” effect and does not allow passivation of the reaction surface due to formation of lithium borate fluoride hydride particles. The gradual increase in the concentration of hydrogen fluoride and process temperatures provide conditions of reaction under which exclude the possibility of local overheating of the particle surface of lithium hydride borate (because of the high reaction enthalpy) higher than the melting temperature tetrafluoride lithium borate (116 ° ^C) that also helps to maintain reaction surface in the "active" state. The lower temperature limit is due to the boiling point of hydrogen fluoride, since the process of interaction of lithium borohydride with condensed hydrogen fluoride leads to the formation on the surface of the hydride, which is impermeable to the gaseous reactant, a fluoride layer.

Результаты опытов, представленных в таблице, показывают, что при организации процесса вышеизложенным образом полное превращение гидрида во фторид протекает за время порядка 1,5 ч. Однако ни этого времени, ни достигнутой температуры (100^оС) недостаточно для удаления продуктов гидролиза, которые являются нежелательной примесью. Дальнейшее повышение температуры печи до 180^оС при продолжении подачи фтористого водорода в течение порядка 2 ч позволяет удалить кристаллизационную влагу и избавиться от продуктов гидролиза.The experimental results presented in the table show that the organization of the process above manner in hydride complete conversion fluoride flows for a time of about 1.5 hours. However, neither this time nor reached temperature (100 ° ^C) is insufficient to remove the hydrolysis products, which are unwanted admixture. Further increasing the furnace temperature to 180 ^{° C} while continuing to feed the hydrogen fluoride for about 2 hours, allowing crystallisation to remove moisture and dispose of the hydrolysis products.

П р и м е р. Брали навеску гидрида и помещали ее в лодочку так, чтобы толщина слоя порошка не превышала 1-2 частицы. Лодочку помещали в печь фторирования при комнатной температуре (≈ 20^оС). Печь герметизировали и продували аргоном, обеспечивая не менее чем 3 кратный газообмен, после чего подавали фтористый водород. В процессе экспериментов варьировали концентрацию НF, температуру печи и длительность фторирования. Идентификацию полученных продуктов осуществляли методами ИК-спектроскопии и рентгенофазовым анализом. Результаты опытов приведены в таблице.PRI me R. They took a sample of hydride and placed it in the boat so that the thickness of the powder layer did not exceed 1-2 particles. The boat was placed in a fluorination furnace at room temperature (≈20 ^о С). The furnace was sealed and purged with argon, providing not less than 3 times gas exchange, after which hydrogen fluoride was supplied. During the experiments, the concentration of HF, the temperature of the furnace, and the duration of fluorination were varied. The obtained products were identified by IR spectroscopy and X-ray phase analysis. The results of the experiments are shown in the table.

Начиная с четвертого опыта, одновременно с подачей фтористого водорода включали нагрев печи со скоростью примерно 1 град/мин. Starting from the fourth experiment, simultaneously with the supply of hydrogen fluoride, the heating of the furnace was switched on at a speed of about 1 deg / min.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING LITHIUM BORATE TETRAFLUORIDE, characterized in that lithium borohydride is used as a starting material, which is treated with anhydrous hydrogen fluoride with a gradual increase in temperature from 20 to 100 ^o C and an increase in the concentration of hydrogen fluoride in the gas phase for at least 1, 5 hours, followed by exposure of the obtained product at a temperature of up to 180 ^o C for at least 2 hours

2. The method according to claim 1, characterized in that the increase in the concentration of hydrogen fluoride in the gas phase is from 0 to 1 volume fraction.