Способ получения тетрафторида бората лития

 

Изобретение относится к области технологии фторидов лития и бора, в частности к технологии получения тетрафторида бората лития. Сущность метода заключается в том, что в качестве исходного материала используется боргидрид лития, который обрабатывается безводным фтористым водородом при постоянно возрастающих температуре от 20 до 100^oС, концентрации фтористого водорода в газовой фазе в течение времени не менее 1,5 ч. с последующей выдержкой полученного продукта при температуре до 180^oС в течение времени не менее 2 ч. Концентрация фтористого водорода в газовой фазе возрастает в процессе гидрофторирования от 0 до 1 объемной доли. Изобретение позволяет исключить использования ядовитых фторидов бора. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к технологии производства фторидов лития и бора.

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.

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.

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.

Изобретение заключается в том, что в качестве исходных веществ используют гидрид бората лития и фтористый водород, причем процесс их взаимодействия осуществляется в одну стадию.

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.

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.

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.

Начиная с четвертого опыта, одновременно с подачей фтористого водорода включали нагрев печи со скоростью примерно 1 град/мин.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАФТОРИДА БОРАТА ЛИТИЯ, отличающийся тем, что в качестве исходного материала используют боргидрид лития, который обрабатывают безводным фтористым водородом при постепенном повышении температуры с 20 до 100^oС и повышении концентрации фтористого водорода в газовой фазе в течение времени не менее 1,5 ч с последующей выдержкой полученного продукта при температуре до 180^oС не менее 2 ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что повышение концентрации фтористого водорода в газовой фазе ведут от 0 до 1 объемной доли.

РИСУНКИ

Рисунок 1