[发明专利]四氟化硅的制造方法、以及用于其的制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及例如光纤用原料、半导体用原料、或者太阳能电池用原料等中使用的四氟化硅(SiF₄)的制造方法、以及用于其的制造装置。

背景技术

作为传统上的四氟化硅的制造方法，公知以下各种方法。(i)如下述反应式(1)所示那样，通过硅与氟反应来制造的方法，如下述反应式(2)所示那样，通过二氧化硅与氟化氢反应来制造的方法。

Si+2F₂→SiF₄                   (1)

SiO₂+4HF→SiF₄+2H₂O            (2)

(ii)如下述反应式(3)所示那样，通过金属硅氟化物的热分解来制造的方法。

MSiF₆→SiF₄+MF₂                (3)

其中，前述M表示钡(Ba)等金属元素。

(iii)如下述反应式(4)所示那样，通过萤石等氟化物、二氧化硅以及硫酸的反应来制造的方法。

2CaF₂+SiO₂+2H₂SO₄→SiF₄+2CaSO₄+2H₂O        (4)

(iv)还可作为磷酸制造时的副产物得到四氟化硅的方法。

借助反应式(1)的制造方法中，难以廉价地得到大量的氟。因此，不供于四氟化硅的大量生产用。借助反应式(2)的制造方法中，已知如下述反应式(5)所示那样，副生成的水将四氟化硅水解，生成氟硅酸和二氧化硅。

3SiF₄+2H₂O→2H₂SiF₆+SiO₂         (5)

因此，在通过反应式(2)所示的反应来制造四氟化硅时，为了除去副生成的水而使用硫酸等脱水剂。具体地说，有如下方法：在使二氧化硅悬浮的硫酸中导入氟化氢以产生四氟化硅的方法；如下述反应式(6)以及反应式(7)那样，使二氧化硅与氢氟酸反应以合成氟硅酸，然后添加浓硫酸以生成四氟化硅的方法(下述专利文献1)。

SiO₂+6HF aq.→H₂SiF₆ aq.                (6)

H₂SiF₆ aq.+H₂SO₄→SiF₄+2HF+H₂SO₄ aq.    (7)

在这些方法的情形中，为了抑制四氟化硅的杂质即六氟二硅氧烷的产生、以及抑制四氟化硅向硫酸溶解，有必要将硫酸保持为高浓度。此外，在大量制造四氟化硅时，由于作为废液大量产生包含氟化氢的高浓度硫酸水溶液(以下、废硫酸)，因而其排水处理方法和成本成为问题。

进而，在借助前述反应式(4)的方法中，可以除去由于洗涤用作原料的硫酸中产生的四氟化硅而伴随的水分。但是，副生成的水所导致的装置的腐蚀变激烈，难以安全地连续运转。

专利文献1：日本特开2005-119956号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明是鉴于前述问题而完成的，其目的在于提供可降低制造四氟化硅时的制造成本、以及减少废弃物量的四氟化硅的制造方法、以及用于其的制造装置。

解决问题的方法

本发明人等为了解决前述现有的问题而对四氟化硅的制造方法、以及用于其的制造装置进行了深入研究。其结果发现，通过采用下述方案，可实现前述目的，直至完成了本发明。

即，为了解决前述问题，本发明的四氟化硅的制造方法，其特征在于，具有如下工序：高二氧化硅氟硅酸生成工序，其通过包含二氧化硅的原料、与包含氢氟酸和氟硅酸的混合液反应，生成高二氧化硅氟硅酸水溶液；四氟化硅生成工序，其通过使前述高二氧化硅氟硅酸水溶液与硫酸反应，生成四氟化硅；硫酸生成工序，通过对前述四氟化硅生成工序中副生成的含氟化氢的硫酸进行水蒸气蒸馏生成硫酸，在前述四氟化硅生成工序中，再利用前述硫酸生成工序中生成的前述硫酸。