[发明专利]用于生产氟化物气体和掺氟玻璃或陶瓷的方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请主张于2008年8月28日申请的美国临时申请第61/092,618号的权益，此美国临时申请以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明一般涉及一种用于生产氟化物气体和其等同物、掺氟玻璃、陶瓷、玻基陶瓷和其等同物的方法和系统。

背景技术

在高纯度金属(例如，硅(Si)或钛(Ti))的生产期间，可能产生许多副产物。具体来说，一种副产物是氟化钠(NaF)。目前在高纯度Si生产中，通常将NaF包装并销售。NaF用于氢氟酸(HF)生产、水氟化、作为牙膏中的添加剂，并且对于诸如用于生产铝金属的冶金熔剂或电解质来说，用量最大。如果以极大量方式生产的NaF销售仅可用于最低成本的应用，那么就导致较少的贷款，并因此导致整个工艺收益较低。

在高纯度金属(例如，Si或Ti)生产期间，进一步增加原材料成本的是需要金属源的大量连续流。例如，为了生产高纯度Si，需要氟硅酸(H₂SiF₆)的大量连续源。通常，作为化肥工业的副产物购得H₂SiF₆。本公开提供上述问题的解决方案。

发明内容

在一个实施方式中，本发明是针对生产玻基陶瓷。在一个实施方式中，所述方法包含：在反应器中提供盐和氧化物；加热所述反应器以产生蒸气和所述玻基陶瓷；以及移除所述蒸气。

在一个实施方式中，本发明是针对一种用于在高纯度金属的生产期间再循环盐以生产陶瓷的方法。所述方法包含：提供在所述高纯度金属的生产中作为副产物产生的所述盐；提供氧化物；在反应器中加热所述盐和所述氧化物的混合物以产生气体和所述陶瓷；以及在所述高纯度金属的生产中再循环所述气体。

在一个实施方式中，本发明是针对一种用于生产硅酸钠玻璃的方法。所述方法包含：在反应器中提供氟化钠(NaF)和石英砂(SiO₂)，其中所述NaF是作为生产高纯度金属的工艺的副产物来提供；加热所述反应器以产生四氟化硅气体(SiF₄)和所述掺杂氟离子的硅酸钠玻璃(Na₂SiO₃(F))；以及将所述SiF₄再循环回到所述工艺中以生产所述高纯度金属。

附图说明

通过结合随附附图考虑以下详细描述，可容易理解本发明的教示，其中：

图1图示用于生产四氟化硅气体和掺氟硅酸钠玻璃的工艺流程图的一个实施方式；

图2图示用于制造硅的工艺时本发明的一个实施方式；

图3图示用于通过可利用本发明的融熔工艺来生产高纯度硅的示例性工艺的流程图；

图4图示用于生产陶瓷的方法的一个实施方式的流程图；

图5图示用于在高纯度金属的生产期间再循环盐的方法的一个实施方式的流程图；

图6图示用于生产硅酸钠玻璃的方法的一个实施方式的流程图；

图7图示由本发明生产的掺氟硅酸盐陶瓷的图像；以及

图8图示由本发明生产的掺氟硅酸盐陶瓷的第二高倍放大图像。

为了促进理解，在可能情沉下已使用相同元件符号来指定图式共同的相同元件。

具体实施方式

本发明提供一种用于生产蒸气/气体和玻璃及/或陶瓷的工艺。在下文中，可能将玻璃及/或陶瓷统称为陶瓷。在一个实施方式中，所述工艺开始于氧化物和盐。在一个实施方式中，氧化物可为金属氧化物或非金属氧化物。在一个实施方式中，盐可为氟化物盐。在反应腔室中加热固态或融熔态的氟化物盐和固态金属氧化物，以产生第一产物氟化物气体和具有某些杂质的第二产物固态掺氟玻璃或陶瓷。反应的一般方程式是如下所示的方程式(1)：

方程式(1)：2y AF_x(s/l)+BO_y(s)＝BF_2y(g)+2A_2xBO_xa(F)(s)+杂质