Способ получения тетрафторбората лития

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАФТОРБОРАТА ЛИТИЯ путем взаимодействия фторида лития с газообразным трифторидом бора при повышенной температуре, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода и повышения чистоты целевого продукта, процесс ведут в расплаве тетрафторбората лития при 400 - 420^oС при давлении трифторида бора 0,2 - 2,5 МПа.

Изобретение относится к способу получения неорганических реагентов, а именно тетрафторбората лития. Тетрафторборат лития - ионогенная соль для неводных электролитов химических источников тока, катализатор реакций полимеризации, реагент для получения трехфтористого бора.
Известен способ получения тетрафторбората лития, в котором с целью увеличения выхода целевого продукта и сокращения продолжительности процесса взаимодействие фторида лития с газообразным трифторидом бора осуществляют в присутствии фтора при объемном соотношении трифторида бора к фтору 1: (0,05-0,2) под давлением 0,35-2,50 МПа и при 70-250^оС.
Недостатками данного способа, выбранного в качестве прототипа, являются загрязнение тетрафторбората лития примесью фторида лития, минимальное содержание которой составляет 0,36 мас.%, использование высокоагрессивной газовой смеси трифторид бора - фтор, что приводит к загрязнению целевого продукта примесью железа и никеля (содержание этих металлов составляет 2 10^-3-5 10^-3 мас.%.
Наиболее близким к данному способу является способ получения тетрафторбората лития путем взаимодействия фторида лития с газообразным трифторидом бора при температуре до 400^оС.
Недостатком прототипа является низкий выход целевого продукта 87% и содержание в нем примесей исходного фторида лития до 1,6-1,8%.
Цель изобретения - повышение чистоты целевого продукта и упрощение способа.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения тетрафторбората лития взаимодействием фторида лития с газообразным трифторидом бора при повышенных температуре и давлении процесс ведут в присутствии жидкого тетрафторбората лития при давлении трифторида бора не ниже 0,20 МПа.
П р и м е р. Предлагаемый способ исследовался на опытно-промышленной установке, включающей ресивер с трифторидом бора, компрессорные агрегаты высокого давления и реактор, снабженный нагревателем и рубашкой охлаждения, приборами технологического контроля и автоматики. Все операции с исходным фторидом лития и целевым продуктом осуществляют в герметичных боксах с контролируемой атмосферой.
Способ осуществляют следующим образом.
Исходный порошок предварительно высушенного фторида лития массой 100-2000 г помещают в реактор, который затем герметизируют. Реактор вакуумируют до остаточного давления 2 кПа и нагревают до температуры 295-430^оС. После достижения заданной температуры вакуумирование реактора повторяют и осуществляют подачу трифторида бора до давления 0,1-2,5 МПа. Синтез тетрафторбората лития сопровождается интенсивным поглощением трифторида бора, расход которого компенсируют непрерывной подачей трифторида бора в реактор. О завершении синтеза судят по прекращению падения давления в реакторе. После чего реактор охлаждают до 50-100^оС и непрореагировавший трифторид бора сбрасывают в ресивер. Далее реактор вакуумируют, наполняют осушенным азотом до атмосферного давления и производят выгрузку продукта.
При первоначальных исследованиях было замечено образование расплава тетрафторбората лития на границе раздела фаз твердое (фторид лития) - газ (трифторид бора) при 307-310^оС, масса расплава тетрафторбората лития нарастает по мере углубления синтеза. В этих опытах, проведенных при повышенных давлениях, наблюдали резкое снижение содержания фторида лития в целевом продукте и повышение выхода тетрафторбората лития. Это происходит, вероятно, вследствие повышения растворимости трифторида бора в расплаве тетрафторбората лития в транспорт трифторида бора к глубинным слоям фторида лития осуществляет жидкая фаза тетрафторбората, возможно, в виде молекулярных аддуктов или ассоциатов. Поэтому было изучено влияние температуры и давления при взаимодействии фторида лития с трифторидом бора. Для изучения влияния каждого параметра эксперименты проводили при неизменных значениях остальных параметров.
В таблице приведены результаты опытов изучения влияния температуры взаимодействия фторида лития и трифторида бора, полученные при заданных значениях массы загрузки фторида лития m=500 г и давлении 0,2 МПа.
При проведении опытов в условиях, обеспечивающих присутствие жидкого тетрафторбората лития, при давлении трифторида бора не ниже 0,2 МПа получен тетрафторборат лития с содержанием основного вещества 99,5-99,9 мас.% фторида лития 0,44-0,02 мас.%, воды 0,005-0,001 мас.%, гидроксопримеси отсутствуют, выход целевого продукта составляет 96,3-99,9%.
Использование заявляемого способа в сравнении с прототипом обеспечивает следующие преимущества: снижение содержания примеси фторида лития до 0,02 мас.% и примесей никеля и железа до уровня 2 10^-4 и 1 10^-4 мас.% соответственно, в прототипе минимальное содержание примеси фторида лития составляет 0,36 мас. % , а примеси никеля и железа находятся в пределах 2 10^-3-5 10^-3 мас. % ; упрощение способа, обусловленное использованием менее агрессивной реакционной среды.
Использование: в производстве электролитов химических источников в качестве катализатора реакций полимеризации. Сущность способа заключается в том, что исходный порошок предварительно высушенного фторида лития помещают в герметичный вакуумированный до остаточного давления 2 кПа и нагревают до 295 - 430°С. После достижения заданной температуры вакуумирование реактора повторяют и осуществляют подачу трифторида бора до давления 0,1 - 2,5 МПа. Синтез тетрафторбората лития сопровождается интенсивным поглощением трифторида бора, расход которого компенсируют непрерывной подачей трифторида бора в реактор. О завершении синтеза судят по прекращению падения давления в реакторе. После этого реактор охлаждают до 50 - 100°С. Выход LiBF₄ составляет 99,5 - 99,9% содержание LiF в продукте - 0,07 - 0,11%. 1 табл.