[發明專利]電子級紅磷的生產工藝

有效

• 申請號: 200810068606.3
• 申請日: 2008-01-09
• 公開（公告）號: CN101214935A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 吳展平;吳躍友;王天喜;鐘桂三
• 申請（專利權）人: 貴州威頓晶磷電子材料有限公司
• 主分類號: C01B25/023
• 分類號: C01B25/023;C01B25/047
• 代理公司: 貴陽東圣專利商標事務有限公司
• 代理人: 徐逸心

技術領域：本發明是一種電子級紅磷的生產工藝，它有效解決了由工業黃磷進行除As、Fe、S、Si、Mn、Cu、Zn、Ca、Mg、Au等雜質所不能達到的生產電子級紅磷的工藝要求。同時解決了由于轉化設備和環境造成As、Fe、S、Si、Mn、Cu、Zn、Ca、Mg、Au等對產品污染問題，將黃磷雜質從20～500ppm降到0.01-0.1ppm并進一步生產成6N或7N級紅磷的生產工藝。

技術背景：電子級紅磷是半導體的摻雜、擴散劑，是化合物半導體GAP、INP的主要原料，電子級紅磷的純度要求達到99.9999％，尤其As的含量達到0.2ppm以下，甚至0.05ppm。目前，黃磷凈化的方法報道很多，但能將雜質含量降到0.01～0.1ppm的報道僅有兩種：1、色譜法：是用固體吸附劑或涂有金屬的載體做成特殊色譜柱，使氣體黃磷和惰性氣體通過該柱進行分離制得半導體工業級黃磷，該法在英國專利Brit?942831上有報道；2、磷化氫的還原法：它是將磷化氫送入真空系統，以冷卻去氣體中雜質，純的磷化氫進入加熱至900攝氏度的熱解爐內分解，加料速度為500cm3/h，未分解的磷化氫在用液氮冷卻的凝氣管中凝結，氫氣隨其積累送入中間容器，元素磷收集于石英瓶中，這種方法在日本公開特許公報59-217609中的記載。以上兩種方法，生產條件要求非常苛刻，而且稍有疏忽就有爆炸的危險。

發明內容：目的在于提供一種全新的電子級紅磷的生產工藝；與現有技術相比工藝簡單，生產的產品能完全滿足半導體工業的質量要求，只需嚴格控制工藝參數，保證物料暢通，生產較為安全。本發明工藝步驟依次為：(1)高純三氯化磷的制備：將分析純三氯化磷進行蒸餾，然后取蒸餾品進行精餾后，得到高純三氯化磷；(2)高純電子級黃磷的制備：在惰性氣體保護情況下，用高純氫還原劑通入到盛有高純三氯化磷的擴散爐中，并以氫氣為載體，將高純三氯化磷載入還原爐中，并在800～950℃加熱狀況下進行還原，用50-65℃的純水噴淋回收還原產生的磷蒸汽，收集黃磷并用50～65℃熱水洗滌后冷卻得白色或淺黃半透明液體的黃磷，再經過濾洗滌得到高純電子級黃磷；(3)將高純電子級黃磷轉化為高純電子級紅磷：將高純電子級黃磷放入轉化鍋中，在加溫過程中加入惰性氣體5-10千克，逐步升溫至300攝氏度后降到常溫，將產品取出，經破碎、篩分、洗滌、干燥后得到高純電子級紅磷產品。

本發明高純三氯化磷的具體的制備工藝條件是：將分析純三氯化磷放入已洗凈干燥的蒸餾釜中進行蒸餾，收集71-78攝氏度蒸餾品，然后將蒸餾品三氯化磷轉入精餾塔中進行精餾，收集71-76攝氏度精餾品，得到高純三氯化磷。本發明高純電子級黃磷的具體的制備工藝條件是：將高純三氯化磷放入已洗凈干燥的三口石英燒瓶或擴散爐中，經惰性氣體吹掃后通入高純氫氣，加熱到35-55攝氏度，在還原劑氫氣載體作用下三氯化磷進入還原爐，還原爐溫度控制在800-950攝氏度，氫氣需進行計量，還原產生的磷蒸汽用50-65攝氏度純水噴淋吸收，收集黃磷用50～65℃熱的純水洗滌三次得產品為白色或淺黃色半透明體黃磷，再經過濾熱水洗滌，得到高純電子級黃磷。本發明高純電子級黃磷轉化為高純電子級紅磷的具體的制備工藝條件為：直接將高純氫氣還原高純三氯化磷得的高純黃磷轉入轉化鍋，按以下時間控制升溫過程并充惰性氣體，20-80℃、充惰性氣體1-2千克、3-5小時，80-200攝氏度、充惰性氣體2-4千克、18-22小時，200-250攝氏度、不充惰性氣體、55-62小時，250-280攝氏度、充惰性氣體1-2千克、15-18小時，280-300攝氏度、充惰性氣體1-2千克、2-3小時，自然冷卻至常溫，歷時93-110小時，得到99.9999％高純紅磷產品。