Важнейшее промежуточное звено фторхимии – плавиковая кислота
2025-10-07
Фторсодержащие химические продукты находят широкое применение в литий-ионных батареях, включая, но не ограничиваясь, электролит LiPF6, связующее PVDF, а также распространенные добавки, такие как LiFSI, FEC, LiODFB, LiTFSI, фторбензол и другие. Они являются незаменимым ключевым сырьем для литий-ионных батарей. В производстве фторсодержащих химических продуктов плавиковая кислота служит важнейшим промежуточным звеном, и большинство процессов получения фторсодержащих соединений проходят через стадию её использования. В данной статье кратко представлены области применения, производственные процессы и рыночная ситуация плавиковой кислоты.
1.Свойства и области применения
Плавиковая кислота представляет собой водный раствор фтороводорода, бесцветный, дымящий, с резким раздражающим запахом. Она обладает сильной коррозионной активностью по отношению к металлам, стеклу и материалам, содержащим кремний. Вдыхание паров или контакт с кожей могут привести к трудноизлечимым ожогам.
Плавиковая кислота подразделяется на безводную плавиковую кислоту (безводный фтористый водород, AHF) и водную плавиковую кислоту. Водная плавиковая кислота, в свою очередь, в зависимости от степени чистоты делится на техническую и электронную.
Безводная плавиковая кислота в основном используется для производства последующих фторсодержащих продуктов, включая хладагенты, фторсодержащие тонкие химикаты, фторсодержащие полимеры, неорганические фториды и т.д., причем на долю хладагентов приходится около половины спроса.
Электронная плавиковая кислота получается путем очистки технической плавиковой кислоты с помощью ректификации, абсорбции сверхчистой водой, а затем дополнительной очистки методами суббоельной дистилляции, вакуум-дистилляции, ультрафильтрации с порами менее 0.2 мкм и другими процессами, что обеспечивает чрезвычайно высокую чистоту. Электронная плавиковая кислота способна быстро разъедать кремнийсодержащие материалы и в основном используется для очистки и травления микросхем. При применении её можно комбинировать с перекисью водорода, аммиачной водой, азотной кислотой, уксусной кислотой и другими веществами. Она является важным электрохимическим продуктом. Около половины её объёма используется в промышленности интегральных схем, примерно по 20% приходится на фотоэлектрическую промышленность и производство дисплеев соответственно.
2.Производственные процессы
Производственные процессы получения плавиковой кислоты включают флюоритовый метод, метод фторкремниевой кислоты и метод переработки хвостов флюорита. Основным является флюоритовый метод, на долю которого приходится более 90% производственных мощностей.
Принцип флюоритового метода заключается во взаимодействии флюорита (CaF₂) с концентрированной серной кислотой с образованием HF. Производственный процесс схематично представлен ниже.Диаграмма процесса здесь.
Метод фторкремниевой кислоты использует в качестве сырья разбавленную фторкремниевую кислоту, являющуюся побочным продуктом фосфорной промышленности, для получения плавиковой кислоты. Существуют два основных варианта этого метода. Первый вариант предполагает прямую реакцию фторкремниевой кислоты с концентрированной серной кислотой с образованием HF и SiF₄, с последующей очисткой и выделением безводной плавиковой кислоты. Другой вариант заключается в предварительном получении фторсиликата из фторкремниевой кислоты с последующим его разложением концентрированной серной кислотой для получения HF. Технологические схемы представлены ниже.Диаграммы процессов здесь.
Преимущество метода фторкремниевой кислоты — низкая себестоимость. Поскольку сырьё является побочным продуктом фосфорной промышленности, затраты примерно на 20% ниже по сравнению с флюоритовым методом. Недостатком является образование большого количества разбавленной серной кислоты, которую необходимо возвращать в производственный цикл фосфорной промышленности для повторного использования, в противном случае её утилизация затруднена. Кроме того, этот метод предъявляет более высокие требования к технологии и является относительно более сложным.
По мере постепенного истощения запасов флюорита в стране и ежегодного снижения его качества, метод фторкремниевой кислоты приобретает всё большее значение. Уже значительное количество предприятий начало размещать производственные мощности по выпуску плавиковой кислоты вблизи предприятий фосфорной промышленности.
3.Рыночная ситуация
Как промежуточный продукт, плавиковая кислота в основном используется в производстве хладагентов, фторсодержащих тонких химикатов, фторсодержащих полимеров, неорганических фторидов и т.д., причем на долю хладагентов приходится около половины спроса.
