用于制备四氟化锰的方法技术

通过二氟化锰或三氟化锰颗粒与元素氟之间的反应制备四氟化锰。在该反应过程中，例如通过在这些颗粒上的机械冲击使得这些颗粒的表面新鲜。由此还防止了这些颗粒的聚集、烧结或玻璃化。该冲击并非如此强烈以致将这些颗粒破碎。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及用于制备四氟化锰的一种方法及其用于制备纯化的元素氟的用途。可以通过用元素氟对二氟化锰或三氟化锰进行氟化而制备的四氟化锰是例如对 元素氟的制备有用的一种化合物，参见WO 2006/033474。虽然它在室温下稳定，当加热时它 分离出元素氟。形成的三氟化锰然后可以再次被氟化成四氟化锰。因而可以认为四氟化锰 是元素氟的一个载体。优点是元素氟可以在需要它的地方原位生产。另外，提供三氟化锰、 将它氟化成四氟化锰、以及使元素氟从该化合物中释放出的多个步骤的组合可用于提供纯 化的氟。四氟化锰的制备是原则上已知的。例如，可以在一个固/气反应中使固态的二氟 化锰或三氟化锰与元素氟反应以形成四氟化锰。如在W02006/033480中所说明，如果从二 氟化锰开始，在第一步将这种化合物用具有-40°C的露点或在100°C -400°C的温度之下的 一种惰性气体进行处理。应用300°C-40(TC的温度使干燥更有效。该氟化反应发生在起始 材料的表面上并且伴随有颗粒的烧结，这阻碍了氟渗透到这些颗粒中。因此，难以实现锰 氟为1 4的化学计量比。所述国际专利申请披露了一种方法，其中之前说明的固/气反 应是在加热和压力下进行，同时连续或间断地，这些颗粒被粉碎(压碎或磨碎)。这可以通 过使用一个球磨机来进行。本专利技术的问题是提供一种简单并且有效的方法以生产具有高氟化度的四氟化锰。 本专利技术的另一个目的是提供用于制备纯化氟的一种简化的方法。这些以及其他目的通过如在权利要求中提出的本专利技术来实现。根据本专利技术的方法提供用于通过固态的二氟化锰和/或三氟化锰颗粒与元素氟 反应制备四氟化锰，其中在反应过程中，使颗粒表面“新鲜”。这实质上不进行颗粒粉碎而实 现。在本专利技术的背景中，术语“实质上不进行颗粒粉碎而实现”的意思是这些颗粒未被有意 地压碎、研磨、粉末化或碾磨，并且平均粒度在该过程中没有显著地变化、无论是一个更大 的平均尺寸、或无论是一个更小的平均尺寸。优选地，与氟化之前的平均粒度相比氟化颗粒 的平均粒度处于1.5 1到1 1.5的范围内。为实现此粒度，这些颗粒优选是通过防止 它们聚集并且提供与氟接触时的新鲜表面的机械装置进行处理。例如这些装置是在反应器 内部可移动的多个部件，当这些部件移动时，搅拌其中的颗粒并且因此防止它们聚集，并且 通过机械冲击，使得这些颗粒表面“新鲜”。术语“新鲜”的意思是将四氟化锰表面上的包覆 层至少部分地除去或使其成为多孔的以便另外的氟可以更容易地扩散进入颗粒并且与新 鲜表面或未反应的氟化锰进行反应。虽然可移动的机械装置是优选的实施方案，也考虑了 可应用的其他装置，例如超声辐射。可替代地，具有固定部件如多个金属板的一个反应器能 以足够的速度旋转，这样颗粒碰撞反应器内部的这些板的冲击提供了新鲜表面。这些颗粒 和这些可移动的或固定的装置之间的冲击应足够高以防止聚集、烧结以及玻璃化作用并且 实现一个良好的氟化程度，但不应过于有力或强烈以致这些颗粒粉碎。优选的机械装置是用于混合的装置，优选具有螺旋装置的搅拌器或混合器，例如 螺旋搅拌器或搅拌机，并且尤其优选混合器螺杆。螺旋搅拌器并且尤其是混合器螺杆是非 常有利的，因为氟化锰不仅被水平地、而且垂直地搅拌，这似乎对与元素氟接触的有效性具有一种积极的影响。这些装置可以机械地致动，例如，通过电机驱动的轴。可替代地，它们 可以是磁力致动。磁力致动可以是有利的，例如，因为不需要密封件。根据本专利技术的一个优选实施方案，提供了通过使固态的二氟化锰和/或三氟化锰 颗粒与元素氟反应制备四氟化锰的一种方法，其中在反应过程中通过施加机械冲击使得颗 粒表面新鲜，其中该机械冲击是通过一个搅拌器或一个混合器螺杆来实现的。二氟化锰或三氟化锰可以作为起始材料应用。有时，在氟化锰中，至少由三氟化锰 看来，锰和氟之间的摩尔比不总是化学计量的，尤其是当使用从四氟化锰中分离出的氟而 已经获得的氟化锰时。这种氟化锰可以包含三氟化锰、残余四氟化锰，甚至一些二氟化锰。 可以与元素氟反应以形成四氟化锰的任何非化学计量的氟化锰都适合作为起始材料。因此 起始材料可以表征为MnFx而2彡χ < 4 ；优选χ等于或小于约3。二氟化锰可以用作一种起始材料。它通过以下方式可获得使锰(II)盐类，例如， 二氯化锰、氧化锰或碳酸锰与HF的反应，并且随后在一个烘箱中干燥(优选一个抽真空的 烘箱)。碳酸锰对于二氟化锰是优选的起始材料。如果起始材料包含水，优选在进行本专利技术 的反应之前将它干燥，例如通过在一个烘箱中将它加热，例如一个抽真空的烘箱或使惰性 气体通过它，直到400°C的温度。三氟化锰也适合作为起始材料。它可以通过二氟化锰与元素氟的反应获得。三氟 化锰的另一个来源是当将四氟化锰加热到分离出元素氟时获得的残余物。氟的量取决于起 始材料的氟化程度。二氟化锰的反应式是MnF2+F2 —MnF4(I)三氟化锰的反应式是MnF3+1/2 F2 ^ MnF4 (II)优选地，氟的量近似地对应于使氟化锰起始材料氟化以形成四氟化锰所需要的 量。优选地，将氟化锰转化成四氟化锰所需要的元素氟的摩尔比等于或大于0.9 1。优选 等于或小于1.1 1。出于安全考虑，优选等于或小于1 1。在本专利技术的方法中有用的一 个可能的氟来源是在压力下储藏在一个储气瓶中的可商购的氟。另一个来源是通过电化学 制备由HF在原位获得的元素氟。所应用的氟可以在反应之前被纯化。例如，可以使它与碱 金属氟化物接触，例如KF或NaF。由此，除去可能包含的HF。起始材料的粒度是可变的。具有等于或大于0. 1 μ m的尺寸的颗粒是适合的。具 有等于或小于5毫米的尺寸的颗粒是适合的。优选地，粒度等于或大于1 μ m。优选地，粒度 等于或小于0.5mm。更优选地，粒度等于或小于200 μ m。当然，无关重要的量(例如按这些 颗粒的重量计高到5%)可以处于对应的优选范围之外。氟化反应的反应温度是可变的。优选地，它等于或高于160°C，尤其它是等于或高 于180°C。优选地，它等于或低于330°C，尤其它等于或低于320°C。氟化过程中反应器中的压力优选等于或高于2巴(绝对压力)。优选地，它等于或 高于3巴(绝对压力)。尽管它可以更高，例如高达50巴(绝对压力)或甚至更高，优选 地，它等于或低于20巴(绝对压力)。更优选地，它低于10巴(绝对压力)。更优选地，它 低于8巴(绝对压力)。仍然更优选地，它低于7巴(绝对压力)。一个高度优选的范围是 4巴(绝对压力)到6. 5巴(绝对压力)。专家已知将氟化锰完全氟化以生产MnF4是难以实现的。在固-气反应中，经常这些固态的氟化锰颗粒的核心不是完美地易感于元素氟，并且因此，获得了“四”氟化锰，而Mn 和氟之间的原子比并不精确地是1 4(即它仍含三氟化锰)。经常，进行更长的反应时间 以生产更接近于理论化学计量比为1 4的一种产物。尽管如此，并非精确对应于理论化 学计量比的一种产物也是适合的产物因为，当然，其中包含的四氟化锰释放元素氟。因此， 在本专利技术的方法中，该氟化反应进行到直至达到希望程度的氟化。优选地，它进行到直至制 备出具有化学式MnFx的氟化锰，其中χ等于或大于3. 75，优选地等于或大于3. 9。为简单 起见，MnFx本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备四氟化锰的方法，通过使固态的二氟化锰和／或三氟化锰颗粒与元素氟进行反应，其中在所述反应过程中，使颗粒表面新鲜但基本上不使颗粒粉碎。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：乌尔里希塞塞克科伊罗，普拉西多加西亚胡安，斯特凡帕尔谢姆，阿尔夫舒尔茨，
申请(专利权)人：苏威氟有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]