專利名稱：用于制備四氟化錳的方法
用于制備四氟化錳的方法本發(fā)明涉及用于制備四氟化錳的一種方法及其用于制備純化的元素氟的用途?？梢酝ㄟ^用元素氟對(duì)二氟化錳或三氟化錳進(jìn)行氟化而制備的四氟化錳是例如對(duì) 元素氟的制備有用的一種化合物，參見WO 2006/033474。雖然它在室溫下穩(wěn)定，當(dāng)加熱時(shí)它 分離出元素氟。形成的三氟化錳然后可以再次被氟化成四氟化錳。因而可以認(rèn)為四氟化錳 是元素氟的一個(gè)載體。優(yōu)點(diǎn)是元素氟可以在需要它的地方原位生產(chǎn)。另外，提供三氟化錳、 將它氟化成四氟化錳、以及使元素氟從該化合物中釋放出的多個(gè)步驟的組合可用于提供純 化的氟。四氟化錳的制備是原則上已知的。例如，可以在一個(gè)固/氣反應(yīng)中使固態(tài)的二氟 化錳或三氟化錳與元素氟反應(yīng)以形成四氟化錳。如在W02006/033480中所說明，如果從二 氟化錳開始，在第一步將這種化合物用具有-40°C的露點(diǎn)或在100°C -400°C的溫度之下的 一種惰性氣體進(jìn)行處理。應(yīng)用300°C-40(TC的溫度使干燥更有效。該氟化反應(yīng)發(fā)生在起始 材料的表面上并且伴隨有顆粒的燒結(jié)，這阻礙了氟滲透到這些顆粒中。因此，難以實(shí)現(xiàn)錳 氟為1 4的化學(xué)計(jì)量比。所述國際專利申請(qǐng)披露了一種方法，其中之前說明的固/氣反 應(yīng)是在加熱和壓力下進(jìn)行，同時(shí)連續(xù)或間斷地，這些顆粒被粉碎(壓碎或磨碎)。這可以通 過使用一個(gè)球磨機(jī)來進(jìn)行。本發(fā)明的問題是提供一種簡單并且有效的方法以生產(chǎn)具有高氟化度的四氟化錳。 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供用于制備純化氟的一種簡化的方法。這些以及其他目的通過如在權(quán)利要求中提出的本發(fā)明來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的方法提供用于通過固態(tài)的二氟化錳和/或三氟化錳顆粒與元素氟 反應(yīng)制備四氟化錳，其中在反應(yīng)過程中，使顆粒表面“新鮮”。這實(shí)質(zhì)上不進(jìn)行顆粒粉碎而實(shí) 現(xiàn)。在本發(fā)明的背景中，術(shù)語“實(shí)質(zhì)上不進(jìn)行顆粒粉碎而實(shí)現(xiàn)”的意思是這些顆粒未被有意 地壓碎、研磨、粉末化或碾磨，并且平均粒度在該過程中沒有顯著地變化、無論是一個(gè)更大 的平均尺寸、或無論是一個(gè)更小的平均尺寸。優(yōu)選地，與氟化之前的平均粒度相比氟化顆粒 的平均粒度處于1.5 1到1 1.5的范圍內(nèi)。為實(shí)現(xiàn)此粒度，這些顆粒優(yōu)選是通過防止 它們聚集并且提供與氟接觸時(shí)的新鮮表面的機(jī)械裝置進(jìn)行處理。例如這些裝置是在反應(yīng)器 內(nèi)部可移動(dòng)的多個(gè)部件，當(dāng)這些部件移動(dòng)時(shí)，攪拌其中的顆粒并且因此防止它們聚集，并且 通過機(jī)械沖擊，使得這些顆粒表面“新鮮”。術(shù)語“新鮮”的意思是將四氟化錳表面上的包覆 層至少部分地除去或使其成為多孔的以便另外的氟可以更容易地?cái)U(kuò)散進(jìn)入顆粒并且與新 鮮表面或未反應(yīng)的氟化錳進(jìn)行反應(yīng)。雖然可移動(dòng)的機(jī)械裝置是優(yōu)選的實(shí)施方案，也考慮了 可應(yīng)用的其他裝置，例如超聲輻射?？商娲兀哂泄潭ú考缍鄠€(gè)金屬板的一個(gè)反應(yīng)器能 以足夠的速度旋轉(zhuǎn)，這樣顆粒碰撞反應(yīng)器內(nèi)部的這些板的沖擊提供了新鮮表面。這些顆粒 和這些可移動(dòng)的或固定的裝置之間的沖擊應(yīng)足夠高以防止聚集、燒結(jié)以及玻璃化作用并且 實(shí)現(xiàn)一個(gè)良好的氟化程度，但不應(yīng)過于有力或強(qiáng)烈以致這些顆粒粉碎。優(yōu)選的機(jī)械裝置是用于混合的裝置，優(yōu)選具有螺旋裝置的攪拌器或混合器，例如 螺旋攪拌器或攪拌機(jī)，并且尤其優(yōu)選混合器螺桿。螺旋攪拌器并且尤其是混合器螺桿是非 常有利的，因?yàn)榉i不僅被水平地、而且垂直地?cái)嚢?，這似乎對(duì)與元素氟接觸的有效性具有一種積極的影響。這些裝置可以機(jī)械地致動(dòng)，例如，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)的軸?？商娲兀鼈?可以是磁力致動(dòng)。磁力致動(dòng)可以是有利的，例如，因?yàn)椴恍枰芊饧?。根?jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，提供了通過使固態(tài)的二氟化錳和/或三氟化錳 顆粒與元素氟反應(yīng)制備四氟化錳的一種方法，其中在反應(yīng)過程中通過施加機(jī)械沖擊使得顆 粒表面新鮮，其中該機(jī)械沖擊是通過一個(gè)攪拌器或一個(gè)混合器螺桿來實(shí)現(xiàn)的。二氟化錳或三氟化錳可以作為起始材料應(yīng)用。有時(shí)，在氟化錳中，至少由三氟化錳 看來，錳和氟之間的摩爾比不總是化學(xué)計(jì)量的，尤其是當(dāng)使用從四氟化錳中分離出的氟而 已經(jīng)獲得的氟化錳時(shí)。這種氟化錳可以包含三氟化錳、殘余四氟化錳，甚至一些二氟化錳。 可以與元素氟反應(yīng)以形成四氟化錳的任何非化學(xué)計(jì)量的氟化錳都適合作為起始材料。因此 起始材料可以表征為MnFx而2彡χ < 4 ；優(yōu)選χ等于或小于約3。二氟化錳可以用作一種起始材料。它通過以下方式可獲得使錳(II)鹽類，例如， 二氯化錳、氧化錳或碳酸錳與HF的反應(yīng)，并且隨后在一個(gè)烘箱中干燥(優(yōu)選一個(gè)抽真空的 烘箱)。碳酸錳對(duì)于二氟化錳是優(yōu)選的起始材料。如果起始材料包含水，優(yōu)選在進(jìn)行本發(fā)明 的反應(yīng)之前將它干燥，例如通過在一個(gè)烘箱中將它加熱，例如一個(gè)抽真空的烘箱或使惰性 氣體通過它，直到400°C的溫度。三氟化錳也適合作為起始材料。它可以通過二氟化錳與元素氟的反應(yīng)獲得。三氟 化錳的另一個(gè)來源是當(dāng)將四氟化錳加熱到分離出元素氟時(shí)獲得的殘余物。氟的量取決于起 始材料的氟化程度。二氟化錳的反應(yīng)式是MnF2+F2 —MnF4(I)三氟化錳的反應(yīng)式是MnF3+1/2 F2 ^ MnF4 (II)優(yōu)選地，氟的量近似地對(duì)應(yīng)于使氟化錳起始材料氟化以形成四氟化錳所需要的 量。優(yōu)選地，將氟化錳轉(zhuǎn)化成四氟化錳所需要的元素氟的摩爾比等于或大于0.9 1。優(yōu)選 等于或小于1.1 1。出于安全考慮，優(yōu)選等于或小于1 1。在本發(fā)明的方法中有用的一 個(gè)可能的氟來源是在壓力下儲(chǔ)藏在一個(gè)儲(chǔ)氣瓶中的可商購的氟。另一個(gè)來源是通過電化學(xué) 制備由HF在原位獲得的元素氟。所應(yīng)用的氟可以在反應(yīng)之前被純化。例如，可以使它與堿 金屬氟化物接觸，例如KF或NaF。由此，除去可能包含的HF。起始材料的粒度是可變的。具有等于或大于0. 1 μ m的尺寸的顆粒是適合的。具 有等于或小于5毫米的尺寸的顆粒是適合的。優(yōu)選地，粒度等于或大于1 μ m。優(yōu)選地，粒度 等于或小于0.5mm。更優(yōu)選地，粒度等于或小于200 μ m。當(dāng)然，無關(guān)重要的量(例如按這些 顆粒的重量計(jì)高到5%)可以處于對(duì)應(yīng)的優(yōu)選范圍之外。氟化反應(yīng)的反應(yīng)溫度是可變的。優(yōu)選地，它等于或高于160°C，尤其它是等于或高 于180°C。優(yōu)選地，它等于或低于330°C，尤其它等于或低于320°C。氟化過程中反應(yīng)器中的壓力優(yōu)選等于或高于2巴(絕對(duì)壓力)。優(yōu)選地，它等于或 高于3巴(絕對(duì)壓力)。盡管它可以更高，例如高達(dá)50巴(絕對(duì)壓力)或甚至更高，優(yōu)選 地，它等于或低于20巴(絕對(duì)壓力)。更優(yōu)選地，它低于10巴(絕對(duì)壓力)。更優(yōu)選地，它 低于8巴(絕對(duì)壓力)。仍然更優(yōu)選地，它低于7巴(絕對(duì)壓力)。一個(gè)高度優(yōu)選的范圍是 4巴(絕對(duì)壓力)到6. 5巴(絕對(duì)壓力)。專家已知將氟化錳完全氟化以生產(chǎn)MnF4是難以實(shí)現(xiàn)的。在固-氣反應(yīng)中，經(jīng)常這些固態(tài)的氟化錳顆粒的核心不是完美地易感于元素氟，并且因此，獲得了“四”氟化錳，而Mn 和氟之間的原子比并不精確地是1 4(即它仍含三氟化錳)。經(jīng)常，進(jìn)行更長的反應(yīng)時(shí)間 以生產(chǎn)更接近于理論化學(xué)計(jì)量比為1 4的一種產(chǎn)物。盡管如此，并非精確對(duì)應(yīng)于理論化 學(xué)計(jì)量比的一種產(chǎn)物也是適合的產(chǎn)物因?yàn)?，?dāng)然，其中包含的四氟化錳釋放元素氟。因此， 在本發(fā)明的方法中，該氟化反應(yīng)進(jìn)行到直至達(dá)到希望程度的氟化。優(yōu)選地，它進(jìn)行到直至制 備出具有化學(xué)式MnFx的氟化錳，其中χ等于或大于3. 75，優(yōu)選地等于或大于3. 9。為簡單 起見，MnFx (其中χ等于或大于3. 75)表示“四氟化錳”。至少在一部分反應(yīng)的過程中將機(jī)械沖擊施加到這些顆粒上以使表面新鮮。例如， 它可以間歇地施加。優(yōu)選地，它在至少50%的氟化反應(yīng)時(shí)間內(nèi)施加。更優(yōu)選地，它在氟化反 應(yīng)時(shí)間的至少70%的過程中施加，尤其優(yōu)選在至少90%的過程中施加。如以上提及，機(jī)械 沖擊可以通過攪拌器或混合器螺桿來實(shí)現(xiàn)。四氟化錳的制備可以在一個(gè)單一的步驟中進(jìn)行，無論是用二氟化錳或三氟化錳作 為一種起始材料。有可能中斷該制備過程，例如，以便分析氟化的程度。本發(fā)明的方法可以用于生產(chǎn)如以上說明的尤其適合于作為元素氟的載體的四氟 化錳，通過加熱所生成的四氟化錳可以釋放元素氟。根據(jù)本發(fā)明用于制備元素氟的方法的這一實(shí)施方案提供了 在一個(gè)步驟a)中如 以上說明使二氟化錳和/或三氟化錳與元素氟反應(yīng)以形成四氟化錳，并且在一個(gè)隨后的步 驟b)中，該步驟可以與步驟a)分開進(jìn)行，從步驟a)中制備的四氟化錳中釋放元素氟，并且 形成三氟化錳。術(shù)語“該步驟可以與步驟a)分開進(jìn)行”的意思是，例如，該氟化步驟a)可 以在一個(gè)生產(chǎn)工廠進(jìn)行，而步驟b)可以在使用的現(xiàn)場進(jìn)行?？商娲?，該氟化步驟a)可以 在某一時(shí)間進(jìn)行，而步驟b)可能稍后進(jìn)行，例如在需要氟的時(shí)候。相應(yīng)地，步驟a)以及b) 可以但一定不能在同一位置一個(gè)在另一個(gè)之后立刻進(jìn)行。當(dāng)然，可以使在步驟b)中形成的三氟化錳經(jīng)歷另一個(gè)步驟a)以形成四氟化錳，而 四氟化錳進(jìn)而又可以用于釋放元素氟。步驟a)以及b)可以是一個(gè)在另一個(gè)之后連續(xù)進(jìn)行 多次而在生產(chǎn)力上無任何下降。必須注意的是，步驟a)和b)的順序并非必須一定以步驟 a)開始。有可能以通過任意方法獲得的四氟化錳開始，用它進(jìn)行步驟b)，然后根據(jù)本發(fā)明 進(jìn)行步驟a)，等等。同樣可能的是在提供四氟化錳以及釋放元素氟的眾多步驟中，只有一個(gè) 氟化步驟是根據(jù)步驟a)進(jìn)行或一定數(shù)量的氟化步驟是根據(jù)步驟a)進(jìn)行，而非全部。在一 個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的氟化方法步驟a)至少進(jìn)行四次，步驟b)至少進(jìn)行五次。 在一個(gè)非常優(yōu)選實(shí)施方案中，步驟a)以及b)至少連續(xù)地進(jìn)行五次。涉及氟化的步驟a)以及涉及元素氟釋放的步驟b)的序列也可以應(yīng)用以提供純化 的氟。通過這種純化方法可以從氟中除去的雜質(zhì)尤其是HF以及氧。如以上說明，二氟化錳 或三氟化錳在步驟a)中與必須純化的元素氟反應(yīng)。隨后，在一個(gè)中間步驟中，將在反應(yīng)器 中生成的四氟化錳周圍的、包含雜質(zhì)的氣體空間抽真空。在這個(gè)抽真空步驟中將沒有與氟 化錳反應(yīng)的這些雜質(zhì)除去。隨后，進(jìn)行如以上所說明的步驟b)，其中通過從四氟化錳中分離 而提供在該反應(yīng)器中純化的元素氟。四氟化錳周圍的氣體空間可以是在其中制備四氟化錳 的反應(yīng)器的內(nèi)體積，或它可以是一個(gè)包含四氟化錳的一個(gè)容器。抽真空可以通過一個(gè)真空 泵進(jìn)行。壓力越低，總體上純化的程度越高。同樣在這里，如以上所說明，步驟a)以及b) 考慮到位置或時(shí)間可以分開進(jìn)行。
本發(fā)明的方法也可以在四氟化錳生產(chǎn)元素氟(如以上所說明，無論它是否為純化 的元素氟)的應(yīng)用之后應(yīng)用于對(duì)作為反應(yīng)產(chǎn)物的用過的三氟化錳進(jìn)行氟化。如果希望的話，可以提供裝有氟化錳的兩個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器，它們安排為相互平行。 操作用于生產(chǎn)四氟化錳的一個(gè)第一反應(yīng)器或一組第一反應(yīng)器；當(dāng)實(shí)現(xiàn)希望程度的氟化錳的 氟化時(shí)，停止通往第一反應(yīng)器或第一組反應(yīng)器的氟氣流，并且使其流向第二反應(yīng)器或第二 組反應(yīng)器。然后可以除去第一組的四氟化錳并且可以引入新的氟化錳以便稍后與新鮮的元 素氟重新開始反應(yīng)。這允許一個(gè)連續(xù)過程。來自關(guān)掉的一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器的四氟化錳可以被去除并且在別處通過簡單地將 它加熱而應(yīng)用于生產(chǎn)純化的元素氟，或者它可以直接在該反應(yīng)器中加熱，這樣釋放出純化 的元素氟并且可以將其儲(chǔ)藏或再循環(huán)至一個(gè)過程以進(jìn)一步使用。在氟釋放之后，所形成的 氟化錳可以再次用于吸收氟。對(duì)于專家而言，顯然元素氟是一種非常具有侵蝕性的物質(zhì)。因此，對(duì)于與元素氟接 觸的裝置的那些部件優(yōu)選使用耐氟材料。適合的耐氟材料是已知的。有用的材料是鎳、鎳 合金，例如，鉻鎳鐵合金(Inconel)或蒙乃爾合金(Monel)。還有可能使用涂覆有耐氟材料 或完全或部分地由耐氟材料制成的裝置。適合的聚合物是例如氟化的聚合物，例如，聚四氟 乙烯或它與氟化的丙烯或氯氟烯烴類的共聚物。根據(jù)本發(fā)明的方法具有優(yōu)于先有技術(shù)的方法的一些優(yōu)點(diǎn)。它允許在可比的低壓 下以及可比的低溫下生產(chǎn)四氟化錳，并且對(duì)有待氟化的顆粒的機(jī)械沖擊比在現(xiàn)有技術(shù)中要 小。因此，降低了裝置中腐蝕和磨損。它排除了為粉碎聚集體而中斷氟化過程的需要。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在氟化、氟釋放、再氟化、另一次氟釋放等等的連續(xù)的步驟中粒度保 持實(shí)質(zhì)上相同。因此，反應(yīng)條件不必適應(yīng)粒度的波動(dòng)。以下實(shí)例旨在進(jìn)一步詳細(xì)地解釋本發(fā)明而無意限制它。實(shí)例裝置使用的裝置是具有380ml的內(nèi)體積的一個(gè)鎳反應(yīng)器。它配有一個(gè)由鎳制成的磁耦 合混合器螺桿(magnet coupled mixer screw)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，它充當(dāng)一個(gè)攪拌器，致使這些顆 粒在螺桿的直徑內(nèi)上升并且沿其外側(cè)面下降。該混合器螺桿以30rpm的速度旋轉(zhuǎn)。該裝置 包含分別用于F2和N2的一個(gè)輸入管線，它通過閥門以及一個(gè)NaF柱與這些氣體的貯藏瓶連 接。該反應(yīng)器進(jìn)一步包含一個(gè)排出口，它通過一個(gè)滌氣器連接到一個(gè)排氣管線。該反應(yīng)器 還包含一個(gè)外部加熱系統(tǒng)。實(shí)例1 二氟化錳的制備將碳酸錳與水性HF反應(yīng)以形成二氟化錳。將反應(yīng)產(chǎn)物濾出，在一個(gè)烘箱中于 180°C和減壓下干燥12小時(shí)并且然后磨碎。含水量總計(jì)為按重量計(jì)大約0.5%到1%。該 物質(zhì)的鑒定通過XRD (X射線衍射)光譜法得到證實(shí)。實(shí)例2 四氟化錳的間斷制備將在實(shí)例1中制備的250g 二氟化錳轉(zhuǎn)移進(jìn)入反應(yīng)器。將反應(yīng)器抽真空并且啟動(dòng) 混合器螺桿以30rpm的一個(gè)速度旋轉(zhuǎn)。將反應(yīng)器加熱到約400°C并將一種惰性氣體流(51/ h)通過反應(yīng)器持續(xù)18小時(shí)。此后，該反應(yīng)器中二氟化錳的重量是約247g。在抽真空之后， 使元素氟通過一個(gè)進(jìn)入管線緩慢地進(jìn)入反應(yīng)器。調(diào)整管線中的壓力使得在該管線中的壓力升高到大約5. 2巴(絕對(duì)壓力)。使反應(yīng)器的溫度達(dá)到約174°C;持續(xù)監(jiān)控反應(yīng)器中的壓力 和溫度。然后，確定反應(yīng)器的重量并且與引入氟之前的重量相比。根據(jù)重量增加，計(jì)算出所 獲得的產(chǎn)物是MnF2.55。然后將反應(yīng)器加熱到200°C，并且再次引入氟直到該反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn) 5. 3巴(絕對(duì)壓力)的壓力。然后，將反應(yīng)器保持在200°C和5. 3巴(絕對(duì)壓力)持續(xù)約6 小時(shí)。然后將反應(yīng)器抽真空。重量增加表明具有化學(xué)式MnF2.97&組成。此時(shí)，將溫度增加 到250°C，并且再次將氟緩慢地引入反應(yīng)器直到該反應(yīng)器中的最終壓力等于約5. 3巴(絕對(duì) 壓力)。然后將該反應(yīng)器在這些溫度和壓力條件下保持約6小時(shí)。如由質(zhì)量差所計(jì)算，該組 成此時(shí)對(duì)應(yīng)于MnF3.66。將系統(tǒng)再次抽真空，加熱到300°C，允許氟緩慢地進(jìn)入反應(yīng)器直到反 應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)5. 3巴(絕對(duì)壓力)到5. 5巴(絕對(duì)壓力)的最終壓力，并且將反應(yīng)器在這些 條件下保持8小時(shí)。抽真空之后，可以通過質(zhì)量差計(jì)算出該組成是MnF3.89。其鑒定通過XRD 測量方法得到證實(shí)。實(shí)例3 制備四氟化錳的連續(xù)方法在真空和150°C下將干燥一整夜的247g 二氟化錳引入該反應(yīng)器并且將混合器螺 桿打開以30rpm的速度旋轉(zhuǎn)。將該反應(yīng)器排空，通過外部加熱的方式加熱到400°C并且用 51/h的惰性氣體吹掃20小時(shí)。由于去除了水重量損失為按重量計(jì)總計(jì)1. 2%。然后將該反應(yīng)器溫度降低到302°C到303°C并且緩慢地將氣態(tài)的氟引入該反應(yīng)器 并且在其中吸收，而同時(shí)該混合器螺桿連續(xù)地?cái)嚢璺磻?yīng)器中的這些固態(tài)成分。調(diào)整氟壓力 以使該反應(yīng)器中的壓力緩慢升高到約5巴(絕對(duì)壓力)并且然后高至6巴(絕對(duì)壓力)。 將該反應(yīng)器在連續(xù)的攪拌下在305°C下保持6小時(shí)。該反應(yīng)終止后，不再吸收氟，并且氟供 給管線中的壓力變?yōu)榕c該反應(yīng)器中的壓力相等。根據(jù)重量增加的計(jì)算，確定在該反應(yīng)器中 的氟化錳是MnFx, χ = 3. 98。該鑒定還通過XRD分析得到證實(shí)。實(shí)例4 四氟化錳的制備在真空和90°C下將干燥一整夜的246g 二氟化錳裝入反應(yīng)器。將氟供給該反應(yīng)器， 并且使該反應(yīng)器中的溫度緩慢地到達(dá)約305°C。該供給管線中的壓力是約5. 6巴到5. 9巴 (絕對(duì)壓力)。該反應(yīng)器中的壓力緩慢地升高。在約35小時(shí)之后，該反應(yīng)器中的壓力實(shí)質(zhì) 上和該供給管線中相同。停止氟的供給，并且將該反應(yīng)器在約305°C下保持另外8小時(shí)。通過重量對(duì)照，確定已經(jīng)形成了四氟化錳。實(shí)例5 由氟化錳生產(chǎn)元素氟將在實(shí)例2、3以及4中獲得的氟化錳在該反應(yīng)器中通過電加熱的方式加熱到 320°C到400°C。從高度氟化的氟化錳中分離出氟并且通過排出管線從反應(yīng)器中取出氟。由 此生產(chǎn)的元素氟可以用于任何目的，例如作為塑料部件表面的氟化劑，或者在半導(dǎo)體工業(yè) 中作為蝕刻劑或作為腔室清潔劑。在本實(shí)例中，為分析的目的將它通過碘化鉀溶液。分析 所形成的三碘化鉀，并且結(jié)果證實(shí)該反應(yīng)根據(jù)下式發(fā)生MnF4 — MnF3 與 1/2 F2 (III)實(shí)例6 元素氟的純化元素氟是用KF作為電解質(zhì)鹽通過電解無水HF來生產(chǎn)。它是通過與KF接觸以除去 大多數(shù)HF來進(jìn)行純化。在這一初步純化后，使它與二氟化錳在307°C下反應(yīng)。當(dāng)實(shí)現(xiàn)希望 的氟化程度時(shí)，將該反應(yīng)器排空，并且經(jīng)過排出管線從該反應(yīng)器中除去含雜質(zhì)的氣態(tài)成分。 將它們通過包含碘化鉀的一個(gè)洗凈器以除去包含的殘余氟、HF以及其他雜質(zhì)。
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在抽真空之后，關(guān)閉到真空泵的閥門，并且將該反應(yīng)器加熱以分離出元素氟，它是 高度純化的并且尤其可以用于需要這種純化的氟的應(yīng)用中，例如在半導(dǎo)體工業(yè)中作為蝕刻 氣體。所生成的大致具有化學(xué)式MnFxU =約3)的氟化錳可類似于實(shí)例3而再次氟化 (因?yàn)樵谄鹗疾牧现蟹扛?，消耗的氟更?。氟化以及氟釋放的這些步驟可以隨后進(jìn)行很多次而不影響所釋放的元素氟的純 度或氟化過程的可操作性。
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權(quán)利要求
一種用于制備四氟化錳的方法，通過使固態(tài)的二氟化錳和/或三氟化錳顆粒與元素氟進(jìn)行反應(yīng)，其中在所述反應(yīng)過程中，使顆粒表面新鮮但基本上不使顆粒粉碎。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使所述顆粒的表面新鮮而不應(yīng)用球磨機(jī)并且不應(yīng) 用棒磨機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使顆粒的表面與攪拌器或混合器螺桿相接觸而使 它們新鮮。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述顆粒上施加機(jī)械沖擊，所述機(jī)械沖擊使得 表面新鮮并且基本上防止所述顆粒聚集但不使所述顆粒粉碎。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中在所述二氟化錳或三氟化錳與氟之間至少50%的 反應(yīng)時(shí)間期間在所述顆粒上施加所述機(jī)械沖擊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述機(jī)械沖擊通過攪拌器或混合器螺桿實(shí)現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述攪拌器或混合器螺桿是磁力驅(qū)動(dòng)的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法是在等于或高于160°C，優(yōu)選等于或高于 180°C的溫度下進(jìn)行的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的方法，其中所述方法是在等于或低于325°C，優(yōu)選等于或 低于315°C的溫度下進(jìn)行的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述反應(yīng)是在等于或大于2巴(絕對(duì)壓力)，優(yōu) 選等于或大于3巴(絕對(duì)壓力)的壓力下進(jìn)行的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述反應(yīng)是在小于10巴(絕對(duì)壓力)，優(yōu)選等于 或小于8巴(絕對(duì)壓力)的壓力下進(jìn)行的。
12.一種用于制備元素氟的方法，其中使二氟化錳和/或三氟化錳在根據(jù)權(quán)利要求1至 11中的任何一項(xiàng)所述的步驟a)中與元素氟進(jìn)行反應(yīng)以生成四氟化錳，以及在隨后的步驟 b)中，使元素氟從步驟a)中制得的所述四氟化錳中釋放，并生成三氟化錳。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中使在步驟b)中生成的所述三氟化錳經(jīng)歷另一個(gè) 步驟a)以生成四氟化錳。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中通過隨后的步驟a)以及b)制備四氟化錳 至少五次。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中的任何一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟a)和b)之間，將所生成的四氟化錳周圍的氣體空間排空，并且由此制得純化的元素風(fēng)ο
全文摘要
通過二氟化錳或三氟化錳顆粒與元素氟之間的反應(yīng)制備四氟化錳。在該反應(yīng)過程中，例如通過在這些顆粒上的機(jī)械沖擊使得這些顆粒的表面新鮮。由此還防止了這些顆粒的聚集、燒結(jié)或玻璃化。該沖擊并非如此強(qiáng)烈以致將這些顆粒破碎。
文檔編號(hào)C01B7/20GK101888975SQ200880119782
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月11日
發(fā)明者烏爾里?！と?科伊羅, 斯特凡·帕爾謝姆, 普拉西多·加西亞-胡安, 阿爾夫·舒爾茨 申請(qǐng)人:蘇威氟有限公司