사플루오르화망간의 제조 방법 document_id A220623051791

사플루오르화망간은 화학 산업에서 강력한 산화제로서 그리고 순수한 플루오르의 제조원으로서 사용된다. 사플루오르화망간에 대하여, 예를 들어 플루오르의 제조 방법이 알려져 있다[Russian Federation Patent 2,221,739, Class C01B 7/20, Date of Publication: April 1, 2004]. 이 방법은 예를 들어 출발 화합물로서 고 플루오르 함량을 갖는 염(육플루오르화칼륨(KF6) 및 사플루오르화망간(MnF4)) 및 K3NiF7, K2NiF6 및 K2CuF6와 같은 다른 염, 및 이와 유사한 화합물을 사용한다. 또한, 플루오르화제로서 사플루오르화테르븀을 사용하고 10-1 내지 10-5 Torr의 압력 하 고온(380 내지 460℃)에서 얻어지는 기체 생성물을 응축시켜 MnF2의 플루오르화를 수행하는 MnF4의 제조 방법이 알려져 있다[Soviet Union Inventor Certificate 1,428,702, Class C01G 45/06, Date of Publication: October 7, 1988]. 이러한 플루오르화제의 사용은 생성물의 분리를 어렵게 하고, 비용을 증가시킨다. 또한, 이플루오르화망간 및 삼플루오르화망간으로부터의 제조 방법을 포함하는 사플루오르화망간의 제조 방법에 관한 기재가 있다[Russian Journal of Inorganic Chemistry, Vol. 43, No. 4, 1998, pp. 465-469, Synthesis of Manganese Tetrafluoride at Atmospheric Pressure]. 이 기재는 삼플루오르화망간으로부터의 제조 방법이 이점을 가짐을 보여준다. 이 방법은 내부에 냉각 장치를 갖는 반응기 내에서 수행되고, 고체 생성물이 냉각 장치 부근에서 형성된다. 약 90 내지 120 g의 정제 형상의 출발 성분(MnF3)을 냉각 장치 부근의 가열 영역에 위치시킨다. 플루오르화는 450 내지 700℃의 온도 및 3.2 내지 12.6 g/h의 플루오르 공급 속도에서 일어난다. 플루오르화를 계속하기 위해, 형성된 생성물을 매 5분마다 진동법에 의해 또는 실린더형 스크레이퍼를 사용하여 수집기 내로 털어내며, 사플루오르화망간의 청회색 분말이 얻어진다. 플루오르 기체의 합성에 의해 중간 생성물로서 MnF4를 얻는 방법이 있다[Soviet Union Inventor Certificate 1,432,001, Class C01G 45/06, Publication Number: 1,932,001]. 여기서, 삼플루오르화망간(MnF3)으로부터 MnF4를 제조하는 단계를 기술한다. 삼플루오르화망간을 450 내지 650℃의 온도에서 산업 플루오르로 플루오르화시키고, 생성된 사플루오르화망간을 70℃ 이하에서 응축시킨다. MnF4가 사용된 경우, 이하의 반응식에 따라 플루오르 기체가 얻어진다. MnF4 → MnF3 + ½F2 상기 특허는 450 내지 650℃의 온도에서 플루오르를 함유하는 기체 스트림에서 MnF3의 상호작용에 의해 MnF4를 승화시키고, 70℃ 이하의 온도에서 이 기체를 응축시켜 MnF4를 얻는 제법을 기술한다. 그 다음에, 얻어진 사플루오르화망간을 70 내지 300℃로 가열시켜 고순도의 플루오르 기체를 얻을 수 있다. 이 방법의 단점은 MnF4로의 낮은 전환률, 및 가열에 의한 승화를 위한 복잡한 장치와 MnF4의 합성을 위한 수집의 필요에 있다. 이의 또다른 단점은 승화 및 응축을 위한 공정을 수행할 필요가 상업적 제조를 구성하기 곤란하게 한다. 본 발명자들은 MnF2를 MnF4의 승화 없이 플루오르 기체와 반응시켜 MnF4를 합성하기 위한 시도를 하였다. 그러나, 이 시도는 화합물의 용융 및 유리화로 끝났다. 따라서, 종래에는 간단한 공정에 의해 MnF4를 얻는 것이 불가능함을 확인하였다. 연구 과정 동안 출발 망간염의 플루오르화가 이의 입자 표면 상에서 진행되고, 입자 내로의 플루오르의 침투를 막는 입자의 소결이 수반됨을 발견하였다. 본 제안된 발명의 발명자들은 염의 완전한 플루오르화를 보장하는 방식으로 본 방법을 수행하는 목적 또는 입자의 가능한 내부 깊숙한 곳으로 플루오르의 침투 문제를 해결할 필요가 있음을 발견하였다. 이 목적은 반응 하의 임의의 출발 화합물 및 고체 입자를 분쇄하는 것을 포함하는 방법에 의해 달성된다. 003c#발명의 개시003e# 본 발명에 따른 사플루오르화망간의 제조 방법은 망간 화합물 및 플루오르화제를 250 내지 350℃의 온도 및 1.0 내지 10.0 MPa의 압력에서 반응시켜 화합물을 플루오르화시키고, 반응되는 출발 화합물 및 망간 화합물을 일정하게 또는 불연속적으로 크러슁(crushing)하거나 또는 분쇄(grinding)하는 것을 특징으로 한다. 반응되는 출발 화합물 및 망간 화합물은 반응기 내에서 이로부터 제거되지 않으면서 일정하게 또는 불연속적으로 크러슁되거나 또는 분쇄된다. 반응되는 출발 화합물 및 망간 화합물은 반응기 내에서 이로부터 제거되지 않으면서 볼 밀(ball mill) 또는 로드 밀(rod mill)에서 일정하게 또는 불연속적으로 크러슁되거나 또는 분쇄된다. 출발 화합물로서, MnF2, MnF2 수화물, MnCl2, MnCO3 및 MnO로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 2가 망간 화합물을 사용한다. 출발 화합물은 바람직하게는 MnF2 및/또는 이의 수화물을 포함한다. 플루오르화제는 F2, ClF 및 ClF3 중에서 선택되는 하나 이상의 성분을 포함한다. 플루오르화제는 바람직하게는 F2를 포함한다. 출발 화합물은 100 내지 400℃의 온도에서 -40℃ 이하의 이슬점을 갖는 불활성 기체로 전처리된다.