ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Производство металлического бериллия из "Химия бериллия" В настоящее время существуют два промышленных процесса. В первом бериллий селективно извлекают спеканием берилла с фторсиликатом натрия с последующим выщелачиванием водой (Копб-процесс). Во втором—бериллий переводят в растворимое состояние термической обработкой берилла, которая изменяет его кристаллическое строение, что значительно упрощает вскрытие его серной кислотой. Из вскрытого материала выщелачиваются бериллий и другие растворимые сульфаты. В противоположность Копб-процессу, этот процесс совершенно неселективен и требует последующего разделения бериллия и алюминия. [c.118] Растворимость гидроокиси бериллия в присутствии избытка фторида при таком pH раствора минимальна. Гидроокись бериллия, осажденная на холоду, гелеобразна, но из горячих растворов она выделяется в виде гранулированного, легко отфильтровываемого продукта [10]. [c.119] Более чистый продукт получается в процессе, описанном Брайэнтом И]. Согласно этой методике, сырую гидроокись бериллия, осажденную при рН=12, растворяют в минимальном количестве щелочи. Раствор образованного бериллата натрия медленно нагревают до 45—50° С, при этом коагулируют примеси, главным образом, гидроокись железа, нерастворимую в щелочи. Их отфильтровывают, а гранулированную гидроокись бериллия осаждают кипячением очищенного бериллат-ного раствора. [c.119] Наиболее важной частью Копб-процесса является операция спекания. Считают [12], что спекание протекает в три стадии. [c.119] Давление тетрафторида кремния над фторсиликатом натрия составляет 65 мм рт. ст. при 530° С и 560 мм рт ст. при 672° С [13]. [c.120] Осуществление Копб-процесса при использовании низкосортных флотационных концентратов встречает серьезные трудности из-за присутствия в концентратах фосфатов и кальцийсодержащих минералов [9, 14]. Вредное влияние фосфата заключается в том, что он уменьшает количество водорастворимого бериллия. Хотя неизвлеченный бериллий и можно выделить разбавленной серной кислотой (pH 2,5), но при этом и фосфаты переходят в раствор. К сожалению, другие примеси, в частности кальций и кремнезем, при этом также растворяются, что является серьезной помехой при осуществлении процесса вскрытия берилла, так как при взаимодействии их с гидроокисью бериллия образуются нерастворимые в щелочи продукты. [c.121] Результаты, аналогичные приведенным в работе [12] по механизму спекания, были получены экспериментально на низкосортных концентратах [14]. При осуществлении реакции в закрытой печи при 750°С с использованием концентрата, содержащего 2% ВеО, при весовом отношении реагент концентрат, равном 0,5, максимальное давление устанавливалось приблизительно через 4 мин. За это время разлагалось около 60% фторсиликата натрия. Давление нарастало гораздо быстрее, чем в том случае, когда нагревали один фтор-силикат натрия. Образование водорастворимого бериллия полностью заканчивалось через час. К этому времени почти заканчивалось повторное поглощение тетрафторида кремния. Присутствие Sip4 увеличивало начальную скорость реакции, что объясняется, по-видимому, некоторым увеличением периода поддержания высокой концентрации фторсиликата. Эта работа имеет большое значение, так как она показала, что тетрафторид кремния принимает непосредственное участие в процессе спекания. Получение максимального количества водорастворимого бериллия зависит от повторного поглощения тетрафторида кремния. Эти результаты еще раз подчеркивают необходимость удержания 31р4 в сфере реакции, а также необходимость сравнительно короткого времени спекания. [c.122] Концентрация кислоты, применяющейся на стадии сульфатизации в процессе плавление — охлаждение , имеет большое значение [9, 14]. Для оптимального извлечения бериллия из продукта, хорошо закристаллизовавшегося на стадии повторной термической обработки, требуется 85%-ная H2SO4. Для извлечения Ве из стекловидного (по данным рентгеноструктурного анализа) продукта, полученного быстрым охлаждением расплавленного берилла, наилучшие результаты достигаются при использовании более разбавленной (20—40%-ной) кислоты. Но и при этом доля извлекаемого бериллия обычно ниже, чем извлекаемого из частично закристаллизованного продукта после повторной термической обработки. [c.123] Для выяснения механизма процесса плавление — охлаждение изучались фазовые изменения, происходя щие при охлаждении расплава чистого берилла [16] Исследование микроструктуры при высоких температу рах дополнялось рентгеноструктурным анализом охла жденных образцов. В процессе нагревания берилл на чинает спекаться примерно при 1300° С, первые при знаки жидкой фазы появляются при 1490° С, и при 1590° С образуется однородный расплав. Состав фаз, образующихся при охлаждении, зависит от многих условий. При относительно медленном охлаждении 200 град/сек) первичной фазой является окись бериллия, и при выдерживании расплава при 1500° С после кристаллизации окиси бериллия начинает выделяться хризоберилл. Эти же две фазы первыми появляются из медленно нагреваемого стекловидного продукта. Обе эти фазы характеризуются плотной упаковкой кислородных ионов. При больших скоростях охлаждения (200—350 град сек) вместе с окисью бериллия кристаллизуется муллит, имеющий более открытую структуру. При еще больших скоростях охлаждения (400—500 град/сек) наблюдается образование только модифицированного фенакита, и при скорости охлаждения выше 750 град сек образуется аморфный стекловидный продукт. Наряду с этим обнаружено, что при повышении скорости нагревания стекловидного продукта вместе с окисью бериллия и хризобериллом кристаллизуются муллит и модифицированный фенакит. [c.124] Берилл полностью разлагается при нагревании с соединениями кальция (чаще всего с известняком) или карбонатом натрия [7, 18, 19]. Эти процессы отличаются от описанных процессов использованием больших коли- честв щелочи. Процессы с использованием больших количеств щелочи не применяются для переработки высокосортного берилла, по всей вероятности, они могут оказаться полезными при переработке низкосортных концентратов [14]. Было предложено выдерживать берилл с известняком при температурах спекания (1100— 1250° С) [18], но этому мешает начинающееся оплавление компонентов. Б результате при охлаждении образуются стекловидные продукты, которые, с одной стороны, трудно извлечь из приемных контейнеров а с другой — они плохо поддаются измельчению. Гораздо проще полностью расплавить шихту и охладить ее распылением в воду в результате получается легко рассыпающийся реакционноспособный продукт. Температура плавления шихты зависит от весового отношения известняк концентрат. Шихта с отношением 0,54 плавится при 1500° С, а шихта с отношением 1—при 1250° С. Поскольку в этом процессе важным является отношение СаО SiOa, а содержание ЗЮг одинаково как в концентрате, так и в высокосортном берилле, отношение известняк концентрат не зависит от содержания бериллия в концентрате. Как и в процессе плавление — охлаждение , продукт, спеченный с известняком, обрабатывают серной кислотой, а растворимые сульфаты металлов выщелачивают затем водой. [c.125] Процесс экстракции бериллия заметно отличается от хорошо изученного процесса экстракции урана ЭГФК-Сравнительно малая скорость экстракции бериллия требует для 98%-ного извлечения большего, чем при экстракции урана, числа ступеней экстракции. Значитель ные трудности вызывает высокая концентрация (0,3— 0,4 М) бериллия в водной фазе. Непрерывный поток органической фазы в смесителе создать невозможно из-за осложнений, возникающих при разделении фаз. Это, в свою очередь, осложняет создание необходимого для нейтрализации высокой концентрации бериллия в водном растворе отношения потоков органической фазы к водной фазе больше 1 (0 В 1). Концентрация ЭГФК в растворе не должна превышать 0,5 М из-за высокой вязкости органической фазы. Таким образом, очевидно, что направление потоков в процессе экстракции бериллия не должно быть таким строго противоточным, как при экстракции урана. [c.126] Более полное рассмотрение вопросов, касающихся экстракции бериллия, приведено в работе [20]. [c.127] Как было показано рядом исследователей, хлорид-ный метод применим для переработки как высокосортного берилла [23, 24], так и низкосортных концентратов [25]. Его можно осуществить пропусканием хлора над хорошо смешанными порошками берилла и углерода. [c.127] Вернуться к основной статье