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冶金百科 | 铍冶金工艺与装备 - 金属铍的制备

2024-02-20 10:30:49 来源:北方有色网
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简介:早期少量纯铍的生产是用氯化铍或氟化铍的电解法,得到鳞片状铍。但具有一定规模的工业生产都是用氟化铍镁热还原法制取。
早期少量纯铍的生产是用氯化铍或氟化铍的电解法,得到鳞片状铍。但具有一定规模的工业生产都是用氟化铍镁热还原法制取。

A 铍珠的制备

在铍的冶金制备过程中,将氢氧化铍制备得到氟化铍的过程,及镁还原制备铍珠的过程中,我国和美国布拉什·威尔曼的生产流程(图10-5)无本质区别,但具体做法上的差异很大。

首先将氢氧化铍和冶炼、加工过程产生的含铍废料用氟氢化铵溶解生产出氟铍化铵溶液。向溶液加入石灰,并加热至80℃使溶液中的沉淀脱除;过滤后向滤液中加硫化钠去除重金属离子,然后将溶液蒸发,冷却结晶和离心分离,产出氟铍化铵晶体进入烘干工序,母液返回蒸发;氟铍化铵加热分解得到氟化铍和氟化铵,氟化铍送下一工序,氟化铵用水吸收达到一定浓度后加配氢氟酸形成氟氢化铵溶液,返回溶解工序使用。

将氟化铍与金属镁一起装人一个直径为610mm的石墨坩埚,加热源为高频炉,功率100kW。每次加入约120kg氟化铍、43.5kg镁,反应周期为3.5h,炉料先缓慢加热,至650℃时镁熔化开始与氟化铵反应。在803℃时氟化铍熔化反应加快,至900~1000℃时使反应进行完毕。继续升温至1300℃,使熔化的铍分离出来并且浮到炉渣表面。把熔融的铍倒入石墨收料缸中凝固,然后在球磨中破碎和水浸,使铍珠和氟化镁分离,氟化铍也溶于水中。细粒的铍被氢氟酸溶解。还原工序的直接回收率为62%,总回收率为96%~97%。铍珠的成分是铍97%,镁1.5%,其他金属杂质0.2%~0.5%,碳0.07%,氧化铍0.1%。




我国水口山六厂氟化铍镁热还原法工艺流程如图10-6所示。工业氢氧化铍经硫酸溶解,EDTA络合,除去杂质元素后,得到精制Be(OH)2;加HF溶解,得含Be 70g/L的H2BeF4溶液,通入氨气,得到(NH4)2BeF4晶体;将(NH4)2BeF4在中频炉内分解成BeF2和NH4F,氟化铵进入收尘系统;氟化铍和镁在中频炉内还原,900℃下还原反应顺利进行,最后将温度提高到1300℃,使金属铍和氟化镁都熔化,铍聚集成块,浮在氟化镁熔体之上,一并倒入铸模冷却成饼状;将渣饼破碎、煮磨、筛分得金属铍珠和氟化镁。

B 氯化铍的熔盐电解

氯化铍熔盐电解法大致分两个步骤:先将氧化铍转化为无水氯化铍,再将氯化铍进行熔盐电解。将氧化铍转化为无水氯化铍时,为了使反应连续,需加木炭与生成的氧化合成CO:

BeO+Cl2+C→BeCl2+CO

用焦油作为制团料的黏结剂,也提供了一部分碳。氧化铍、木炭、焦油和水的比例是50:60:53:53。混合后压块,1000℃煅烧焦化。氯化炉一般呈方形,两侧装有导电的电极板,靠料块的电阻发热,使炉料加热至700~1000℃进行氯化反应。氯气从底部通入,生成的氯化物从上部一侧导至冷凝器中冷凝得到氯化铍。粗的氯化铍中仍含有一些杂质,如氧化铍和炭粉,通过蒸馏法净化。




氯化铍的电解是在制的电解槽中进行。大致等量的氯化铍和氯化钠混合后在坩埚中熔融,350℃下电解。镍坩埚本身作为阴极,石墨为阳极。电解结束后,将带孔的阴极筐从电解槽中取出,电解质从孔中流回到电解槽,将得到的金属铍洗涤、干燥,成为纯净的鳞片铍。原则工艺流程如图10-7所示。




从原则上来讲,使用电解法生产的鳞片铍比镁热还原法生产的铍珠更直接,流程短、工艺简单、成本低,其纯度也更高(表10-8)。但直到20世纪70年代,这种方法才在工业生产中得到实际应用,目前仅有Meterion公司具有该方法规模生产金属铍的能力。



         
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