Получение чистого оксида бериллия

Фторидный способ

Способ основан на вскрытии берилла с помощью комплексных фторидов: Na₂SiF₆ и Na₃FeF₆.

В результате взаимодействия берилла при температурах 750 - 800 °С с комплексными фторидами образуется растворимый в воде фторобериллат натрия Na₂BeF₄. Соединения других элементов, содержащиеся в продукте спекания, малорастворимы в воде.

При использовании Na₂SiF₆ в шихту вводят соду, чтобы предотвратить термическое разложение части фторосиликата натрия и потерю SiF₄. В этом случае взаимодействие при спекании описывается реакцией:

Be₃Al₂(Si₆O₁₈) + 2 Na₂SiF₆ + Na₂CO₃ = 3 Na₂BeF₆ + А1₂О₃ + 8 SiO₂ + CO₂ (4.29)

Усовершенствование процесса связано с заменой части кремнефторида натрия железным криолитом Na₃FeF₆, избирательно взаимодействующим с оксидом бериллия:

Be₃Al₂(Si₆O₁₈) + 2 Na₃FeF₆ = 3 Na₂BeF₄ + А1₂О₃ + Fe₂O₃ + 6 SiO₂ (4.30)

Преимущество процесса состоит в том, что железный криолит осаждают из маточного раствора от выделения гидроксида бериллия (рис. 4.7), содержащего NaF, добавлением сульфата железа

12 NaF + Fe₂(SO₄)₃ = 2 Na₃FeF₆ + 3 Na₂SO₄ (4.31)

Спекание ведут в барабанных или туннельных печах при 750 - 800 °С.

Полученные спеки измельчают и выщелачивают водой на холоду (при нагревании часть SiO₂ растворяется). Растворы содержат лишь небольшое количество примесей железа и алюминия, поэтому из них выделяют гидроксид бериллия без предварительной очистки.

Для получения зернистого гидроксида бериллия в раствор фторобериллата вводят избыток щелочи для образования Na₂BeO₂:

Na₂BeF₄ + 4 NaOH = Na₂BeO₂ + 4 NaF + 2 H₂O (4.32)

Затем раствор разбавляют и кипятят, при этом в результате гидролиза выделяется Ве(ОН)₂. После фильтрации, промывки, сушки и прокалки при 1000 ^оС в трубчатой вращающейся печи получают оксид бериллия, содержащий 98 % BeO. Извлечение бериллия в продукт ≈ 85 %.

Концентрат

Na₃FeF₆

Сода

Na₃SiF₆

Шихтовка

Спекание

Спек

Измельчение

Выщелачивание

H₂O

Кек (в отвал)

Раствор

NaOH

Осаждение гидроксида бериллия

Раствор

Be(OH)₂

Прокалка

BeO

H₂SO₄

Осаждение

Na₃FeF₆

Раствор (сброс)

Рис. 4.7 – Технологическая схема переработки бериллиевого концентрата фторидным способом

Преимущества фторидного способа перед сульфатным заключаются в более короткой схеме, проведении вскрытия при относительно низкой температуре и получении чистых растворов, из которых без предварительной очистки выделяют гидроксид бериллия. Недостаток способа - более высокие затраты на реагенты.

Применяют способы: карбонатно-аммонийный и ацетатный.

Карбонатно-аммонийный способ. Основан на растворении гидроксида бериллия в насыщенном растворе карбоната аммония, тогда как гидроксиды алюминия и железа нерастворимы в них. Дополнительная очистка от следов тяжелых металлов достигается осаждением сульфидов.

При кипячении раствора комплексный карбонат (NH₄)₂[Be(CO₃)₂] разлагается с выделением основного карбоната бериллия BeCO₃·nBe(OH)₂·mH₂O. Прокаливая его получают оксид бериллия BeO.

Ацетатный способ. Заключается в возгонке оксиацетата бериллия Ве₄О(СН₃СОО)_б при 360 - 400 °С.

Чистый оксид можно получить через кристаллогидрат сульфата бериллия BeSO₄∙4H₂O, который кристаллизуют выпариванием из сульфатного раствора. Кристаллы BeSO₄·4Н₂О очищают перекристаллизацией.

Термическим разложением сульфата бериллия при 1100 °С получают чистый оксид бериллия.

Дата добавления: 2014-01-11