Мазмұны

9.2 Берилл концентраттарынан бериллий қосылыстарын өндіру технологиясы

Берилл концентраттары әдетте бериллий оксидіне немесе гидроксидіне өңделеді, содан кейін бериллий өндірісінің бастапқы материалдары болып табылатын бериллийдің фториді немесе хлориді алынады.
Өнеркәсіптік тәжірибеде концентраттарды өңдеудің сульфатты және фторидті әдістері қолданылады.

Сульфатты әдіс
Бұл әдіс бериллийді алюминий мен темірмен бірге кремний диоксидінің негізгі бөлігін ерімейтін қалдықта қалдырып, сульфат ерітіндісіне ауыстыруға негізделген. Берилл концентрацияланған күкірт қышқылымен баяу әрекеттесетіндіктен, тіпті 200–250 ℃ температурада концентратты әкпен балқытуға немесе бериллді термиялық белсендіруге дайындық жұмыстары жүргізіледі.
Әкпен балқыту. Концентрат 1500 - 1600 ℃ температурада электр доғалы пештерде балқиды:

Балқыманы суда түйіршіктейді және түйіршіктер ұнтақталады. Балқыту нәтижесінде пайда болған қосылыстар күкірт қышқылымен жақсы ыдырайды.
Бериллдің термиялық активтенуі. Бұл әдіс концентратты 1700 оС-та доғалы пеште балқытудан тұрады, содан кейін суық ағынды суда түйіршіктеу арқылы тез салқындатып қатайтады. Бұл жағдайда берилл күкірт қышқылымен өзара әрекеттесуін белсендіретін құрылымдық өзгерістерге ұшырайды. Бериллийдің күкірт қышқылы ерітіндісіне толық ауысуы үшін (90–95%) гранулалар барабан пешінде 900 ℃ температурада SiO2-де қатты ВеО ерітіндісін ыдырату үшін күйдіріледі.
Әкпен балқытудан бұрын термиялық белсендірудің артықшылығы күкірт қышқылының аз шығыны болып табылады, бұл жағдайда кальций қосылыстарымен әрекеттесу үшін күкірт қышқылын пайдаланудың қажеті жоқ.
Сульфаттау және шаймалау. Бериллийді және басқа компоненттерді сульфаттарға ауыстыру үшін ұсақталған түйіршікті материал болат реакторларында 150 - 200 ℃ температурада концентрацияланған күкірт қышқылымен өңдейді. Содан кейін жартылай құрғақ масса қыздырылған кезде сумен шайылады. Бериллий, алюминий, темір, магний сульфаттары ерітіндіге өтеді. Ерітінділердің құрамы шамамен, г/л: ВеО - 32; A12O3 - 35; Fe2O3 - 2-3.
Ерітінділерді тазарту және бериллий гидроксидін бөліп алу. Сульфатты ерітінділерден бастапқыда алюминийдің көп бөлігі алюминий аммоний квасцы (NH4)2SO4×A12(SO4)3×24H2O түрінде шығарылады, олар ыстық сульфат ерітіндісіне артық аммоний сульфатын қосқанда түзіледі. Салқындағаннан кейін ерітіндіден алюминий кристалдарына 70–75% алюминий (3.1-сурет), сонымен бірге CaSO4-тің көп бөлігі бөлінеді. Ерітіндіде қалған алюминий, сондай-ақ темір Fe(II) қосылысы Fe(III)-ке дейін тотыққаннан кейін, рН = 3,8 + 4,2 кезінде гидроксидтер түрінде бөліп алынады.

Тазартылған ерітіндіден Ве(ОН)2 екі жолмен бөлінеді:
1) Сілтіні қосу немесе аммиакты өткізу арқылы Ве(ОН)2 тікелей тұндыру. рН = 7,5 ерітіндіні 95-98 ℃ дейін қыздыру кезінде жақсы сүзілген Ве(ОН)2 тұнбасы (β-пішін) бөлінеді;
2) ерітіндіге берилий сульфаты мен артық натрий гидроксиді қосу арқылы алынған натрий бериллатының гидролитикалық ыдырауы:

Ерітінді қайнаған кезде натрий бериллатының гидролизі нәтижесінде бериллий гидроксидінің түйіршікті тұнбасы бөлінеді. рН = 11,5 ұстап тұрғанда тұнбаға бериллий гидроксидінің максималды мөлшері түседі.
Темір мен алюминий қоспаларын ерітіндіде ұстап тұру үшін суық ерітіндіге күрделі реагент қосылады, мысалы, темір мен алюминийді күшті ішкі қосылыстарға байланыстыратын этилендиаминтетрацет қышқылының тұзы (ЭДТА).
Алынған бериллий гидроксиді таза бериллий оксиді мен бериллий тұздарын алу үшін бастапқы материал ретінде қолданылады. Одан сондай - ақ 700–800℃ температурада кальцинация арқылы бериллий техникалық оксиді алынады.
Фторидті әдіс Na2SiF6 және Na3FeF6 күрделі фюридтер арқылы бериллді аутопсиялауға негізделген. Бериллдің 750 - 800 ℃ температурада күрделі фторидтермен әрекеттесуі нәтижесінде суда еритін натрий фторобериллаты Na2BeF4 түзіледі. Агломерация өніміндегі басқа элементтердің қосылыстары суда аз ериді.
Na2SiF6 қолданған кезде натрий фторосиликатының бір бөлігінің термиялық ыдырауын және SiF4 жоғалуын болдырмау үшін шихтаға сода қосылады. Бұл жағдайда агломерация кезіндегі өзара әрекеттесу мына реакциямен сипатталады:

Кейіннен процесс натрий кремний фторидінің бір бөлігін бериллий оксидімен селективті әрекеттесетін темір криолитімен (Na3FeF6) алмастыру арқылы жетілдірілді:

Процестің маңызды