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冶金百科 | 鈹冶金工藝與裝備 - 金屬鈹?shù)闹苽?/h1>
2024-02-20 10:30:49 來源:中冶有色技術(shù)網(wǎng)
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簡介:早期少量純鈹?shù)纳a(chǎn)是用氯化鈹或氟化鈹?shù)碾娊夥?,得到鱗片狀鈹。但具有一定規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)都是用氟化鈹鎂熱還原法制取。
早期少量純鈹?shù)纳a(chǎn)是用氯化鈹或氟化鈹?shù)碾娊夥ǎ玫谨[片狀鈹。但具有一定規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)都是用氟化鈹鎂熱還原法制取。

A 鈹珠的制備

在鈹?shù)囊苯鹬苽溥^程中,將氫氧化鈹制備得到氟化鈹?shù)倪^程,及鎂還原制備鈹珠的過程中,我國和美國布拉什·威爾曼的生產(chǎn)流程(圖10-5)無本質(zhì)區(qū)別,但具體做法上的差異很大。

首先將氫氧化鈹和冶煉、加工過程產(chǎn)生的含鈹廢料用氟氫化銨溶解生產(chǎn)出氟鈹化銨溶液。向溶液加入石灰,并加熱至80℃使溶液中的鋁沉淀脫除;過濾后向濾液中加硫化鈉去除重金屬離子,然后將溶液蒸發(fā),冷卻結(jié)晶和離心分離,產(chǎn)出氟鈹化銨晶體進入烘干工序,母液返回蒸發(fā);氟鈹化銨加熱分解得到氟化鈹和氟化銨,氟化鈹送下一工序,氟化銨用水吸收達到一定濃度后加配氫氟酸形成氟氫化銨溶液,返回溶解工序使用。

將氟化鈹與金屬鎂一起裝人一個直徑為610mm的石墨坩堝,加熱源為高頻爐,功率100kW。每次加入約120kg氟化鈹、43.5kg鎂,反應(yīng)周期為3.5h,爐料先緩慢加熱,至650℃時鎂熔化開始與氟化銨反應(yīng)。在803℃時氟化鈹熔化反應(yīng)加快,至900~1000℃時使反應(yīng)進行完畢。繼續(xù)升溫至1300℃,使熔化的鈹分離出來并且浮到爐渣表面。把熔融的鈹?shù)谷胧樟细字心?,然后在球磨中破碎和水浸,使鈹珠和氟化鎂分離,氟化鈹也溶于水中。細粒的鈹被氫氟酸溶解。還原工序的直接回收率為62%,總回收率為96%~97%。鈹珠的成分是鈹97%,鎂1.5%,其他金屬雜質(zhì)0.2%~0.5%,碳0.07%,氧化鈹0.1%。




我國水口山六廠氟化鈹鎂熱還原法工藝流程如圖10-6所示。工業(yè)氫氧化鈹經(jīng)硫酸溶解,EDTA絡(luò)合,除去雜質(zhì)元素后,得到精制Be(OH)2;加HF溶解,得含Be 70g/L的H2BeF4溶液,通入氨氣,得到(NH4)2BeF4晶體;將(NH4)2BeF4在中頻爐內(nèi)分解成BeF2和NH4F,氟化銨進入收塵系統(tǒng);氟化鈹和鎂在中頻爐內(nèi)還原,900℃下還原反應(yīng)順利進行,最后將溫度提高到1300℃,使金屬鈹和氟化鎂都熔化,鈹聚集成塊,浮在氟化鎂熔體之上,一并倒入鑄模冷卻成餅狀;將渣餅破碎、煮磨、篩分得金屬鈹珠和氟化鎂。

B 氯化鈹?shù)娜埯}電解

氯化鈹熔鹽電解法大致分兩個步驟:先將氧化鈹轉(zhuǎn)化為無水氯化鈹,再將氯化鈹進行熔鹽電解。將氧化鈹轉(zhuǎn)化為無水氯化鈹時,為了使反應(yīng)連續(xù),需加木炭與生成的氧化合成CO:

BeO+Cl2+C→BeCl2+CO

用焦油作為制團料的黏結(jié)劑,也提供了一部分碳。氧化鈹、木炭、焦油和水的比例是50:60:53:53?;旌虾髩簤K,1000℃煅燒焦化。氯化爐一般呈方形,兩側(cè)裝有導(dǎo)電的電極板,靠料塊的電阻發(fā)熱,使?fàn)t料加熱至700~1000℃進行氯化反應(yīng)。氯氣從底部通入,生成的氯化物從上部一側(cè)導(dǎo)至冷凝器中冷凝得到氯化鈹。粗的氯化鈹中仍含有一些雜質(zhì),如氧化鈹和炭粉,通過蒸餾法凈化。




氯化鈹?shù)碾娊馐窃阪囍频碾娊獠壑羞M行。大致等量的氯化鈹和氯化鈉混合后在坩堝中熔融,350℃下電解。鎳坩堝本身作為陰極,石墨為陽極。電解結(jié)束后,將帶孔的陰極筐從電解槽中取出,電解質(zhì)從孔中流回到電解槽,將得到的金屬鈹洗滌、干燥,成為純凈的鱗片鈹。原則工藝流程如圖10-7所示。




從原則上來講,使用電解法生產(chǎn)的鱗片鈹比鎂熱還原法生產(chǎn)的鈹珠更直接,流程短、工藝簡單、成本低,其純度也更高(表10-8)。但直到20世紀70年代,這種方法才在工業(yè)生產(chǎn)中得到實際應(yīng)用,目前僅有Meterion公司具有該方法規(guī)模生產(chǎn)金屬鈹?shù)哪芰Α?/span>



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鈹冶金工藝 金屬鈹 鈹珠
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