1 Приминение бериллия. Свойства бериллия.

Бериллиевые бронзы (на основе медных сплавов)

Бериллий упрочняет медь, по местам дисперсного упрочнения, чему сплавы меди содержит до 2% меди

Атомная техника

Be и BeO имеет уникальные ядерно-физические свойства: малое сечение захвата тепловых нейтронов и большое поперечное сечение рассеяние нейтронов. Позволяет использовать бериллий в качествое отражателя и замедлителя в атомных установках.

Конструкционный материал

Обладает всем свойствами для конструкционного материала: низкая плотность-1,85 г/См3, тугоплавкость-1285, высокий модуль упругости-300ГПа

Гироприборостроение

Высокий модуль упругости, для того чтобы шарик не терял скорость. Изготовление роторов, платформ. Навигационные установки судов, подводных лодок, самолетов и ракет.

Металлооптика. Изготовление зеркал.

Свойства

Бериллий — относительно твердый, но хрупкий металл серебристо-белого цвета. На воздухе активно покрывается стойкой оксидной плёнкой BeO. Металлический бериллий относительно мало реакционноспособен при комнатной температуре. Порошок бериллия при поджигании горит ярким пламенем, при этом образуются оксид и нитрид. Галогены реагируют с бериллием при температуре выше 600 °C. С водородом бериллий непосредственно не реагирует.

2 Минералы Ве.

Берилл. Был известен за 3 тыс. лет до н.э. Его добывали в Египте; римский ученый Плиний установил, что берилл и изумруд имеют много общего. Изумруд является разновидностью берилла и цениться в настоящее время дороже алмаза. Другие разновидности берилла: аквамарин (голубовато-зеленый), морганит (розовый), гелиодор (золотистый). Берилл представляет собой комплексный алюмосиликат Ве и записывается 3BeO*Al₂O₃*6SiO₂. Теоретическое содержание Ве а алюмосиликате 5%, а ВеО - 14%, но фактически поскольку берилл имеет определенные примеси содержание Ве колеблется от 3 до 4 %, а ВеО от 10 до 12%. Природный берилл содержит до 15% связанной воды, которая удаляется при нагревании до 800⁰ С. Берилл встречается в виде гексагональных кристаллов зеленого или синего цвета размером до 6 м и массой до нескольких тонн. Берилл встречается в негматических породах магматического происхождения. Плотность 2,7+0,1 г/см³. Добыча берилла производится как правило ручной рудоразборкой.

Фенакит. Это силикат Ве, имеющий формулу BeSiO₄. Содержит 16,4 % или 46 % ВеО.

Бертрандит Be₄Si₂O₇(OH)

Гельвин - комплексный сульфосиликат (Mn,Fe, Zn)₄Be₄Si₃O₁₂S. Содержит около 4 % Ве, большие залежи в США (Нью-Мехико)

Хризоберилл BeAl₂O₄ Гердерит [СaBePO₄(OH, F)]

Эвклаз BeAlSiO₄*OH Гадолинит Be₂I₂FeSi₂O₁₀

Основные залежи минералов Ве в США, Бразилии, Аргентине, Юж.Африки, Индии, Австралии, Португалии, России, Китае, К-не. Стоимость 1 т концентратов содержащих берилл за последние 50 лет выросла с 33 до 700$, а стоимость Ве в слитках со 100 за 1кг до 400$.

3 Фторидный метод извлечения Ве из берилла.

Берилл является трудно вскрываемым минералом. В настоящее время существует 2 основных промышленных способа извлечения Ве из концентратов. Оба способа включают высокотемпературную переработку сырья (плавку или обжиг) благодаря чему Ве в виде соли переводится в водные растворы.

Основы теории. Для вскрытия концентрата производится смешение порошков концентрата и флюса кремнефтористого Na (КФН); далее производится обжиг, в результате которого образуется водорастворимая соль фторобериллат Nа.

3BeO*Al₂O₃*6SiO₂+6Na₂SiF₆=9SiO₂+3Na₂BeF₄+2Na₃AlF₆+3SiF₄

3Na₂BeF₄ - фторобериллат натрия Na₃AlF₆ - алюминевый криолит

SiF₄ - фторстый кремний (ядовитый газ)

Недостаток этого процесса состоит в выделении ядовитого газа - 4-х фтористого кремния. Процесс был усовершенствован с целью исключения образования SiF₄. С этой целью производится частичная замена Na₂SiF₆ на карбонат Nа и железофтористый Nа.

3BeO*Al₂O₃*6SiO₂+2Na₂SiF₆+Na₂CO₃=3Na₂BeF₄+8SiO₂+Al₂О₃+СО₂

3BeO*Al₂O₃*6SiO₂+2Na₃FeF₆ =3Na₂BeF₄+ Fe₂О₃+Al₂О₃+6SiO₂

Технология вскрытия.

Подготовка шихты. Концентрат измельчают до дисперсности -200 мкм в шаровой мельнице мокрого помола, фильтруют через фильтр и смешивают с пастообразным флюсом: Na₂SiF₆+Na₂CO₃ и Na₃FeF₄. После смешения пастообразную массу брикетируют и загружают в пламенную печь. Флюсы добавляют для облегчения вскрытия концентрата.

Обжиг. Проводится при t 750⁰ С в течение 2 ч. Снижение t обработки приводит к уменьшению производительности, а повышение - ведет к расплавлению шихты и переводит часть Ве в нерастворимую форму.

2*(3BeO*Al₂O₃*6SiO₂)+2Na₂SiF₆+2Na₃FeF₆+Na₂CO₃=6Na₂BeF₄+14SiO₂+

+2Al₂О₃+ Fe₂О₃+СО₂

Размол. Спеченные брикеты дробят в щековой дробилке и подвергают мокрому помолу в барабанной мельнице. Щелок, образовавшийся при микромом помоле и содержащий 4-5 г/л ВеО смешивают с растворами выщелачивания.

Выщелачивание. Проводят в реакторе с мешалкой. После отстаивания измельченной пульпы щелок деконтируют через фильтры и в реактор добавляют новую порцию воды. Эта операция повторяется до тех пор пока содержание Ве в шламе снизится настолько, что дальнейшее его извлечение становится экономически нецелесообразным. Выщелачивание проводят водой при комнатной t . Нагрев воды увеличивает содержание примесей (в частности Si). Длительное выщелачивание также увеличивает содержание примесей.

Осаждение. Раствор Na₂BeF₄ является промежуточным продуктом, в качестве конечного продукта гидрометаллургического передела целесообразно получать Be(OH)₂ и BeO. С этой целью раствор Na₂BeF₄ обрабатывают едким натром при t 100⁰ С и получают Be(OH)₂

Na₂BeF₄+2NaOH= Be(OH)₂ +4NaF

Нерастворимый осадок Be(OH)₂ отфильтровывают от раствора NaF. Для утилизации NaF и возвращение его в голову технологического процесса производят его обработку Fe2(SO4)3 для получения Na₃FeF₆.

12NaF+ Fe₂(SO₄)₃=2Na₃FeF₆+3Na₂SO₄

После фильтрации Na₃FeF₆ в виде пасты направляется на шихтоподготовку.

Прокалка. Полученный Be(OH)₂ может направлятся на пирометаллургические переделы производства металлического Ве или для получения керамики из ВеО. Для получения ВеО производится прокалка при 1000⁰ С. Полное обезвоживание происходит при 500⁰ С. Однако при этой t получается высокодисперсная рыхлая, нетехнологичная «пушенка» ВеО. Процесс сопровождается выделением вредных аэрозолей, поэтому должно быть организовано хорошее пылеулавливание.

Be(OH)₂→ВеО+Н₂О

Преимущество фторидного метода по сравнению сульфатным состоит в том, что полупродукты и реагенты не являются агрессивными, не вызывают коррозию аппаратуры, изготовленной из углеродистой стали.

Недостаток: полученный Весодержащий продукт ВеО содержит большое количество примесей чем при сульфатном методе.