Оналбаева Ж.С.

 

Восточно-Казахстанский государственный технический университет

им. Д. Серикбаева, г. Усть-Каменогорск, Казахстан

 

Современное состояние фторидной технологии производства гидроксида бериллия из минерального сырья

 

В настоящее время существуют два промышленных процесса производ­ства гидроксида бериллия. В первом процессе бериллий селективно извлекают спеканием берилла с фторсиликатом натрия с последующим выщелачиванием водой (Копо-процесс). Во втором – Ве переводят в растворимое состоя­ние термической обработкой берилла, которая изменяет его кристаллическое строение, что значительно упрощает вскрытие его серной кислотой. Из вскрытого материала выщелачиваются бериллий и другие растворимые суль­фаты. В противоположность Копо-процессу, этот процесс совершенно неселек­тивен и требует последующего разделения бериллия и алюминия.

Описываемый способ был предложен Копо и заключается в нагревании берилла с фторсиликатом натрия при 700–750 °С. Спекшийся материал обраба­тывают водой [1-11].

Процесс протекает по следующему уравнению реакции:

 

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

(1).

 

Из продуктов реакции в воде растворим только фторбериллат натрия, что позволяет простым водным выщелачиванием получать довольно чистые раст­воры. Улетучивание фторида кремния нежелательно, так как при этом проис­ходят потери фторирующего агента и осложняется газоочистка. Потерю четы­рехфтористого кремния можно снизить введением в шихту карбоната натрия, в результате образуется дополнительное количество кремнефтористого натрия.

По предложенному варианту процесс будет протекать по следующему уравнению реакции:

3BeO·Al2O3·6SiO2 + 2Na2SiF6 + Na2CO3 = 3Na2BeF4 + Al2O3 + 8SiO2 + CO2↑                                               

(2).

 

Изучение механизма спекания позволяет сделать два важных вывода:

1)                необходимо при спекании сохранить тетрафторид кремния, так как при разложении кремнефтористого натрия образующийся фторид натрия спо­собствует нежелательному образованию альбита и, кроме того, непроизводи­тельно теряется фтор;

2)                из-за нежелательных вторичных процессов необходимо проводить спекание при 750 °С в течение не более 2 часов.

Основным недостатком фторидного способа является потеря дорогостоя­щего фтора при последующем осаждении гидроксида бериллия из фторидного раствора по уравнению реакции:

 

Na2BeF4 + 2NaOH = Be(OH)2 + 4NaF

(3).

 

Технологическая схема переработки концентрата по фторидному способу приведена на рисунке 1. Берилловый концентрат измельчают на щековой дро­билке, а далее в мельнице мокрого помола, работающей в замкнутом цикле со спиральным классификатором. Для отделения слива пульпу фильтруют на барабанном фильтре. Измельчённый концентрат смешивают в мельнице-смеси­теле с фторирующими реагентами и содой. Полученную хорошо перемешан­ную шихту брикетируют, а затем сушат и спекают брикеты в туннельной печи. При этом происходит фторирование берилла, и Ве переходит в водораст­воримое соединение. Спек, после охлаждения, дробят, измельчают мокрым способом и направляют на выщелачивание водой. Бериллий в виде фторида или натрийфторбериллата переходит в pacтвop. Эта операция весьма селективна: раствор практически не содержит никаких элементов, кроме натрия, бериллия и фтора. Растворы фторобериллата натрия после выщелачивания содержат не значительные примеси алюминия, железа и кремния, поэтому специальной очистки их от примесей не требуется, и осаждение технического гидроксида бериллия едким натром ведут непосредственно из растворов от выщелачивания в соответствии с реакцией (3). Осаждение без избытка едкого натра обеспе­чивает почти количественное осаждение бериллия.

Рисунок 1 – Технологическая схема переработки бериллового концентрата по фторидному способу

 

К концу взаимодействия образуется гранулированный гидроксид берил­лия и раствор фторида натрия. Отжатую и отмытую на рамном фильтре гид­роксид сушат и прокаливают при 1000 °С во вращающейся печи с наружным обогревом. Общее извлечение бериллия из концентрата составляет 85 %. Примерный состав такого оксида бериллия следующий, % масс.: 97,7 BeO; 1,2 SiO2; 0,7 Al2O3+Fe2O3; 0,18 Na2SO4.

Описанный выше способ в данное время в промышленности не приме-няется из-за таких недостатков как низкая экологическая безопасность технологического процесса, дороговизна реагентов и сложность аппа­ратурного оформления [1-11].

 

Литература:

 

1. Силина Г.Ф., Зарембо Ю.И., Бертина Л.Э. Бериллий, химическая технология и металлургия. – М.: Атомиздат, 1960. – 120 c.

2. Уайт Д., Берк Дж. Бериллий. – М.: ИЛ, 1960. – 616 c.

3. Дарвин Дж., Баддери Дж. Бериллий. – М.: ИЛ, 1962. – 324 c.

4. Химия и технология редких и рассеянных элементов: В 2 т. / Под ред.   К.А. Большакова. – Т. 2: Технология редких и рассеянных элементов. – М.: Высшая школа, 1969. – 640 c.

5. Хлебникова Е.Н. Определение физико-химических характеристик минералов бериллия и лития, и выбор оптимальных условий их вскрытия в гидрометал­лургии: Дис. … магистра техн. наук. Усть-Каменогорск, 2013. – 87 с.

6. Зеликман А.Н., Меерсон Г.А. Металлургия редких металлов. – М.: Метал­лургия, 1973. – 608 c.

7. Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов. – М.: Метал­лургия, 1991. – 432 с.

8. Самойлов В.И. Экспериментальная разработка перспективных химических методов извлечения бериллия и лития из минерального сырья. – Усть-Камено­горск: Медиа-Альянс, 2006. – 551 с.

9. Самойлов В.И., Борсук А.Н. Методы совместной переработки фенакита, бертрандита и берилла в гидрометаллургии бериллия. – Усть-Каменогорск: Медиа-Альянс, 2006. – 200 с.

10. Коленкова М.А., Крейн О.Е. Металлургия рассеяных и легких редких металлов. – М.: Металлургия, 1977. – 360 с.

11. Химическая технология и металлургия бериллия и его сплавов: Сб. переводов / Под ред. М.Б. Борисова. – М.: ИЛ, 1953. – Ч. I. – С. 5-25.