СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОКСИДА БЕРИЛЛИЯ Российский патент 2005 года по МПК C01F3/02 

Изобретение относится к области получения соединений бериллия, а именно гидроксида бериллия, используемого для получения огнеупорной керамики и конструкционных материалов.

Традиционная технология получения гидроксида бериллия включает плавление бериллиевых концентратов с флюсами, грануляцию расплава, сернокислотное вскрытие, выщелачивание бериллия водой, осаждение гидроксида бериллия и очистку его от примесей (Г.Ф.Силина, Ю.И.Зарембо, Л.Э.Бертина. Бериллий. Химическая технология и металлургия, Москва, 1960, с.68-7000).

Известны также щелочные методы получения гидроксида бериллия, в которых бериллиевый концентрат вскрывают растворами едкого натра при повышенном давлении и температуре (патент США №1991269, 1935 г.; патент США №2298800, 1942 г.).

Наиболее близким к заявляемому объекту является способ получения гидроксида бериллия, заключающийся в щелочной обработке бериллиевой руды концентрированным щелочным раствором (400 г/дм³ NaOH) в условиях повышенной температуры (патент США №3615260, НКИ: 423-131, 1971 г.).

По данному способу низкосортная бериллиевая руда обрабатывается 5-10 N раствором NaOH в открытом сосуде при температуре 100-200°С в течение 5-20 минут. Бериллий из полученного щелока выделяется в осадок путем разбавления раствора и добавления соединений кальция. Из осадка, содержащего соединения бериллия и кальция, выделяют гидроксид бериллия обычными химическими способами.

Недостатками указанного метода получения гидроксида бериллия являются:

- многостадийность процесса;

- сложность очистки раствора от примесей;

- выделение гидроксида бериллия в осадок совместно с соединениями кальция;

- низкая эффективность процесса;

- невозможность переработки отходов металлургического передела.

Техническим результатом изобретения является упрощение способа за счет проведения процесса в автоклаве, повышение селективности извлечения бериллия в раствор и создание возможности переработки отходов металлического бериллия.

Технический результат достигается за счет того, что в известном способе получения бериллия из бериллийсодержащих концентратов путем воздействия гидроксида натрия и последующем разделении продуктов реакции, концентрат или смесь концентратов обрабатывают в автоклаве гидроксидом натрия с концентрацией 400-450 г/дм³ в присутствии оксида кальция при мольном отношении CaO:SiO₂=1,1-1,3, температуре 250-260°С и отношении Na₂O:BeO=12-13 в течение 4-5 ч.

Использование в качестве добавки оксида кальция на стадии вскрытия позволяет повысить селективность извлечения бериллия в раствор и перевести примесь кремния в нерастворимый осадок. Отношение Na₂О:BeO>13 приводит к повышенному расходу гидроксида натрия; уменьшение мольного отношения CaO:SiO₂<1,1 - к снижению эффективности процесса, а увеличение времени обработки и температуры нецелесообразно.

Данный способ дает возможность утилизировать отходы металлического бериллия, используя для обработки часть растворов после выщелачивания.

Пример.

Исходный бериллиевый концентрат или смесь Ермаковского, Малышевского, Завитинского концентратов с содержанием 6-9% оксида бериллия измельчали до крупности 0,05 мм (95%). Измельченный материал смешивали с оксидом кальция в соотношении CaO:SiO²=1,1 и загружали в автоклав. Туда же вводили раствор гидроксида натрия с концентрацией 400 г/дм³. Образующаяся пульпа нагревалась до 250° и выдерживалась при перемешивании в течение 4 ч. Пульпу после автоклавного вскрытия фильтровали: раствор подвергали разбавлению водой до остаточной щелочности 29-30 г/дм³ NaOH, нагревали до кипения, при этом гидроксид бериллия выделялся в осадок, кек после фильтрования исходной пульпы поступал на двухступенчатую противоточную отмывку и дальнейшую утилизацию. Гидроксид бериллия после промывки водой является готовой продукцией. Результаты экспериментов приведены в таблицах 1-4.

Таблица 1.
Влияние мольного отношения (м.о.) CaO:SiO₂ в пульпе на извлечение бериллия в раствор при выщелачивании  концентрация щелочи 350 г/дм³ Na₂О
температура 250°С
продолжительность 4 чм.о. CaO:SiO₂м.о. Na₂О:ВеОСодержание бериллия в остатке, %Извлечение бериллия в раствор, %047,34,0724,00,619,91,6655,141,011,150,12896,01,111,30,0698,181,311,40,07197,51,611,40,12995,5

Наиболее эффективным отношением оксида кальция к кремнезему в пульпе является CaO:SiO₂=1,1-1,3. Извлечение бериллия в раствор составляло ˜98%.

Таблица 2.
Влияние продолжительности выщелачивания на извлечение бериллия в раствор Концентрация щелочи 350 г/дм³ Na₂O
температура 250°С
м.о. CaO:SiO₂=1,1Продолжительность опыта, минм.о. Na₂О:BeOИзвлечение бериллия в раствор,%6019,659,5812014,877,7518013,7583,2424011,398,1830011,2698,20

Из приведенных в таблице данных следует, что максимальное извлечение бериллия >98% достигалось при продолжительности процесса выщелачивания 4-5 ч.

Таблица 3.
Зависимость извлечения бериллия в раствор при выщелачивании от концентрации щелочи м.о. CaO:SiO₂=1,1
м.о. Na₂О:BeO=12,2
температура 250°СКонцентрация щелочи Na₂O г/дм³м.о. Na₂О:BeOСодержание бериллия в осадке, %Извлечение бериллия в раствор, %30012,10,1594,735011,80,08896,837011,70,06597,740011,60,04298,545011,60,03498,8

Данные в таблице 3 показывают, что извлечение бериллия в раствор выше 98% достигается при концентрации щелочи 400-450 г/дм³ Na₂O.

Таблица 4.
Влияние количества щелочи на извлечение бериллия в раствор при выщелачивании концентрация щелочи 350 г/дм³ Na₂О,
температура 250°С,
м.о. CaO:SiO₂=1,1м.о. Na₂О:BeO в пульпеСодержание бериллия в осадке, %Извлечение бериллия в раствор, %42,4224,062,1442,080,9570,0120,0698,2130,0499,0

Результаты, приведенные в таблице 4, свидетельствуют, что при прочих равных условиях расход щелочи имеет большое значение в процессе выщелачивания. Отношение оксида натрия к оксиду бериллия не должно быть ниже 12. Увеличивать расход более 13 нецелесообразно.

Таким образом, экспериментально доказано, что способ переработки бериллиевых концентратов концентрированным раствором гидроксида натрия с добавкой оксида кальция в автоклаве при соблюдении параметров:

- температура 250-260°С;

- м.о. СаО: SiO₂=1,1-1,3

- м.о. Na₂О:ВеО=12-13

- продолжительность процесса 4-5 ч;

- концентрация NaOH - 400-450 г/дм³

имеет ряд преимуществ:

1. Значительно увеличивается степень селективного извлечения бериллия в раствор.

2. Процесс значительно упрощается за счет исключения сложных и трудоемких операций разделения бериллия и кремния, так как последний в процессе разложения концентрата связывается с кальцием, образуя труднорастворимый натриевокальциевый гидросиликат, выпадающий в осадок.

3. Часть раствора после выщелачивания используется для растворения металлических отходов.

Изобретение относится к области получения соединений бериллия, а именно гидроксида бериллия, используемого для получения огнеупорной керамики и конструкционных материалов. Способ получения гидроксида бериллия включает воздействие бериллийсодержащих концентратов и гидроксида натрия и последующее разделение продуктов реакции. Концентрат или смесь концентратов обрабатывают в автоклаве гидроксидом натрия с концентрацией 400-450 г/дм³ в присутствии оксида кальция при мольном отношении СаО:SiO₂=1,1-1,3, температуре 250-260°С и отношении Na₂О: ВеО=12-13 в течение 4-5 ч. Техническим результатом является упрощение способа, повышение селективности извлечения бериллия в раствор и создание возможности переработки отходов металлического бериллия. 4 табл.

Способ получения гидроксида бериллия из бериллийсодержащих концентратов путем воздействия гидроксида натрия с последующим разделением продуктов реакции, отличающийся тем, что концентрат или смесь концентратов обрабатывают в автоклаве гидроксидом натрия с концентрацией 400-450 г/дм³ в присутствии оксида кальция при мольном отношении СаО:SiO₂=1,1-1,3, температуре 250-260°С и отношении Na₂О: ВеО=12-13 в течение 4-5 ч.