-
Herstellung von Berylliumoxyd Die Gewinnung von Berylliumoxyd (Be
O ) aus Berylliumalkalidoppelfluoriden durch Behandlung ihrer Lösungen mit Alkalihydroxyd
ist bekanntlich nicht ohne weiteres möglich. Insbesondere wird durch Einwirkung
von Ammoniak, das aus den anderen Berylliumsalzlösungen (dem Chlorid, Sulfat, Nitrat)
so gut wie alles Beryllium als Hydroxyd niederschlägt, das Beryllium von dem Natrium
nicht getrennt, wenn diese als komplexe Fluorverbindungen vorliegen.
-
rltzalkalien (NaOH und K O H ), die man in Lösung dem Berylliumnatriumdoppelfluorid
zusetzt, ergeben ebensowenig eine ausreichende Fällung des Berylliums als Hydroxyd.
Hierbei tritt wohl eine Zersetzung des Doppelfluorids ein; jedoch entsteht nicht
Berylliumhydroxyd, sondern ein Alkaliberyllat, welches durch weitere Maßnahmen abgetrennt
und auf BeO verarbeitet werden muß. Alkalicarbonate (Na. C O,3 oder K.. C OG), die.
man in Lösung zusetzt, sind gleichfalls nicht geeignet, eine irgendwie befriedigende
Zersetzungsreaktion hervorzurufen.
-
Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung ist es nun möglich, das Berylliumoxyd
unmittelbar aus einem Doppelfluorid dieses Metalls mit einem Alkalimetall zu erhalten,
indem man das Doppelfluorid des Berylliums und des Alkalimetalls innig mit einem
Alkalicarbonat mischt, das Gemisch calciniert und es dann mit heißem Wasser auslaugt.
Hierbei verbindet sich das durch Freiwerden der Kohlensäure gebildete Alkalioxyd
mit dem Fluoranteil des Berylliums unter unmittelbarer Bildung von unlöslichem Berylliumoxyd
und Alkalifluorid, welche dann durch Auslaugen mit heißem Wasser leicht getrennt
werden können. Beispiel i Man geht z. B. von i oo kg der komplexen, trockenen und
fein gepulverten Verbindung Be F. -Na F aus, die man mit etwas mehr als der
theoretischen Menge Na. C 03, also z. B. i z 5 statt i 19, a kg, innig
vermengt.
-
Dieses Gemisch wird dann in Tiegeln oder besser auf einer geeigneten
Unterlage, z. B. aus Magnesia oder B,eryllerde, mehrere Stunden lang bei etwa 55o°
geglüht und möglichst stark gerührt.
-
Es findet folgende Reaktion statt Be F._,# Na F-!-Na_CO@ = BeO-a-3NaF
' CO. Die geglühte Masse wird mit heißem Wasser ausgelaugt. Der unlösliche Teil
wird ebenso sorgfältig gewaschen und bildet das durch den Vorgang entstandene Berylliumoxyd.
Das Auslauge- und Waschwasser nimmt natürlich das vorher vorhandene und das durch
das Glühen gebildete Fluornatrium mit fort. Diese Lösung enthält auch den überschuß
des Alkalicarbonats, das zugesetzt worden
ist, um eine möglichst
hohe Ausbeute bei der Umwandlung . des ...Fluorberylliums in Oxyd zu gewährleisten.
-
Eine derartige Operation kann, wenn gilt geleitet, eine Ausbeute von
98% Berylliumoxyd, bezogen auf diejenige, die sich theoretisch ergeben müßte, liefern.
Mit anderen Worten, die angewendeten i oo kg Be F.,,, Na F können auf diese Weise
27,5 kg BeO liefern. B@eispiel2 Man kann auch von einem andern als dem vorstehenden
komplexen Fluorid ausgehen, z. B. von der Verbindung Be F2 # 2 Na F. In diesem Fall
besteht die Mischung z. B. aus i oo kg des Doppelfuorids Be F2 # 2 Na F und 85kg
Na2C03.
-
Beim Glühen unter denselben Bedingungen wie im vorigen Beispiel ist
der Vorgang folgender: BeF2, 2 NaF+Na2C03 = Be0+q.NaF+C02 Das Glühprodukt wird wie
im vorigen Beispiel ausgelaugt und weiterbehandelt. Da die Erfindung bezweckt, Berylliumoxyd
zu erhalten, so versteht es sich, daß bei dem Vorgang nicht das ganze in Arbeit
genommene Fluorberyllium in Oxyd verwandelt zu werden braucht, so daß es zulässig
ist, nur etwas weniger von dem Alkalicarbonat anzuwenden, als nötig wäre, um das
ganze Fluorberyllium zu zersetzen.
-
Hieraus folgt, daß man in jedem Fall die Menge des anzuwendenden Alkalicarbonats
nach der Menge des Fluorberylliums ben-lißt, die man in dem in Arbeit genommenen
Komplex zersetzen will.
-
Die Güte des Oxydes und die Ausnutzung des Alkalicarbonats erleiden
dadurch keine Beeinträchtigung, daß ein mehr oder weniger großer Teil des Fluorberylliums
zersetzt oder in dem unlöslichen Rückstand belassen wird. Die Folge ist lediglich
eine mehr oder weniger vollständige Ausnutzung des Berylliumdoppelfluorids und des
Alkalimetalls. Das nicht zersetzte Fluorberyllium geht dann in das Waschwasser.
-
Dagegen würde dem nichts im Wege stehen, daß man dem Gemisch einen
starken Überschuß von Alkalicarbonat in bezug auf diejenige Menge zusetzte, die
zur Zersetzung des ganzen Fluorberylliums nötig ist.
-
Der unverbrauchte Überschuß an Alkalicarbonat würde mit dem bei dem
Vorgang entstehenden Alkalifluorid in das Waschwasser gehen.
-
Die durch das Glühen hervorgerufene Reaktion beginnt langsam bei etwa
q.00°; es empfiehlt sich aber, bei höherer Temperatur zu arbeiten, um den Vorgang
zu beschleunigen und ihn praktisch vollständig zu machen. Jedoch ist es nicht ratsam,
bis zum Schmelzen des Gemisches zu gehen, was zu einem unnützen Aufwand an Heizung
führen und wodurch der Apparat unter Verunreinigung des Oxydes angegriffen werden
und eine gesinterte Masse entstehen würde, die schwerer auszuwaschen wäre.
-
Die Dauer der Calcination hängt selbstverständlich von der Menge des
verwendeten Ausgangsgemisches ab. Häufiges Umrühren beschleunigt die Reaktion.
-
Wenn man das pastenartige Berylliumoxyd in einer geheizten Kammer
(bei i 2o bis 1300 C ) trocknet, so kann man das Berylliumoxyd als Pulver
erhalten, das noch etwas Wasser enthält. Es löst sich, zumal in der Hitze, langsam
in Salpetersäure, schnell und vollständig aber in Salz- und Flußsäure. Man kann
es durch geeignetes Erhitzen vollkommen entwässern.
-
Aus diesem Oxyd, das hiernach auf einfache und wirtschaftliche Art
gewonnen wird, kann man vorteilhaft Berylliumfluorid und -oxyfluorid herstellen,
welches die wichtigsten Verbindungen für die Herstellung von Berylliummetall und
seinen Legierungen sind, und außerdem andere sich davon ableitende Salze.
-
Das bei dem Vorgang abfallende Fluornatrium kann durch Kristallisation
wiedergewonnen werden, nachdem etwa vorhandenes überschüssiges Alkali durch Zusatz
von Flußsäure neutralisiert wurde, so daß die Lösung praktisch lediglich aus Alkalifluorid
besteht.
-
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt. Das Verfahren läßt auch andere Ausführungsformen zu, insbesondere können
die Berylliumnatriumdoppelfluoride durch Berylliumkaliumfluoride und das Natriumcarbonat
durch Kaliumcarbonat in der zur Calcinierung bestimmten Mischung ersetzt werden:
ferner kann man diese Carbonate durch andere Alkaliverbindungen schwacher Säuren,
die sich durch das Calcinieren in basische Verbindung umwandeln, wie z. B.. Alkalioxalat
oder Alkaliacetat, ersetzen.
-
Man kann auch vorteilhaft die innige Mischung des Doppelfluorides
und des Alkalicarbonats, die für die Calcination bestimmt ist, herstellen, indem
man das Alkalicarbonat in einer Lösung des Doppelfluorids auflöst und diese sodann
unter Umrühren zur Trockne eindampft. Mit dieser Arbeitsweise ist es insbesondere
möglich, aus einer unreinen Lösung des Doppelfluorids ein gereinigtes Gemisch zu
erhalten, indem man wie folgt verfährt:
Zu der Lösung des Doppelfluorids
setzt man zunächst eine kleine Menge Alkalicarbonat zu, wodurch etwa in kleiner
Menge vorhandene Schwermetalle niedergeschlagen werden. Diesen Niederschlag beseitigt
man und setzt der so gereinigten Lösung des Doppelfluorids noch so viel von dem
Alkalicarbonat zu, wie dem Gehalt an Berylliumfluorid entspricht, gemäß dem oben
angegebenen Verhältnis. Man verdampft darauf die ganze Lösung zur Trockne, vorzugsweise
unter Umrühren, und gewinnt daraus schließlich die zu calcinierende Masse, die zweckmäßig
vorher zerkleinert wird.