一种氧化铍的纯化方法及其产物技术

本发明专利技术公开了一种氧化铍的纯化方法及其产物，该纯化方法包括草酸溶解氧化铍，Ba(OH)2溶液处理以及通入N2和H2混合气煅烧等步骤。该纯化方法有利于进行铍的防护，不会对操作者的身体健康和环境造成威胁，不会引入新的杂质离子。同时本纯化方法中采用了两道脱硫工序，有效地将工业氧化铍中最难去除的硫杂质去除，还具有操作简单，比较容易实现工业化生产的优点。本发明专利技术制备所得的氧化铍产物符合核纯级氧化铍标准，应用范围广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化学领域，具体涉及一种氧化铍的纯化方法及其产物。
技术介绍
由于氧化铍具有独特的核、热、电、机械以及理化性质，使得氧化铍不仅可以作为金属铍、铍铜合金和氧化铍陶瓷生产的原料，更在反应堆工程、航空航天和电子工业等领域有了广泛的应用。铍在这些高
的应用，只有核纯级氧化铍才能够满足技术要求，因此氧化铍的提纯就成了非常迫切、必须解决的难题。工业上铍的冶炼方法有两种，一种是铍矿经硫酸溶解后提取铍，另一种是将硅氟酸钠、碳酸钠和铁氟酸钠混合、烧结，生成可溶性的氟铍酸钠，从而提取铍。后者由于氟、铍均有毒，且产品质量也差于硫酸法，因此目前主流的铍冶炼方法为硫酸法。在硫酸法冶炼铍生产的氧化铍中往往含有Al、S、Si、Fe、Cu等杂质。用含这些杂质的氧化铍生产含铍的下游产品必定会影响含铍元器件的熔点、热导率、电导率和机械性能。当铍用于反应堆中时，还会影响反应堆的中子经济性和增强熔盐堆对管路材料的腐蚀。为了制备核纯级的氧化铍，美国布拉什铍业公司(ASFM,1955)采用硫酸溶解氧化铍，再加入过量的硫酸铵使铝矾铵重复结晶，然后使非常纯的硫酸铍结晶出来，将硫酸铍煅烧得到较纯净的氧化铍。这种方法的缺点在于使用硫酸铍煅烧的方法，氧化铍中就不可避免的有硫残留。在用作的作为冶炼铍的中间产物，在其中存在一定量的硫杂质残留。英国的密尔弗德哈温厂(Inst.ofMin.andMetallurgy,1957)提出使用苛性钠溶解氢氧化铍，再使氢氧化铍水解得到氢氧化铍沉淀，随后氢氧化铍煅烧得到氧化铍。这种方法的缺点为获得的提纯产物中含有较多的钠。因此，如何除去氧化铍中的杂质而有不引入新的杂质，成为提纯氧化铍的关键。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了克服现有的氧化铍纯化方法所得氧化铍的纯度不高，含有多种杂质特别是硫杂质，纯化方法的环境污染较大，不适于工业化生产等缺陷，提供了一种新的氧化铍纯化方法，该方法所得氧化铍的纯度高、操作工艺简单、环保、适于工业化生产。本专利技术人发现，由于氧化铍的来源和制备方法工艺复杂，在氧化铍制备过程中杂质，很难借鉴现有的氧化铍的提纯方法制备符合核纯级的氧化铍。另外，在氧化铍的纯化过程中还可能会引入新的杂质。如
技术介绍
中所述的现有氧化铍的提纯、制备工艺复杂，难以满足大规模工业化生产的需要。为了降低氧化铍中杂质的含量，专利技术人发现不能根据常规思路，即仅从氧化铍的提纯方法进行筛选改良，还需将酸性溶解条件和后续碱洗以及煅烧工艺结合一并考虑。具体来说本专利技术，对氧化铍纯化过程中的一系列技术参数进行了分析和筛选：包括对酸和碱的种类和用量的选择，煅烧过程中混合气体的种类，混合气体的压力以及不同气体的摩尔比的限定，煅烧温度以及煅烧时间的限定，并对各种技术参数的组合进行了精心筛选，终于取得了所得氧化铍纯度大幅度提高，杂质含量显著下降，符合核纯级氧化铍标准的技术效果。为解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案之一为：一种氧化铍的纯化方法，所述纯化方法包括以下步骤：(1)将氧化铍溶解于草酸溶液中，过滤得到草酸铍溶液；将所得草酸铍溶液与氢氧化钡溶液混合，过滤得到氢氧化铍沉淀和草酸钡沉淀；(2)将步骤(1)所得氢氧化铍沉淀和草酸钡沉淀溶解于草酸溶液，过滤得到草酸铍溶液；(3)将步骤(2)所得草酸铍溶液在真空条件下蒸发结晶得到含有结晶水的草酸铍，将所得含有结晶水的草酸铍在真空条件下加热，在N2和H2混合气体中煅烧，即得。其中步骤(1)为将氧化铍溶解于草酸溶液中，过滤得到草酸铍溶液；将所得草酸铍溶液与氢氧化钡溶液混合，过滤得到氢氧化铍沉淀和草酸钡沉淀。其中所述氧化铍与草酸溶液中草酸的摩尔比较佳地为1:1～1:1.4，更佳地为1:1.2～1:1.3，优选地为1:1.2.5，溶解的时间较佳地为25～35分钟，更佳地为28～32分钟，优选地为30分钟。当所述氧化铍与草酸溶液中草酸的摩尔比溶解的时间当所述氧化铍与草酸溶液中草酸的摩尔比大于1:1时，会导致氧化铍过量，不能够完全被草酸溶解；当摩尔比小于1:1.4时，则会导致草酸过量太多，不经济。当摩尔比在1:1～1.4之间时既能保证将氧化铍充分溶解，又不至于浪费草酸。在氧化铍的生产过程中，本领域通常使用硫酸溶解铍矿石，生成的硫酸铍经蒸发结晶再煅烧得到氧化铍，这样得到的氧化铍含有较多的硫杂质。为进一步净化氧化铍必须选择合适的酸来溶解氧化铍。用于溶解氧化铍矿石的酸种类的选择一是要求该酸对应的铍盐溶解度大并且蒸发结晶后的铍盐的酸根离子能够通过煅烧除去，本专利技术所述草酸能够同时满足这两个条件。如果使用硫酸，则容易在氧化铍中进一步引入杂质硫，从而无法纯化制备核纯级的氧化铍。其中所述草酸铍溶液中的草酸铍与氢氧化钡溶液中氢氧化钡的摩尔比较佳地为1:1～1:1.5，更佳地为1:1.2～1:1.4，优选地为1:1.3，所述溶解的时间较佳地为25～35分钟，更佳地为28～32分钟，优选地为30分钟。本专利技术选用的碱是经过专利技术人仔细选择后得到的，专利技术人发现利用氢氧化钡能够有效去除氧化铍溶液中游离的硫酸根离子，起到去除硫酸根污染的技术效果，如果选用其他碱性溶液则很难除去硫酸根离子，无法制备核纯级氧化铍。当所述氢氧化铍与草酸溶液中草酸的摩尔比和溶解时间超出本专利技术请求保护的范围时，无法获得本专利技术所得到的技术效果，无法制备核纯级氧化铍。步骤(2)为将步骤(1)所得氢氧化铍沉淀和草酸钡沉淀溶解于草酸溶液，过滤得到草酸铍溶液。其中所述氢氧化铍沉淀中的氢氧化铍与草酸溶液中草酸的摩尔比较佳地为1:1.4～1:1.6，更佳地为1:1.5，所述溶解的时间较佳地为28～32分钟，更佳地为30分钟。步骤(3)为将步骤(2)所得草酸铍溶液在真空条件下蒸发结晶得到含有结晶水的草酸铍，将所得含有结晶水的草酸铍在真空条件下加热，在N2和H2混合气体中煅烧，即得。其中所述真空条件下蒸发结晶的温度较佳地为40℃～70℃，更佳地为50℃～60℃，优选地为55℃；所述蒸发结晶的时间较佳地为110～130分钟，更佳地为115～125分钟，优选地为120分钟；将所得含有结晶水的草酸铍在真空条件下加热的温度较佳地为300℃～450℃，更佳地为350℃～420℃，优选地为400℃；所述加热的时间较佳地为110～130分钟，更佳地为115～125分钟，优选地为120分钟。所述混合气体中N2和H2的摩尔比较佳地为1:1～1:4，更佳地为1:1.1～1:3，优选地为1:2，混合气体的压力较佳地为0.1Mpa～0.3Mpa，更佳地为0.15Mpa～0.28Mpa，优选地为0.2Mpa，所述煅烧的温度较佳地为600℃～1000℃，更佳地为700℃～800℃，优选地为750℃，煅烧的时间较佳地为2小时～5小时，更佳地为2.5小时～3.5小时，优选地为3小时。所述含有结晶水的草酸铍在真空条件下中蒸发结晶和加热的技术参数超出本专利技术请求保护的范围时，无法获得本专利技术所得到的技术效果，无法制备核纯级氧化铍。本专利技术所述N2和H2混合气体的压力值单位为Mpa，Mpa为本领域常规压强单位，该压强单位的中文名称为兆帕，全称为兆帕斯卡。1帕斯卡就是1N/m2。当所述N2和H2混合气体的摩尔比，压力值，以及煅烧的温度和时间超出本专利技术请求保护的范围时，无法获得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化铍的纯化方法，其特征在于，所述纯化方法包括以下步骤：(1)将氧化铍溶解于草酸溶液中，过滤得到草酸铍溶液；将所得草酸铍溶液与氢氧化钡溶液混合，过滤得到氢氧化铍沉淀和草酸钡沉淀；(2)将步骤(1)所得氢氧化铍沉淀和草酸钡沉淀溶解于草酸溶液，过滤得到草酸铍溶液；(3)将步骤(2)所得草酸铍溶液在真空条件下蒸发结晶得到含有结晶水的草酸铍，将所得含有结晶水的草酸铍在真空条件下加热，在N2和H2混合气体中煅烧，即得。

【技术特征摘要】
1.一种氧化铍的纯化方法，其特征在于，所述纯化方法包括以下步骤：(1)将氧化铍溶解于草酸溶液中，过滤得到草酸铍溶液；将所得草酸铍溶液与氢氧化钡溶液混合，过滤得到氢氧化铍沉淀和草酸钡沉淀；(2)将步骤(1)所得氢氧化铍沉淀和草酸钡沉淀溶解于草酸溶液，过滤得到草酸铍溶液；(3)将步骤(2)所得草酸铍溶液在真空条件下蒸发结晶得到含有结晶水的草酸铍，将所得含有结晶水的草酸铍在真空条件下加热，在N2和H2混合气体中煅烧，即得。2.如权利要求1所述氧化铍的纯化方法，其特征在于，步骤(1)所述氧化铍与草酸溶液中草酸的摩尔比为1:1～1:1.4，溶解的时间为25～35分钟，所述草酸铍溶液中草酸铍与氢氧化钡溶液中氢氧化钡的摩尔比为1:1～1:1.5，所述混合的时间为25～35分钟。3.如权利要求1所述氧化铍的纯化方法，其特征在于，步骤(1)所述氧化铍与草酸溶液中草酸的摩尔比为1:1.2～1:1.3，溶解的时间为28～32分钟，所述草酸铍溶液中草酸铍与氢氧化钡溶液中氢氧化钡的摩尔比为1:1.2～1:1.4，所述混合的时间为28～32分钟。4.如权利要求2所述氧化铍的纯化方法，其特征在于，所述氧化铍一草酸溶液中草酸的摩尔比为1:1.25，溶解的时间为30分钟，所述草酸铍溶液中草酸铍与氢氧化钡溶液中氢氧化钡的摩尔比为1:1.3，所述混合的时间为30分钟。5.如权利要求1所述氧化铍的纯化方法，其特征在于，步骤(1)所述草酸铍溶液中草酸铍与氢氧化钡溶液中氢氧化钡...

【专利技术属性】
技术研发人员：凡思军，吴磊，刘忠英，姚剑，马继飞，谢雷东，陈堃，李玉兰，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31