DE1533053B1 - Verfahren zur Herstellung von reinem Beryllium - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung Mineralbase, insbesondere auf 20% Gewichtsgehalt

von Beryllium mit sehr niedrigem Gehalt an Ver- verdünnte Kaliumhydroxidlösung bei 2O⁰C oder durch

unreinigungen, insbesondere an Eisen. Mitnehmen des metallischen Lösungsmittels durch ein

Die Entfernung von Verunreinigungen aus Beryl- Metall erfolgen.

lium, insbesondere von Eisen, hat einen günstigen 5 Letzteres kann bei tiefer Temperatur unter Verwen-

Einfluß auf die mechanischen Eigenschaften des Me- dung von Magnesium oder Zink als Metall vor sich

tails. Sehr niedrige Gehalte, insbesondere an Eisen, gehen. Das Mitnehmen kann auch bei einer über der

sind schwer zu erreichen, da das Eisen sehr fest am Schmelztemperatur des Berylliums liegenden Tempe-

Beryllium haftet. Beispielsweise ermöglicht nicht einmal ratur vorgenommen werden, und das mit dem flüssigen eine der besten Reinigungsmethoden, das Zonen- i° Beryllium in Gegenwart von Aluminium unmischbare

schmelzen, eine sehr wirksame Entfernung dieser Ver- Metall, das bei der Arbeitstemperatur eine starke

unreinigung. Die Destillation oder Sublimation von Affinität für Aluminium besitzt, sehr rein erhalten

einer heißen Wand scheinen wirksam zur Entfernung werden kann und eine hohe Dichte im Vergleich mit

des Eisens, jedoch lassen sich diese Verfahren nur dem flüssigen Beryllium besitzt, kann vorzugsweise schwer durchführen wegen der Gefahr von Kontami- 15 Antimon sein.

nierungen durch den außerordentlich reaktionsfähigen Das das Lösungsmittel bei tiefer Temperatur mit-Berylliumdampf. nehmende Metall wird im Überschuß in die bei der Während nach den bisher bekannten Verfahren der ersten Trennung anfallende Flüssigkeit eingeführt, die Gehalt des Berylliums an Verunreinigungen nur bis Temperatur wird eine Stunde lang konstant gehalten, auf einige Zehntel Prozent herabgesetzt werden konnte, 20 dann wird filtriert und gegebenenfalls mit verdünnter bezweckt die Erfindung die Herstellung von reinstem Kalilauge und anschließend mit konzentrierter SaI-Beryllium entsprechend den verschiedenen Anforde- petersäure gewaschen, bei etwa 750⁰C im Vakuum rungen der Praxis, insbesondere mit einem unterhalb destilliert, wobei sich das Metall an einem Kühler von tausendstel Prozent (bei wenigen ppm = Teile pro niederschlägt, und schließlich ein Schmelzen des Million) liegenden Gewichtsgehalt an Eisen oder 25 Berylliums im Vakuum durchgeführt, das die letzten anderen metallischen oder Metalloidverunreinigungen Spuren dieses Metalls entfernt, mittels eines einfach auszuführenden Verfahrens, dessen Das zum Mitnehmen bei hoher Temperatur dienende Anwendung verallgemeinert werden kann, insbeson- Metall wird durch Guß in die nach der ersten Trennung dere auch, um im Anschluß an eine thermische Reduk- erhaltene Mischung eingeführt, die unter Argontion einer Berylliumverbindung reines Beryllium zu 3° Schutzatmosphäre auf eine etwas oberhalb der Schmelzerhalten, temperatur des Berylliums liegende Temperatur ge-Das zur Lösung dieser Aufgabe gemäß der Erfin- bracht worden ist. Mehrere Minuten lang wird kräftig dung vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung von gerührt, dann absitzen gelassen, abgekühlt, gegebenen-Beryllium mit sehr niedrigem Gehalt an Verunreini- falls eine zweite Folge ähnlicher Verfahrensschritte gungen zeichnet sich dadurch aus, daß ein als Aus- 35 durchgeführt und schließlich das erhaltene Beryllium gangsprodukt benutztes verunreinigtes Berylliumme- im Vakuum geschmolzen, wobei die letzten Spuren tall, insbesondere unreines handelsübliches (techni- dieses Metalls entfernt werden, sches) Beryllium oder eine Beryllium-Aluminium- Die Rückführung des metallischen Lösungsmittels legierung, in flüssigem Aluminium oder einer flüssigen im Kreislauf wird, falls das Mitnehmen des Lösungs-Legierung von Aluminium und mindestens einem der 40 mittels bei tiefer Temperatur durchgeführt wurde, Elemente Silizium, Zink und Magnesium aufgelöst, durch Vereinigung der Filtrate in einem Filtertiegel, nach fraktionierter Kristallisation eine erste Trennung Zugabe des mitnehmenden Metalls, Schmelzen, Halten durch Filtration durchgeführt, darauf durch eine bei einer etwa 25° C über dem Liquidus liegenden zweite Trennstufe, wobei mit dem Aluminium bzw. der Temperatur und Filtrieren, insbesondere durch gesin-Aluminiumlegierung die Gesamtheit der Verunreini- 45 tertes Aluminiumoxid, bewirkt, gungen mitgenommen und abgetrennt wird, das ge- Falls das Mitnehmen des Lösungsmittels bei einer wünschte sehr reine Beryllium hergestellt und gege- Temperatur über der Schmelztemperatur des Berylliums benenfalls das Aluminium wiedergewonnen und im stattfindet, geschieht die Rückgewinnung und RückKreislauf zurückgeführt wird. führung des metallischen Lösungsmittels durch Va-

AIs Ausgangsmaterial kann handelsübliches Beryl- 50 kuumdestillation der Filtrate bei 1100° C.

lium in Form von Elektrolyseblättchen, insbesondere Die Erfindung wird weiter erläutert durch die

wiedergeschmolzenen Blättchen, oder in Form von folgende Beschreibung.

Schrot oder Puder, sowie auch in Form einer Alu- Untersuchungen haben zu der Annahme geführt, minium-Berylliumlegierung, die insbesondere durch daß Aluminium ein gutes Lösungsmittel für Verunreithermische Reduktion einer ursprünglichen Beryllium- 55 nigungen des Berylliums, insbesondere für Eisen, im verbindung durch einen Überschuß einer Aluminium- Temperaturbereich unter 1000⁰C sei. Mikrofotoverbindung erhalten wurde, verwendet werden. grafische Untersuchungen zeigen, daß das Eisen sich Das flüssige Aluminium und die flüssige Legierung an den Korngrenzen ansammelt. Außerdem ist das von Aluminium mit mindestens einem der Elemente Aluminium in festem Beryllium praktisch unlöslich, Silizium, Zink und Magnesium werden im folgenden 60 und das Eutektikum Al-Be liegt ungefähr bei 2,5 Atomais metallisches Lösungsmittel bezeichnet. prozent, Beryllium bei 645° C.

Die erwähnte fraktionierte Kristallisation wird durch Das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens belangsame Abkühlung bis auf eine geringfügig oberhalb steht darin, das unreine Beryllium in flüssigem AIu-645°C liegende Temperaturgrenze bewirkt. Die er- minium (oder einer Aluminiumlegierung) aufzulösen, wähnte erste Trennstufe kann vorzugsweise in einem 65 anschließend das reine Beryllium aus der Flüssigkeit einfachen Filtrieren oder Abzentrifugieren bestehen. entweder durch Abkühlung oder durch eine Verrin-Die erwähnte zweite Trennung kann entweder durch gerung seiner Löslichkeit im flüssigen Aluminium selektiven chemischen Angriff mittels einer verdünnten durch Zusatz eines dritten Elements auszukristallisieren

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und schließlich das mit den Verunreinigungen beladene Die Zusammensetzung des Eutektikums Al-Be-Mg

Aluminium oder die Aluminiumlegierung abzutrennen. ist:

Das handelsübliche (technische) Beryllium in be- Be: 0,165 Atomprozent

liebiger Form (rohe oder wieder geschmolzene Elek- Mg: 52,7 Atomprozent

trolyseblättchen, Schrot oder Puder) wird dem Alu- 5 j_f· 449⁰C minium oder einer nach den unten angegebenen Gesichtspunkten gewählten Aluminiumlegierung in einer Der Berylliumgehalt ist im Vergleich mit dem Menge nicht über 20 Atomprozent zugegeben. Damit Gehalt des Eutektikums Al-Be herabgesetzt, und die soll erreicht werden, daß man im Bereich der für die auskristallisierende Berylliummenge wird so erhöht. Ausscheidung des Eisens im Augenblick der Kristalli- 10 Die Zusammensetzung des Eutektikums Al-Be-Zn sation günstigen Temperaturen bleibt. Die Charge ist nicht bekannt, jedoch läßt sich sagen, daß das Zink wird auf 1200⁰C gebracht, und bei dieser Temperatur die Schmelztemperatur erheblich herabsetzt. Seine tritt rasche Auflösung ein. Sobald die Lösung homogen höhere Dichte begünstigt das Absetzen vom Beryllium geworden ist, läßt man kristallisieren. und infolgedessen die Filtration.

Durch Abkühlung bis auf eine geringfügig über der 15 Zink und Magnesium haben außerdem einen hohen Temperatur des Eutektikums Al-Be, d. h. 645°C, Dampfdruck. Diese Eigenschaft läßt sich mit Vorteil liegende Temperatur kristallisiert man das Beryllium. ausnutzen in der zweiten Stufe der Beseitigung des Die ersten Kristalle bilden sich gegen 1000⁰C, die Lösungsmittels.

letzten sind im Gleichgewicht mit der 2,5 Atomprozent Zur vollständigen Beseitigung des restlichen Lö-

Beryllium enthaltenden eutektischen Phase. Die Größe 2° sungsmittels werden zwei Maßnahmen angewandt, der Kristalle ist von großer Bedeutung für die spätere nämlich das selektive Herauslösen auf chemischem Verfahrensstufe. Zu feine Kristalle müssen vermieden Wege und das Mitnehmen des Lösungsmittels durch werden. Man kühlt deshalb langsam ab. Beispielsweise ein drittes Metall.

wird die Temperatur eine Stunde lang etwas unterhalb Beim selektiven chemischen Herauslösen benutzt

des Liquidus gehalten und so die Anzahl der gebildeten 25 man einen Unterschied in der Geschwindigkeit des Kristallkeime begrenzt. Die Abkühlung wird innerhalb Angriffs von verdünnten Mineralbasen auf Beryllium 4 Stunden zu Ende geführt. Die erhaltenen Dendrite und Aluminium (oder die verwendeten Legierungen), von Beryllium haben dann eine Länge in der Größen- Das Beryllium wird passiviert, während sich das Ordnung von Millimetern. Aluminium auflöst. Beispielsweise löst auf 20 % Ge-

Da die Dampfdrücke von Beryllium und Aluminium 30 wichtsgehalt verdünnte Kaliumhydroxidlösung bei sehr nahe beieinanderliegen, ist eine Trennung durch 2O⁰C Aluminium und Magnesium rasch auf, jedoch Vakuumdestillation nicht möglich. Ebenso unter- praktisch kein Beryllium.

scheiden sich die Dichten nicht genügend, um eine Das Mitnehmen des Lösungsmittels kann auch

Trennung durch Abgießen zu ermöglichen. entweder bei tiefer Temperatur oder bei einer Tempeln einer ersten Stufe wird ein großer Überschuß 35 ratur über dem Schmelzpunkt des Berylliums durch des flüssigen Eutektikums Al-Be auf mechanische Mitnehmen des Lösungsmittels durch ein drittes Weise entfernt, nämlich durch einfache Filtration oder Metall vorgenommen werden.

Abzentrifugieren. Wenn man das Beryllium in reinem Beim Mitnehmen bei tiefer Temperatur wird das

Aluminium gelöst hat, kann man jedoch nicht mehr als die Berylliumkristalle umgebende Aluminium (oder 60% Aluminium, bezogen auf Gewicht, abtrennen. 4° die Legierung) bei einer erneuten Filtration durch ein Dieser Wert kann deshalb nicht überschritten werden, Metall mitgenommen, das den folgenden Bedingungen da im Gewirr der Berylliumdendriten Flüssigkeit ein- entspricht: Es muß mit dem Aluminium ein sehr leicht geschlossen bleibt. flüssiges Eutektikum mit niedrigem Schmelzpunkt

Zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Filtration bilden; es muß selbst leicht schmelzbar sein und darf kann man als Lösungsmittel eine Legierung von Alu- 45 Beryllium bei der Arbeitstemperatur nicht auflösen; minium mit einem seine Fließfähigkeit erhöhenden es darf die Beseitigung der im Aluminium gelösten Metall verwenden. Dieses Metall darf mit Beryllium Verunreinigungen nicht durch Fällung derselben beweder eine feste Lösung, um es im Augenblick der einträchtigen; es muß sich vollständig auf einfache Kristallisation nicht zu verunreinigen, noch eine Ver- Weise, beispielsweise durch Destillation oder einen bindung bilden, um die Abtrennung der Verunreini- 5° chemischen Angriff, der das Beryllium unversehrt gungen des Berylliums, insbesondere des Eisens, nicht läßt, beseitigen lassen; ferner muß es selbst verhältniszu beeinträchtigen. Ferner muß dieses Metall, falls mäßig rein sein, um nicht nach seiner Abdestillation möglich, sowohl den Schmelzpunkt des Eutektikums Verunreinigungen zurückzulassen. Die Auswahl im Al-Be als auch gleichzeitig den Berylliumgehalt des Hinblick auf diese Eigenschaf ten führt zu den Matallen, Eutektikums herabsetzen. Ferner muß es leicht ab- 55 die bereits zur Begünstigung der ersten Filtration verzutrennen sein. wendet wurden, ausgenommen das Silizium, das einen

Silizium, Zink und Magnesium erhöhen die Flüssig- zu hohen Schmelzpunkt besitzt, wodurch seine Entkeit des Aluminiums. Sie bilden weder eine feste fernung schwierig würde. Magnesium und Zink jedoch Lösung noch eine Verbindung mit Beryllium. Sie sind beispielsweise gut geeigiet. Wenn man also die erniedrigen den Schmelzpunkt des Eutektikums Al-Be. 60 beiden ersten Stufen des Verfahrens unter Verwendung

Das Eutektikum Al-Be-Si liegt bei: !Jner Al-Mg-Legierung durchgeführt hat, wird die

Filtration bei einer Temperatur in der Nihe von

Be: 4,6 Atomprozent 65O⁰C durchgeführt. Man unterbricht dann die Filtra-

Si: 11,6 Atomprozent tion und gibt eine solche Msngs Magnesium zu, daß

T: 572⁰C 65 die Zusammensetzung der erhaltenen Flüssigkeit einen

Magnesiumüberschuß aufweist. Die Temperatur wird

Das Silizium begünstigt dieAbscheidung des Eisens 1 Stunde lang gehalten, darauf wird filtriert. Die durch Assoziierung mit dem Aluminium. Erfahrung zeigt, daß man durch zwei Extraktionen mit

Magnesium das Aluminium entfernen kann. Man braucht dann nur die zurückbleibende Masse von Berylliumdendriten und Magnesium einer Vakuumdestillation bei etwa 750⁰C zu unterwerfen. Das Magnesium scheidet sich an einem Kühler ab. An diese Destillation kann ein Schmelzen des Berylliums im Vakuum anschließen, wodurch die letzten Magnesiumspuren beseitigt werden. Man kann jedoch auch die Berylliumkristalle zuvor mit verdünnter Kalilauge und anschließend konzentrierter Salpetersäure waschen. Beim Mitnehmen des Aluminiums bei einer Temperatur über dem Schmelzpunkt des Berylliums erfolgt die Abtrennung des Aluminiums durch Verteilung zwischen zwei flüssigen metallischen Phasen, dem Beryllium und einem Zusatzmetall, das die folgenden Eigenschaften besitzt: Es muß mit dem flüssigen Beryllium selbst in Gegenwart von Aluminium praktisch unmischbar sein; es muß bei der Arbeitstemperatur eine hohe Affinität für Aluminium besitzen; es muß sehr rein erhältlich sein, um das Beryllium nicht wieder zu verunreinigen; es muß eine hohe Dichte im Vergleich mit flüssigem Beryllium besitzen, um das Abgießen zu erleichtern. Es wurde Antimon verwendet, jedoch sind auch andere Metalle geeignet. Antimon besitzt einen hohen Dampfdruck, so daß es durch Destillation oder Sublimation gereinigt werden kann. Außerdem lassen sich die letzten Spuren von Antimon, die das Beryllium verunreinigen könnten, durch ein abschließendes Schmelzen im Vakuum leicht entfernen. Das nach einer ersten Filtration erhaltene Al-Be-Gemisch wird unter Argon-Schutzgasatmosphäre auf eine etwas oberhalb der Schmelztemperatur des Berylliums liegende Temperatur gebracht. Dann wird durch Eingießen das Antimon in genügender Menge zugeführt, um eine Trennung in zwei Phasen zu bewirken. Man begrenzt so die Verdampfungsverluste an Antimon durch die darüber stehende

ίο Schutzschicht aus flüssigem Beryllium. Außerdem sorgt man einige Minuten lang für eine kräftige Rührung und läßt dann absitzen. Das Abgießen erfolgt langsam wegen der hohen Viskosität des flüssigen Berylliums. Man erhält nach dem Abkühlen eine vom Hauptteil des Aluminiums befreite Berylliummasse. Eine zweite Extraktion ist unter Umständen erforderlich. Das erhaltene Beryllium wird anschließend unter Vakuum zum zweitenmal geschmolzen, um die letzten Antimonspuren zu entfernen.

Als Beispiel werden im folgenden die bei der Reinigung eines handelsmäßigen (technischen) Berylliums erhaltenen Ergebnisse aufgeführt, wobei die Entfernung des Eisens im Verlauf der Reinigungsschritte mittels des durch Bestrahlung mit thermischen Neutronen aktivierten Eisenisotops Fe₅₈ verfolgt wurde. Die Konzentrationen (in ppm) der hauptsächlichen Verunreinigungen des Ausgangsprodukts waren wie folgt:

	Al	Fe	Cu	Si	Mg	Ni	Mn	C
Be ... Al ...	30	10 bis 50 45	4 bis 8 35	10 bis 25 6	10 bis 20	10 bis 30	15	170

Beispiel I

90 g von mit 0,81 Atomen pro Million radioaktivem Fe₅S kontaminiertem Beryllium werden in 1200 g Aluminium gelöst, das somit einen Gewichtsgehalt von 7% Beryllium aufweist.

Dieser Arbeitsgang wird bei 1200⁰C in dem zur Filtration bestimmten Tiegel, dessen Boden mit einem Pumpsystem verbunden ist, vorgenommen.

Wenn das Bad eine homogene Zusammensetzung erreicht hat, kühlt man langsam (in 5 Stunden) bis auf 700⁰C ab und filtriert, indem man unterhalb des Tiegels Vakuum anlegt.

a) Filtration des Aluminiums

Gewicht des Filtrats Nr. 1 850 g

Gewicht des Rückstands der Filtration

Nr. 1 440g

Berylliumgehalt des Filtrats (bezogen

auf Gewicht) 1,4%

Der Berylliumverlust beträgt also 11 g. Der Filtrationsrückstand enthält 18% Beryllium (bezogen auf Gewicht).

b) Entfernung des Aluminiums durch Magnesium

206 g des Rückstands Nr. 1, die also 37 g Beryllium enthielten, wurden bei 65O⁰C mit 100 g Magnesium in einem Aluminiumoxidfiltertiegel behandelt.

Man hält 3 Stunden lang bei dieser Temperatur und filtriert anschließend:

Gewicht des Filtrats Nr. 2 210 g

Berylliumgehalt des Filtrats Nr. 2

(bezogen auf Gewicht) 0,5 %

Berylliumverlust also 1,5 g

Der Rückstand wird im gleichen Tiegel erneut, jedoch bei 700⁰C, mit 60 g Magnesium behandelt. Man hält 2 Stunden lang bei der Temperatur und filtriert anschließend.

Gewicht des Filtrats Nr. 3 Ill g

Gewicht des Rückstands Nr. 3 45 g

Berylliumgehalt des Filtrats Nr. 3

(bezogen auf Gewicht) 0,18 %

Berylliumverlust demgemäß 0,2 g.

c) Entfernung des Magnesiums

Die Destillation des im Rückstand Nr. 3 enthaltenen Magnesiums wird bei 700⁰C im Vakuum vorgenommen. Das Magnesium scheidet sich an einem Kühler ab. Der Arbeitsgang dauert 3 Stunden.

Gewicht des Destillats 8,5 g

Gewicht des Rückstands 36,5 g

Berylliumgehalt des Destillats

(bezogen auf Gewicht) 0,064 °/₀

Berylliumverlust demgemäß 0,5 g.

Der Rückstand wird anschließend mit verdünnter Kaliumhydroxidlösung und dann mit konzentrierter Salpetersäure gewaschen und schließlich gespült:

Gewicht des Rückstands vor dem

Schmelzen in Argonatmosphäre 35 g

Gewicht des schließlich erhaltenen Berylliums 34 g

Berylliumausbeute:

99,13 Gewichtsprozent Al und 0,87 Gewichtsprozent Be annimmt.

Endgewicht Be
Anfangsgewicht Be

• 100 = 81%.

Beispiel II

18Og des Rückstands Nr. 1 mit einem Gehalt von etwa 31 g Beryllium werden mit 20gewichtsprozentiger Kaliumhydroxidlösung behandelt.

Behandlungsdauer: 70 Stunden Gewicht des zurückgewonnenen Berylliums:

28,2 g so

Gewicht des in der Behandlungslauge enthaltenen Berylliums: 2,7g, d.h. 8,7% des im Rückstand Nr. 1 enthaltenen Berylliums.

Gewicht des Berylliums nach Schmelzen unter Argonatmosphäre: 27 g Berylliumausbeute:

Endgewicht Be
Anfangsgewicht Be

100 = 77%.

Die folgende Vergleichstabelle vereinigt die bei den obigen beiden Beispielen erhaltenen Analysen-Ergebnisse :

Be Ausgangsprodukt

0,81
10

Be Endprodukt Beispiel 1

0,04 330

Be Endprodukt Beispiel 2

0,06 400

Der Reinigungsgrad bezüglich Eisen ist gegeben durch

Anfangskonzentration Fe₅₉

40

Endkonzentration Fe₅₉ und beträgt jeweils

im Beispiel 1:

im Beispiel 2:

0,81
0,004

0,06

= 20,

= 13.

Im folgenden sei die Berylliumausbeute bei der Reinigung betrachtet.

Der hauptsächliche Berylliumverlust wird durch die Zusammensetzung der Flüssigkeit bei der Filtriertemperatur bestimmt. Wenn diese Temperatur nahe bei der eutektischen Temperatur liegt, ist der Berylliumgehalt annähernd gleich dem des Eutektikums. Wenn man 20 Atomprozent Beryllium in 80 Atomprozent Aluminium, also 77% bzw. 92,3% bezogen auf Gewicht, auflöst, beträgt der Berylliumverlust

92,3 · 0,87
99,13

0,81 % (bezogen auf Gewicht).

Wenn man als Zusammensetzung des Eutektikums Die durch das Verhältnis
Anfangsgewicht Be — Eutektikumsverluste

Anfangsgewicht

definierte Ausbeute beträgt also
7,7 - 0,81

• 100

7,7

• 100 = 98,5%

45 Schließlich kann man das Aluminium und das mitnehmende Metall wieder gewinnen und im Kreislauf zurückführen. Die bei den verschiedenen Filtrationen erhaltenen Filtrate bestehen aus Aluminium, Beryllium, dem angewandten mitnehmenden Metall und Verunreinigungen.

Falls die Temperatur unterhalb des Berylliumschmelzpunkts bleibt, besteht der Arbeitsgang darin, die Verunreinigungen von der Legierung Aluminium mitnehmendes Metall abzutrennen und die beiden letzteren voneinander zu trennen. Die Filtrate werden in ein und demselben Filtertiegel vereinigt, darauf gibt man von dem verwendeten mitnehmenden Metall soviel zu, bis sein Mengenanteil 35% im Fall von Magnesium und 95% im Fall von Zink beträgt. Man bringt zum Schmelzen, hält dann die Temperatur bei 20⁰C oder 3O⁰C oberhalb der Liquidus-Temperatur, also 570 bzw. 400° C und filtriert, beispielsweise durch gesintertes Aluminiumoxid. Die feinen Niederschläge der Verunreinigungen sowie das überschüssige Beryllium werden auf dem Filter zurückgehalten, während man eine gereinigte Legierung Al - mitnehmendes Metall auffängt. Die beiden Metalle werden anschließend durch Destillation im Vakuum bei 800⁰C getrennt.

Falls die Temperatur über dem Berylliumschmelzpunkt liegt, wird die angewandte Legierung Al-Sb einer Vakuumdestillation bei 1100° C unterworfen. Man gewinnt so das von Aluminium und nicht flüchtigen Verunreinigungen, insbesondere Eisen, befreite und zur erneuten Verwendung gebrauchsfertige Antimon zurück.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Beryllium mit sehr niedrigem Gehalt an Verunreinigungen, insbesondere an Eisen, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Ausgangsprodukt benutztes verunreinigtes Berylliummetall, insbesondere verunreinigtes handelsübliches (technisches) Beryllium oder eine Beryllium-Aluminiumlegierung, in flüssigem Aluminium oder einer flüssigen Legierung von Aluminium und mindestens einem der Elemente Silizium, Zink und Magnesium aufgelöst, nach fraktionierter Kristallisation eine erste Trennung durch Filtration durchgeführt, darauf durch eine zweite Trennstufe, wobei mit dem Aluminium bzw. der Aluminiumlegierung die Gesamtheit der Verunreinigungen mitgenommen und abgetrennt wird, das gewünschte sehr reine Beryllium hergestellt und gegebenenfalls das Aluminium wiedergewonnen und im Kreislauf zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fraktionierte Kristallisation durch

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langsame Abkühlung bis auf eine knapp oberhalb 645⁰C liegende Grenze bewirkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Trennstufe eine einfache Filtration oder eine Filtration durch Zentrifugieren ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Trennstufe in einem selektiven chemischen Herauslösen bei 20⁰C mittels einer verdünnten Mineralbase, insbesondere auf 2O°/o Gewichtsgehalt verdünnter Kaliumhydroxidlösung, besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Trennstufe in einem Mitnehmen des Lösungsmittels durch ein Metall besteht.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mitnehmen bei einer unterhalb des Schmelzpunkts des Berylliums liegenden Temperatur erfolgt und das Metall Magnesium oder so Zink ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mitnehmen bei einer über dem Schmelzpunkt des Berylliums liegenden Temperatur erfolgt und als Metall, das mit flüssigem Beryllium in Gegenwart von Aluminium nicht mischbar ist, bei der Arbeitstemperatur eine große Affinität für Aluminium besitzt, sehr rein erhalten werden kann und im Vergleich mit flüssigem Beryllium eine hohe Dichte besitzt, vorzugsweise Antimon, verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall, welches das Lösungsmittel bei tiefer Temperatur mitnimmt, in die bei der ersten Trennstufe anfallende Flüssigkeit im Überschuß eingeführt, dis Temperatur während einer Stunde konstant gehalten, anschließend filtriert, gegebenenfalls mit verdünnter Kaliumhydroxidlösung und dann mit konzentrierter Salpetersäure gewaschen, eine Vakuumdestillation bei etwa 750⁰C, in deren Verlauf sich das Metall an einem Kühler abscheidet, durchgeführt und schließlich das Beryllium im Vakuum zur Entfernung der letzten Spuren des Metalls geschmolzen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das Metall zur Mitnahme bei hoher Temperatur durch Gießen in das nach der ersten Trennstufe erhaltene, unter Argon-Schutzgas auf eine etwas oberhalb der Schmelztemperatur des Berylliums liegende Temperatur gebrachte Gemisch einführt und mehrere Minuten lang kräftig rührt, dekantieren läßt, abkühlt, gegebenenfalls eine zweite Folge entsprechender Arbeitsgänge vornimmt und anschließend das erhaltene Beryllium durch Schmelzen im Vakuum von den letzten Spuren des Metalls befreit.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückgewinnung und Rückführung des metallischen Lösungsmittels im Kreislauf im Fall, daß die Mitnahme des Lösungsmittels bei tiefer Temperatur erfolgt, durch Vereinigung der Filtrate in einem Filtertiegel, Zugabe des mitnehmenden Metalls, Schmelzen und anschließendes Aufrechterhalten der Temperatur bei etwa 25⁰C oberhalb des Liquidus, und Filtrieren, insbesondere durch gesintertes Aluminiumoxid, vorgenommen wird.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückgewinnung und Rückführung des metallischen Lösungsmittels in dem Fall, daß das Mitnehmen des Lösungsmittels bei einer höheren Temperatur als die Schmelztemperatur des Berylliums erfolgt, durch Vakuumdestillation der Filtrate bei 1100⁰C vorgenommen wird.