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Gewinnung von Berylliumverbindungen Beryllium und seine technisch
wichtigste Verbindung, das Berylliumoxyd, werden heute technisch fast ausschließlich
aus Beryll gewonnen. Dies geschieht nicht etwa deshalb, weil sich gerade dieses
Mineral im überfl.uß in der Natur findet und die Darstellung der gesuchten technisch
wertvollen Stoffe aus ihm sich besonders leicht durchführen läßt, sondern nur deshalb,
weil es einen hohen Gehalt an Beryll (über 1o % Be O) enthält und darum die Extraktionskosten
relativ gering sind trotz der größeren Kosten für das Mineral selbst. Es ist daher
ein Problem der Berylliumindustrie, Beryllium und seine Verbindungen auch aus solchen
Mineralien zu gewinnen, welche arm an diesem Element sind. Solche Mineralien sind
in der Natur weit verbreitet, ihre Aufarbeitung hat sich aber bis heute mangels
hierfür geeigneter Methoden noch nicht technisch durchführen lassen. An solchen
Beryllium enthaltenden Mineralien seien hier nur beispielsweise genannt: Begmatit,
Feldspat, Glimmer, Glimmerschiefer, Granite, Kaoline, Tone, Bromellit, Hambergit,
Trimerit, Phenakit, Melinophan, Leukophan, Helvin, Danalith, Eudidymit, Euklas,
Gadolinit, Chrysoberyll, Herderit, Hydroherderit und viele andere.
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Die heute einzig technisch durchg eführteAufarbeitung desBerylls 3
Be0 # A1203 # 6S102, der neben dem durch die Formel gegebenen Aluminiumgehalt meist
noch Eisen enthält, erfolgt meist entweder mittels alkalischer Flußmittel nach dem
Verfahren des amerikanischen Patents 1656 66o oder mittels Fluoriden bzw. Silikofluoriden
(vgl. z. B. K. I l 1 i g , M. Hosenfeldund H. Fischer, Wissenschaftliche Veröffentlichung,
Siemens-Konzern, Bd. 8, Seite 34, 19z9). Auch Kohle oder Carbid sind zum Aufschluß
geeignet. Durch Einwirkung eines Alkali- oder Erdalkalihalogenids bilden sich ebenfalls
auslaugbare Berylliumhalogenide (amerikanische Patente 1 392 045 und 1
392 o46), ,die nun in gewünschter Weise weiterverarbeitet werden können.
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Außer Beryll ist auch schon versucht worden, Gadolinit aufzuarbeiten.
C. J a m e s und Mitarbeiter (Journ. Americ. Chem. Soc., Band 38, Seite 875, 1g16)
erhitzen fein pulverisierten Gadolinit in Eisengefäßen mit Schwefelsäure bis zum
Entweichen von SO"-Dämpfen. Das erhaltene Gemisch wird mit Wasser ausgelaugt und
die Lösung durch Zusatz von Oxalsäure von den seltenen Erden (insbesondere Yttererden)
befreit. Durch Erhitzen mit Kaliumcarbonat, mit Natronlauge und Ammoniak werden
Beryllium und Eisen gefällt, der Niederschlag in Schwefelsäure gelöst, das Eisen
oxydiert und neuerdings mit Natronlauge gefällt, wobei das Beryllium in Lösung bleibt
und schließlich aus dem eisenfreien Filtrat als Carbonat gewonnen. Leukophan wird
im Prinzip auf ähnliche Weise aufgeschlossen (z. B. O. L e o n a r d, französisches
Patent 611457).
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Zum Unterschied von diesen Methoden behandeln H o p k i n s und Mitarbeiter
Gadolinit mit Königswasser.
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Alle diese Verfahren laufen im Prinzip darauf hinaus, Aluminium und
Eisen von
Beryllium zu trennen. Hierfür gibt es eine ganze Reihe
Methoden.
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Berylliumcarbonat größter Reinheit läßt sich nach der neuen Erfindung
nun aber auch aus an Berylliumoxyd armen Mineralien wie folgt gewinnen: Diese berylliumhaltigen
Vorkommen werden erfindungsgemäß gebrannt, pulverisiert und mit viel Wasser bei
gewöhnlicher Temperatur unter Rühren mit Kohlendioxyd behandelt. Zweckmäßig können
hierbei schwache Säuren oder Basen in geringen Mengen noch zugegen sein, wodurch
der Prozeß bedeutend abgekürzt werden kann. Hierbei gehen durch diese Behandlung
mit Kohlendioxyd die größten Mengen des vorhandenen Berylliumoxyds neben Calcium,
Magnesium, Alkali und kleinen Anteilen Kieselsäure in Lösung. Die Lösung selbst
wird nach genügend langer Einwirkung des Kohlendioxyds durch Dekantieren oder Zentrifugieren
vom ungelöst gebliebenen Rückstand getrennt. Die Lösung selbst, welche die Berylliumverbindungen
enthält, wird nun eingedampft, wobei ein Rückstand der verschiedensten Carbonate
verbleibt, der sodann mit Natriumbicarbonat behandelt wird, wodurch freies Berylliumcarbonat
in größter Reinheit erzielt wird. Naturgemäß kann dieser Extraktionsvorgang der
berylliumhaltigen Vorkommen mit Kohlendioxyd mehrmals wiederholt werden. Auch kann
das Kohlendioxyd unter Druck zur Einwirkung gebracht werden und die Temperatur bis
auf 8o bis ioo° erhöht werden. Schließlich ist es auch möglich, das Kohlendioxyd
aus dem natürlichen Vorkommen selbst -zu gewinnen. Als Beschleuniger des Prozesses
kommen alle solche Stoffe in Betracht, die in wässeriger Lösung Hydroxyl- oder Wasserstoffionen
zu bilden vermögen, also z. B. Ammoniak und Soda einerseits oder Salzsäure oder
Schwefelsäure anderseits. Beispiel 5 bis 6 kg Berylliumpegmatit aus dem Val-Musul
bei Bozen werden io Stunden auf etwa 85o bis goo° erhitzt. Daraufhin wird dieses
geröstete Produkt mit Wasser gemahlen, bis es durch ein feines Sieb geht, hierauf
wird das Wasser durch Abklären oder Dekantieren entfernt und der gemahlene Pegmatit
an der Luft getrocknet. Vom trockenen Pulver nimmt man 5 kg und gibt sie in einen
Porzellanbehälter, der einen Holzquirl enthält, der mindestens ioo Umdrehungen in
der Minute ausführt. Durch den Deckel des Behälters führt ein Rohr in die Flüssigkeit
bis fast zur Höhe der Flügel. Unter Einwirken von Kohlensäure wird das Schlagen,
das sehr gleichmäßig sein muß, mehrere Tage hindurch fortgesetzt. Das zu verwendende
Wasser muß sehr rein sein und soll etwa auf io kg Eigengewicht 5o g Ammoniumcarbonat
enthalten. Nachdem die Sättigung der Lösung beendet ist, wird diese unter fortdauerndem
Rühren langsam und vorsichtig mit Salzsäure bis zur vollkommenen Neutralisation
versetzt. Hierauf wird, vom verbleibenden Rückstand durch Zentrifugieren getrennt,
die Lösung abgedampft, durch wiederholtes saures Abdampfen von der Kieselsäure getrennt,
das schließliche Kieselsäurefiltrat mit Ammoniak neutralisiert und mit überschüssigem
Natriumbicarbonat versetzt. Unter öfterem Rühren läßt man die Lösung etwa 2 Stunden
digerieren und filtriert. Hierauf wird erneut das Filtrat mit Salzsäure angesäuert
und durch -Erhitzen das Kohlendioxyd ausgetrieben, worauf man das Berylliumhydrat
mit Ammoniak ausfällt, das nun abfiltriert, gewaschen, getrocknet und geglüht wird.
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Mit mehreren Extraktionen aus demselben Mineral kann auf diesem Weg
praktisch die gesamte Berylliummenge, die in ihm enthalten ist, gewonnen werden.
.Die erste Extraktion liefert ungefähr i/5 des im Mineral enthaltenen Berylliumoxyds.
Die Ausbeute wird hier wesentlich von dem Grad der Feinheit des gemahlenen Minerals
bedingt.
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Gegenüber den bekannten von V a u q u e -lin, Warren, Lebeau und anderen
unterscheidet sich das neue Verfahren vor allem dadurch, daß es den bei diesen älteren
Verfahren notwendigen schmelzflüssigen Aufschluß mit Ätzkali bzw. Natriumcarbonat
oder C.alciumfluorid vermeidet, indem nach dem neuen Verfahren das berylliumhaltige
Mineral direkt in wässeriger Lösung in feinst gemahlenem Zustand mit Kohlendioxyd
behandelt wird.