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Verfahren zum Herstellen von metallischem Beryllium Bei der Herstellung
von Berylliummetall durch Reduktion von Berylliumchlorid mit 11.#,iiesium, bei der
es bisher üblich war, entweder das Reduktionsmittel in ein auf lxcaktionstemperaturen
erhitztes, aus Berylliumchlorid bestehendes oder Berylliumchlorid enthaltendes Salzgemisch
einzutragen oder aber umgekehrt das Berylliumchlorid, gegebenenfalls in Mischung
mit. anderen Lerylliumsalzen, in. eine Schmelze des Rectuktionsmittels einzuführen,
hat,es sich bisher als unmöglich erwiesen, eine Zweitgehende Verdampfung des Berylliumchlorids
zu vermeiden, es sei denn, daß die ganze Reaktion, wie für die letzterwähnte Arbeitsweise
bereits vorgeschlagen wurde, in einer indifferenten Atmosphäre, d. h. also in einem
allseitig beschlossenen Reaktionsraum, durchgeführt wird.
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Es wurde nun erkannt, daß die Verdampfung des Berylliumchlorids bei
den bisher bekannten Arbeitsverfahren im wesentlichen dadurch bedingt ist, daß das
für die Reduktion verwendete Magnesium dann, wenn die Reaktion in Gegenwart von
Luft durchgeführt wird, sich örtlich entzündet und infolge der hierbei auftretenden
sehr hohen Tempe= ratüren zu einer erheblichen Verdampfung des Berylliumchlorids
Veranlassung gibt.
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Erfindungsgemäß werden feste Gemische von Berylliumchlorid und Magnesium
in Pulverform oder vorteilhafter in Form von Preßkörpern durch fortschreitende Temperatursteigerung
bis zur Reaktion,, d. h. auf etwa 73o bis )oo'C erhitzt, wobei sich eine Wasserstoffatmosphäre
als vorteilhaft, wenn auch nicht als notwendig erweist.
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Auf diese Weise wird erreicht, daß bei der Erhitzung des Reaktionsgemisches
zunächst das Berylliumchlorid zum Schmelzen kommt und hierbei die noch urigeschmolzenen
@Iabncsiumtcilchcn umhüllt und so vor. einer
Entzündung bewahrt.
Bei weiterem Erhitzen schmilzt dann auch das Magnesium und reagiert dabei gleichzeitig
ohne örtliche tiberhitzung, so daß eine Verdampfung von Berylliumchlorid praktisch
nicht eintritt.
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Wie gefunden wurde, ist es möglich, dieses Verfahren in irgendeinem
Reaktionsgefäß, z. B. einem Tiegel üblicher Ausführung, zweckmäßig in einer inerten
Atmosphäre, die z. B. durch Überleiten von Wasserstoff aufrechterhalten wird, unter
gewöhnlichem oder zwecks Vermeidung der an sich schon geringfügigen Verdampfung
unter etwas erhöhtem Druck auszuführen.
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Die Umsetzung der in stöchiometrischen Gewichtsmengen vorliegenden
Reaktionsteilnehmer geht, insbesondere bei Temperaturen zwischen 730 und
goo° C, sehr schnell vonstatten, so daß sie meist schon nach wenigen Minuten, höchstens
jedoch nach etwa 15 Minuten, beendet ist. Die Anwendung eines kleinen Überschusses
an Magnesium, z. B. in Höhe von etwa o,5 Gewichtsprozent, ist ebenso wie die Überleitung
eines inerten Gases über die Oberiiäche des Reaktionsgemisches zur völligen Unterdrückung
jeglicher Berylliumchloridverdampfung von Vorteil.
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Eine Verringerung der Reaktionstemperatur bis herab zum Schmelzpunkt
des Magnesiums kann man erreichen, indem man durch an sich bekannte Zusätze, wie
Kaliumchlorid, Natriumchlorid, Magnesiumchlorid u. ä., in Mengen bis zu etwa 2o
Gewichtsprozent zum Einsatzgut, eine Erniedrigung des Schmelzpunktes des entstehenden
Magnesiumchlorids bewirkt. Dagegen hat es sich als weniger zweckmäßig erwiesen,
die Reaktionstemperatur durch größere Salzzusätze unter den Schmelzpunkt des lIagnesiums
zu erniedrigen, da in diesem Falle die erhaltenen Berylliumflitter graphitähnliche
Beschaffenheit aufweisen und kleiner sind.
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Das Reaktionserzeugnis, das aus ,einem von llagnesiumchloridschmelze
umgebenen Haufwerk von mit Mag nesiumchlorid und Magnesium durchsetzten, metallisch
glänzenden Berylliumflittern besteht, wird mit Wasser oder auch mit Ammoniumchloridlösung
zwecks Herauslösung etwa anhaftender Magnesiumanteile aufgearbeitet.
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Eine weitergehende Trennung der Salzschmelze von dem festen 'Metall
unmittelbar nach beendeter Reaktion erreicht 'man jedoch ertindun<gsgemäß, indem
man das aus verfilzten Metallflittern bestehende Haufwerk, das etwa, die Be schafienheit
eines Sinterkörpers hat, aus der tiüssigen .1vIagnesiuincliloridschmelze lierausiiebt
oder die letztere auf andere Weise. beispielsweise durch Abstechen (,der Abziehen,
von ilim trennt und es durch Zusammenpressen zwischen zwei Siebplatten von den Resten
der Salzschmelze befreit. Schließlich kann man die Trennung im Reaktionsgefäß selbst
beispielsweise durch Anwendung eines siebartig durchlöcherten Preßstempels vornehmen,
so daß man in einem einzigen Verfahrensgang vom Ausgangsgemisch zum brikettierten,
kristallinischen Beryllium gelangt. Es ist dabei zweckmäßig, der im wesentlichen
aus Magnesiumchlorid bestehenden Salzschmelze noch schmelzpunktserniedrigende Stoffe,
falls diese dem Ausgangsgemisch nicht schon beigegeben wurden, zuzusetzen. Die Salzschmelze
wird dadurch dünnflüssiger, so daß sich die Trennung vom Kristallhaufwerk vollständiger
und mit einfacheren Mitteln bei niedrigeren Tem= peraturen bewerkstelligen läßt;
auch bei der Trennung von Metall und Salzschmelze ist die Einhaltung einer inerten
Atmosphäre vorteilhaft. Da die erhaltenen Metallflitter die Form kleiner Plättehen
aufweisen, wird praktisch das gesamte, durch Reduktion erhaltene Beryllium durch
die Siebe zurückgehalten.
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Das erhaltene kriställische Beryllium wird dann zu regulinischem Metall
umgeschmolzen oder mit anderen Metallen zu Legierungen verarbeitet. Beispiel Ein
aus 393 Gewichtsteilen Berylliumchloridpulver und izo Gewichtsteilen lIagnesiumgrieß
bestehendes Gemisch wurde in einem Tiegel, der sich in einem mit Wasserstoff gefüllten
Rohr befand, durch Erhitzen auf Soo° C umgesetzt. Dem während der Erwärmung sich
bildenden Überdruck wurde von Zeit zu Zeit Gelegenheit gegeben, sich gegen die Atmosphäre
auszugleichen. Die Reaktion war nach io Minuten beendet. Das gebildete in Form eines
Klumpens vorliegende kristalline Beryllium wurde aus der flüssigen Chlormagnesiumschmelze
herausgehoben und die letztere abgegossen. Da die Reaktionserzeugnisse zu .'g; Gewichtsteilen
festgestellt wurden, errechnet sich der Verlust auf etwa 3@'o. Der berylliumhaltige
Körper wurde unter Luftzutritt bei Soo- in einer Matrize mit einem Hohlstempel,
dessen Loden zum Durchlaß des erhaltenen Magnesiumchlorids siebartig durchlöchert
war, zusammencreprebt. Das ablaufende Magnesiumchlorid erwies sich als praktisch
berviliumfrei. Der erhaltene 13c#ryllitimprel3körper wurde bei i4oö in Argullatinosphäre
zu regulinischem l:crvllium eingeschmuizen.