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Verfahren zur Gewinnung von reinem Beryllium in metallischer oder
Salz-Form aus aluminiumhaltigen Gemischen Die Erfinderin hat sich die Aufgabe gestellt,
aus Gemischen, gegebenenfalls Legierungen von Beryllium mit Aluminium und gegebenenfalls
noch anderen Metallen, wie z. B. Eisen, das Beryllium in reiner Form, sei es als
Mietall, sei es als Salz, durch ein technisch einfaches, wirtschaftliches Verfahren
zu gewinnen.
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Dies Ziel wird, wie gefunden wurde, in überraschend einfacher Weise
dadurch erreicht, daß man aus dem zu verarbeitenden Gemisch von - Beryllium und
Aluminium entweder durch Behandeln mit alkalischen Lösungen das Aluminium oder durch
Behandeln des Metallgemisches mit geeigneten Säuren, z. B. verdünnter Schwefelsäure,
das Beryllium herauslöst.
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Als alkalische Flüssigkeiten können verdünnte, z. B. i- bis i 5 %ige
wässerige Lösungen von Atzalkali, vorteilhaft z. B. etwa 5-bis io%ige Lösungen von
Ätznatron, ferner passend konzentrierte Lösungen von Natriumcarb.onat, Kaliumcarbonat
u. dgl. Stoffen verwendet werden. Die Behandlung des Metallgemisches mit alkalischen
Lösungen kann bei gewöhnlicher Temperatur durchgeführt werden. ' Durch Arbeiten
bei erhöhter Temperatur, z. B@. bei etwa 9o bis 95°. *kann man die Behandlungsdauer
abkürzen.
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Die Behandlung des Metallgemisches mit Säure wird vorteilhaft unter
Verwendung einer etwa 3 bis ß normal Lösung von Schwefelsäure vorgenommen. Die Schwefelsäure
wird zweckmäßig bei Raumtemperatur zur Einwirkung auf das Metallgemisch gebracht.
Durch entsprechend geregelte Kühlung kann man unerwünschte bzw. schädliche Temperaturerhöhungen
vermeiden. An Stelle von Schwefelsäure kann man auch organische Säuren, wie Oxalsäure,
Ameisensäure u. dgl., zum Herauslösen des Berylliums aus dem Metallgemisch- verwenden.
Diese Säuren werden
vorteilhaft in konzentrierter Form zur Anwendung
gebracht.
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Das zu verarbeitende Metallgemisch kann z. B. in Form von Flittern,
Pulverform, Körnerform u. dgl. der Behandlung unterworfen werden. Bei elektrolytischer
Gewinnung des Metallgemisches in Flitterform können diese, so wie sie anfallen,
dem Aufarbeitungsvorgang unterworfen werden. Liegt das Metallgemisch in gröberer
Form vor, so wird es durch Maßnahmen, wie Zerspanen, Vermahlen, Überführung in schmelzflüssigen
Zustand und Verspritzen oder Zerstäuben der Schmelze ti. d-1. Maßnahmen, auf gewünschten
Zerkleinerungsgrad gebracht.
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Beim Arbeiten gemäß Erfindung übt, wie gefunden wurde, weder das Beryllium
eine Schutzwirkung auf das vorhandene Ahiminium noch umgekehrt das Aluminium eine
Schutzwirkung auf das Beryllium aus, und zwar auch dann nicht, wenn die Metalle
miteinander legiert sind.
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Es hat sich gezeigt, daß man durch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen
das wertvolle Beryllium in einfachster Weise in sehr reiner Form, z. B. als 99,5oröiges
oder noch reineres Metall gewinnen kann. Bei Behandlung des Metallgemisches mit
alkalischen Lösungen geeigneter Konzentration wird das Aluminium praktisch vollständig
in Lösung gebracht, während das Berylliummetall unangegriffen in reiner Form zurückbleibt.
Bei Behandlung des Metallgemisches mit verdünnter Schwefelsäure geht das Berylliummetall
in Lösung, während das metallische Aluminium praktisch unangegriffen zurückbleibt.
Die Lösung von Berylliumsulfat kann als solche verwendet oder nach üblichen Methoden
auf metallisches Beryllium oder .Berylliumsalz aufgearbeitet werden.
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Bekannten Veröffentlichungen ist zu entnehmen, daß Alkalihydroxyde
Beryllium auflösen. Hierbei soll die Konzentration der Lösung ausschlaggebend dafür
sein, ob die Reaktion in der Kälte oder bei erhöhter Temperatur stattfindet. Auf
Grund dieser Veröffentlichungen mußte das vorliegende Trennungsverfahren, soweit
hierfür alkalische Flüssigkeiten, wie Ätzalkalilauge, verwendet werden, von vornherein
als aussichtslos erscheinen. Versuche der Erfinderin haben indessen ergeben, daß
:es tatsächlich gelingt, das Aluminium in Lösung zu überführen, -während das Beryllium
praktisch unangegriffen bleibt, -renn man Ätzalkalilaugen geeigneter Konzentration,
z. B. etwa i bis 15 0,'o, verwendet.
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Es ist weiterhin bekannt, daß Schwefelsäure und Salzsäure Beryllium
zu lösen vermögen. Diese Angabe hat aber nicht vermocht, der Fachwelt den Gedanken
einer Trennung von Beryllium und Aluminium mit Hilfe von Säuren nahezulegen. Der
Vorveröftentlichung war auch nicht zu entnehmen, daß es möglich sein würde, durch
Anwendung von Mineralsäuren in geeigneter Konzentration, z. B. einer 3 bis
8 n-Sch-wefeis;iure.
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eine praktisch brauchbare Trennung des Berylliums von Aluminium zti
erzielen. Es war zu erwarten, daß hierbei neben Beryllium auch beträchtliche Mengen
von Aluminium in Lösung gehen würden.
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Es ist schließlich noch bekannt, daß organische Säuren, wie Weinsäure
und Citronensäure, mit Beryllium nur im Anfang der Einwirkung reagieren. Das tatsächlich
nur schwache Lösungsvermögen der genannten Säuren auf Beryllium mußte den Fachmann
von vornherein davon abhalten, organische Säuren als Trennungsmittel für Beryllium
und Aluminium zu verwenden. Es hat sich aber gezeigt, daß gewisse organische Säuren,
-wie Oxalsätire und Ameisensäure, im Gegensatz zu Weinsäure und Citronensäure das
Beryllium so stark angreifen, daß sie für die Durchführung des Trennungsverfahrens
durchaus geeignet sind. Beispiele i. Zoo g aluminiumhaltiges technisches Beryllium,
enthaltend 4,S% Al, in Flittern. werden mit ,11 einer etwa 5o!oigen Natronlauge
bei Raumtemperatur gerührt, bis die Gasentwicklung aufhört, was etwa 3 Stunden in
Anspruch nimmt. Das gesamte Aluminium geht in Lösung, während das Beryllium in reiner
Form zurückbleibt. Der Bervlliumverlust beträgt nur etwa o, t 6o"o der 1Ietalleinwage.
Bei Durchführung des Trennungsvorgangs bei erhöhten Temperaturen, z. B. etwa 9o
bis 95°, hört die Gasentwicklung in erheblich kürzerer Zeit auf, was als Zeichen
für die Beendigung des Trennungsvorgangs anzusehen ist.
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2. 5oo g technisches aluminiumhaltiges Beryllium in Flittern werden
mit 2o l einer etwa 5- bis 7%igen Sodalösung bis zum Aufhören der Gasentwicklung,
zweckmäßig unter Umrühren, erwärmt. Nach Beendigung der Gasentwicklung ist das gesamte
Aluminium in Lösung gegangen. Das nach Trocknung von der Flüssigkeit verbleibende
Beryllium besitzt einen Reinheitsgr ad von etwa 99, 5 ,l o ; der Rest besteht im
-wesentlichen aus Berelliumoxyd. Der Verlust an Beryllium beträgt etwa o,io!o, in
gegebenen Fällen auch bis 0,20j0.
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3. 5oo g grobe Drehspäne aus aluminiumhaltigem Berylliummetall, enthalteild
4.oti'o A1, -werden mit 25 1 5 n-Schwefelsäure unter Kühlung gerührt. Das gesamte
Beryllium
geht in Lösung, während das Aluminium unter Verlust von
etwa o,i% als Metall zurückbleibt. Die erhaltene Lösung von reinem Berylliumsulfat
kann als solche verwendet oder nach üblichen Methoden aufgearbeitet werden.
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q. ioog grobe Drehspäne aus Beryllium mit einem Gehalt von q. olo
an Aluminium wurden mit 71 5oo<<oiger Ameisensäure 24 Std. lang bei Zimmertemperatur
gerührt. Der dann noch vorhandene metallische Rückstand bestand aus Aluminium, welches
nur noch o, i % ungelöstes Beryllium enthielt.
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Bei Anwesenheit von Eisen und anderen Metallen in den aufzuarbeitenden
Gemischen von Beryllium und Aluminium kann man diese dadurch beseitigen, daß man
das Metallgemisch 'in . passendem Zerteilungsgrad einer Behandlung mit Salpetersäure
beliebiger Konzentration, z. B. einer Säure, die etwa q. bis 6 normal oder auch
höher konzentriert ist, unterwirft. Man kann z. B. so verfahren, daß die Salpetersäure
bei Raumtemperatur mit dem genügend zerteilten Metallgemisch in Berührung gebracht
und so lange in Berührung gehalten wird, bis das Eisen und andere störende Metalle
in Lösung gegangen sind. Das Beryllium bleibt hierbei praktisch unangegriffen.'
Die Weiterbehandlung des verbleibenden Gemisches von Beryllium undAluminium kann
dann in der vorstehend beschriebenen Weise erfolgen. Man kann auch derart verfahren,
daß man zunächst Beryllium und Aluminium trennt und das so erhaltene Beryllium,
falls @es noch Beimengungen an Eisen und anderen Metallen enthält, in der vorstehend
beschriebenen Weise mit Hilfe von Salpetersäure von diesen Beimengungen befreit.
Es ist vorteilhaft, die Laugenbehandlung vor der Salpetersäurewascheng durchzuführen,
da andernfalls schädliche Temperaturerhöhungen eintreten können.
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Es ist bekannt, daß Salpetersäure Beryllium in der Kälte nicht angreift,
daß aber heiße Salpetersäure in konzentriertem oder verdünntem Zustand Beryllium
auflöst. Wie gefunden wurde, kann man bei Durchführung des vorliegenden Verfahrens
Metalle, wie Eisen, aus dem zu verarbeitenden Gemisch entfernen, wenn man Salpetersäure
bei Raumtemperatur auf das genügend zerteilte Metallgemisch einwirken läßt, wobei
das Beryllium praktisch unangegriffen bleibt.