CH207890A - Process for the production of beryllium. - Google Patents

Process for the production of beryllium.

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CH207890A
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beryllium
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Aktiengesellsc Farbenindustrie
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Ig Farbenindustrie Ag
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B35/00Obtaining beryllium

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Description

  

  Verfahren zur Herstellung von Beryllium.    Bei der     Herstellung    von     Berylliummetall     durch Reduktion von     Berylliumchlorid    mit  Magnesium, bei der es bisher üblich war,       entweder    das     Reduktionsmittel    in eine auf  Reaktionstemperaturen erhitzte, aus     Beryl-          liumchlorid    bestehende oder     Berylliumchlo-          rid    enthaltende Salzschmelze     einzutragen     oder aber umgekehrt das     Berylliumchlorid,     gegebenenfalls in Mischung mit andern     Be-          rylliumsalzen,

      in     eine        Schmelze    des Reduk  tionsmittels einzuführen, hat es sich bisher  als unmöglich     erwiesen,    eine weitgehende  Verdampfung des     Berylliumchlorids    zu ver  meiden, es sei     denn,    dass die ganze Reaktion,  wie für die letzterwähnte Arbeitsweise be  reits vorgeschlagen wurde, in einer indiffe  renten Atmosphäre, das, heisst also in einem  allseitig geschlossenen Reaktionsraum, durch  geführt wird.  



  Es     wurde    nun     erkannt,    dass die Verdamp  fung des     Berylliumehlorids    bei den bisher be  kannten Arbeitsverfahren im     wesentlichen       dadurch bedingt ist, dass das für die Reduk  tion verwendete     Magnesium    dann, wenn die  Reaktion in Gegenwart von Luft durchge  führt wird, sich örtlich     entzündet    und infolge  der hierbei auftretenden, sehr hohen Tempe  raturen zu einer erheblichen Verdampfung  des     Berylliumchlorids        Veranlassung    gibt.  



       Erfindungsgemäss    werden nun     Beryllium-          ehlorid    und Magnesium     miteinander    ver  mischt, worauf dieses Gemisch durch fort  schreitende     Temperatursteigerung    bis zur  Reaktion erhitzt wird. Zwecks Beschleuni  gung der Reaktion erfolgt die Erhitzung  zweckmässig bis auf Temperaturen     zwischen     730 und<B>900'</B> C, wobei sich eine indiffe  rente Atmosphäre, z. B. eine Wasserstoff  atmosphäre als vorteilhaft, wenn auch nicht       notwendig,    erweist. Vorzugsweise wird das  Gemisch in Form von     Presskörpern    erhitzt.  



  Auf diese Weise wird erreicht, dass bei  der Erhitzung     eines    solchen Reaktionsge  misches zunächst das     Berylliumchlorid    zum      Schmelzen kommt und     hierbei    die noch     un-          geschmolzenen        lsagnesiumteilchen    umhüllt  und so vor einer Entzündung     bewahrt.    Bei  weiterem Erhitzen schmilzt dann auch das  Magnesium und reagiert ohne örtliche Über  hitzung, so dass eine Verdampfung von     Be-          rylliumchlorid    praktisch nicht eintritt.  



  Wie gefunden wurde, ist es möglich,  dieses Verfahren in irgendeinem Reaktions  gefäss, z. B. einem Tiegel üblicher Ausfüh  rung, zweckmässig in einer indifferenten  Atmosphäre, die zum Beispiel durch Über  leiten von Wasserstoff aufrechterhalten wird,  unter gewöhnlichem, oder zwecks Vermei  dung der an sich schon geringfügigen Ver  dampfung unter etwas erhöhtem Druck, aus  zuführen.  



  Die Umsetzung der     vorzugsweise    in       stöchiometrischen    Gewichtsmengen vorliegen  den     Reaktionsteilnehmer    geht, insbesondere  bei Temperaturen zwischen 730 und<B>900'</B> C,  sehr schnell vonstatten, so     dass    sie meist schon  nach wenigen Minuten, höchstens jedoch nach       etwa.    15 Minuten, beendet ist. Die Anwen  dung eines kleinen Überschusses an Magne  sium, z.

   B. in Höhe von etwa 0,5 Gewichts  prozent, ist ebenso wie die Überleitung     eines          inerten    Gases über die Oberfläche des Reak  tionsgemisches zur völligen Unterdrückung  jeglicher     Berylliumchloridverdampfung    von       Vorteil.     



  Eine Verringerung der Reaktionstempe  ratur bis herab zum Schmelzpunkt des Ma  gnesiums kann man erreichen, indem     man     durch an sich     bekannte    Zusätze, wie     Ka-          liumchlorid,        Natriumchlorid    und ähnliche  in Mengen bis zu etwa 20 Gewichtsprozent  zum Einsatzgut, eine Erniedrigung des  Schmelzpunktes des entstehenden     Magne-          siumchlorids    bewirkt.

   Dagegen hat es sich  als weniger zweckmässig     erwiesen,    die Reak  tionstemperatur durch grössere Salzzusätze  unter den     Schmelzpunkt    des Magnesiums zu  erniedrigen, da in diesem Falle die erhaltenen       Berylliumflitter        graphitähnliche    Beschaffen  heit     aufweisen    und kleiner sind.  



  Das Reaktionserzeugnis,     das    aus einem  von     Magnesiumchloridschmelze    umgebenen         Haufwerk    von mit     Magnesiumchlorid    und       Magnesium    durchsetzten, metallisch glänzen  den     Berylliumflittern    besteht, kann mit  Wasser oder auch mit     Ammoniumchlorid-          lösung    zwecks Herauslösung etwa anhaften  der     Magnesiumanteile    aufgearbeitet      -erden.     



  Eine weitgehende Trennung der Salz  schmelze von dem festen Metall unmittelbar  nach beendeter Reaktion kann man dadurch  erreichen, dass man das aus verfilzten Me  tallflittern bestehende     Haufwerk,    das etwa  die     Beschaffenheit    eines     Sinterkörpers    hat,  aus der flüssigen     Magnesiumchloridschmelze     heraushebt, oder die letztere auf andere  Weise, beispielsweise durch Abstechen oder       Abziehen,    von ihm trennt und es durch Zu  sammenpressen 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 Verfahrensgange vom Aus  gangsgemisch zum brikettierten, kristallini  schen Beryllium gelangt. Es ist dabei zweck  mässig, der im wesentlichen aus     ':4Tagnesium-          chlorid    bestehenden Salzschmelze noch       schmelzpunkterniedrigende    Salze, falls diese  dem Ausgangsgemisch nicht schon beigege  ben wurden, zuzusetzen.

   Die Salzschmelze  wird dadurch     dünnflüssiger,    so dass sich die  Trennung von     Kristallhaufwerk    vollständiger  und mit einfacheren     apparativen    Mitteln bei  niedrigeren Temperaturen bewerkstelligen       lässt;    auch bei der Trennung von Metall und  Salzschmelze ist die Einhaltung einer     inerten     Atmosphäre vorteilhaft. Da die erhaltenen       Metallflitter    die Form kleiner Plättchen  aufweisen, wird praktisch das gesamte, durch  Reduktion erhaltene Beryllium durch die  Siebe zurückgehalten.  



  Das erhaltene     kristallisehe    Beryllium  kann dann in bekannter     Weise    zu     regulini-          sehem    Metall umgeschmolzen oder mit andern  Metallen zu     Legierungen    verarbeitet werden.  <I>Beispiel:</I>  Ein aus 393 Gewichtsteilen     BeC12-Pulver     und 120 Gewichtsteilen     Magnesiumgriess    be-      stehendes Gemisch wurde in einem Tiegel,  der sich in einem mit Wasserstoff gefüllten  Rohr befand, durch     Erhitzen    auf 800   C um  gesetzt. Dem während der Erwärmung sich  bildenden     Überdruck    wurde von Zeit zu Zeit  Gelegenheit gegeben, sich gegen die Atmo  sphäre auszugleichen.

   Die Reaktion war nach  etwa 10     Minuten    beendet. Das gebildete in  Form eines Klumpens vorliegende kristalline  Beryllium wurde aus der flüssigen Chlor  magnesiumschmelze herausgehoben, und die  letztere abgegossen. Da die Reaktionsend  produkte zu 497 Gewichtsteilen festgestellt  wurde, errechnet sich der Verlust auf     etwa     <B>3%.</B> Der     berylliumhaltige    Körper wurde       unter    Luftzutritt bei 800   in einer Matrize  mit einem     Hohlstempel,    dessen Boden zum       Durchlass    des erhaltenen     Magnesiumchlorids     siebartig durchlöchert war, zusammengepresst.

    Das ablaufende     Magnesiumchlorid    erwies       sich    als praktisch     berylliumfrei.    Der erhal  tene     Berylliumpresskörper    wurde bei 1400'  in     Argonatmosphäre    zu     regulinischem    Be  ryllium     eingeschmolzen.  



  Process for the production of beryllium. In the production of beryllium metal by reducing beryllium chloride with magnesium, in which it has hitherto been customary either to add the reducing agent to a molten salt consisting of beryllium chloride or containing beryllium chloride heated to reaction temperatures or, conversely, to add the beryllium chloride, possibly mixed with it other beryllium salts,

      To introduce it into a melt of the reducing agent, it has so far proven impossible to avoid extensive evaporation of the beryllium chloride, unless the entire reaction, as has already been proposed for the last-mentioned procedure, takes place in an inert atmosphere, that is, in a reaction space that is closed on all sides, is carried out.



  It has now been recognized that the evaporation of the beryllium chloride in the previously known working methods is essentially due to the fact that the magnesium used for the reduction, when the reaction is carried out in the presence of air, ignites locally and as a result of the the very high temperatures that occur in this case give rise to considerable evaporation of the beryllium chloride.



       According to the invention, beryllium chloride and magnesium are now mixed with one another, whereupon this mixture is heated by a progressive increase in temperature until the reaction. In order to accelerate the reaction, the heating is expediently carried out up to temperatures between 730 and 900 ° C, with an indifferent atmosphere, e.g. B. a hydrogen atmosphere is advantageous, although not necessary. The mixture is preferably heated in the form of compacts.



  What is achieved in this way is that when such a reaction mixture is heated, the beryllium chloride first melts and in the process envelops the as yet unmelted magnesium particles and thus protects them from ignition. With further heating, the magnesium also melts and reacts without local overheating, so that evaporation of beryllium chloride practically does not occur.



  As has been found, it is possible to use this process in any reaction vessel, e.g. B. a crucible of the usual Ausfüh tion, expediently in an indifferent atmosphere, which is maintained, for example, by passing hydrogen over, under normal, or in order to avoid the already slight Ver evaporation under slightly increased pressure, perform.



  The reaction of the reactants, which are preferably present in stoichiometric amounts by weight, proceeds very quickly, in particular at temperatures between 730 and 900 ° C., so that they usually take place after a few minutes, but at most after about. 15 minutes, has ended. The application of a small excess of Magne sium, z.

   B. in the amount of about 0.5 percent by weight, as well as the transfer of an inert gas over the surface of the reac tion mixture for the complete suppression of any beryllium chloride evaporation of advantage.



  A reduction in the reaction temperature down to the melting point of the magnesium can be achieved by adding additives known per se, such as potassium chloride, sodium chloride and the like in amounts of up to about 20 percent by weight to the starting material, lowering the melting point of the resulting magnesium. sium chloride causes.

   On the other hand, it has been found to be less expedient to lower the reaction temperature below the melting point of magnesium by adding larger amounts of salt, since in this case the beryllium flakes obtained have a graphite-like nature and are smaller.



  The reaction product, which consists of a pile of beryllium flakes with a metallic sheen, surrounded by magnesium chloride melt, can be worked up with water or with ammonium chloride solution in order to dissolve any adhering magnesium components.



  A substantial separation of the salt melt from the solid metal immediately after the reaction has ended can be achieved by lifting the pile consisting of matted metal flakes, which is about the nature of a sintered body, out of the liquid magnesium chloride melt, or the latter in another way, for example by tapping or peeling, separates from it and freed it from the remnants of the molten salt by pressing together between two sieve plates. Finally, the separation can be carried out in the reaction vessel itself,

   for example, by using a sieve-like perforated press ram, so that you get from the starting mixture to the briquetted, crystalline beryllium in a single process. It is advisable to add salts which lower the melting point to the molten salt, which essentially consists of magnesium chloride, if these have not already been added to the starting mixture.

   The molten salt becomes thinner as a result, so that the separation of heap of crystals can be accomplished more completely and with simpler apparatus at lower temperatures; Maintaining an inert atmosphere is also advantageous when separating metal and molten salt. Since the metal flakes obtained are in the form of small platelets, practically all of the beryllium obtained by reduction is retained by the sieves.



  The crystalline beryllium obtained can then be remelted in a known manner to regulinize metal or processed into alloys with other metals. <I> Example: </I> A mixture consisting of 393 parts by weight of BeC12 powder and 120 parts by weight of magnesium grit was put into a crucible which was located in a tube filled with hydrogen, by heating to 800.degree. The overpressure that formed during the heating was given the opportunity from time to time to equalize itself against the atmosphere.

   The reaction was over after about 10 minutes. The crystalline beryllium formed, present in the form of a lump, was lifted out of the liquid chlorine-magnesium melt and the latter was poured off. Since the final reaction products were found to be 497 parts by weight, the loss is calculated to be about <B> 3%. </B> The beryllium-containing body was perforated with air admission at 800 in a die with a hollow punch, the bottom of which was perforated like a sieve for the magnesium chloride obtained to pass through was pressed together.

    The magnesium chloride running off was found to be practically free of beryllium. The beryllium compact obtained was melted down to regular beryllium at 1400 'in an argon atmosphere.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Beryllium durch Reduktion von Berylliumchlorid mit Magnesium, dadurch gekennzeichnet, dass Be= rylliumchlorid und Magnesium miteinander vermischt werden und anschliessend dieses Gemisch durch fortschreitende Temperatur steigerung bis zur Reaktion erhitzt wird. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch auf zwi schen 730 und<B>900'</B> C liegende Tempera turen erhitzt wird. 2. PATENT CLAIM: Process for the production of beryllium by reducing beryllium chloride with magnesium, characterized in that beryllium chloride and magnesium are mixed with one another and this mixture is then heated up to the reaction by increasing the temperature. SUBClaims: 1. Method according to patent claim, characterized in that the mixture is heated to temperatures between 730 and 900 ° C. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch in Form von Presskör- pern erhitzt wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch in einer indifferenten Atmosphäre erhitzt wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das entstandene Berylliumkristall- haufwerk von der flüssigen Salzschmelze durch mechanische Mittel getrennt wird. 5. Method according to patent claim and sub-claim 1, characterized in that the mixture is heated in the form of pressed bodies. 3. The method according to claim and un teran claim 1, characterized in that the mixture is heated in an inert atmosphere. 4. The method according to claim and un teran claim 1, characterized in that the resulting beryllium crystal heap is separated from the liquid molten salt by mechanical means. 5. Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die flüssige Salzschmelze schmelzpunkterniedrigende Salze als Zu satz enthält. 6. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass dem umzusetzenden Gemisch Salze hinzugefügt werden, die den Schmelzpunkt des sich bildenden Ma gnesiumchlorids herabsetzen. Method according to patent claim and sub-claims 1 and 4, characterized in that the liquid molten salt contains salts which lower the melting point as additives. 6. The method according to claim, characterized in that salts are added to the mixture to be reacted, which lower the melting point of the magnesium chloride formed.
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