铍技术工艺发展趋势分析

第一节 产品技术发展现状

1、水口山金属铍生产流程的改进

水口山金属铍珠生产线复产项目的实施，是一种机遇，要使金属铍的冶炼技术达到一个新的水平，首先要将过去不能回收利用的中间物料合理的循环利用，实现全流程闭路。根据以往的生产经验和科研成果，通过 分析 比较认为：在主流程不变的前提下，将溶液状态的中间物料(母液、渣水)和固体状态的中间物料(还原渣、烟尘)分开处理，实现回收闭路是最有效的方案。

1）母液和渣水的净化回收

生产1t金属铍产生的母液量大约16m3(Bel5g／L)，渣水28m3(Be12g／L)。两者杂质含量不高，可调配为适合的氟铍比，只要稍加净化，便可达到生产Be-01级铍珠要求。所以二者的回收目标是产出Be--01级铍珠。母液、渣水回收流程如图所示。

2）还原渣和烟尘的浸出回收

生产1t金属铍珠产生10t的还原渣(Be1．5％—2％)，约1．8t(Be8％)的烟灰。还原渣的主要成分是氟化镁，其中含有粒度小于1mm的金属铍粒。铍渣分离过程带进污染物的机会很多，所以它的杂质含量较高。还原过程产生的烟灰中铍的主要形态是氧化铍，还有氟化铍，氧化镁等。

两种物料的共同特点是：其中的铍难以浸出，只有在较高的氢氟酸浓度下才有较满意的浸出率；浸出液的杂质含量高，深度净化的难度大。

在较高氢氟酸浓度下，浸出后的还原渣含铍接近0.1％，浸出效率达95％以上。浸出后烟灰含铍低于0．5％，浸出效率大于90％。浸出液含铍20~30g/L，含铁1-3g/L。

向浸出后的滤液中加入碳酸钙提高pH，当pH升高到6－7时滤液中的铝和铁铍大量的除去。过滤后向滤液中加入回收的氟化铵，然后再进行蒸发结晶，分解还原。在没有其它净化措施的情况下，产出的金属铍中铁可达0．3％-0．5％，完全适合制作铍铝中间合金的要求。这一过程可以消耗一部分回收的氟化铵。

3）氟化铵的利用

在氟铍化铵分解过程中除得到氟化铍外，还得到氟化铵，其是通过干法捕集回收的。生产1t铍珠，同时产出8．2t的氟化铵，必须加以利用。

氟化铵在上述还原渣和烟灰回收中已用去约30％，余下的70％(8.2×70％=5.74t)需另找用途。

金属铍作为镁铝合金微量元素添加剂有十分独特的作用，加入0．001％的铍即可防止熔铸过程中镁的烧损，从而减少夹渣，改善合金的性能。全世界镁合金的用量以每年10％的速度增加。近几年来，含铍4％左右的铍铝中间合金用量有了很大的增长，预计国内用于铍铝中间合金的铍达3~5t。这种铍的纯度要求低，即使含铁达1％也可达到中间合金产品质量指标。

为适应这种需求，需要生产一种铍铝中间合金用铍珠(合金级铍珠)。这种铍珠的成本低，杂质含量要求不高，回收的氟化铵便成为首选的原材料之一。

除图中生产的等外铍珠(实际上属于合金级铍珠)外。还专门设计了一种用工业氢氧化铍、工业镁锭、回收氟化铵等廉价原材料生产的合金级铍珠产品，每千克的成本较正常产品低1000元左右。

合金级铍珠一方面是适应市场的需要，另外也是为了充分利用回收的氟化铵，做到物尽其用。根据计算，每生产1t金属铍珠回收的氟化铵量可生产合金级铍珠约300kg，其数量远不及市场要求。军工市场仍然是有限的，为充分发挥复产后的金属铍生产能力，可生产更多的合金级铍珠。

2、改进后的金属铍生产流程的特点

水口山金属铍珠生产线复产后的流程设计并没有简单地模仿国外流程，主要是根据企业过去几十年的生产经验和技术积累。如盐析结晶法生产(NH4)2BeF4结晶，虽然是导致母液和渣水不能回收利用的主要原因，但其避免了大量溶液的蒸发，使生产过程和设备简单。保留这一方法，也就是保留金属铍生产的主体流程，使复产后的生产组织和管理少走弯路。

水口山复产后的金属铍珠生产流程见图4，其中虚线所示为复产后增加的部分。

流程中产生的所有含铍物料都得到合理的回收和利用，实现了全流程的闭路，在这一点上已达到美国布拉什威尔曼流程同样的效果。流程闭路有利用于降低成本，提高竞争力。从工艺角度看，流程中只有少量的弃渣产生，只要操作管理得当，不会对环境产生污染。

在生产高质量产品的同时，设计不同质量要求的产品，使成本降低，物尽其用，利于发挥系统的生产能力，适应市场的需求，提高效益。

过去金属铍珠的直收率为45％，复产后2006年上半年达到了70%。随着工人操作水平的提高和管理的进步，回收率提高还有较大的空间。

3、金属铍珠的质量

1）金属铍珠的质量标准

现行的金属铍珠质量标准为1986年发布的GB262-86，它在1975年发布的YB855-75标准的基础上增加了一个高纯铍珠级别Be-02，此标准中将金属铍珠分为3个级别

Be-02级金属铍珠是1984-1985年间为满足当时国防科研需要而特别试制的产品，共产出了300kg左右，之后这种铍珠再没有定货。复产前铍珠有90％可达Be-01级，如要达到Be-02级的要求，则必需采取新的工艺和设备。由于Be-02铍珠当时没有实际需求，复产改造工程仍按Be-01进行设计。

2）金属铍珠产品的质量

2004年10月改造工程投产后，金属铍珠的质量可以100％的达到Be-01要求。由于铍材整体质量水平提升，对铍珠的质量水平提出了新的要求。

2005年初，用户急需Be-02级铍珠，而且要求今后金属铍珠的质量大部分要达到Be-02级水平。2005年3月水口山六厂按新的高纯铍工艺生产了一定数量的铍珠，满足了用户的需求。

第二节 产品工艺特点或流程

1、金属铍的冶炼工艺

1）工艺原理

具有一定规模的金属铍的工业生产采用的是氟化铍镁热还原法，美国、哈萨克斯坦、中国、印度都是如此。

氟化铍镁热还原法生产金属铍大体上可以分为以下几个步骤：

(1)制备具有一定纯度的氟铍化铵晶体：

Be(OH)2+2NH4HF2=(NH4)2BeF4+2H2O(1)

(2)氟铍化铵加热分解成玻璃状的氟化铍：

(NH4)2BeF4=BeF2+2NH4F(2)

(3)用镁将氟化铍还原成金属铍珠：

BeF2+Mg=Be+MgF2(3)

(4)金属铍珠在真空下熔铸成铍锭。

水口山金属铍的生产只有前面3步，真空熔铸在宁夏西材院进行。

2、生产流程

1）美国布拉什威尔曼的金属铍冶炼流程

氢氧化铍和冶炼、加工过程产生的含铍废料用氟氢化铵溶解，得到氟铍化铵溶液。加入石灰提高PH值，除去物料中的铝；滤除残渣后，向溶液中加硫化物去除溶液中的铁和重金属离子(净化过程)；将溶液蒸发，冷却结晶，离心分离，母液返回蒸发，氟铍化铵晶体进入烘干工序；氟铍化铵加热分解得到氟化铍和氟化铵。氟化铍是下一工序的原料，氟化铵则用水吸收达到一定浓度后加配氢氟酸形成氟氢化铵溶液，返回溶解工序使用；氟化铍配入一定量的镁，在高温下还原成金属铍和氟化镁，冷凝后，将金属铍珠和氟化镁渣分离：最后真空熔铸。

上述流程中产生的中间物料氟化铵、结晶母液和含铍废料都在闭路中循环，所以铍的回收率高(90％)。
 

免责申明：本文仅为中经纵横 市场 研究 观点，不代表其他任何投资依据或执行标准等相关行为。如有其他问题，敬请来电垂询：4008099707。特此说明。