一种高纯度氢氧化铍、核纯级氧化铍的制备方法与流程

本发明涉及核工业基础原材料的高纯化制备领域，具体涉及一种高纯度氢氧化铍、核纯级氧化铍的制备方法。

背景技术：

铍具备优异的核性能、热性能和光学性能，被誉为“新时代核金属”，在尖端国防科技和航空航天领域有着极为重要的应用，开发和完善铍系列产品是一个国家发展国防尖端技术和战略性新兴产业的重要一环，也是国家战略资源利用和储备的重要研究对象。铍产业链上主要产品包括铍化合物(氢氧化铍、氧化铍、无水氟化铍、硫酸铍、醋酸铍等)、金属铍、铍合金、氧化铍陶瓷和金属铍基复合材料，在这条产业链上，最重要的是核纯级金属铍、核纯级氟化铍和核纯级氧化铍。核纯级氧化铍主要用于生产氧化铍陶瓷，其具有的高耐火度、高热导率、良好的核性能以及优异的电性能，使其应用于高级耐火材料(如熔炼难冶金属的坩埚等)、各种大功率电子器件和集成电路、核反应堆防护层和中子屏蔽层。

获得这些关键材料的重要前提是必须制备出能达到核纯级要求的氢氧化铍。目前制备高纯氢氧化铍的主要方法是重结晶法、配合物沉淀法、乙酸铵热分解法等，这些提纯方法中，氢氧化铍的纯度一般只能达到99.9％，而且关键技术指标很难达到0.6ppm的要求。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的现状，本发明需要解决的技术问题是提供一种制备高纯度氢氧化铍和核纯级氧化铍的制备方法。

需要说明的是，本发明所述“高纯度氢氧化铍”指包括na⁺、k⁺、ca²⁺、mg²⁺、等24个杂质指标，总和不超过600ppm，其中各别关键杂质指标(如b、hg等)不超过0.6ppm。

本发明所述“核纯级氧化铍”指包括na⁺、k⁺、ca²⁺、mg²⁺、等24个杂质指标，总和不超过1000ppm，其中各别关键杂质指标(如b、hg、li等)不超过1ppm。

为解决上述技术问题，本发明技术方案提供了一种高纯度氢氧化铍的制备方法，包括如下步骤：

1)使工业级氧化铍在氢氧化钠溶液中溶解；

2)将溶解液加入至纯水中，发生水解反应；

3)反应结束后，经离心分离，其中固体氢氧化铍经纯水洗涤、干燥，得到高纯度氢氧化铍；分离液经蒸发浓缩后，循环用于步骤1)中工业级氧化铍的溶解。

优选地，步骤1)中，溶解过程温度为120～200℃。进一步优选地，溶解温度150～180℃。

优选地，步骤1)中，氢氧化钠与工业级氧化铍的摩尔比为(2～8):1。进一步优选地，氢氧化钠与工业级氧化铍的摩尔比为(4～6):1。

优选地，步骤1)中，氢氧化钠的质量分数为60～90％。更优选地，为75～85％，更进一步地，为78～82％。

优选地，步骤2)中，水解反应的温度为25～90℃。更进一步地，水解温度为45～60℃。

优选地，步骤2)中，纯水与溶解液的体积比为(10～20):1。优选为(12～15):1。

优选地，步骤3)中，洗涤过程中纯水与固体氢氧化铍的质量比为(8～16):1，洗涤时间为1～3h，干燥过程的温度为70～150℃，干燥时间为2～6h。进一步地，洗涤过程中纯水与固体氢氧化铍的质量比为(10～13):1，洗涤时间为1～2h，干燥过程的温度为100～120℃，干燥时间为3～5h。

优选地，步骤3)中，分离液经蒸发浓缩后溶质的质量分数为60～90％。更优选地，为75～85％，更进一步地，为78～82％。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案还提供了一种核纯级氧化铍的制备方法，采用上述的高纯度氢氧化铍在全程封闭的洁净煅烧－高温铍烟尘回收系统中煅烧制得。

优选地，煅烧温度为900～1200℃，煅烧时间为8～15h，煅烧炉接触物料部分采用高纯石英或高纯刚玉材料。更优选地，煅烧温度为950～1050℃，煅烧时间为10～12h。

传统的碱溶解-水解方法只能采用低纯度氢氧化铍为原料，而本发明技术方案对于低活性的低纯度氧化铍也适用，原料适应性很强，可制备出符合核纯级铍系列产品要求的高纯原料。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明技术方案的高纯度氢氧化铍和核纯级氧化铍的制备方法流程图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

如图1所示，本发明技术方案的高纯度氢氧化铍的制备方法，包括如下步骤：

1)使工业级氧化铍在氢氧化钠溶液中溶解；

2)将溶解液加入至纯水中，发生水解反应；

3)反应结束后，经离心分离，其中固体氢氧化铍经纯水洗涤、干燥，得到高纯度氢氧化铍；分离液经蒸发浓缩后，循环用于步骤1)中工业级氧化铍的溶解。

继续参照图1所示，再采用上述高纯度氢氧化铍在全程封闭的洁净煅烧－高温铍烟尘回收系统中煅烧制得核纯级氧化铍。

实施例1

本发明实施例的高纯度氢氧化铍和核纯级氧化铍的制备方法，包括如下步骤：

1)1000克含量95％的氧化铍逐步加入到5千克85％氢氧化钠高浓液中，控制过程温度170～180℃，发生工业氧化铍的溶解反应过程；

2)溶解液加入到60l60℃的纯水中，发生水解反应，生成氢氧化铍；

3)经过离心分离、10～12倍纯水洗涤1.5h、110℃干燥3h，得到高纯度氢氧化铍1625克。水解液为稀氢氧化钠碱液，通过蒸发浓缩至80％以上，回收高浓氢氧化钠碱液，循环用于工业氧化铍的溶解反应过程。

然后，高纯度氢氧化铍在全程封闭的洁净煅烧－高温铍烟尘回收系统中1000℃煅烧10h，得到核纯级氧化铍935克。

实施例2

本发明实施例的高纯度氢氧化铍和核纯级氧化铍的制备方法，包括如下步骤：

1)1200克含量98％的氧化铍逐步加入到6.5千克80％氢氧化钠高浓液中，控制过程温度170～175℃，发生工业氧化铍的溶解反应过程；

2)溶解液加入到90l50℃的纯水中，发生水解反应，生成氢氧化铍；

3)经过离心分离、12～13倍纯水洗涤1h、100℃干燥5h，得到高纯度氢氧化铍1982克。水解液为稀氢氧化钠碱液，通过蒸发浓缩至80％以上，回收高浓氢氧化钠碱液，循环用于工业氧化铍的溶解反应过程。

然后，高纯度氢氧化铍在全程封闭的洁净煅烧－高温铍烟尘回收系统中1050℃煅烧9h，得到核纯级氧化铍1135克。

实施例3

本发明实施例的高纯度氢氧化铍和核纯级氧化铍的制备方法，包括如下步骤：

1)900克含量96％的氧化铍逐步加入到5.5千克82％氢氧化钠高浓液中，控制过程温度175～180℃，发生工业氧化铍的溶解反应过程；

2)溶解液加入到70l55℃的纯水中，发生水解反应，生成氢氧化铍；

3)经过离心分离、14～15倍纯水洗涤1h、120℃干燥3h，得到高纯度氢氧化铍1471克。水解液为稀氢氧化钠碱液，通过蒸发浓缩至80％以上，回收高浓氢氧化钠碱液，循环用于工业氧化铍的溶解反应过程。

然后，高纯度氢氧化铍在全程封闭的洁净煅烧－高温铍烟尘回收系统中960℃煅烧12h，得到核纯级氧化铍838克。

实施例4

本发明实施例的高纯度氢氧化铍和核纯级氧化铍的制备方法，包括如下步骤：

1)1500克含量95％的氧化铍逐步加入到11.5千克78％氢氧化钠高浓液中，控制过程温度165～170℃，发生工业氧化铍的溶解反应过程；

2)溶解液加入到160l65℃的纯水中，发生水解反应，生成氢氧化铍；

3)经过离心分离、13～14倍纯水洗涤1.2h、115℃干燥4h，得到高纯度氢氧化铍2400克。水解液为稀氢氧化钠碱液，通过蒸发浓缩至75％以上，回收高浓氢氧化钠碱液，循环用于工业氧化铍的溶解反应过程。

然后，高纯度氢氧化铍在全程封闭的洁净煅烧－高温铍烟尘回收系统中1000℃煅烧11h，得到核纯级氧化铍1381克。

实施例5

本发明实施例的高纯度氢氧化铍和核纯级氧化铍的制备方法，包括如下步骤：

1)1400克含量98％的氧化铍逐步加入到9千克80％氢氧化钠高浓液中，控制过程温度170～175℃，发生工业氧化铍的溶解反应过程；

2)溶解液加入到110l60℃的纯水中，发生水解反应，生成氢氧化铍；

3)经过离心分离、15～16倍纯水洗涤1.5h、105℃干燥5h，得到高纯度氢氧化铍2340克。水解液为稀氢氧化钠碱液，通过蒸发浓缩至80％以上，回收高浓氢氧化钠碱液，循环用于工业氧化铍的溶解反应过程。

然后，高纯度氢氧化铍在全程封闭的洁净煅烧－高温铍烟尘回收系统中980℃煅烧13h，得到核纯级氧化铍1324克。

将实施例1～5制得的核纯级氧化铍样品进行分析，结果如表1所示：

表1核纯级氧化铍样品分析

由表1可看出，本发明采用高浓碱液溶氧化铍-水解提纯氢氧化铍-封闭洁净煅烧的方法制备的高纯度氧化铍，方法工艺流程短、生产成本低、对原料适应性强。实施例1～5制得的氧化铍主含量高、杂质含量很低、质量稳定、各项指标均完全符合核纯级的技术要求。

以上详细描述了本发明的具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。