Be(OH)2中SO42-的去除试验研究.doc

1、Be(OH)2中SO42-的去除试验研究摘要：随着国家对核电事业的大力投资建设，氟化铍作为新型第四代核反应堆堆芯的传热材料，对其纯度要求非常高。而氢氧化铍是制取氟化铍的重要原料，研究去除氢氧化铍中的硫酸根并达到要求的纯度，有很重要的研究意义和研究价值。某铍矿生产企业生产的Be(OH)2中SO42-含量为5.17%左右，根据核纯级Be(OH)2的要求，要求Be(OH)2中SO42-含量达到0.05%以下。根据Be(OH)2的性质，结合去除低浓度SO42-的方法，分别用洗涤法、氯化钡沉淀法、片碱溶解再沉淀法进行去除硫酸根的实验研究，得出相关结论。实验结果表明：洗涤法处理后的Be(OH)2试样含SO

2、42-约3%，达不到工艺要求；氯化钡沉淀法去除SO42-后，得到的Be(OH)2含SO42-约0.05%左右，基本达到工艺要求；先用片碱溶解Be(OH)2后，再用盐酸使Be(OH)2析出，得到的Be(OH)2含SO42-达到0.2%，去除效果不好。此次实验中，氯化钡沉淀法去除硫酸根效果最好。关键词：去除低浓度SO42-，洗涤法，氯化钡沉淀法，氢氧化钠溶解再沉淀法Experimental study on removal of sulfate in beryllium hydroxideAbstract: Along with the national investment constructi

3、on of the nuclear power industry, heat transfer material beryllium fluoride as the new fourth generation nuclear reactor core, the very high purity requirements. Hydrogen is an important raw material for producing beryllium oxide beryllium fluoride, removal of sulfate beryllium hydroxide in to achie

4、ve the required purity, valuable research significance and the research is very important. The sulfate content of beryllium hydroxide production of a beryllium ore production of about 5.17%, according to the nuclear grade beryllium hydroxide requirements, requirements of sulfate content beryllium hy

5、droxide to below 0.05%. According to the properties of beryllium hydroxide, combined with the method of removing low concentration of sulfate, experiments were conducted to study the removal of sulfate were used to washing method, barium chloride precipitation, alkali dissolution reprecipitation met

6、hod, draw relevant conclusions.The experimental results show that: beryllium hydroxide sample washing after processing sulfate-containing about 3%, not up to process requirements; removal of sulfate barium chloride precipitation, beryllium hydroxide obtained containing sulfate of about 0.05%, basica

7、lly meet the process requirements; first with caustic soda dissolved beryllium hydroxide, and hydrochloric acid to beryllium hydroxide precipitation, beryllium hydroxide obtained containing sulfate reaches 0.2%, the removal effect is not good. In this experiment, the best effect of removal of sulfat

8、e barium chloride precipitation.Keywords: removal of low concentration SO42-, Washing method, barium chloride precipitation, alkali dissolution reprecipitation method目录1、前言41.1实验依据及研究意义41.2实验主要研究的内容41.3实验的研究重点及难点42、氢氧化铍42.1氢氧化铍的化学性质42.2氢氧化铍的物理性质52.3铍的生产方法52.3.1硫酸法52.3.2氟化法52.3.3水口山六厂的铍生产方法63、实验基本思路和

9、实验方法73.1.硫酸根的去除方法83.1.1化学沉淀法83.1.2冷冻法83.1.3离子交换法83.1.4膜分离法83.2氢氧化铍的提纯84、实验仪器和实验用药剂94.1基本实验仪器94.2实验设备94.3实验试剂95、Be(OH)2样品中SO42-的测定105.1硫酸根盐酸联苯胺法105.1.1盐酸联苯胺容量法测定硫酸根的原理105.1.2硫酸根盐酸联苯胺法操作步骤105.2光度比浊法测定硫酸根106、实验结果与讨论116.1.洗涤法116.1.1NH4Cl洗涤116.1.2（NH4）2CO3洗涤116.1.3NaOH洗涤116.2氯化钡沉淀法126.2.1Ba2+：SO42-的摩尔比值对

10、氯化钡沉淀法去除SO42-的影响136.2.2氯化钡沉淀法去除SO42-146.3氢氧化钠溶解法156.3.1氢氧化铍的溶解156.3.2氢氧化钠溶解法177、实验结论18参考文献18致谢181、前言1.1实验依据及研究意义根据某铍矿生产企业生产的Be(OH)2中SO42-含量为5.17%左右，根据核纯级Be(OH)2的要求，要求Be(OH)2中SO42-含量达到0.05%以下，为此开展本项目的研究，具有很强的现实意义和应用前景。1.2实验主要研究的内容实验主要研究内容是设计不同的方法，除去Be(OH)2样品里面的SO42-，力争使样品含有的SO42-降低至0.05%以下。1.3实验的研究重点

11、及难点 实验重点是氢氧化铍中硫酸根的去除。实验难点是从氢氧化铍样品中去除硫酸根以达到工艺要求的最低浓度，甚至浓度比工艺要求的最低浓度更低。2、氢氧化铍2.1氢氧化铍的化学性质Be(OH)2与盐酸反应: Be(OH)2+2HCl=BeCl2+2H2OBe(OH)2与氢氧化钠溶液反应：Be(OH)2+2NaOH=Na2BeO2+2H2O氢氧化铍系用碱、氨、硫化铵溶液由铍盐溶液中呈Be(OH)2.XH2O组成的胶状物沉淀出来。Be2+ + 2OH-= Be(OH)2Be2+ +2NH3.H2O= Be(OH)2+2NH4+Be2+ 2（NH4）2S= Be(OH)2+NH3+H2S氢氧化铍能溶于碳酸

12、铵溶液内，生成可溶性的络合碳酸铍。Be(OH)2+ 2（NH4）2CO3=（NH4）2Be（CO3）2+2 NH3.H2O在煮沸碳酸铍溶液时会发生水解，并沉淀出难溶的碱式铍盐，（NH4）2Be（CO3）2+3 H2O = Be2（OH）2 CO3+4 NH3.H2O+3 H2O而氢氧化铝则无上述性质，在生产与分析化学上利用这种性质来分离铍和铝。氢氧化铍加热至950分解为氧化铍。2.2氢氧化铍的物理性质氢氧化铍是一种白色物质，在水中溶解度很小（在25时为210-3g/L）。属两性氢氧化物，既能和强酸，又能和强碱反应。溶于硫酸、硝酸和草酸等各类酸，并组成复盐。亦溶于氢氧化钠等碱性溶液。加热时失去水

13、，150180下可得到无水氢氧化铍，950转化为氧化铍。13001600时氧化铍和水蒸气可形成气相氢氧化铍。氢氧化铍具有无定型、半稳定型、稳定型三种形态。2.3铍的生产方法铍是密度最小的碱土金属元素, 在地壳的丰度约为610-6。含有铍矿的石约有30 多种, 具有可利用价值的主要有绿柱石( 3BeO . Al2O3.6SiO2 ) 、硅铍石( 2BeO. SiO2 ) 、金绿宝石( BeO. Al2O3 ) 等几种, 世界上开采铍矿石的国家，主要包括巴西、前苏联、美国、中国、印度、阿根廷、南非等。由于对铍的性质的更深一步的研究，和其金属及化合物用途的不断发现, 铍已经作为一种战略材料得以迅速发

14、展,在当今科学和研究领域中越来越受研究者的重视。工业用铍大部分以氧化铍形态，用于生产铍铜合金, 并广泛用于原子能、航空航天、冶金等领域。而Be(OH)2加热至950转化为氧化铍，因此，作为生产氧化铍和金属铍的中间产物，氢氧化铍具有很高的研究意义。目前, 世界上从矿石中提取氧化铍的仅有中国( 如水口山六厂) 、美国的布拉什威尔曼公司和哈萨克斯坦的乌尔宾斯基冶金工厂等为数不多的数家企业, 主要的生产方法为硫酸法和氟化法。2.3.1硫酸法硫酸法是现代氢氧化铍与氧化铍生产中广泛应用的方法之一, 其原理是利用预焙烧破坏铍矿物的结构与晶型, 再采用硫酸酸解含铍矿物, 使铍、铝、铁等酸溶性金属进入溶液相,

15、与硅等脉石矿物初步分离, 然后将含铍溶液进行净化、除杂, 最终得到合格的氧化铍( 或氢氧化铍) 产品。2.3.2氟化法氟化法是在铍氟酸钠能溶于水, 而冰晶石不溶于水的原理上建立起来的。将绿柱石和硅氟酸钠、碳酸钠和铁氟酸钠混合、烧结，使绿柱石中的氧化铍生成可溶性氟铍酸钠，铝、铁则生成难溶的冰晶石，而氧化硅不参加反应。氟铍酸钠用水浸出，再用氢氧化钠沉淀出氢氧化铍。2.3.3水口山六厂的铍生产方法水口山六厂是当今世界三个铍冶炼厂之一。长期以来, 六厂一直使用高品质的绿柱石作原料,采用硫酸法从绿柱石中提取氧化铍。并且不断改进工艺，用通氨气代替硫酸铵，降低溶液中硫酸铵的浓度, 提高了铍的回收率；通过用氨水调节ph值，沉淀氢氧化铍时,控制氟离子浓度不高于1g/L, 使溶液中的氧化铍基本沉淀完全，提高了铍的回收率。它采用的提铍生产流程为改进的德古萨工艺。其原则工艺流程见图2.1。 图2.1 水口山六厂提取铍的原则工艺流程3、实验基本思路和实验方法由于氢氧化铍和硫酸根两种物质的本身性质，决定了要从氢氧化铍中去除硫酸根需用湿法除杂。湿法除杂包括两种方法：1、从溶液中沉淀硫酸根，氢氧化铍保留在溶液中，过滤沉淀，再使氢氧化铍析出：2、从溶液中析出氢氧化铍沉