Бериллийдің минералдары мен кендері

Оңтүстік Қазақстан обылысы
Шардара ауданы
№ 16 колледж
Орындаған: Тұ-53 топ студенті Битенова Динара Бәкірқызы
Жетекшісі: Айтенова Нұргул Ыдырысқызы

Ақ, сары, күлгін, көгілдір, ашық-сары және жасылдау түрлері белгілі, бірақ бағалы түрлеріне таза жасыл изумруд және қоюлау түсті смарагд, көгілдір немесе көк-жасыл аква­марин жатады. Бағалы түрлерін басқа да минерал — александрит (хризоберилл) ВеО А1₂О₃ береді, ол шағылысу тәуелділігіне байланысты түсін өзгерту қасиетіне ие. Хризобериллдің құрамында 19,Н% ВеО бар (немесе 7% Be), бірақ өте аз мөлшерде тарағандықтан өндірісте аса маңызды емес.

Бериллийдің одан жоғары мөлшері фенакитте 2BеOSiО₂ 45,5%-ке дейін ВеО болады. Фенакиттің торы ромбоэдриялық. Оның түсі — түссізден, ашық-сарыдан — сарыға дейін. Фенакит өндірісте аз дәрежеде маңызды, егер көп мөлшерде кездесетін болса, бериллий өндірудегі ең қажетті шикізат болар еді.

Бериллийдің басқа өндірістік маңызы жоқ минералдарынан бертрандитті атауға болады 4ВеО 2SiO₂ Н₂О құрамында 42,1% ВеО болады, бромелит — ВеО — бериллийдің таза оксиді, өте қатты (минералогиялық шкалада 9) гексагональды жүйе минералы, ақ түсті, гамбергит 4ВеОВс₂О₃Н₂О 53,10%. ВеО болады, түсі жартылай түссіз ашық сұр түсті квадраты призма және соған түрі ұқсас болып келетін берилонит BeNaPO₄ құрамында 19,70% ВеО кездеседі.

Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде АҚШ-тың Нью-Мекенко штатында гельвиннің өте көп мөлшері табылды, гельвин бериллийге ұқсас болғандықтан бериллийді алудың негізгі шикізаты болып пайдалануға болатын еді. Осы жерде табылған комплексті магнетитті кендерде бериллий оксидінің орта есеппен 0,4%-ті бар, онда гельвин минералының құрамында 12-15% ВеО болады. Оның химиялық құрамы келесімен қабылданады, %:

SiO₂ ... 25.48-33.33                FeO ... 2.03-18.02

BeO ...10.97-14.92                 ZnO … 4.89-7.76

MnO … 26.51-5164                S …4.90-6.01

Гельвиннің формуласы R₄Be₃Si₃O₁₂S (мүнда R — марганец немесе темір, мырышпен ауыстырылады, біріншісінде гельвинге изоморфты даналит, екіншісінде — гельвин түзіледі). Сыртқы түрінен гельвин гранатқа өте ұқсас. Түсі — сарыдан қою-қызылға дейін. Қаттылығы 6-ға дейін. Меншікті салмағы 3,21-ден 3,65-ке дейін. Гельвиннің бериллий алдындағы кейбір техникалық ерекшеліктері: гельвинді кен оңай байытылады, байытуға гравитация және электросепарация әдістері қолданылады, берилийді концентратқа қарағанда (НС1-да ериді) концентрат оңай ыдырайды, шашыраңқы күйлі берил­лий басқа да минералдарда кездеседі, слюдаларда және нефелиндерде жиі кездеседі.

Бірақ, қазіргі уақытта тек берилл ғана өндірістік мине­рал болып табылады. Бериллдің кездесетін жері сирек емес, бірақ өндірістік кендері жиі кездеспейді. Әдеттегі қалыпты жиналуы бірнеше ондаған тоннаға дейін. Бериллдің әлемдік кездесетін жерлері келесі: Бразилия, Колумбия, Австрия, Оңтүстік Африка, Мадагаскар, Аргентина.

Батыс Еуропада берилл Португалияда, Скандинавияда алынады. Көбінесе берилл молибденитпен және вольфрам атпен кварцты жарықтарда және танталитпен ассоцирленеді және көп жағдайларда бериллийдің кездесетін жерлерінде комплексті өңдеу жүреді.

Технологиясы

Төменгі 1 кестеде бериллийдің кездесетін бірнеше жерлерінің типтік талдауы берілген.

Осы кестеден берилл кендерін өңдеудегі қиындықтар түсінікті болады:

1) Бериллий оксидінің таза минералдағы құрамы 12,4-13,76% (бұл теориялық құрамы), сондықтан ол кендерде одан да аз болуы керек.

2) Силикатты минералдың сипаттамасына және оның меншікті салмағына байланысты кендерді байыту қиындап кетеді.

3) Кендердің ыдырауы кезінде кремнезем және алю­миний оксидінің көп мөлшерімен кездесуге тура келеді, алю­миний мен бериллий қасиеттерінің кейбіреуі ұқсас болғандықтан алюминий оксидін бериллийден бөлу қиын.

1 кесте

Бериллийдің типтік талдауы, %

Кездесетін жерлері	SiO2	Al2O3	BeO	Fe2O3	CaO	MgO	NaO	K2O	H2O
Мадагаскар аралы	64,74	18,14	13,76	-	-	-	0,92	-	2,24
Канада	65,83	19,01	12,74	0,49	0,84	0,08	0,43	іздері	0,08
Колумбия	67,85	19,40	12,40	-	-	0,40	0,70	-	-

Бағалы бериллий концентраттары 11-ден 13%-ке дейін ВеО күйінде болады. SiO₂ және Аl₂О₃ құрамдары 60-65 және 18-20%-тен төмен болмау керек. Осымен концентраттың одан әрі қайта өңделуі анықталады, негізгі мақсат кремнеземнен, гликоземнен аз мөлшердегі бериллийді бөлу.

Бұл мақсатты келесі әдістермен шешуге болады:

1. Сілтімен балқыту, мұнда еріген күйге минералдың үш компоненті де ауысады.

2.Хлорлау әдісімен, мұнда бериллий хлорид күйінде айдалуы мүмкін.

3. Натрий кремнефторидімен пісіру, мұнда алюминий фторидінің мүлде ерімейтіндігінен және бериллий фторидінің ерігіштігін пайдалана отырып алюминийді бериллийден бөліп алу мүмкіндігі бар.

4. Содамен пісіріп және қаныққан көмірқышқыл газымен қатысында сілтілендіру сода карбонаттарымен гидроксид тұнбасын беретін алюминий ерітіндіге өтпейді, ерітіндіде тек бериллий және кремнеземнің бөлігі қалады.

Азғана уақытқа дейін натрий кремнефторидімен пісіру өте кең таралған, нәтижесінде сумен сілтілендірген соң Na₂BeF₄ ерітіндісін алады. Бериллийді кристаллизация арқылы ВеSO₄ түрінде бөледі. Сульфат оксидін алу үшін күйдіреді.

Бериллий гидроксидін өңдеудің басқа да әдістері бар, Мысалы, бериллийдің фторидті қосылыстарын алу үшін балқытқыш қышқылда еріту.

Соңғы жылдары шет елдерде берилл концентраттарын фторидты әдіспен өңдеуден бас тартты. АҚШ-та, 60-суретте көрсетілген сызбанұсқа қабылданған. Кейде күйдіруге таза кенді емес, оның әкпен қоспасын 1:0,5 қатынаста қолданды.

Күйдіруді айнымалы пеште 1400-150°С-да өткізеді. Ыстық пісіру қабылдағышқа қалыпты суық сумен, сосын осы әдіспен түйіршіктейді.

Алюминийді ашудастар түрінде бөлудің орнына басқа әдіс қолданады. Ерітіндіден, яғни сульфат ерітіндісінен содамен, бериллийді алюминий және темірді тұнбаға түсіреді; тұнбаны натрий бикарбонатымен өңдейді, бериллий карбонатын оның артық мөлшерінде ерітіп, ерітіндіге тек қана бе­риллий ғана өтеді. Алюминий және темір ерімейтін тұнбада қалады. Ерітіндіден берилий гидроксиді түрінде сумен қайнатып сұйытылғанда бөлінеді. Осы әдістің толық сипаттамасы А.И.Белявта берілген.

Хлорлау процесі, жоғарыда айтылған, маңызды болу себебі, ол әдіс ыдырату сілтілендіру, сүзгілеу және т.б. операцияларды пайдаланбастан концентраттан бериллийді хлорид түрінде бөлуге мүмкіндік береді. Концентратты ағаш көмірімен араластырып брикетирлейді, брикетті 800°С-ге жуық температурада хлормен әрекеттестіреді.

Жуықта осы әдіс бериллийді марганиттан — силикаттан құрамында 1,5% ВеО бар бөлуде қолданылады. Сонымен бірге бериллийді шлактан, көмір қатысында газ тәрізді хлормен 1000-1100°С-да хлорлау арқылы бөлу ұсынылған. Металдық бериллийді оксидтен алу үшін хлорлау әдісінің маңызы зор.

Әдебиеттер тізімі:

1. Ферсман А.Е. Редкие металлы. 1932, № 4-5.
2. Сажин Н.П., Меерсон Г.А. Редкие элементы в новой технике // Хим. наука и пром., 1956. Т.І, № 5.
3. Меерсон Г.А. и Зеликман А.Н. Металлургия редких металлов. Метиаллургиздат, 1954.
4. Зеликман А.Н., Самсонов Г.В., Крейн О.Е. Металлургия редких металлов. Металлургиздат, 1954.
5. Тронов В.Г. Кклад русских ученых в химию редких элементов. Изд. Знание, 1952.
6. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. Изд. АН СССР, 1950.

---

Әлеуметтік желілерде бөлісіңіз: