Procédé de préparation du béryllium. La présente invention a pour objet un procédé pour obtenir directement, en une seule opération, à partir de composés bérylli- fères, du béryllium.
On sait combien de difficultés d'ordre chimique, thermique et technique présente le problème consistant à réaliser par réaction directe, à partir de composés du béryllium, la production de béryllium pur.
On n'est jamais arrivé jusqu'ici, en dépit de nombreux essais, à réaliser avec des rende ments industriels la production de béryllium par traitement thermochimique de composés du béryllium.
Les difficultés d'ordre chimique et ther mique auxquelles on se heurte pour décom poser les composés du béryllium proviennent notamment du fait que les réactions d'é change qui interviennent se trouvent très vite limitées ou donnent lieu à la formation de produits qui l'empêchent de se poursuivre dans les conditions dans lesquelles on doit opérer.
Du point de vue technique, ces diffi- cultés sont accrues par la légèreté du béryl lium, qui tend à flotter sur le laitier et à se maintenir séparé,de tout métal lourd en pré sence, par le haut point de fusion et par la grande facilité du béryllium à s'oxyder ou à former des carbures.
En présence de l'ensemble de ces diffi cultés, l'on a eu recours, pour remplacer les traitements thermochimiques, à des procédés électrolytiques, mais sans parvenir là non plus., en raison notamment du prix de revient forcément très élevé de la fabrication, à obte- nir des résultats industriels et à pouvoir réa liser cette fabrication sur une échelle indus trielle.
On est revenu alors à la voie thermo- chimique pour la production du béryllium, par traitement au moyen d'un métal alcalino- terreux ou de magnésium, d'un composé fluo- ruré du béryllium, à savoir une fluorure dou ble de béryllium et d'un métal alcalin (so dium), moins riche en fluorure de sodium que le fluobéryllate BeF2 .
2NaF. On s'était rendu compte en effet de l'im- possibilité pratique qu'il y avait à opérer avec le fluobéryllate suivant la réaction:
BeF2 . 2 NaF + 2 Mg = Be -f- 2 Na + 2 MgFz qui est rendue explosive du fait de la mise en liberté du sodium et c'est la raison en parti culier pour laquelle on traitait, au lieu du fluobéryllate BeF2.2N & F, le fluorure com- plexe BeF2 .
NaF, suivant la réaction: 2 BeFz . NaF -+- Mg = Be + MgF2 -I- BeFz .
2 NaF Cette réaction paraît rendue possible ici par le fait que le fluorure de sodium et le fluorure de magnésium formés sont en pré- sence dans un rapport tel qu'une réaction se- condaire - qui conduirait à la mise en li berté de sodium - se trouve. empêchée.
Tou tefois, comme on le voit, la réaction ainsi réalisée ne conduit à la libération à l'état métallique que de la moitié du béryllium contenu dans le composé traité, l'autre moi tié du béryllium restant dans le résidu à l'état de composé complexe duquel il est sus- ceptible d'être extrait,
par exemple sous forme de flnobéryllate. Il en résulte une forte diminution du rendement de l'opération, et une augmentation correspondante du prix de revient de la fabrication.
Ainsi donc, les procédés connus jusqu'ici n'ont pas permis de résoudre le problème de la fabrication industrielle du béryllium.
Ce problème se trouve résolu néanmoins de façon simple et pratique par la présente in vention, et cela dans des conditions où se trouve réalisée de façon directe et complète, et avec un rendement élevé, atteignant pra tiquement 100%, la production du béryllium.
Le procédé de l'invention consiste à faire agir sur au moins un composé du béryllium, au moins un élément décomposant qui libère le béryllium dudit composé.
Il est caractérisé en ce que, pour obtenir une réaction com- plète réalisant sensiblement la libération in tégrale du béryllium, on fait agir l'élément décomposant en une proportion qui atteint sensiblement la quantité correspondant stoe- chiométriquement à la quantité de béryllium contenue dans ledit composé de départ.
Le ou les éléments décomposants peuvent être des métaux ou des métalloïdes, par exem ple des éléments plus électropositifs que le béryllium.
La réaction d'échange complète s'effectue en général par une simple opération de fu sion. On peut, à cet effet, mélanger, par exemple à froid, les matières réagissantes:
composés du béryllium et métaux ou métal loïdes décomposants et les fondre simplement ensemble, cette seule opération de fusion as- surant la transformation chimique inté grale, par double échange, que l'on réalise, si les proportions stoeahiométriques ont été respectées,
sans avoir recours à aucun moyen opératoire spécial.
L'opération peut être réalisée avantageu- sement dans un four électrique à induction, tel qu'un four à haute fréquence,
mais il est bien entendu que tous modes opératoires et appareils connus appropriés pourront être aussi bien utilisés.
Comme composés du béryllium à traiter, l'on peut utiliser, ainsi qu'on l'a indiqué ci- dessus, tous composés - on même des mine- rais en contenant - susceptibles d'être dé- composés suivant le procédé conforme à l'in vention.
On utilise toutefois plus particuliè- rement des composés fluorés, constitués soit, par exemple, par du fluarure de béryllium,
soit par un fluorure double de béryllium et d'un métal alcalin dénommé en général "fluobéryllate alcalin" (par exemple fluo- béryllate de sodium), soit par un mélange de fluorure de béryllium simple et de fluo- béryllate alcalin;
il convient de préciser que le fluorure de béryllium que l'on peut utili ser est de préférence un fluorure anhydre exempt d'oxyde, contrairement aux produite usuels qui comportent une proportion notable d'oxyde de béryllium,
non-fusible à la tem- pérature de l'opération et non-réductible, ne permettant pas, par conséquent, d'extraire jusqu'à .la totalité du béryllium;
le fluorure de béryllium est intéressant à employer sous cette forme dans bien dee cas, en raison no- tamment de ce qu'il accroît considérablement la fusibilité des scories qui se forment, faci litant ainsi la séparation entre le produit mé tallique et les scories.
On peut traiter avantageusement le com posé fluoruré du béryllium en présence de, ou en mélange avec, un fluorure d'un autre métal, de préférence au moins bivalent, tel que le fluorure de magnésium ou d'un mé tal alcalino-terreux.
L'intérêt qu'il y a à opérer en présence d'un tel fluorure de métal alcalino-terreux ou de magnésium, notamment dans le cas où l'on traite un fluobéryllate alcalin, peut s'expli quer par le fait que ce fluorure alcalino- terreux ou autre empêche la mise en liberté du métal alcalin du fluobéryllate traité;
et grâce au fait que l'on fait agir juste la pro- portion stoeehiométrique nécessaire de métal ou métalloïde décomposant, on réalise ainsi un déplacement intégral du béryllium du com posé traité, sans risque de mise en liberté de métal alcalin (par exemple de sodium).
C'est ainsi que, par exemple, .dans le cas où l'on traite du fluobéryllate de sodium en présence de fluorure de calcium, on opère sui vant la réaction: BeNa2F4 + Mg -f- n (CaF2) = 2 NaF -I- MgF2 + Be -I- n (CaF2);
grâce au (CaF2) ajouté tout le sodium reste fixé par le fluor.
En utilisant ainsi, pour extraire tout le béryllium d'une molécule -de BeNa@F4, une seule molécule de Mg (.au lieu de deux Molé cules de Mg que nécessiterait la réaction cor respondante libérant du sodium), l'on réalise au mieux intégralement la réaction quanti tative BeNa2F4 -+- lIg - Be + 2NaF .
MgF2. En somme, l'utilisation d'un fluorure de métal bivalent, métal alcalino-terreux ou ma gnésium, en présence duquel on peut opérer, empêche la mise en liberté du sodium (ou autre métal alcalin que peut comporter le composé de béryllium traité) grâce au fait qu'il tend @à se décomposer de préférence au fluorure de sodium et que, par sa tendance à libérer du fluor,
il favorise la réaction qui assure la fixation du fluor par le sodium sous forme de NaF en particulier.
Les proportions de matières réagissantes à mettre en #uvre peuvent se déterminer à l'avance par le calcul, pour réaliser les réac tions quantitatives voulues.
Soient: A, la quantité du composé du béryllium traité; B, la quantité du béryllium à obtenir; a, la teneur. en béryllium du composé de béryllium traité; C, la quantité de métal ou métalloïde dé composant à faire agir; E, l'équivalent chimique du béryllium; e, l'équivalent chimique du métal ou mé- ta1loïd-e décomposant mis en oeuvre.
Les proportions nécessaires des matières réagissantes, dont il faudra pratiquement se rapprocher autant que possible, sont les sui vantes: La quantité A du composé de béryllium à décomposer est .déterminée par l'expression:
EMI0003.0093
La quantité<B>C 'du</B> métal ou métalloïde dé composant nécessaire à mettre en ceuvre est déterminée par l'équation:
EMI0003.0097
On peut donc dire que l'on fait agir sur le composé de béryllium (qui est en quantité égale à la quantité de béryllium à obtenir divisée par la teneur en béryllium de ce com posé) une quantité de métal ou métalloïde décomposant qui est pratiquement égale à la quantité de béryllium à libérer multipliée par le rapport des équivalents ohimiques du bé ryllium et du métal ou métalloïde décompo sant.
Comme métaux ou métalloïdes décompo- sants à faire agir sur les composés du béryl lium, notamment les composés fluorurés, à décomposer, quels qu'ils soient, l'on peut uti liser avantageusement, soit isolément, soit à l'état de mélanges, à volonté, un ou plusieurs métaux plus éleetro-positifs que le béryllium pour déplacer ce dernier de ses composés;
l'on obtient les meilleurs résultats en met tant en jeu un ou plusieurs métaux alcalins (par exemple Na, K, Li), alcalino-terreux (par exemple Ca, Ba., Rb, Sr.
Ce), ou .le ma- gnésium; ce sont les métaux nettement plus électropositifs que le béryllium qui sont les plus intéressants. Cependant, l'on a obtenu également des résultats très satisfaisants avec des métaux qui, à la température ordinaire, sont moins électropositifs que le béryllium, tels que l'aluminium,
ou même avec des mé talloïdes jouant le rôle d'éléments électro- positifs, tels que le silicium, le bore, le car- bone.
On pourra, dans certains cas, avoir inté rêt à introduire les métaux ou métalloides décomposants à l'état de composés métal liques, tels, par exemple, que le carbure de calcium pour le calcium, ou le siliciure de magnésium pour le silicium et le magnésium. de manière à pouvoir amener au cours de l'opération l'élément décomposant à l'état de métal ou métalloïde.
Dans le cas, en particulier, où l'on veut utiliser le sodium, comme élément décompo <I>sant,</I> pour éviter la tendance à.
provoquer une ébullition, que présente le sodium seul, il y a intérêt à faire réagir ce métal en présence d'un ou plusieurs éléments tels, par exemple, que le magnésium, le zinc, le plomb, ete., avec lesquels le sodium présente une affinité chimique suffisante pour assurer la forma- tion d'un alliage qui empêche la dissolution du sodium,
afin de permettre de réaliser sans difficultés une réaction pratiquement quan titative.
Parmi les métaux bivalents, outre les mé taux alcalino-terreux, le magnésium est d'une application particulièrement avanta- geuse comme métal décomposant. Lorsqu'on fait agir le magnésium, par exemple, sur du fluobéryllite de sodium, la décomposition de ce dernier s'effectue, d'abord vers<B>900'</B> C,
suivant une réaction intermédiaire donnant un fluorure double de béryllium et de magné- sium, par exemple: 2 BeF2. n NaF + 2 Mg - MgBeF4 + Be + Mg + 2 n NaF puis, suivant une deuxième réaction de double échange (vers<B>1100'</B> C), qui est beaucoup plus active que la première et s'opère suivant l'équation:
MgBeF4 + Mg - 2 MgF2 + Be En introduisant dans le mélange un excès de sel sodique avec le fluorure de magnésium qui se forme, on constitue un mélange à bas point de fusion qui facilite grandement l'agglomération du béryllium à l'état com pact.
Ainsi qu'on l'a indiqué ci-dessus, on peut faire agir également un métal moins électro- positif que le béryllium, tel que l'aluminium.
Ce dernier en effet réagit d'une façon totale sur le béryllium contenu dans es composés fluorurés comportant du fluorure de bé ryllium, lorsqu'on utilise, par exemple, un mélange de fluorure de magnésium et de fluorure de béryllium, le fluorure de magné sium étant en quantité chimiquement.
au moins équivalente à celle du fluorure de bé ryllium. La réaction s'opère alors suivant l'équation:
3 BeNgF4 + 2 AI = 3 Be + 3 MgFz . A12Fg. Cette réaction se produit même lorsque le mélange de fluorures comporte un autre élément, par exemple l'oxygène, pourvu que les rapports d'équivalence susmentionnés soient respectés.
Dans le cas où l'on utilise un métalloïde tel que le silicium comme élément décompo sant, ce silicium peut réagir sur des compo sés fluorurés du béryllium - dans des con- ditions bien déterminées - de la même fa çon qu'un métal plus électropositif que le béryllium.
L'une des conditions nécessaires pour obtenir ce résultat est d'opérer à une température qui dépasse légèrement la tem pérature de fusion du silicium métallique. Une seconde condition est d'assurer la fixa- tion ou l'élimination rapide du SiF4 qui
se forme, car la présence rie SiF4 rendrait pos sible la réversibilité de la réaction d'échange; par contre, cette réversibilité est empêchée par la scorification du silicium .sous forme de fluosilicates indécomposables à la tempé rature de la réaction.
La réaction suivant la quelle s'effectue l'opération peut être repré sentée par l'équation: 3 BeF2 -f- M -i- Si = 3 Be -f- MSiFs où M représente un métal bivalent. Les moyens pour assurer la stabilité du flusili- cate qui se forme par la réaction sont d'une réalisation pratique très simple; on utilisera par exemple, à cet effet, le silicium à l'état d'alliage avec le métal bivalent.
Pour recueillir le béryllium aussi facile ment que possible sans pertes et à l'état de pureté maximum, on s'est rendu compte qu'il y a intérêt â opérer de préférence dans des conditions telles - grâce notamment au choix judicieux des matières réagissantes que l'on, met en jeu - que l'on, obtienne le bé ryllium métallique sous la forme d'une masse bien compacte qui se sépare par elle-même des autres produits de la, réaction, formant notamment le laitier.
Voici un exemple de mise en aeuvre du procédé: Dans un creuset de graphite revêtu d'oxyde de béryllium et muni d'un couvercle, on introduit au fond 25 kg de Mg pur en gros morceaux cylindriques et, au-dessus, 50 kg de fluorure de béryllium anhydre exempt d'oxyde, bien mélangé avec 5 11,1' de fluorure de sodium, fondu. On élève rapide ment la température jusqu'à<B>900'</B> C et<B>l'y</B> maintient pendant 20 minutes, puis l'on élève encore la température jusqu'à 1290-1300 C et l'y maintient jusqu'au calme de la fu sion.
Le béryllium libre se condense sous la forme d'un noyau flottant sur le laitier fondu. Dès que la température est tombée au dessous de son point de fusion, il peut être retiré au moyen d'une fourche en fer par exemple, et on le laisse refroidir à l'abri de l'air.
On obtient ainsi 9 kg :de Be à 99 % de pureté si le Mg employé avait une pureté de 99,85%. Dans tout ce qui précède, on a précisé,des conditions optima -d'opération qui conduisent à une extraction pratiquement totale du bé ryllium hors du composé béryllifère;
toute- fois, il va .de soi que l'on ne sortirait pas du cadre de l'invention en ne remplissant pas strictement ces conditions, mais en en appli quant les moyens avec une certaine marge d'approximation.
Process for preparing beryllium. The subject of the present invention is a process for obtaining directly, in a single operation, from berylliferous compounds, beryllium.
We know how many difficulties of a chemical, thermal and technical nature present the problem of carrying out by direct reaction, from beryllium compounds, the production of pure beryllium.
Despite numerous attempts, it has never been so far to achieve with industrial yields the production of beryllium by thermochemical treatment of beryllium compounds.
The chemical and thermal difficulties encountered in decomposing beryllium compounds arise in particular from the fact that the exchange reactions which take place are very quickly limited or give rise to the formation of products which prevent it. to continue under the conditions in which we must operate.
From a technical point of view, these difficulties are increased by the lightness of the beryllium, which tends to float on the slag and to be kept separate, from any heavy metal present, by the high melting point and by the large ease of beryllium to oxidize or form carbides.
In the presence of all of these difficulties, recourse was had to electrolytic processes to replace thermochemical treatments, but without achieving this either., In particular because of the necessarily very high cost of manufacture. , to obtain industrial results and to be able to carry out this production on an industrial scale.
We then returned to the thermochemical route for the production of beryllium, by treatment with an alkaline earth metal or magnesium, a fluorinated compound of beryllium, namely a double beryllium fluoride and of an alkali metal (sodium), less rich in sodium fluoride than fluoberyllate BeF2.
2NaF. We had in fact realized the practical impossibility that there was to operate with fluoberyllate following the reaction:
BeF2. 2 NaF + 2 Mg = Be -f- 2 Na + 2 MgFz which is made explosive due to the release of sodium and this is the reason in particular for which we treated, instead of fluoberyllate BeF2.2N & F, the complex fluoride BeF2.
NaF, depending on the reaction: 2 BeFz. NaF - + - Mg = Be + MgF2 -I- BeFz.
2 NaF This reaction seems made possible here by the fact that the sodium fluoride and the magnesium fluoride formed are present in a ratio such as a secondary reaction - which would lead to the release of sodium - is located. prevented.
However, as can be seen, the reaction thus carried out only leads to the release in the metallic state of half of the beryllium contained in the compound treated, the other half of the beryllium remaining in the residue in the state of complex compound from which it is likely to be extracted,
for example in the form of flnoberyllate. This results in a sharp reduction in the efficiency of the operation, and a corresponding increase in the cost of manufacture.
Thus, the methods known hitherto have not made it possible to solve the problem of the industrial manufacture of beryllium.
This problem is nevertheless solved in a simple and practical manner by the present invention, and this under conditions in which the production of beryllium is carried out directly and completely, and with a high yield, reaching practically 100%.
The process of the invention consists in causing at least one beryllium compound to act on at least one decomposing element which releases the beryllium from said compound.
It is characterized in that, in order to obtain a complete reaction substantially carrying out the complete liberation of the beryllium, the decomposing element is made to act in a proportion which substantially reaches the quantity corresponding stoichiometrically to the quantity of beryllium contained in said. starting compound.
The decomposing element (s) can be metals or metalloids, for example elements more electropositive than beryllium.
The complete exchange reaction is generally carried out by a simple melting operation. For this purpose, the reacting materials can be mixed, for example cold:
beryllium compounds and decomposing loid metals or metal and simply melt them together, this single fusion operation assuring the complete chemical transformation, by double exchange, which is carried out, if the stoeahiometric proportions have been respected,
without resorting to any special operating means.
The operation can advantageously be carried out in an electric induction furnace, such as a high frequency furnace,
but it is understood that all suitable known procedures and apparatuses could be used as well.
As beryllium compounds to be treated, it is possible to use, as indicated above, all compounds - even ores containing them - capable of being decomposed according to the process in accordance with 1. 'in vention.
However, fluorinated compounds are used more particularly, consisting either, for example, of beryllium fluaride,
either by a double fluoride of beryllium and of an alkali metal generally called "alkali fluoberyllate" (for example sodium fluoberyllate), or by a mixture of simple beryllium fluoride and of alkali fluoberyllate;
it should be noted that the beryllium fluoride which can be used is preferably an anhydrous fluoride free of oxide, unlike the usual products which contain a significant proportion of beryllium oxide,
non-fusible at the operating temperature and non-reducible, therefore not allowing up to all of the beryllium to be extracted;
Beryllium fluoride is advantageous to use in this form in many cases, in particular because it considerably increases the meltability of the slag which forms, thus facilitating the separation between the metallic product and the slag.
The fluoride compound of beryllium can advantageously be treated in the presence of, or as a mixture with, a fluoride of another metal, preferably at least divalent, such as magnesium fluoride or of an alkaline earth metal.
The advantage of operating in the presence of such an alkaline earth metal or magnesium fluoride, in particular in the case where an alkaline fluoberyllate is treated, can be explained by the fact that this fluoride alkaline earth or the like prevents the release of the alkali metal from the treated fluoberyllate;
and thanks to the fact that one makes act just the necessary stoeehiometric proportion of metal or decomposing metalloid, one thus achieves an integral displacement of the beryllium of the treated compound, without risk of release of alkali metal (for example of sodium ).
Thus, for example, in the case where sodium fluoberyllate is treated in the presence of calcium fluoride, the reaction is carried out following the reaction: BeNa2F4 + Mg -f- n (CaF2) = 2 NaF - I- MgF2 + Be -I- n (CaF2);
thanks to the (CaF2) added all the sodium remains fixed by the fluorine.
By thus using, to extract all the beryllium from a molecule of BeNa @ F4, a single molecule of Mg (instead of two molecules of Mg which would require the corresponding reaction releasing sodium), one carries out at better fully the quantitative reaction BeNa2F4 - + - Ig - Be + 2NaF.
MgF2. In short, the use of a bivalent metal fluoride, an alkaline earth metal or magnesium, in the presence of which one can operate, prevents the release of sodium (or other alkali metal that the treated beryllium compound may contain) thanks to the fact that it tends to decompose preferably with sodium fluoride and that, by its tendency to release fluorine,
it promotes the reaction which ensures the fixation of fluorine by sodium in the form of NaF in particular.
The proportions of reacting materials to be used can be determined in advance by calculation, in order to achieve the desired quantitative reactions.
Let: A be the amount of the beryllium compound treated; B, the quantity of beryllium to be obtained; a, the content. beryllium of the treated beryllium compound; C, the amount of metal or metalloid of the component to act; E, the chemical equivalent of beryllium; e, the chemical equivalent of the decomposing metal or metalloid used.
The necessary proportions of the reactants, which should be practically as close as possible, are as follows: The quantity A of the beryllium compound to be decomposed is determined by the expression:
EMI0003.0093
The quantity <B> C 'of the </B> metal or metalloid of the component necessary to implement is determined by the equation:
EMI0003.0097
We can therefore say that one causes to act on the beryllium compound (which is in an amount equal to the quantity of beryllium to be obtained divided by the beryllium content of this compound) a quantity of decomposing metal or metalloid which is practically equal to the quantity of beryllium to be released multiplied by the ratio of the ohimic equivalents of the beryllium and of the decomposing metal or metalloid.
As decomposing metals or metalloids to be made to act on the beryllium compounds, in particular the fluoride compounds, to be decomposed, whatever they may be, it is possible to use advantageously, either individually or in the form of mixtures, at will, one or more metals more electro-positive than beryllium to displace the latter from its compounds;
the best results are obtained by involving both one or more alkali metals (for example Na, K, Li), alkaline earth metals (for example Ca, Ba., Rb, Sr.
Ce), or magnesium; it is the metals which are clearly more electropositive than beryllium which are the most interesting. However, very satisfactory results have also been obtained with metals which, at room temperature, are less electropositive than beryllium, such as aluminum,
or even with metalloids playing the role of electro-positive elements, such as silicon, boron, carbon.
In certain cases, it may be of interest to introduce the decomposing metals or metalloids in the form of metal compounds, such as, for example, as calcium carbide for calcium, or magnesium silicide for silicon and magnesium. so as to be able to bring during the operation the decomposing element to the state of metal or metalloid.
In the case, in particular, where we want to use sodium, as a <I> sant, </I> decomposing element to avoid the tendency to.
cause a boiling, which presents only sodium, it is advantageous to make this metal react in the presence of one or more elements such, for example, as magnesium, zinc, lead, ete., with which sodium presents sufficient chemical affinity to ensure the formation of an alloy which prevents the dissolution of sodium,
in order to allow a practically quantitative reaction to be carried out without difficulty.
Among the divalent metals, besides the alkaline earth metals, magnesium is of particularly advantageous application as a decomposing metal. When magnesium is made to act, for example, on sodium fluoberyllite, the decomposition of the latter takes place, first at around <B> 900 '</B> C,
following an intermediate reaction giving a double fluoride of beryllium and magnesium, for example: 2 BeF2. n NaF + 2 Mg - MgBeF4 + Be + Mg + 2 n NaF then, following a second double exchange reaction (around <B> 1100 '</B> C), which is much more active than the first and takes place according to the equation:
MgBeF4 + Mg - 2 MgF2 + Be By introducing an excess of sodium salt into the mixture with the magnesium fluoride which forms, a mixture with a low melting point is formed which greatly facilitates the agglomeration of the beryllium in the compact state. .
As indicated above, a metal less electro-positive than beryllium, such as aluminum, can also be made to act.
The latter in fact reacts in a total way with the beryllium contained in the fluoride compounds comprising beryllium fluoride, when, for example, a mixture of magnesium fluoride and beryllium fluoride, magnesium fluoride, is used. being in quantity chemically.
at least equivalent to that of beryllium fluoride. The reaction then takes place according to the equation:
3 BeNgF4 + 2 AI = 3 Be + 3 MgFz. A12Fg. This reaction occurs even when the mixture of fluorides contains another element, for example oxygen, provided that the aforementioned equivalence ratios are observed.
In the case where a metalloid such as silicon is used as a decomposing element, this silicon can react with fluoride compounds of beryllium - under well defined conditions - in the same way as a more electropositive metal. than beryllium.
One of the conditions necessary to obtain this result is to operate at a temperature which slightly exceeds the melting temperature of metallic silicon. A second condition is to ensure the fast fixation or elimination of the SiF4 which
is formed, because the presence of SiF4 would make the reversibility of the exchange reaction possible; on the other hand, this reversibility is prevented by the slagging of the silicon in the form of indecomposable fluosilicates at the temperature of the reaction.
The reaction according to which the operation is carried out can be represented by the equation: 3 BeF2 -f- M -i- Si = 3 Be -f- MSiFs where M represents a divalent metal. The means for ensuring the stability of the flusilicate which is formed by the reaction are of a very simple practical realization; for example, silicon in the state of alloying with the bivalent metal will be used for this purpose.
In order to collect the beryllium as easily as possible without losses and in the state of maximum purity, it has been realized that it is advantageous to operate preferably under such conditions - thanks in particular to the judicious choice of the reactants which one, brings into play - that one, obtains the metallic beryllium in the form of a very compact mass which separates by itself from the other products of the reaction, notably forming the slag.
Here is an example of the implementation of the process: In a graphite crucible coated with beryllium oxide and fitted with a cover, 25 kg of pure Mg are introduced at the bottom in large cylindrical pieces and, above, 50 kg of Oxide-free anhydrous beryllium fluoride, well mixed with 51.1% sodium fluoride, melted. The temperature is quickly raised to <B> 900 '</B> C and <B> l'y </B> maintained for 20 minutes, then the temperature is further raised to 1290-1300 C and keeps it there until the fusion calm.
The free beryllium condenses in the form of a nucleus floating on the molten slag. As soon as the temperature has dropped below its melting point, it can be removed using an iron fork, for example, and left to cool in the absence of air.
9 kg are thus obtained: of Be at 99% purity if the Mg used had a purity of 99.85%. In all of the foregoing, it has been specified optimum operating conditions which lead to practically total extraction of the beryllium from the berylliferous compound;
however, it goes without saying that one would not depart from the scope of the invention by not strictly fulfilling these conditions, but by applying the means with a certain margin of approximation.