氧化铍的用途及制法

背景及概述^[1-2]

氧化铍为无色六方晶系六角形晶体，无嗅，无味。耐热性好，高温下稳定，难被还原，耐腐蚀性强。与氧化铝相比，导热率约高7倍。介电常数约为氧化铝的一半。硬度9.0(莫氏，金刚石为10)。能与浓酸和熔融碱起反应。呈两性。微溶于水而生成氢氧化铍。氧化铍毒性极大，即使是极少量，也足以使结膜、角膜，皮肤发生炎症，大量吸入会导致急性肺炎，长期微量吸入会导致慢性铍肺。工作场所最高允许浓度为0.002mg/m³。

用途^[3]

氧化铍主要用在高发热量及超高频领域，特别是用在火箭燃烧室内衬材料而引人注目；也用于制霓虹灯、荧光灯、有机合成催化剂、铍合金和耐火材料。因毒性极大，使其用途受到限制。

1.氧化铍在核反应堆中的应用

氧化铍的核性能优异，它的中子散射截面、减速比都比金属铍和石墨高，能有效地反射和减速中子。高温辐照稳定性比金属铍好，密度比金属铍大，高温

时有相当高的强度和热导，而且，氧化铍比金属铍价格便宜。这就使它更适于用作反应堆中的反射体、减速剂和弥散相燃料基体。氧化铍不仅用于试验研究用的反应堆，而且还用于潜艇、船、收音机实验及空间系统的反应堆中。

2.氧化铍在火箭技术与航空上的应用

氧化铍所具有的高温性能与优良的核性能，使它成为火箭和航空技术中的理想材料之一。它的高热容量和传热性使之能作为火箭和导弹返回大气层的壳体与火箭的喷嘴或新一代超音飞机中的难熔材料。由于它具有良好的热冲击稳定性从而可以用来制成气轮透平的叶片。

3.氧化铍在陶瓷材料中的应用

在工业氧化物陶瓷中，由于氧化铍陶瓷的热传导性，比热值，并且有强度大、刚度高、熔点高、尺寸稳定等特性，因而广泛应用于电子工业、反应堆工程和空间系统中。此外，又因其具有良好的热物理、电物理和机械性能，以及当前电子技术正朝着大功率、微型化方向发展，所以氧化铍陶瓷在电子工业上的应用愈来愈重要。如用作电绝缘体、半导体器件、功率管外壳、晶体管基座、微波天线窗、整流罩、电阻芯等材料。特别是在大规模和中规模的集成电路中，氧化铍陶瓷基极材料需要量正在不断增加。

4.铍化合物与铍合金的应用

铍可与锆、钼、钽、铌或其它难熔金属组成耐高温的铍化合物，它们具有低比重和高温抗氧化的性能。许多铍化合物能在1427℃下工作，并且由于能加工成高温元件，适用作空间和空中航行设备中的抗热侵蚀和耐腐蚀的材料。因而更扩大了铍的应用范围。铍的大部分是以合金的形式使用的。主要的铍合金是铍铜、铍镍和铍铝。其中铍铜合金是一种具有良好综合性能的弥散硬化型铜合金，时效硬化效果极大，它在高温淬火后具有极高的塑性，易于进行冷加工和成型，可制成各种形状复杂的弹性元件，而后进一步进行时效处理，能赋予这些元件以很高的弹性，强度，硬度以及相当大的疲劳极限和小的弹性滞后等性能，同时它还具有良好的导电性、导热性、耐磨性和耐海水腐蚀性，以及冲击时不发生火花，不导磁等特性，因此铍铜作为高强度弹性材料，在国民经济各个部门中，特别是在航空仪表，仪器、电子等工业部门中获得了越来越广泛的应用，是制造弹簧，膜盒、膜片波纹管等弹性敏感元件和弹力元件的主要材料。

制法^[3]

1.硫酸法

硫酸法是现代氧化铍生产中广泛应用的方法之一，其基本过程是用硫酸酸化分解铍矿物，然后加水浸出硫酸盐，再除去溶液中的硫酸铝、铁等杂质，接着调节溶液pH以沉淀出Be(OH)2，过滤所得的胶状沉淀在100℃下烘干得干的Be(OH)2。再经煅烧得到氧化铍。

主要指标：总回收率75%，BeO≥96%，SiO2≤1%，其它金属氧化物<2.3%。

该生产工艺是生产工业氧化铍的原始工业方法，工艺过程较长，设备较多，操作较难，产品质量、回收率都较低，而且对原料品位要求较高，废渣废水处理量较大，环保难度较大，投入环保费用也较高。

2.氟化法

氟化法也是用来处理绿柱石制取氧化铍的重要方法之一，美国卡博特公司、日本碍子公司曾经采用氟化法生产氧化铍，70年代后停产。目前在国外尚有极少数国家采用氟化法生产氧化铍，如哈萨克斯坦乌巴尔、联合体、印度巴巴原子能中心铍试验厂等。这种方法是建立在铍氟酸钠能溶于水，而冰晶石

不溶于水的原理上。将绿柱石与氟硅酸钠和碳酸钠在750℃下混合烧结，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，氟铍酸钠用水浸出后，经碱沉淀出氢氧化铍，煅烧后即为工业氧化铍。主要生产工艺过程：

该法工艺流程短，可处理低品位和含氟高的矿石，总回收率可达80%～85%，但废渣、废水、废气中含铍、氟，双重污染毒性较大，三废处理困难，且产品质量较硫酸萃取法稍差。

主要参考资料

[1] 实用精细化工辞

[2] 吴源道.铍-性质、生产和应用.北京：冶金工业出版社.1986.

[3] 浅谈氧化铍的应用市场与生产技术现状