本發(fā)明涉及一種熔鹽電解制備金屬鈹?shù)姆椒ǎㄏ葮?gòu)建陽極室內(nèi)盛有陽極熔鹽電解質(zhì)并插有陽極，陰極室內(nèi)盛有陰極熔鹽電解質(zhì)并插有陰極，陽極熔鹽電解質(zhì)和陰極熔鹽電解質(zhì)互不接觸而通過電解槽內(nèi)底部的液態(tài)合金相連接的電化學(xué)體系；向陽極室中加入氧化鈹，通電電解，即可在陰極得到固態(tài)金屬鈹。本發(fā)明所述的方法以氧化鈹為原料，安全環(huán)保，成本較低；且對氧化鈹純度要求低，對原料的適應(yīng)性好，所得金屬鈹?shù)募兌容^高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈹冶金領(lǐng)域，具體涉及一種熔鹽電解制備金屬鈹?shù)姆椒ā?/p>

背景技術(shù)

鈹是一種銀白色金屬，其對X-射線的可透性是鋁的17倍，是制造X-光管窗口和放射性檢測探頭的唯一材料。金屬鈹中子俘獲面很小，而中子散射截面很大，常用于制造中子增殖裝置，反應(yīng)堆的反射層、減速劑及核武器部件等。此外，鈹可制成鈹陀螺，廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。因此，鈹是一種極具戰(zhàn)略意義的金屬。

目前，大多數(shù)企業(yè)采用氟化鈹鎂熱還原法生產(chǎn)金屬鈹，但也有少部分企業(yè)采用氯化鈹電解法生產(chǎn)金屬鈹。氟化鈹鎂熱還原法首先將氧化鈹或氫氧化鈹溶于氟化氫銨制取氟鈹化銨，然后加熱氟鈹化銨使其分解，得到氟化銨和氟化鈹，最后，用金屬鎂還原氟化鈹?shù)玫浇饘兮敚摲椒ㄔ诠I(yè)上應(yīng)用普遍，但該方法為間歇操作，無法連續(xù)生產(chǎn)，同時，氟化鈹制備工序繁瑣，生產(chǎn)成本較高。氯化鈹電解法則首先對氧化鈹進(jìn)行氯化得到氯化鈹，然后對氯化鈹進(jìn)行電解制取金屬鈹。不同于氟化鈹鎂熱還原法，該方法可以連續(xù)生產(chǎn)金屬鈹，但氯化鈹?shù)闹迫∈掷щy，因為氧化鈹難以被氯化，需要引入碳，同時，氯化鈹電解過程會產(chǎn)生氯氣，污染環(huán)境。

美國專利US 1980378A公開了一種熔鹽電解制取金屬鈹及其輕合金的方法，該方法以氟化物作為熔鹽，將氟化鈹或氧化鈹溶解于氟化物熔鹽中，電解制備鈹或鈹?shù)妮p合金。以氧化鈹為原料時進(jìn)行電解時，為保證氧化鈹溶解，需嚴(yán)格控制氧化鈹?shù)奶砑铀俾剩苑敒樵线M(jìn)行電解時，陽極會析出氟氣，對環(huán)境危害很大。

中國專利CN 109295309 B公開了一種氯化鈹還原制備金屬鈹?shù)姆椒ǎ摲椒ɡ免c或鉀還原氯化鈹制備金屬鈹，通過還原、分餾提純兩個步驟即可實現(xiàn)高純金屬鈹?shù)闹苽洌摲o法連續(xù)生產(chǎn)，同時，該方法需以氯化鈹為原料，但如前文所述，氧化鈹?shù)穆然掷щy。

氯化鈹、氟化鈹之外，氧化鈹也可用來制備金屬鈹。美國專利US 6811678 B2公開了一種電化學(xué)還原氧化鈹制備金屬鈹?shù)姆椒ǎ摲椒ㄍㄟ^電解還原的方式首先在氧化鈹陰極得到金屬鈣，金屬鈣緊接著與氧化鈹發(fā)生反應(yīng)，將氧化鈹還原為金屬鈹，該法可連續(xù)生產(chǎn)，但金屬鈣會溶解在熔鹽中，使得熔鹽的電子導(dǎo)電性增加，導(dǎo)致電流效率下降，同時，還原得到的金屬鈹容易含有CaBe₁₃雜質(zhì)。中國專利CN 111235603 A公開了一種熔鹽電脫氧制備金屬鈹?shù)姆椒ǎ摲椒▽⒀趸斉c造孔劑和導(dǎo)電劑混合均勻后制成陰極片，通電脫氧即可制得金屬鈹，但還原得到的金屬鈹會包裹在電極表面，對電極內(nèi)部氧離子的擴散造成阻礙，導(dǎo)致電極內(nèi)部的氧難以擴散出來，同時，該方法要求氧化鈹?shù)募兌仍?9％以上，對原料適應(yīng)性較差。

發(fā)明內(nèi)容

針對本發(fā)明領(lǐng)域的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種以氧化鈹為原料高效制備金屬鈹?shù)姆椒ā?/p>

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種熔鹽電解制備金屬鈹?shù)姆椒ǎㄈ缦虏襟E：

(1)構(gòu)建電化學(xué)體系：將電解槽分為陽極室和陰極室，陽極室內(nèi)盛有陽極熔鹽電解質(zhì)并插有陽極，陰極室內(nèi)盛有陰極熔鹽電解質(zhì)并插有陰極，電解槽內(nèi)底部還盛有液態(tài)合金；所述陽極熔鹽電解質(zhì)和陰極熔鹽電解質(zhì)互不接觸而通過電解槽內(nèi)底部的液態(tài)合金相連接；

(2)向陽極室中加入氧化鈹，在通電條件下，氧化鈹在陽極熔鹽電解質(zhì)與液態(tài)合金界面處被還原成金屬鈹并溶解進(jìn)入液態(tài)合金，同時，液態(tài)合金中的鈹在液態(tài)合金與陰極熔鹽電解質(zhì)界面處被氧化成鈹離子進(jìn)入陰極熔鹽電解質(zhì)，并在陰極表面被還原成金屬鈹。

優(yōu)選地，所述陽極為石墨陽極或惰性陽極，所述陰極為鎳、鎢或鉬陰極。