BÉRYLLIUM
Métallurgie
La préparation du béryllium métallique a toujours été un problème difficile en raison du point de fusion élevé du métal, de sa grande réactivité à l'état fondu et de la toxicité des composés du béryllium. Deux procédés seulement se sont maintenus industriellement, auxquels s'ajoute un procédé pour la préparation directe de l'alliage mère cuivre-béryllium.
Électrolyse ignée du chlorure de béryllium
La cuve cathode est un creuset de nickel, chauffé à la flamme ; l'anode centrale est une tige de graphite ; l'électrolyte est un mélange à poids égaux de chlorure de sodium et chlorure de potassium, contenant 15 p. 100 de chlorure de béryllium. L'électrolyse se fait vers 780 0C, sous une tension de 6 V ; le béryllium se dépose en paillettes sur les parois du creuset. Au fur et à mesure de l'épuisement en chlorure de béryllium de l'électrolyte, il faut faire monter la tension et la température, pour finir à 900 0C et 8 V, au bout d'une vingtaine d'heures. L'électrolyte est alors versé dans une seconde cuve et rechargé en chlorure de béryllium, pour reprendre l'électrolyse. Les paillettes de béryllium sont détachées des parois du premier creuset, lavées à l'eau froide, puis désoxydées dans une solution d'eau chaude titrant 8 p. 100 d'acide nitrique. On fait ensuite une flottation dans un mélange de bromoforme et de tétrachlorure de carbone, de densité 1,95 ; on lave à l'alcool et l'on sèche. Les paillettes titrent en moyenne 99,5 p. 100.
Réduction par le magnésium
On chauffe à 1 300 0C pendant 3 à 4 heures, dans un four dont le creuset est en graphite, des morceaux de magnésium et du fluorure de béryllium. Le béryllium fourni par la réaction se rassemble, par fusion, en petites billes. On transvase la charge dans un autre creuset de graphite ; après solidification, on broie sous l'eau, pour séparer le béryllium du résidu de fluorure de magnésium et récupérer en solution ce qui reste de fluorure de béryllium, qui repasse en fabrication. Les billes de béryllium passent au séparateur magnétique, où sont enlevées les billes d'acier qui ont servi au broyage ; après une flottation, on les lave et on les sèche. Ces billes de béryllium contiennent 1,5 p. 100 de magnésium ; il est nécessaire de les refondre dans le vide pour obtenir un métal de 99 p. 100.
Purification du béryllium
Pour certaines applications nucléaires, il est nécessaire de disposer de béryllium à 99,99 p. 100. On peut en obtenir de petites quantités par distillation dans le vide, par le procédé Van Arkel de décomposition de l'iodure ou par fusion de zone. Le seul procédé industriel est le raffinage électrolytique par voie ignée, en bain de chlorure, avec anode soluble en béryllium ordinaire.
Production de l'alliage mère cuivre-béryllium
Environ 80 p. 100 du béryllium produit dans le monde est utilisé sous forme de l'alliage avec le cuivre dit « bronze au béryllium » (cf. chap. 6) ; on ne le prépare pas avec du béryllium pur, trop coûteux mais à partir d'un alliage mère obtenu par réduction de la glucine. Au four électrique à arc, on chauffe vers 2 000 0C un mélange de glucine, de charbon et de cuivre ; le carbure Be2C, formé dès 1 600 0C, est dissocié et les vapeurs de béryllium sont absorbées par le cuivre fondu jusqu'à une teneur d'équilibre de 4,2 à 4,5 p. 100 de béryllium.
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Écrit par
- Jean-Paul CARRON : professeur de géologie à l'université de Bretagne-Occidentale, Brest
- Robert GADEAU : ingénieur de l'Institut électrotechnique de Grenoble, directeur honoraire de la compagnie Pechiney
- Jean PERROTEY : docteur ès sciences, maître assistant à l'université de Haute-Normandie
Classification
Médias
Friedrich Wöhler
Hulton Archive/ Getty Images
Disposition des ions du béryl
Encyclopædia Universalis France
Aigue-marine, 1
Universal Images Group North America LLC/ DeAgostini/ Alamy/ Hemis
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