工业铍的生产一般分为两步:第一步是从绿柱石中提取氧化铍,第二步是从氧化铍中制备铍。
氧化铍可用硫酸盐法和氟化物法提取。
硫酸盐法先将绿柱石在1600 ~ 1700℃熔融,熔体用冷水淬火得到细粒玻璃体,研磨至-200目与浓硫酸混合,然后在250 ~ 300℃反应,使铍和氧化铝转化为水溶性硫酸盐,而二氧化硅不与硫酸反应,弃渣。向浸提溶液中加入氨以中和游离硫酸,生成的硫酸铵与硫酸铝结合形成铝酸铵[NHAl(SO)12HO]沉淀,从而除去大部分铝。然后利用铍和铝离子在碱性溶液中的不同稳定性,可以进一步分离铍和铝。比如在溶液中加入EDTA螯合剂和氢氧化钠,可以将铝、铁、铬、锰、稀土等杂质保留在溶液中。然后,当溶液加热到沸点时,氢氧化铍钠水解形成氢氧化铍沉淀,与杂质分离。氢氧化铍在750 ~ 800℃煅烧得到工业氧化铍。
采用氟化法,将磨细的绿柱石和氟硅酸钠或氟铁酸钠混合成块,然后在750℃烧结。矿石中的铍转化为水溶性氟硼酸钠,而铝、铁、硅等。保持氧化态。烧结研磨后,用水浸出,过滤,向滤液中加入氢氧化钠,得到铍酸钠溶液。铍酸钠溶液煮沸后水解沉淀得到工业纯氢氧化铍,再煅烧成氧化铍。残渣用硫酸铁处理,生成氟铁酸钠沉淀,用于封堵。该方法铍的回收率在90%以上,高于硫酸盐法。
从含水绿柱石中提取绿柱石从60年代末开始,含水绿柱石被用作提取铍的原料。这种原料中的铍以简单的硅酸盐形式存在,在接近沸腾的温度下被硫酸直接浸出。用水处理得到的铍溶液,用D2EHPA[二(2-乙基己基)磷酸]煤油萃取,铍进入有机相。然后,用碳酸铵溶液剥离。反萃液经分步水解除去铁和铝,最后加热至95℃得到Be(OH)2BeCO沉淀。
氧化铍的生产极难直接还原成金属铍。在生产中,氧化铍首先转化为卤化物,然后还原为金属。有两种工艺:氟化铍镁还原法和氯化铍熔盐电解法。
用氟化铍镁还原法将氢氧化铍溶解在氟化铵溶液中,得到氟铍酸铵[(NH)BeF]溶液。然后加入碳酸钙去除铝;加入过氧化铅(PbO)去除锰和铬;加入多硫化铵[(NH)S]去除重金属杂质,通过真空空蒸发、浓缩、结晶得到纯净的氟铍酸铵。该晶体在900下热分解得到熔融的氟化铍,将其铸成小锭用于还原。镁按照BeF+[hjm]g──→还原;Be+[hjm]gF做出反应。还原过程从900℃开始,最后升高到1300℃,以促进金属与炉渣的分离。生产中使用的镁量通常只有化学计量值的70%。过量的氟化铍可以降低熔渣的熔点和粘度,有助于金属铍的聚结和熔渣的分离,也可以防止温度因放热反应而急剧上升,导致镁的大量挥发。当还原产物浸泡在水中时,多余的氟化铍迅速溶解,这使得金属铍珠更容易分离。通过真空空熔化还原的金属铍珠,除去未反应的镁、氟化铍、氟化镁和其它杂质,然后铸造成铍锭。
氯化铍熔盐电解法首先将氧化铍与碳还原剂混合,加入焦油等粘结剂制成球团,在900℃以上结焦。将得到的焦块放入氯化炉中,在700 ~ 900℃下通入氯气进行氯化,得到氯化铍。氯化铍是在镍坩埚中进行的。镍圆柱体放在坩埚中作为阴极,石墨棒悬挂在中心作为阳极。纯氯化铍与等量的纯氯化钠混合,在350℃下熔融电解。电解期结束后,取出沉淀物,用冰水洗涤除去熔盐,得到鳞片状金属铍。真空熔炼后,铸成锭。
为了制备高纯度的铍,粗铍可通过真空空蒸馏、熔盐电解精炼或其他方法进行精炼。