Свойства, история и приложения

Берилият е твърд и лек метал, който има висока точка на топене и уникални ядрени свойства, които го правят жизненоважен за многобройните космически и военни приложения.

• Атомен символ: Бъдете
• Атомно число: 4
• Елемент Категория: Алкалноземен метал
• Плътност: 1,85 g / cm³
• Точка на топене: 1249 ° C 2349 F
• Точка на кипене: 4476 F (2469 C)
• Твърдост на Mohs: 5.5

Чистият берилий е изключително лек, силен и чуплив метал. С плътност 1,85 g / cm³, берилият е вторият най-лек елементарен метал, само отзад литий.

Металът в сив цвят се оценява като легиращ елемент поради високата му точка на топене, устойчивост на пълзене и срязване, както и високата якост на опън и твърдост на огъване. Въпреки че само около една четвърт от теглото на стомана, берилият е шест пъти по-силен.

като алуминий, металът от берилий образува оксиден слой на повърхността му, който помага да се съпротивлява корозия. Металът е едновременно не-магнитен и искрящи - свойства, оценени в полето за нефт и газ - и има висока топлопроводимост при диапазон от температури и отлични свойства на разсейване на топлината.

Напречното сечение на ниско рентгеново поглъщане на Beryllium и високото напречно сечение на разсейване на неутрон го правят идеални за рентгенови прозорци и като неутронни отражатели и неутронни модератори в ядрени приложения.

Въпреки че елементът има сладък вкус, той е корозивен за тъканите и вдишването може да доведе до хронично, животозастрашаващо алергично заболяване, известно като берилиоза.

Макар и за първи път изолиран в края на 18 век, чиста метална форма на берилий е произведена едва през 1828 година. Щеше да мине още един век, преди да се разработят търговски приложения за берилий.

Френският химик Луи-Николас Вокелин първоначално нарече новооткрития си елемент „глюциний“ (от гръцки glykys за 'сладко') поради вкуса си. Фридрих Волер, който едновременно работеше върху изолирането на елемента в Германия, предпочете термина берилий и в крайна сметка Международният съюз за чиста и приложна химия решава терминът берилий използва.

Докато изследванията върху свойствата на метала продължиха през 20-ти век, едва чак след реализирането на полезните свойства на берилия като легиращ агент в началото на 20-ти век, че търговското развитие на метала започна.

Берилият се добива от два вида руди; берил (Бъди₃Al₂(SiO₃)₆) и беррандити (Be₄си₂О₇(OH)₂). Докато Берил обикновено има по-високо съдържание на берилий (три до пет процента тегло), по-трудно е да се пречисти от Бертрандит, който средно съдържа по-малко от 1,5 процента берилий. Процесите на рафиниране и на двете руди обаче са сходни и могат да се извършват в едно съоръжение.

Поради добавената си твърдост, бериловата руда трябва първо да бъде предварително обработена чрез стопяване в електрическа дъгова пещ. След това разтопеният материал се потапя във вода, като се получава фин прах, наречен „фритта“.

Смачканата бертрандитна руда и фрит първо се обработват със сярна киселина, която разтваря присъстващите берилий и други метали, което води до водоразтворим сулфат. Съдържащият берилий сулфатен разтвор се разрежда с вода и се подава в резервоари, които съдържат хидрофобни органични химикали.

Докато берилият се прикрепя към органичния материал, разтворът на водна основа се запазва желязо, алуминий и други примеси. Този процес на екстракция на разтворител може да се повтори, докато желаното съдържание на берилий се концентрира в разтвора.

След това, берилиевият концентрат се обработва с амониев карбонат и се нагрява, като по този начин се утаява берилиев хидроксид (BeOH₂). Берилиев хидроксид с висока чистота е входящият материал за основните приложения на елемента, включително мед-берилий сплави, керамика с берилия и производство на чист берилиев метал.

За да се получи берилиев метал с висока чистота, хидроксидната форма се разтваря в амониев бифлуорид и се нагрява до над 1652°F (900°В), създаване на разтопен берилиев флуорид. След като е излят във форми, берилиевият флуорид се смесва с разтопен магнезиев в тигели и се нагрява. Това позволява чистият берилий да се отделя от шлаката (отпадъчен материал). След отделяне от магнезиевата шлака остават сфери от берилий, чиято стойност е около 97 процента.

Излишъкът от магнезий се изгаря чрез по-нататъшно третиране във вакуумна пещ, оставяйки берилий, чист до 99,99%.

Сферите на берилия обикновено се превръщат в прах чрез изостатично пресоване, създавайки прах, който може да се използва при производството на берилиево-алуминиеви сплави или чисти метални щитове от берилий.

Берилият също може лесно да се рециклира от скрап сплави. Количеството на рециклираните материали обаче е променливо и ограничено поради използването му в дисперсивни технологии, като електрониката. Берилият, присъстващ в медно-берилиевите сплави, използвани в електрониката, е трудно да се събере и кога събраните първо се изпращат за рециклиране на мед, което разрежда съдържанието на берилий до неикономично количество.

Поради стратегическия характер на метала, точните данни за производството на берилий са трудни за постигане. Очаква се обаче глобалното производство на рафинирани берилиеви материали да е приблизително 500 метрични тона.

Добивът и рафинирането на берилий в САЩ, който представлява цели 90 процента от световното производство, се доминира от Materion Corp. По-рано известна като Brush Wellman Inc., компанията управлява рудника на бертрандитите Spor Mountain в Юта и е най-големият в света производител и рафиниращ метал на берилий.

Докато берилият се усъвършенства само в САЩ, Казахстан и Китай, берилът се добива в редица страни, включително Китай, Мозамбик, Нигерия и Бразилия.

Използването на берилий може да бъде категоризирано в пет области:

• Потребителска електроника и телекомуникации
• Промишлени компоненти и търговско аерокосмическо пространство
• Отбрана и военни
• медицински
• друг

Източници:

Уолш, Кенет А. Берилиева химия и обработка. ASM Intl (2009).
Геологическа служба на САЩ. Брайън У. Jaskula.
Асоциация за наука и технологии на Beryllium. За Берилия.
Вулкан, Том. Основи на берилия: изграждане на здравина като критичен и стратегически метал.Годишник за минералите 2011 г.. Берилий.