Ypatybės, istorija ir programos

Berilis yra kietas ir lengvas metalas, turintis aukštą lydymosi temperatūrą ir unikalias branduolines savybes, todėl jis yra gyvybiškai svarbus daugybei aviacijos ir karinių reikmenų.

• Atominis simbolis: Būk
• Atominis skaičius: 4
• Elemento kategorija: šarminis žemės metalas
• Tankis: 1,85 g / cm³
• Lydymosi temperatūra: 2349 F (1287 C)
• Virimo temperatūra: 4476 F (2469 C)
• Mocso kietumas: 5.5

Grynas berilis yra ypač lengvas, stiprus ir trapus metalas. Kurio tankis 1,85g / cm³, berilis yra antras lengviausias elementinis metalas, atsilikęs ličio.

Pilkos spalvos metalas vertinamas kaip legiruojantis elementas dėl jo aukšto lydymosi taško, atsparumo šliaužimui ir šlyties, taip pat dėl ​​aukšto tempimo stiprio ir lenkiamojo tvirtumo. Nors tik apie ketvirtadalį svorio plienas, berilis yra šešis kartus stipresnis.

Kaip aliuminio, berilio metalas ant jo paviršiaus sudaro oksido sluoksnį, kuris padeda atsispirti korozija. Metalas yra nemagnetinis be kibirkščių - savybės, vertinamos naftos ir dujų lauke, - jos pasižymi dideliu šilumos laidumu įvairiose temperatūrose ir puikiomis šilumos išsklaidymo savybėmis.

Dėl mažo berilio rentgeno spinduliuotės absorbcijos ir aukšto neutronų išsisklaidymo skerspjūvio jis idealiai tinka rentgeno spindulių langams ir yra kaip neutronų atšvaitas bei neutronų moderatorius branduolinėse programose.

Nors elementas turi saldų skonį, jis ėsdina audinius, o įkvėpus jis gali sukelti lėtinę, gyvybei pavojingą alerginę ligą, vadinamą berilioze.

Nors gryno metalo pavidalo berilis pirmą kartą buvo išskirtas XVIII a. Pabaigoje, jis buvo pagamintas tik 1828 m. Būtų dar vienas šimtmetis, kol būtų sukurta komercinė berilio programa.

Iš pradžių prancūzų chemikas Louis-Nicholas Vauquelin savo naujai atrastą elementą pavadino „glicinu“ (iš graikų k. glikiai dėl „saldaus“) dėl savo skonio. Friedrichas Wohleris, kuris tuo pat metu dirbo izoliuodamas elementą Vokietijoje, pirmenybę teikė terminui berilis ir galiausiai būtent Tarptautinė grynosios ir taikomosios chemijos sąjunga nusprendė, kad turi būti terminas berilis naudotas.

Nors metalo savybių tyrimai tęsėsi XX amžiuje, tai buvo įmanoma tik tada, kai buvo realizuotas naudingos berilio kaip legiruojančios medžiagos savybės XX amžiaus pradžioje, kad komercinis metalo vystymasis prasidėjo.

Berilis išgaunamas iš dviejų rūšių rūdų; berilis (Būk₃Al₂(SiO₃)₆) ir bertranditas (Be₄Si₂O₇(OI)₂). Nors berilis paprastai turi didesnį berilio kiekį (nuo trijų iki penkių procentų svorio), jį tobulinti yra sunkiau nei bertranditą, kuriame vidutiniškai yra mažiau kaip 1,5 procento berilio. Tačiau abiejų rūdų rafinavimo procesai yra panašūs ir gali būti atliekami viename įrenginyje.

Dėl padidėjusio kietumo berilio rūda pirmiausia turi būti iš anksto apdorota išlydant elektrinėje lanko krosnyje. Tada išlydyta medžiaga panardinama į vandenį, gaunant smulkius miltelius, vadinamus fritu.

Susmulkintos bertrandito rūdos ir fritas pirmiausia apdorojami sieros rūgštimi, kuri ištirpina berilį ir kitus metalus, gaudama vandenyje tirpių sulfatų. Berilio sulfato tirpalas praskiedžiamas vandeniu ir tiekiamas į rezervuarus, kuriuose yra hidrofobinių organinių chemikalų.

Berilis prisitvirtina prie organinių medžiagų, tačiau vandeninis tirpalas išlaiko geležies, aliuminio ir kitų priemaišų. Šis tirpiklio ekstrahavimo procesas gali būti kartojamas tol, kol norimas berilio kiekis sukoncentruojamas tirpale.

Tada berilio koncentratas apdorojamas amonio karbonatu ir kaitinamas, tokiu būdu nusodinant berilio hidroksidą (BeOH).₂). Aukšto grynumo berilio hidroksidas yra pagrindinė elemento, įskaitant vario ir berilio, panaudojimo medžiaga lydiniai, berilio keramika ir gryno berilio metalo gamyba.

Norint gauti labai gryną berilio metalą, hidroksido forma ištirpinama amonio bifluoride ir kaitinama aukščiau kaip 1652°F (900°C), sukurdamas išlydytą berilio fluoridą. Po liejimo į formas, berilio fluoridas sumaišomas su išlydytu magnio į tiglius ir kaitinamas. Tai leidžia grynam beriliui atsiriboti nuo šlakų (atliekų). Atsiskyrus nuo magnio šlako, lieka berilio sferos, kurių grynumas siekia apie 97 procentus.

Perteklinis magnis sudeginamas toliau apdorojant vakuuminėje krosnyje, paliekant berilį, kurio grynumas iki 99,99 proc.

Paprastai berilio rutuliai yra paverčiami milteliais izostatinio presavimo būdu, sukuriant miltelius, kurie gali būti naudojami gaminant berilio-aliuminio lydinius arba grynus berilio metalo skydus.

Berilis taip pat gali būti lengvai perdirbamas iš laužo lydinių. Tačiau perdirbtų medžiagų kiekis yra įvairus ir ribotas, nes jos naudojamos sklaidomosiose technologijose, tokiose kaip elektronika. Vario ir berilio lydiniuose, naudojamuose elektronikoje, esantis berilis sunkiai surenkamas ir kada surinktos pirmiausia siunčiamos perdirbti į varį, o tai atskiedžia berilio kiekį neekonomiškai suma.

Dėl strateginio metalo pobūdžio sunku nustatyti tikslius berilio gamybos duomenis. Tačiau apskaičiuota, kad pasaulinė rafinuotų berilio medžiagų gamyba yra maždaug 500 metrinių tonų.

Berilio, kuris pagamina net 90 procentų visos pasaulio produkcijos, gavyboje ir perdirbime dominuoja „Materion Corp“. Anksčiau žinoma kaip „Brush Wellman Inc.“, įmonė eksploatuoja „Spor Mountain“ bertrandito kasyklą Juta ir yra didžiausia pasaulyje berilio metalo gamintoja ir rafinavimo įmonė.

Berilis rafinuojamas tik JAV, Kazachstane ir Kinijoje, berilis kasamas daugelyje šalių, įskaitant Kiniją, Mozambiką, Nigeriją ir Braziliją.

Berilio naudojimą galima suskirstyti į penkias sritis:

• Buitinė elektronika ir telekomunikacijos
• Pramoniniai komponentai ir komercinė aviacija
• Gynyba ir kariuomenė
• Medicinos
• Kiti

Šaltiniai:

Walshas, ​​Kennethas A. Berilio chemija ir perdirbimas. „ASM Intl“ (2009 m.).
JAV geologijos tarnyba. Brianas W. Jaskula.
Berilio mokslo ir technologijų asociacija. Apie berilį.
Vulkanas, Tomas. Berilio pagrindai: stiprinimas kaip kritinis ir strateginis metalas.2011 m. Mineralų metraštis. Berilis.