Tulajdonságok, előzmények és alkalmazások

A berillium egy kemény és könnyű fém, amelynek magas olvadáspontja és egyedi nukleáris tulajdonságai vannak, ami létfontosságúvá teszi számos repülőgép- és katonai alkalmazás számára.

• Atom szimbólum: Légy
• Atomszám: 4
• Elemkategória: alkáliföldfémek
• Sűrűség: 1,85 g / cm3
• Olvadáspont: 2349 F (1287 C)
• Forráspont: 4476 F (2469 C)
• Mohs keménység: 5.5

A tiszta berillium rendkívül könnyű, erős és törékeny fém. 1,85 g / cm sűrűséggel³, a berillium a második legkönnyebb elemfém, csak hátra lítium.

A szürke színű fém ötvözőelemnek tekinthető, magas olvadáspontja, kúszó- és nyírási ellenállása, valamint nagy szakítószilárdsága és hajlítási merevsége miatt. Bár a súlya csak körülbelül egynegyede acél-, a berillium hatszor olyan erős.

Tetszik alumínium, a berillium-fém oxidréteget képez a felületén, amely segít ellenállni rozsdásodás. A fém egyaránt nemmágneses és nem szikrázó - az olaj- és gázmezőben értékelt tulajdonságok -, magas hőmérsékleti hőmérsékleten magas hővezető képességgel és kiváló hőelvezetési tulajdonságokkal rendelkezik.

A berillium alacsony röntgen abszorpciós keresztmetszete és a nagy neutronszóródási keresztmetszete ideálisvá teszi a röntgenablakokhoz, valamint neutronvisszaverő és neutron moderátorként a nukleáris alkalmazásokban.

Noha az elem édes ízű, maró hatású a szövetekre, és az inhaláció krónikus, életveszélyes allergiás betegséghez vezethet, amelyet berilliozisnak hívnak.

Noha a 18. század végén először izolálták, a berillium tiszta fém formáját csak 1828-ban állították elő. Még egy évszázaddal később fejlesztenék ki a berillium kereskedelmi alkalmazásokat.

A francia kémikus, Louis-Nicholas Vauquelin kezdetben újonnan felfedezett elemét „gluciniumnak” nevezte ( glykys az „édes” esetében) ízének köszönhetően. Friedrich Wohler, aki egyidejűleg az elem elkülönítésével foglalkozott Németországban, a berillium és a végül a Tiszta és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Szövetsége határozta meg a berillium kifejezést használt.

Míg a fém tulajdonságainak kutatása a XX. Század folyamán folytatódott, addig nem jött létre a a berillium ötvözőszerként való hasznos tulajdonságai a 20. század elején, a fém kereskedelmi fejlesztése során kezdődött.

A berillit kétféle ércből extrahálják; beril (Be₃al₂(SiO₃)₆) és a bertrandit (Be₄Si₂O₇(OH)₂). Noha a berillil általában magasabb berilliumtartalommal rendelkezik (három-öt tömegszázalék), nehezebb finomítani, mint a bertrandit, amely átlagosan kevesebb, mint 1,5 százalék berilliumot tartalmaz. A két érc finomítási eljárásai azonban hasonlóak és egyetlen létesítményben elvégezhetők.

A hozzáadott keménység miatt a berilércet először elektromos ívkemencében történő olvadással kell előkezdeni. Az olvadt anyagot ezután vízbe merítik, és finom port kapnak, amelyet fritnek neveznek.

A zúzott bertranditércöt és a frittet először kénsavval kezelik, amely feloldja a berilliumot és más jelen lévő fémeket, vízoldható szulfátot eredményezve. A berilliumtartalmú szulfát-oldatot vízzel hígítják és hidrofób szerves vegyi anyagokat tartalmazó tartályokba töltik.

Amíg a berillium hozzákapcsolódik a szerves anyaghoz, a vízbázisú oldat megmarad Vas, alumínium és egyéb szennyeződések. Ezt az oldószeres extrakciós eljárást mindaddig meg lehet ismételni, amíg a kívánt berilliumtartalom az oldatban be nem koncentrálódik.

A berillium-koncentrátumot ezután ammónium-karbonáttal kezeljük és melegítjük, ezáltal kicsapódik a berillium-hidroxid (BeOH).₂). A nagy tisztaságú berillium-hidroxid az alapanyag az elem fő alkalmazásához, ideértve a réz-berilliumot is ötvözetek, berillia kerámia és tiszta berillium fémgyártás.

A nagy tisztaságú berillium-fém előállítása céljából a hidroxid formát feloldják ammónium-bifluoridban és 1652 fölé melegítik.°F (900°C) olvadt berillium-fluoridot képez. A formákba öntés után a berillium-fluoridot összekeverik az olvadékkal magnézium tégelyekbe melegítve. Ez lehetővé teszi a tiszta berillium elválasztását a salakból (hulladék anyag). Miután elválasztottuk a magnéziumból, a berilliumgömbök kb. 97% tisztaságúak maradtak.

A fölös magnéziumot vákuumkemencében végzett további kezelés révén elégetik, így 99,9% tisztaságú berillium marad.

A berilliumgömbök általában izosztatikus sajtolással porrá alakulnak, így olyan por alakul ki, amelyet berillium-alumínium ötvözetek vagy tiszta berilliumfém pajzsok gyártásához lehet felhasználni.

A berillium könnyen újrahasznosítható hulladékötvözetekből is. Az újrahasznosított anyagok mennyisége azonban változó és korlátozott, mivel azokat diszpergáló technológiákban, például elektronikában használják. Az elektronikában használt réz-berillium ötvözetekben jelen lévő berilliumot nehéz mikor gyűjteni Az összegyűjtött elemeket először réz újrahasznosításra küldik, amely a berilliumtartalmat gazdaságtalanná hígítja összeg.

A fém stratégiai jellege miatt a berillium pontos termelési adatait nehéz elérni. A finomított berillium-anyagok globális termelése azonban becslések szerint körülbelül 500 metrikus tonna.

A berillium bányászatában és finomításában az Egyesült Államokban, amely a globális termelés 90% -át teszi ki, a Materion Corp. uralja. A korábban Brush Wellman Inc. néven ismert társaság a Spor Mountain bertrandite bányát üzemelteti Utahban, és a világ legnagyobb berilliumfém-előállítója és -finomítója.

Míg a berilliumot csak az Egyesült Államokban, Kazahsztánban és Kínában finomítják, a berilt több országban bányozzák, köztük Kínában, Mozambikban, Nigériában és Brazíliában.

A berillium felhasználások öt területre oszthatók:

• Fogyasztói elektronika és telekommunikáció
• Ipari alkatrészek és kereskedelmi repülés
• Védelmi és katonai
• Orvosi
• Egyéb

Forrás:

Walsh, Kenneth A. Berillium kémia és feldolgozás. ASM Intl (2009).
Amerikai geológiai szolgálat. Brian W. Jaskula.
Berillium Tudományos és Technológiai Egyesület. A berilliumról.
Vulcan, Tom. Berillium alapjai: Az erőn alapul, mint kritikus és stratégiai fém.Ásványi anyagok éves könyve 2011. Berillium.