Vlastnosti, história a aplikácie

Berylium je tvrdý a ľahký kov, ktorý má vysokú teplotu topenia a jedinečné jadrové vlastnosti, vďaka ktorým je životne dôležitý pre mnohé letecké a vojenské aplikácie.

• Atómový symbol: Be
• Atómové číslo: 4
• Kategória prvkov: Kov alkalických zemín
• Hustota: 1,85 g / cm3
• Teplota topenia: 2349 ° C (1287 ° C)
• Bod varu: 4476 ° F (2469 ° C)
• Mohsova tvrdosť: 5.5

Čistý berýlium je extrémne ľahký, silný a krehký kov. S hustotou 1,85 g / cm³, berýlium je druhý najľahší elementárny kov lítium.

Šedý kov je cenený ako legujúci prvok z dôvodu jeho vysokej teploty topenia, odolnosti proti tečeniu a strihu, ako aj vysokej pevnosti v ťahu a tuhosti v ohybe. Aj keď iba asi jedna štvrtina hmotnosti oceľ, berýlium je šesťkrát silnejšie.

Páči sa mi to hliníkkov berylia vytvára na svojom povrchu vrstvu oxidu, ktorá pomáha odolávať korózie. Kov nie jemagnetický a neiskrivé - vlastnosti oceňované v ropnom a plynovom poli - a má vysokú tepelnú vodivosť v rozsahu teplôt a vynikajúce vlastnosti rozptylu tepla.

Nízky prierez absorpcie röntgenového žiarenia Beryllium a prierez s vysokým rozptylom neutrónov sú ideálne pre röntgenové okná a ako neutrónový reflektor a moderátor neutrónov v jadrových aplikáciách.

Aj keď má prvok sladkú chuť, je žieravým pre tkanivo a vdýchnutie môže viesť k chronickému, život ohrozujúcemu alergickému ochoreniu známemu ako beryllióza.

Hoci bola prvýkrát izolovaná na konci 18. storočia, čistá kovová forma berýlia sa vyrábala až v roku 1828. Bolo by to ďalšie storočie, kým sa vyvinú komerčné aplikácie berýlia.

Francúzsky chemik Louis-Nicholas Vauquelin pôvodne pomenoval novoobjavený prvok „glucinium“ (z gréčtiny) glykys pre „sladké“) kvôli svojej chuti. Friedrich Wohler, ktorý súčasne pracoval na izolácii prvku v Nemecku, uprednostnil termín berylium a nakoniec to bola Medzinárodná únia čistej a aplikovanej chémie, ktorá rozhodla, že sa výraz beryllium bude použité.

Zatiaľ čo výskum vlastností kovu pokračoval v 20. storočí, až po jeho realizácii berylium užitočné vlastnosti ako legujúce činidlo na začiatku 20. storočia, že komerčný vývoj kovu začalo.

Berýlium sa extrahuje z dvoch druhov rúd; beryl (Be₃Al₂(SiO₃)₆) a bertrandit (Be₄si₂O₇(OH)₂). Zatiaľ čo Beryl má všeobecne vyšší obsah berýlia (tri až päť percent hmotnosti), je ťažšie rafinovať ako bertrandit, ktorý v priemere obsahuje menej ako 1,5 percenta berýlia. Procesy rafinácie oboch rúd sú však podobné a môžu sa uskutočňovať v jedinom zariadení.

Kvôli svojej pridanej tvrdosti musí byť berylová ruda najskôr predspracovaná roztavením v elektrickej oblúkovej peci. Roztavený materiál sa potom ponorí do vody, čím sa získa jemný prášok označovaný ako „frita“.

Rozdrvená bertranditová ruda a frita sa najprv spracujú kyselinou sírovou, ktorá rozpúšťa berýlium a ďalšie prítomné kovy, čo vedie k síranu rozpustnému vo vode. Roztok síranu berýlia sa zriedi vodou a plní sa do nádrží, ktoré obsahujú hydrofóbne organické chemikálie.

Kým sa berylium viaže na organický materiál, roztok na báze vody zostáva železo, hliník a ďalšie nečistoty. Tento postup extrakcie rozpúšťadlom sa môže opakovať, až kým sa požadovaný obsah berýlia v roztoku nekoncentruje.

Koncentrát berýlia sa ďalej spracuje uhličitanom amónnym a zahrieva sa, čím sa vyzráža hydroxid berýlia (BeOH).₂). Hydroxid berýlia s vysokou čistotou je vstupným materiálom pre hlavné aplikácie prvku, vrátane medi berýlia zliatiny, keramika berylia a výroba čistého berýlia.

Za účelom výroby vysoko čistého kovu berýlia sa hydroxidová forma rozpustí v bifluoride amónnom a zahreje sa na viac ako 1652°F (900)°C) za vzniku roztaveného fluoridu berylia. Po odliatí do foriem sa fluorid berýlia zmieša s roztaveným magnézium v kelímkoch a vyhrievané. To umožňuje oddelenie čistého berýlia od trosky (odpadový materiál). Po oddelení od horčíkovej trosky zostanú guľôčky berýlia, ktoré merajú čistotu asi 97 percent.

Prebytočný horčík sa spáli ďalším spracovaním vo vákuovej peci, pričom sa získa berýlium s čistotou až 99,99%.

Guľôčky berýlia sa obvykle premieňajú na prášok izostatickým lisovaním, čím sa vytvára prášok, ktorý sa môže použiť na výrobu zliatín berýlia a hliníka alebo čistých kovových berylia.

Berýlium sa dá ľahko recyklovať aj zo zliatin šrotu. Množstvo recyklovaných materiálov je však variabilné a obmedzené vďaka použitiu v disperzných technológiách, ako je elektronika. Berýlium prítomné v zliatinách medi a berylia používaných v elektronike sa ťažko zhromažďuje a kedy Zozbierané množstvá sa najprv odosielajú na recykláciu medi, čo zrieďuje obsah berýlia na nehospodárne Čiastka.

Vzhľadom na strategickú povahu kovu je ťažké získať presné údaje o výrobe berýlia. Odhaduje sa však, že svetová produkcia rafinovaných berýliových materiálov je približne 500 metrických ton.

Ťažbe a rafinácii berýlia v USA, ktoré tvoria až 90 percent celosvetovej produkcie, dominuje spoločnosť Materion Corp. Spoločnosť dříve známa ako Brush Wellman Inc. prevádzkuje banskú bertranditovú baňu Spor Mountain v Utahu a je najväčším producentom a rafinérom berylia na svete.

Zatiaľ čo berylium sa rafinuje iba v USA, Kazachstane a Číne, beryl sa ťaží vo viacerých krajinách vrátane Číny, Mozambiku, Nigérie a Brazílie.

Použitie berýlia možno rozdeliť do piatich oblastí:

• Spotrebná elektronika a telekomunikácie
• Priemyselné komponenty a letecký priemysel
• Obrany a armády
• lekársky
• ostatné

zdroj:

Walsh, Kenneth A. Chémia a spracovanie berýlia. ASM Intl (2009).
Geologický prieskum USA. Brian W. Jaskula.
Asociácia vedy a techniky Berylia. Informácie o Beryllium.
Vulcan, Tom. Základy berýlia: Budovanie na sile ako kritického a strategického kovu.Ročenka minerálov 2011. Berýlium.