Својства, историја и апликације

Берилијум је тврд и лаган метал који има високу тачку топљења и јединствена нуклеарна својства, која га чине виталним за бројне ваздухопловне и војне примене.

• Атомски симбол: бити
• Атомски број: 4
• Категорија елемената: алкални земни метал
• Густина: 1,85 г / цм³
• Тачка топљења: 1287 Ц
• Тачка кључања: 2469 Ц
• Мохсова тврдоћа: 5.5

Чисти берилијум је изузетно лаган, јак и ломљив метал. Са густином од 1,85 г / цм³, берилијум је други најлакши елементарни метал, само иза литијума.

Метал сиве боје цењен је као легирајући елемент због високе тачке топљења, отпорности на пузање и смицање, као и због велике затезне чврстоће и чврстоће на савијање. Иако је само око једне четвртине тежине челика, берилијум је шест пута јачи.

Као алуминијум, метал берилијума формира оксидни слој на својој површини који помаже да се одупре корозија. Метал је обоје не-магнетно и без искрења - својства која се вреднују у нафтном и гасном пољу - и има високу топлотну проводљивост у разним температурама и одлична својства дисипације топлоте.

Берлинијев пресјек ниске апсорпције рендгенских зрака и попречни пресјек високог распршивања неутрона чине га идеалним за рендгенске прозоре и као неутронски рефлектор и неутронски модератор у нуклеарним апликацијама.

Иако елемент има сладак укус, корозивно је на ткиво и удисање може довести до хроничне, по живот опасне алергијске болести познате као бериолиоза.

Иако је прво изолован крајем 18. века, чист метални облик берилијума није произведен до 1828. године. Прошло би још век пре него што су се развиле комерцијалне апликације за берилијум.

Француски хемичар Лоуис-Ницхолас Ваукуелин у почетку је свој новооткривени елемент назвао 'глуциниум' (са грчког глики за „слатко“) због свог укуса. Фриедрицх Вохлер, који је истовремено радио на изолацији елемента у Немачкој, преферирао је термин берилијум и на крају је Међународна унија чисте и примењене хемије одлучила да то буде термин берилијум користи.

Док су се истраживања својстава метала наставила током 20. века, тек је дошло до реализације корисна својства берилијума као легирајући агенс у раном 20. веку у комерцијалном развоју метала почело.

Берилијум се издваја из две врсте руда; берил (бити₃Ал₂(СиО₃)₆) и бертрандита (Бе₄Си₂О₇(ОХ)₂). Иако Берил генерално има већи садржај берилија (три до пет процената тежине), теже га је рафинисати од бертрандита, који у просеку садржи мање од 1,5 процента берилијума. Међутим, процеси рафинирања обе руде су слични и могу се извести у једном постројењу.

Због додате тврдоће, берил руда се прво мора претходно обрадити топљењем у електричној лучној пећи. Растаљени материјал се затим урања у воду, стварајући фини прах који се назива "фрит".

Дробљена рутра и фрит бертрандита прво се третирају сумпорном киселином која раствара берилијум и остале метале, што резултира воденим растворљивим сулфатом. Раствор сулфата који садржи берилијум разређује се водом и доводи у резервоаре који садрже хидрофобне органске хемикалије.

Док се берилијум везује за органски материјал, раствор на бази воде се задржава гвожђе, алуминијум и друге нечистоће. Овај поступак екстракције растварача може се поновити све док се жељени садржај берилијума не концентрише у раствору.

Берилијев концентрат се затим третира са амонијум-карбонатом и загрева, при чему се таложи берилијум хидроксид (БеОХ₂). Берилијум хидроксид високе чистоће је улазни материјал за главне примене елемента, укључујући бакар-берилијум легуре, берилијска керамика и производња чистог метала берилијума.

Да би се произвео белилијски метал високе чистоће, облик хидроксида је растворен у амонијум-бифлуориду и загрејан до 1652°Ф (900)°Ц), стварајући растопљени берилијум флуорид. После уливања у калупе, берилијум флуорид се помеша са растопљеним магнезијум у посудама и грејаним. Ово омогућава да се чисти берилијум одвоји од шљаке (отпадног материјала). Након одвајања од магнезијумске шљаке, остају сфере од берилијума које имају око 97 процената чистоће.

Вишак магнезијума се сагорева даљим третманом у вакуумској пећи, чиме остаје берилијум чист до 99,99 посто.

Берилијумске сфере се обично претварају у прах изостатским пресовањем, стварајући прах који се може користити у производњи легура берилијума и алуминија или чистих заштитних метала од берилијума.

Берилијум се такође може лако рециклирати из отпадних легура. Међутим, количина рециклираних материјала је променљива и ограничена због његове употребе у дисперзивним технологијама, као што је електроника. Берилијум присутан у легуром бакра-берилијума који се користе у електроници је тешко сакупљати и када прикупљени се прво шаљу на рециклажу бакра, што разређује садржај берилија до неекономичног износ.

Због стратешке природе метала, тешко је достићи тачне податке о производњи берилија. Међутим, процењује се да ће светска производња рафинираних берилијум материјала бити око 500 метричких тона.

Ископавањем и рафинирањем берилија у САД-у, који чини чак 90 посто глобалне производње, доминира Материон Цорп. Раније позната као Брусх Веллман Инц., компанија управља рудником бертрандита Спор Моунтаин у Утаху и највећи је светски произвођач и рафинерија метала берилијума.

Док се берилијум рафинира само у САД-у, Казахстану и Кини, берил се минира у великом броју земаља, укључујући Кину, Мозамбик, Нигерију и Бразил.

Употреба берилија се може поделити у пет области:

• Потрошачка електроника и телекомуникације
• Индустријске компоненте и комерцијални ваздухопловство
• Одбрана и војска
• Медицински
• Остало

Извори:

Валсх, Кеннетх А. Берилијумска хемија и обрада. АСМ Интл (2009).
Амерички геолошки завод. Бриан В. Јаскула.
Удружење за науку и технологију Берилијума. О Берилијуму.
Вулцан, Том. Основе берилијума: изградња снаге као критичног и стратешког метала.Минералс Иеарбоок 2011. Берилијум.