Dowiedz się o Beryl - jego właściwości i zastosowania

Beryl jest twardym i lekkim metalem o wysokiej temperaturze topnienia i wyjątkowych właściwościach jądrowych, które sprawiają, że jest on niezbędny w wielu zastosowaniach lotniczych i wojskowych.

Nieruchomości

• Atomowy Symbol: Be
• Liczba atomowa: 4
• Kategoria elementu: Alkaliczny metal ziemny
• Gęstość: 1,85 g / cm³
• Temperatura topnienia: 2349 ° F (1287 ° C)
• Temperatura wrzenia: 4476 ° F (2469 ° C)
• Twardość w skali Mohsa: 5,5

Charakterystyka

Czysty beryl to niezwykle lekki, mocny i kruchy metal.

Przy gęstości 1,85 g / cm3, beryl jest drugim najlżejszym metalem elementarnym, za tylko litu.

Szarobarwny metal jest ceniony jako pierwiastek stopowy ze względu na jego wysoką temperaturę topnienia, odporność na pełzanie i ścinanie, a także wysoką wytrzymałość na rozciąganie i sztywność zginania. Chociaż tylko około jednej czwartej wagi stali , beryl jest sześć razy silniejszy.

Podobnie jak aluminium , metal berylu tworzy na jego powierzchni warstwę tlenkową, która pomaga wytrzymać korozję . Metal jest zarówno niemagnetyczny, jak i nieiskrzący - właściwości cenione w polu naftowym i gazowym - i ma wysoką przewodność cieplną w zakresie temperatur i doskonałych właściwości rozpraszania ciepła.

Berylowy przekrój absorpcji promieniowania o niskim promieniowaniu rentgenowskim i wysoki przekrój rozpraszania neutronów sprawiają, że jest idealny do okien rentgenowskich oraz jako reflektor neutronowy i moderator neutronów w zastosowaniach jądrowych.

Chociaż element ma słodki smak, działa żrąco na tkankę, a wdychanie może prowadzić do przewlekłej, zagrażającej życiu choroby alergicznej, znanej jako beryloza.

Historia

Chociaż pierwszy wyizolowany pod koniec XVIII wieku, czysta metaliczna postać berylu nie została wyprodukowana przed 1828 rokiem. Dopiero w następnym wieku opracowano komercyjne zastosowania berylu.

Francuski chemik Louis-Nicholas Vauquelin początkowo nazwał swój nowo odkryty element "glucinium" (z greckiego glykys za "sweet") ze względu na jego smak.

Friedrich Wohler, który równolegle pracował nad wyodrębnieniem pierwiastka w Niemczech, wolał termin beryl i ostatecznie była to Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej, która zdecydowała, że ​​należy stosować termin beryl.

Podczas gdy badania nad właściwościami metalu kontynuowano w XX wieku, dopiero na początku XX wieku zaczęły się komercyjne prace nad metalem dopiero po uświadomieniu sobie użytecznych właściwości berylu jako środka stopowego.

Produkcja

Beryl jest ekstrahowany z dwóch rodzajów rud; beryl (Be3Al2 (SiO3) ₆ ) i bertrandit (Be ₄ Si 2O ₇ (OH) ₂ ). Podczas gdy Beryl ma na ogół wyższą zawartość berylu (trzy do pięciu procent wagowych), trudniej jest go udoskonalić niż bertrandyt, który średnio zawiera mniej niż 1,5 procent berylu. Proces rafinacji obu rud jest jednak podobny i można go przeprowadzić w jednym obiekcie.

Ze względu na zwiększoną twardość, rudę berylu należy najpierw poddać wstępnej obróbce poprzez topienie w piecu łukowym elektrycznym. Stopiony materiał zanurza się następnie w wodzie, uzyskując drobny proszek określany jako "fryta".

Na zmiażdżoną rudę bertrandytową i spiek stosuje się najpierw kwas siarkowy, który rozpuszcza beryl i inne obecne w nim metale, w wyniku czego powstaje rozpuszczalny w wodzie siarczan.

Berylan zawierający berylo rozcieńcza się wodą i wprowadza do zbiorników zawierających hydrofobowe organiczne substancje chemiczne.

Podczas gdy beryl przyłącza się do materiału organicznego, roztwór na bazie wody zatrzymuje żelazo , aluminium i inne zanieczyszczenia. Ten proces ekstrakcji rozpuszczalnikiem można powtarzać, aż żądana zawartość berylu zostanie zatężona w roztworze.

Koncentrat berylu traktuje się następnie węglanem amonu i ogrzewa, wytrącając w ten sposób wodorotlenek berylu (BeOH ₂ ). Wodorotlenek berylu o wysokiej czystości jest materiałem wejściowym do głównych zastosowań tego pierwiastka, w tym stopów miedzi berylowej, ceramiki berylijskiej i czystego berylu.

W celu wytworzenia metalicznego berylu o wysokiej czystości, postać wodorotlenku rozpuszcza się w wodorofluorek amonu i ogrzewa do temperatury powyżej 900 ° C, tworząc stopiony fluorek berylu.

Po odlaniu do form, fluorek berylu miesza się ze stopionym magnezem w tyglach i ogrzewa. Dzięki temu czysty beryl oddziela się od żużla (materiału odpadowego). Po oddzieleniu od żużla magnezowego pozostają kulki berylu o czystości około 97%.

Nadmiar magnezu spala się przez dalszą obróbkę w piecu próżniowym, pozostawiając beryl, który jest czysty do 99,99%.

Kule berylu są zwykle przekształcane w proszek przez prasowanie izostatyczne, tworząc proszek, który może być stosowany do produkcji stopów berylu-aluminium lub czystych osłon z metalu berylowego.

Beryl może być również łatwo przetworzony ze stopów złomu. Jednak ilość materiałów pochodzących z recyklingu jest zmienna i ograniczona z powodu zastosowania w technologiach dyspersyjnych, takich jak elektronika. Beryl obecny w stopach miedzi i berylu stosowanych w elektronice jest trudny do zebrania, a po zebraniu jest najpierw wysyłany do recyklingu miedzi, który rozcieńcza zawartość beryru do nieekonomicznej ilości.

Ze względu na strategiczny charakter metalu, dokładne wyniki produkcji dla berylu są trudne do osiągnięcia. Szacuje się jednak, że globalna produkcja rafinowanych materiałów berylowych wynosi w przybliżeniu 500 ton metrycznych.

Wydobywanie i rafinowanie berylu w USA, które stanowi aż 90 procent światowej produkcji, jest zdominowane przez Materion Corp. Dawniej znany jako Brush Wellman Inc., firma prowadzi kopalnię bertrandytów Spor Mountain w Utah i jest największym na świecie producent i rafinator berylu.

Podczas gdy beryl jest rafinowany tylko w USA, Kazachstanie i Chinach, beryl jest wydobywany w wielu krajach, w tym w Chinach, Mozambiku, Nigerii i Brazylii.

Aplikacje:

Zastosowania berylu można podzielić na pięć obszarów:

• Elektronika użytkowa i telekomunikacja
• Elementy przemysłowe i komercyjny przemysł lotniczy
• Obrona i wojsko
• Medyczny
• Inny

_Źródła:

_{Walsh, Kenneth A. Beryllium Chemistry and Processing . ASM Intl (2009).
US Geological Survey. Minerały Rocznik 2011 . Beryl. Brian W. Jaskula.
URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/beryllium/myb1-2011-beryl.pdf
Beryl Towarzystwo Naukowo-Technologiczne. O Beryl.
URL: http://beryllium.eu/
Vulcan, Tom. HardAssetInvestor.com. Podstawy berylu: budowanie siły jako krytyczny i strategiczny metal
URL: http://www.hardassetsinvestor.com}

_{Obserwuj Terence w Google+}