Berilij - Svojstva, povijest i primjene

Berilij je tvrdi i lagani metal koji ima visoku točku topljenja i jedinstvena nuklearna svojstva, što ga čini vitalnim za brojne zrakoplovne i vojne primjene.

Nekretnine

• Atomski simbol: Be
• Atomski broj: 4
• Element Kategorija: Alkalni zemaljski metali
• Gustoća: 1,85 g / cm3
• Talište: 2349°F (1287°C)
• Točka vrenja: 4476° F (2469 °C)
• Mohsova tvrdoća: 5.5

Karakteristike

Pure berilij je iznimno lagan, jak i krhki metal. Gustoćom od 1,85 g / cm³, berilij je drugi najlakši elementalni metal, iza litij.

Sivi metal boje se ocjenjuju kao legirajući element zbog svoje visoke točke taljenja, otpornosti na puzanje i smicanje, kao i zbog velike čvrstoće rastezljivosti i krutosti savijanja. Iako samo oko četvrtine težine čelika, berilij je šest puta jak.

Kao i aluminij, metal beryllija stvara oksidni sloj na svojoj površini koji pomaže u odupiranju koroziji. Metal je i ne-magnetska i ne-iskra koja svojstva vrijede u polju nafte i plina, a ima visoku toplinsku vodljivost u rasponu temperatura i odličnim svojstvima disipacije topline.

Kratki apsorpcijski uzorak apsorpcije x-zraka i visoki presjek raspršivanja neutrona čine ga idealnim za rendgenske prozore i kao reflektor neutrona i moderatora neutrona u nuklearnim aplikacijama.

Iako element ima slatki okus, korozivno je za tkivo i inhalacija može dovesti do kronične, životno ugrožene alergijske bolesti poznate kao berilglioza.

Povijest

Iako je prvi izoliran u kasnom 18. stoljeću, čisti metalni oblik berilij nije bio proizveden do 1828. Bilo bi drugo stoljeće prije nego što su se razvile komercijalne aplikacije za berilij.

Francuski kemičar Louis-Nicholas Vauquelin u početku je nazvao novootkriven element "glukinium" (od grčke glykys za 'slatko') zbog svog ukusa. Friedrich Wohler, koji je istodobno radio na izoliranju elementa u Njemačkoj, preferirao je pojam berilij i u konačnici je bio Međunarodni savez čiste i primjene kemije koji je odlučio da se koristi pojam berilij.

Dok je istraživanje metalnih svojstava nastavljeno kroz 20. stoljeće, sve do realizacije korisnih svojstava berilijuma kao sredstava za slaganje početkom 20. stoljeća počelo je komercijalni razvoj metala.

Proizvodnja

Berilij se ekstrahira iz dvije vrste ruda; beril (Be₃al₂(SiO₃)₆) i bertrandita (Be₄Si₂O₇(OH)₂). Dok Beryl općenito ima viši sadržaj berilijuma (tri do pet posto težine), to je teže pročišćavati od bertrandita, što u prosjeku sadrži manje od 1,5 posto berila. Procesi rafiniranja obje rude, međutim, slični su i mogu se provesti u jednom objektu.

Zbog svoje dodane tvrdoće, berilna ruda se prvo mora prethoditi pretapavanjem topljenjem u elektrolučne peći. Rastaljen materijal potom se uranja u vodu, stvarajući fini prah koji se naziva 'frit'.

Zdrobljena bertranditna ruda i frit najprije se obrađuje sumpornom kiselinom koja otapa berilij i druge metale, što rezultira u vodi topljivog sulfata. Otopina sulfata koja sadrži berilij razrijeđena je vodom i dovedena u spremnike koji sadrže hidrofobne organske kemikalije.

Dok se berilij pričvrsti na organski materijal, vodena otopina zadržava željezo, aluminij i druge nečistoće. Taj postupak ekstrakcije otapalom može se ponoviti sve dok se željeni sadržaj berilijuma ne koncentrira u otopini.

Berilij koncentrat se zatim obrađuje s amonijevim karbonatom i zagrijava, čime se taloži berilij hidroksid (BeOH₂). Beryllium hidroksid visoke čistoće je ulazni materijal za glavne primjene elementa, uključujući bakrene berilijske slitine, beryllia keramiku i proizvodnju čistog berilijuma.

Da bi se proizveo metal visoke bistrične čistoće, oblik hidroksida je otopljen u amonijevom bifluoridu i zagrijavan na iznad 1652°F (900°C), stvarajući rastaljenu berilij fluorid. Nakon bacanja u kalupe, berilij fluorid se pomiješa s rastopljenim magnezijem u krilima i zagrijava. To omogućuje da se čisti berilij odvoji od troske (otpadnog materijala). Nakon odvojene od magnezijeve šljake, ostaju beryllijeve sfere od oko 97% čistoće.

Višak magnezija se spali daljnjom obradom u vakuumskoj peći, ostavljajući berilij do 99.99 posto čistog.

Berilijske sfere normalno se pretvaraju u prah pomoću izostatičkog prešanja, stvarajući prašak koji se može koristiti u proizvodnji legura aluminija ili čistih metalnih štitova od berilij.

Berilij se također može lako reciklirati iz legura otpada. Međutim, količina recikliranog materijala je promjenjiva i ograničena zbog upotrebe u disperzivnim tehnologijama, kao što je elektronika. Berilij prisutan u legurama bakar-berilijuma koji se koriste u elektronici teško je sakupljati i kada se prikupljaju prvi put se šalju za recikliranje bakra, što razrjeđuje sadržaj berilijuma na neekonomsku količinu.

Zbog strateške prirode metala teško je postići točne brojke proizvodnje za berilij. Međutim, procjenjuje se da je globalna proizvodnja rafiniranog berilijuma oko 500 tona.

Rudarstvo i rafiniranje berilijuma u SAD-u, koja broji čak 90 posto svjetske proizvodnje, dominiraju Materion Corp.Nekada poznata kao tvrtka Brush Wellman Inc., tvrtka posluje u rudniku Spor Mountain bertrandite u Utahu i najveći svjetski proizvođač i rafiner berilij metala.

Dok je berilij samo rafiniran u SAD-u, Kazahstanu i Kini, beril se minira u brojnim zemljama, uključujući Kinu, Mozambik, Nigeriju i Brazil.

Prijave:

Berilijska uporaba se može svrstati u pet područja:

• Potrošačka elektronika i telekomunikacije
• Industrijske komponente i komercijalno zrakoplovstvo
• Obrana i vojska
• medicinski
• drugo

izvori:

Walsh, Kenneth A. Beryllium Chemistry and Processing , ASM Intl (2009).Američko geološko istraživanje. Brian W. Jaskula.Beryllium Science & Technology Association. O berilijumu.Vulkan, Tom. Beryllium Basics: Building na snazi ​​kao kritički i strateški metal. Minerali Godišnjak 2011 , Berilijum.