Informace o berylliu - jeho vlastnosti a využití

Beryllium je tvrdý a lehký kov s vysokou teplotou tavení a jedinečnými jadernými vlastnostmi, které jsou životně důležité pro mnoho leteckých a vojenských aplikací.

Vlastnosti

• Atomový symbol: Be
• Atomové číslo: 4
• Element Kategorie: Kov alkalické zeminy
• Hustota: 1,85 g / cm³
• Bod tání: 2349 ° F (1287 ° C)
• Bod varu: 4476 ° F (2469 ° C)
• Mohsová tvrdost: 5.5

Charakteristiky

Čisté berýlium je extrémně lehký, pevný a křehký kov.

S hustotou 1,85 g / cm3 je beryllium druhým nejsvětlejším elementálním kovem, za pouhým lithiem.

Šedě zbarvený kov je ceněn jako legující prvek, protože má vysokou teplotu tavení, odolnost proti tečení a smyku, stejně jako jeho vysokou pevnost v tahu a ohebnou tuhost. Ačkoli jen asi jedna čtvrtina hmotnosti oceli , beryllium je šestkrát silnější.

Stejně jako hliník vytváří kovový beryllium oxidovou vrstvu na povrchu, která pomáhá odolávat korozi . Kov je jak nemagnetický, tak i neiskřící - vlastnosti oceňované v ropném a plynovém poli - a má vysokou tepelnou vodivost v rozmezí teplot a vynikajícím vlastnostem rozptylu tepla.

Beryllium má nízký rentgenový absorpční průřez a vysoký průřez rozptylu neutronů, který je ideální pro rentgenová okna a jako neutronový reflektor a moderátor neutronů v jaderných aplikacích.

Přestože prvek má sladkou chuť, je korozivní pro tkáň a vdechování může vést k chronickému, život ohrožujícímu alergickému onemocnění známému jako beryllióza.

Dějiny

Přestože byla nejprve izolována koncem 18. století, čistá kovová forma berylia nebyla vyrobena až do roku 1828. Bylo by další století, než se vyvinuly komerční aplikace pro beryllium.

Francouzský chemik Louis-Nicholas Vauquelin původně jmenoval svůj nově objevený prvek "glucinium" (od řeckých glyky za "sladký") kvůli jeho chuti.

Friedrich Wohler, který současně pracoval na izolaci prvku v Německu, upřednostňoval termín beryllium a v konečném důsledku to byl Mezinárodní svaz čisté a aplikované chemie, který rozhodl o termínu beryllium.

Zatímco výzkum kovových vlastností pokračoval přes 20. století, až do doby, kdy se na počátku 20. století učinily berylliové užitečné vlastnosti jako legovací prostředek, začal komerční vývoj kovu.

Výroba

Berýlium je extrahováno ze dvou typů rud; beryl (Be ₃ Al ₂ (SiO ₃ ) ₆ ) a bertrandit (Be ₄ Si ₂ O ₇ (OH) ₂ ). Zatímco Beryl má obecně vyšší obsah berylia (tři až pět procent hmotnostních), je obtížnější vylepšit než bertrandit, který v průměru obsahuje méně než 1,5% berýlium. Rafinérské procesy obou rud však jsou podobné a mohou být prováděny v jediném zařízení.

Díky své přidané tvrdosti musí být berylová ruda nejprve předem ošetřena tavením v elektrické obloukové peci. Roztavený materiál se pak ponoří do vody a vytvoří jemný prášek nazývaný "frit".

Rozdrcená bertranditová ruda a frita jsou nejprve ošetřeny kyselinou sírovou, která rozpouští přítomný berýlium a další kovy, což vede k vodorozpustnému sulfátu.

Síranový roztok obsahující berýlium se zředí vodou a přivádí se do nádrží, které obsahují hydrofobní organické chemikálie.

Zatímco beryllium se připojí k organickému materiálu, roztok na bázi vody uchovává železo , hliník a jiné nečistoty. Tento proces extrakce rozpouštědlem lze opakovat, dokud není požadovaný obsah berylia koncentrován v roztoku.

Berylliový koncentrát se dále zpracuje uhličitanem amonným a zahřívá se, čímž se vysráží hydroxid berylnatý (BeOH ₂ ). Vysoce čistý hydroxid berylia je vstupním materiálem pro hlavní použití prvku, včetně slitin mědi berylia, berylliové keramiky a čistého výroby berýliového kovu.

K výrobě kovu berylia s vysokou čistotou se hydroxidová forma rozpustí v bifluoridu amonného a zahřeje na teplotu vyšší než 900 ° C, čímž vzniká roztavený fluorid berylia.

Po odlití do forem se fluorid berylia smíchá s roztaveným hořčíkem v kelímcích a zahřívá se. To umožňuje čisté berýlium oddělit od strusky (odpadní materiál). Po oddělení z hořčíkové strusky zůstávají berylliové koule, které mají přibližně 97 procent čistoty.

Přebytečný hořčík se spálí další úpravou ve vakuové peci, takže beryllium je čisté až 99,99 procent.

Kuličky berylia se běžně převedou na prášek izostatickým lisováním, čímž vzniká prášek, který lze použít při výrobě slitin berylia a hliníku nebo čistých štítů z berylia.

Beryllium lze také snadno recyklovat ze slitin ze slitin. Množství recyklovaných materiálů je však variabilní a omezené díky použití v disperzních technologiích, jako je například elektronika. Beryllium přítomné v slitinách měď-beryllium používané v elektronice se obtížně shromažďují a po jejich shromáždění se nejprve odešlou k recyklaci mědi, čímž se zřeďuje obsah berýlií do nehospodárného množství.

Vzhledem ke strategické povaze kovu je obtížné dosáhnout přesné výrobní hodnoty berylia. Celosvětová produkce rafinovaných materiálů berylia se však odhaduje na zhruba 500 metrických tun.

Těžba a rafinace berýlií v USA, která tvoří až 90 procent světové produkce, dominuje společnost Materion Corp. Předtím známý jako Brush Wellman Inc., společnost provozuje důl Bourbon Spor Mountain v Utahu a je největší na světě výrobce a rafinér berylliového kovu.

Zatímco beryllium je pouze rafinováno v USA, Kazachstánu a Číně, beryl je těžen v mnoha zemích, včetně Číny, Mozambiku, Nigérie a Brazílie.

Aplikace:

Použití berylia lze rozdělit do pěti oblastí:

• Spotřební elektronika a telekomunikace
• Průmyslové komponenty a komerční letecký průmysl
• Obrana a armáda
• Lékařský
• jiný

_Zdroje:

_{Walsh, Kenneth A. Beryllium Chemie a zpracování . ASM Intl (2009).
US geologický průzkum. Minerální ročenka 2011 . Berýlium. Brian W. Jaskula.
URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/beryllium/myb1-2011-beryl.pdf
Vědecká a technologická asociace Beryllium. O Beryllium.
URL: http://beryllium.eu/
Vulcan, Tome. HardAssetInvestor.com. Základy berylia: Budování na síle jako kritický a strategický kov
URL: http://www.hardassetsinvestor.com}

_{Sledujte Terence na Google+}