Özellikler, Tarihçe ve Uygulamalar

Berilyum, yüksek erime noktasına ve benzersiz nükleer özelliklere sahip, çok sayıda havacılık ve askeri uygulama için hayati önem taşıyan sert ve hafif bir metaldir.

• Atom Sembolü: Be
• Atom Numarası: 4
• Eleman Kategorisi: Alkali Toprak Metal
• Yoğunluk: 1,85 g / cm³
• Erime Noktası: 1287 ° C
• Kaynama Noktası: 2469 C (4476 F)
• Mohs Sertliği: 5.5

Saf berilyum son derece hafif, güçlü ve kırılgan bir metaldir. 1.85g / cm yoğunluğunda³, berilyum en geride ikinci hafif element metaldir. lityum.

Gri renkli metal, yüksek erime noktası, kayma ve kaymaya karşı direnci, yüksek gerilme mukavemeti ve eğilme sertliği nedeniyle bir alaşım elemanı olarak değerlenir. Ağırlığının sadece dörtte biri olmasına rağmen çelik, berilyum altı kat daha güçlüdür.

Sevmek alüminyum, berilyum metal, yüzeyinde direnmeye yardımcı olan bir oksit tabakası oluşturur. aşınma. Metal her ikisi demanyetik ve kıvılcım çıkarmaz - petrol ve gaz alanında değerli özellikler - ve çeşitli sıcaklıklarda yüksek ısı iletkenliğine ve mükemmel ısı yayma özelliklerine sahiptir.

Berilyumun düşük x-ışını emme kesiti ve yüksek nötron saçılma kesiti, x-ışını pencereleri ve nükleer uygulamalarda bir nötron reflektörü ve nötron moderatörü olarak idealdir.

Elemanın tatlı bir tadı olmasına rağmen, doku için aşındırıcıdır ve inhalasyon, berylliosis olarak bilinen kronik, hayatı tehdit eden alerjik bir hastalığa yol açabilir.

İlk olarak 18. yüzyılın sonlarında izole edilmiş olmasına rağmen, 1828'e kadar saf metal berilyum formu üretilmemiştir. Berilyum için ticari uygulamaların geliştirilmesi bir yüzyıl daha olurdu.

Fransız kimyacı Louis-Nicholas Vauquelin başlangıçta yeni keşfedilen 'glucinium' (Yunanlılardan) glykys 'tatlı' için) tadı nedeniyle. Eşzamanlı olarak Almanya'da elementi izole etmek için çalışan Friedrich Wohler, berilyum terimini tercih etti ve nihayetinde, berilyum terimine karar veren Uluslararası Saf ve Uygulamalı Kimya Birliği oldu. Kullanılmış.

Metalin özellikleri ile ilgili araştırmalar 20. yüzyıl boyunca devam ederken, berilyumun 20. yüzyılın başlarında bir alaşım ajanı olarak yararlı özellikleri, metalin ticari gelişimi başladı.

Berilyum iki tip cevherden ekstrakte edilir; beryl (Be₃Al₂(SiO₃)₆) ve bertrandit (Be₄Si₂Ö₇(OH)₂). Beril genellikle daha yüksek bir berilyum içeriğine (ağırlıkça yüzde üç ila beş) sahip olmakla birlikte, ortalama olarak yüzde 1.5'ten daha az berilyum içeren bertranditten daha rafine etmek daha zordur. Bununla birlikte, her iki cevherin rafinasyon işlemleri benzerdir ve tek bir tesiste gerçekleştirilebilir.

İlave sertliği nedeniyle, beril cevheri önce bir elektrik ark ocağında eritilerek ön işlemden geçirilmelidir. Erimiş malzeme daha sonra suya batırılır ve 'frit' olarak adlandırılan ince bir toz elde edilir.

Ezilmiş bertrandit cevheri ve frit, önce berilyumu ve mevcut diğer metalleri çözen ve suda çözünür bir sülfatla sonuçlanan sülfürik asit ile işlenir. Berilyum içeren sülfat çözeltisi su ile seyreltilir ve hidrofobik organik kimyasallar içeren tanklara verilir.

Berilyum organik malzemeye yapışırken, su bazlı çözelti Demir, alüminyum ve diğer safsızlıklar. Bu çözücü ekstraksiyon işlemi, arzu edilen berilyum içeriği çözeltide konsantre oluncaya kadar tekrarlanabilir.

Berilyum konsantresi daha sonra amonyum karbonat ile işlenir ve ısıtılır, böylece berilyum hidroksit (BeOH₂). Yüksek saflıkta berilyum hidroksit, bakır-berilyum dahil elementin ana uygulamaları için giriş malzemesidir. alaşımlar, berilyum seramikleri ve saf berilyum metal üretimi.

Yüksek saflıkta berilyum metal üretmek için, hidroksit formu amonyum biflorür içinde çözülür ve 1652'nin üzerine ısıtılır.°F (900°C), bir erimiş berilyum florürün oluşturulması. Kalıplara döküldükten sonra, berilyum florür erimiş halde karıştırılır magnezyum potalarda ve ısıtmalı. Bu saf berilyumun cüruftan (atık malzeme) ayrılmasını sağlar. Magnezyum cürufundan ayrıldıktan sonra, yaklaşık yüzde 97 oranında saflığı ölçen berilyum küreleri kalır.

Fazla magnezyum, bir vakum fırınında daha fazla işlem yapılarak yakılır ve yüzde 99,99'a kadar saf berilyum bırakır.

Berilyum küreleri normalde izostatik presleme yoluyla toza dönüştürülerek berilyum-alüminyum alaşımlarının veya saf berilyum metal kalkanlarının üretiminde kullanılabilecek bir toz oluşturulur.

Berilyum ayrıca hurda alaşımlarından kolayca geri dönüştürülebilir. Bununla birlikte, geri dönüştürülmüş malzemelerin miktarı, elektronik gibi dağıtıcı teknolojilerde kullanımı nedeniyle değişken ve sınırlıdır. Elektronikte kullanılan bakır-berilyum alaşımlarında bulunan berilyumun toplanması zordur ve toplanan ilk olarak berilyum içeriğini ekonomik olmayan bir şekilde seyrelten bakır geri dönüşümü için gönderilir Miktar.

Metalin stratejik doğası nedeniyle, berilyum için doğru üretim rakamlarına ulaşmak zordur. Ancak, rafine edilmiş berilyum malzemelerinin küresel üretiminin kabaca 500 metrik ton olduğu tahmin edilmektedir.

Küresel üretimin yüzde 90'ını oluşturan ABD'deki berilyum madenciliği ve rafine edilmesi, Materion Corp. tarafından yönetilmektedir. Eskiden Brush Wellman Inc. olarak bilinen şirket, Utah'ta Spor Mountain bertrandit madenini işletiyor ve dünyanın en büyük berilyum metal üreticisi ve arıtıcısı.

Berilyum sadece ABD, Kazakistan ve Çin'de rafine edilirken, beril Çin, Mozambik, Nijerya ve Brezilya da dahil olmak üzere birçok ülkede çıkarılmaktadır.

Berilyum kullanımları beş alanda kategorize edilebilir:

• Tüketici elektroniği ve telekomünikasyon
• Endüstriyel bileşenler ve ticari havacılık
• Savunma ve askeri
• Tıbbi
• Diğer

Kaynaklar:

Walsh, Kenneth A. Berilyum Kimyası ve İşleme. ASM Uluslararası (2009).
Birleşik Devletler Jeoloji Araştırmaları. Brian W. Jaskula.
Berilyum Bilim ve Teknoloji Derneği. Berilyum hakkında.
Vulcan, Tom. Berilyum Temelleri: Kritik ve Stratejik Metal Olarak Gücün Geliştirilmesi.Mineraller Yıllığı 2011. Berilyum.