Conţinut
- Un metal strategic și critic
- Utilizări beriliu
- Proprietățile fizice de beriliu
- De unde vine beriliu?
- Surse Bertrandite
- Surse Beryl
- Cerere și cerere de beriliu
- Reciclare beriliu
- Resurse de beriliu din Statele Unite
- Asigurarea livrărilor viitoare de beriliu
Oglinda telescop de beriliu: Vedere din spate a unuia dintre cele 18 segmente de oglindă beriliu pentru Telescopul spațial James Webb. Coastele din spatele oglinzii ajută la menținerea rezistenței oglinzilor și capacitatea de a-și menține forma în condiții extreme. Fața oglinzii este complet netedă și acoperită într-o peliculă subțire de aur. Fotografie cu amabilitatea Administrației Naționale de Aeronautică și Spațiu. Foto cu amabilitatea NASA.
Un metal strategic și critic
Beriliu este unul dintre cele mai ușoare și mai dure metale, dar a existat o mică cerere industrială pentru aceasta până în anii 1930 și 1940 când sectoarele aerospațiale, de apărare și nucleare au început să folosească beriliu și compușii săi. Beriliu este acum clasificat de Departamentul Apărării al SUA drept un material strategic și critic, deoarece este utilizat în produse vitale pentru securitatea națională.
Forma de oxid de beriliu a fost identificată în 1797, iar oamenii de știință au izolat prima dată beriliu metalic în 1828. Beriliu și unii compuși de beriliu sunt toxici și trebuie manipulați cu atenție. Sunt cunoscute expuneri legate de locul de muncă la praf sau vapori de beriliu și compuși de beriliu care cauzează probleme grave de sănătate, cum ar fi cancerul sau boala berilie cronică, care este un răspuns al sistemului imunitar care poate dăuna plămânilor. Practici adecvate la locul de muncă împiedică aceste expuneri.
Utilizări beriliu
Beriliu-aliaje de cupru reprezintă aproximativ 80 la sută din beriliu utilizat în Statele Unite. Aceste aliaje sunt puternice, dure și nemagnetice; sunt buni conductori de electricitate și căldură și rezistă la coroziune și oboseală. Aliajele de beriliu sunt utilizate la fabricarea de conectori, arcuri, întrerupătoare și alte componente ale dispozitivelor electronice și electrice pentru industria aerospațială, auto, computer, apărare, medicale, telecomunicații și alte produse.
Beriliu în aerospațial: Air Force F-35 Lightning II Joint Strike Fighter și multe alte vehicule aerospatiale se bazează pe componente electrice și mecanice fabricate din aliaje de beriliu. Foto cu amabilitate a Forțelor Aeriene din SUA.
Proprietățile fizice de beriliu
Metalul beriliu este foarte ușor și foarte rigid. Din greutate în greutate, beriliu este de șase ori mai rigid decât oțelul și își menține forma la temperaturi ridicate și scăzute. Metalul beriliu este utilizat în industria aerospațială și de apărare pentru a face instrumente ușoare de precizie.
Oglinzile telescopului spațial Spitzer și ale telescopului spațial James Webb (JWST), care este programat pentru lansare în 2021, sunt realizate din beriliu. Oglinda primară a JWST conține 18 segmente hexagonale (fiecare segment are diametrul de 4,3 metri) care trebuie să își mențină forma exactă chiar și la temperaturi de -400 de grade Fahrenheit și trebuie să fie suficient de ușoare pentru a fi transportate pe orbită; telescopul va funcționa la aproximativ 1 milion de mile deasupra Pământului.
Beriliu este aproape transparent la razele X, iar folia de beriliu este folosită ca material de fereastră în radiografie și alte mașini de radiații. În reactoarele nucleare, metalul beriliu și oxidul de beriliu sunt utilizate pentru a controla reacțiile de fisiune. Beriliu a fost utilizat și în mecanismele de declanșare a armelor nucleare.
Nodule Bertrandite: O mare parte din bertranditul găsit la Spor Mountain, Utah este conținut în noduli compuși din fluoritate, opal și bertrandit. Beriliu este concentrat în zona fluorului exterior opalizat. Nodulii ca acesta pot conține până la 1% beriliu în greutate. Fotografie de David A. Lindsey, Studiul Geologic al Statelor Unite.
De unde vine beriliu?
Două minerale, bertranditul și berilul, sunt minate pentru beriliu, și ambele se găsesc în asociere cu roci ignee. Tot berilul care este exploatat în prezent în Statele Unite provine din bertranditul mineral.
Surse Bertrandite
O serie complexă de evenimente trebuie să aibă loc pentru concentrarea beriliei în bertrandit. În primul rând, o magmă bogată în fluor, beriliu și silice trebuie să erupă într-o zonă în care există roci carbonatate (calcar sau dolomit). Dacă căldura din magmă încălzește apa subterană din zonă și face ca apa să se deplaseze prin rocile înconjurătoare, apa ridică elemente, inclusiv beriliu, din acele roci; apa poate apoi să reacționeze cu roci ignee sau sedimentare adecvate pentru a cristaliza mineralele, inclusiv bertranditul.
Gemuri de beril: Patru soiuri de berilă de calitate prețioasă: de la stânga la spate, mergând în sensul acelor de ceasornic: morganit (roz-portocaliu), heliodor (galben), beril verde (verde pal), acvamarină (albastru-verde). O cantitate foarte mică de aprovizionare cu beriliu de astăzi provine din beril care nu a fost recuperat în căutarea materialelor bijuterii.
Surse Beryl
Berilul mineral este principala sursă de beriliu extras în afara Statelor Unite. Berilul se găsește cel mai adesea în vene sau pegmatite, care sunt roci care conțin ultimele minerale care se cristalizează dintr-o intruziune igienă mare. Pegmatitele se disting prin cristale mari care se întrepătrund, care includ adesea elemente și minerale neobișnuite.
Cristalele de beril pur sunt incolore, dar includerea altor elemente în beril creează pietre prețioase colorate. Culoarea verde în smarald se datorează urmelor de crom și uneori de vanadiu în zăbrele de cristal beril. Culoarea albastru deschis până la albastru-verde a acvamarinei este cauzată de atomii de fier cu o stare de oxidare de +2 (Fe2+); alte elemente din cristale de beril produc culori care variază de la aur la roșu. Cel mai mare smarald fațet din America, o piatră de piatră prețioasă de 64 de carate, a fost tăiat dintr-un cristal de culoare verde închis de 310 carate găsit la Mina de Smarald Adams din Carolina de Nord în 2009.
Bertrandite Metal: Un mărgele de beriliu de marmură. Fotografie de NASA.
Cerere și cerere de beriliu
Statele Unite sunt principala sursă mondială de beriliu. O singură mină de la Spor Mountain, Utah, a produs mai mult de 85 la sută din beriliu extras la nivel mondial în 2010. China a produs cea mai mare parte a restului, iar mai puțin de 2 la sută au provenit din Mozambic și din alte țări. Stocurile naționale asigură, de asemenea, cantități semnificative de beriliu pentru prelucrare.
Trei țări - China, Kazahstan și Statele Unite procesează minereu de beriliu. În 2005, Departamentul Apărării al SUA a început un parteneriat cu o companie din sectorul privat pentru a construi o nouă unitate de prelucrare în Ohio pentru a produce metal beriliu de înaltă puritate. Facilitatea de procesare a fost finalizată în 2011 și până la două treimi din producția sa trebuia să fie alocată pentru apărare și alte utilizări finale legate de guvern.
Statele Unite au importat aproximativ 34 la sută din materiile prime de beriliu pe care le-a folosit în 2011, inclusiv metalul beriliu și alte materiale prelucrate de beriliu utilizate la fabricare; două treimi din acest material provin din Rusia și Kazahstan.
Reciclare beriliu
Beriliu care este reciclat din resturi rămase de la fabricarea produselor purtătoare de beriliu poate asigura aproximativ 10 la sută din consumul aparent din S.U.A. Consumul aparent este o măsură a cantității unui material care este de fapt utilizat, calculat ca producție + importuri - exporturi ± modificări ale stocurilor guvernamentale sau ale industriei.
Resurse de beriliu din Statele Unite
Este probabil ca Statele Unite să poată satisface cele mai multe dintre cerințele sale de beriliu din surse interne. Există rezerve substanțiale dovedite de bertrandit la Spor Mountain, Utah și există resurse de beriliu în alte zone din Utah și Alaska. Aproximativ 65 la sută din resursele globale estimate de beriliu nepegmatitic sunt localizate în Statele Unite. Departamentul de Apărare al SUA își propune să dețină aproximativ 45 de tone de pulbere de metal beriliu presat la cald în stocul național de apărare.
Asigurarea livrărilor viitoare de beriliu
Pentru a ajuta la prezicerea locurilor viitoare de beriliu ar putea fi localizate, oamenii de știință USGS studiază cum și unde sunt concentrate resursele de beriliu în scoarța terestră și folosesc aceste cunoștințe pentru a evalua probabilitatea existenței resurselor de beriliu nedescoperite. USGS a elaborat tehnici de evaluare a resurselor minerale pentru a sprijini administrarea terenurilor federale și pentru a evalua mai bine disponibilitatea resurselor minerale într-un context global. USGS compilează, de asemenea, statistici și informații privind oferta la nivel mondial, cererea și fluxul de beriliu. Aceste date sunt utilizate pentru a informa politica națională a Statelor Unite.