Erfahren Sie mehr über Beryllium - seine Eigenschaften und Verwendung

Beryllium ist ein hartes und leichtes Metall, das einen hohen Schmelzpunkt und einzigartige nukleare Eigenschaften aufweist, die es für zahlreiche Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt und im militärischen Bereich unerlässlich machen.

Eigenschaften

• Atomsymbol: Sei
• Atomzahl: 4
• Elementkategorie: Alkalisches Erdmetall
• Dichte: 1,85 g / cm³
• Schmelzpunkt: 2349 ° F (1287 ° C)
• Siedepunkt: 4476 ° F (2469 ° C)
• Mohs Härte: 5.5

Eigenschaften

Reines Beryllium ist ein extrem leichtes, starkes und sprödes Metall.

Mit einer Dichte von 1,85 g / cm ³ ist Beryllium das zweit leichteste elementare Metall hinter nur Lithium.

Das grau gefärbte Metall wird wegen seines hohen Schmelzpunktes, seiner Kriech- und Scherfestigkeit sowie seiner hohen Zugfestigkeit und Biegesteifigkeit als Legierungselement geschätzt. Obwohl Beryllium nur etwa ein Viertel des Gewichts von Stahl ausmacht, ist es sechsmal so stark.

Wie Aluminium bildet Berylliummetall auf seiner Oberfläche eine Oxidschicht, die Korrosion entgegenwirkt . Das Metall ist sowohl unmagnetisch als auch nicht-funkenbildend - Eigenschaften, die im Öl- und Gasfeld geschätzt werden - und es hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit über einen Bereich von Temperaturen und ausgezeichnete Wärmeableitungseigenschaften.

Der niedrige Röntgenabsorptionsquerschnitt und der hohe Neutronenstreuquerschnitt von Beryllium machen es ideal für Röntgenfenster und als Neutronenreflektor und Neutronenmoderator in nuklearen Anwendungen.

Obwohl das Element einen süßen Geschmack hat, ist es für Gewebe korrosiv und die Inhalation kann zu einer chronischen, lebensbedrohlichen allergischen Krankheit führen, die als Berylliose bekannt ist.

Geschichte

Obwohl es erst im späten 18. Jahrhundert isoliert wurde, wurde eine reine Metallform von Beryllium erst 1828 hergestellt. Es würde ein weiteres Jahrhundert dauern, bevor kommerzielle Anwendungen für Beryllium entwickelt wurden.

Der französische Chemiker Louis-Nicholas Vauquelin nannte sein neu entdecktes Element "Glucinium" (aus dem griechischen glykys für "süß") aufgrund seines Geschmacks.

Friedrich Wöhler, der gleichzeitig daran arbeitete, das Element in Deutschland zu isolieren, zog den Begriff Beryllium vor und schließlich entschied die Internationale Union für reine und angewandte Chemie, dass der Begriff Beryllium verwendet werden sollte.

Während die Erforschung der Eigenschaften des Metalls im Laufe des 20. Jahrhunderts fortgesetzt wurde, begann die kommerzielle Entwicklung des Metalls erst mit der Realisierung der nützlichen Eigenschaften des Berylliums als Legierungsmittel im frühen 20. Jahrhundert.

Produktion

Beryllium wird aus zwei Arten Erzen extrahiert; Beryll (Be ₃ Al ₂ (SiO ₃ ) ₆ ) und Bertrandit (Be ₄ Si ₂ O ₇ (OH) ₂ ). Während Beryl im Allgemeinen einen höheren Berylliumgehalt (drei bis fünf Gewichtsprozent) aufweist, ist es schwieriger zu raffinieren als Bertrandit, das im Durchschnitt weniger als 1,5 Prozent Beryllium enthält. Die Raffinationsprozesse beider Erze sind jedoch ähnlich und können in einer einzigen Anlage durchgeführt werden.

Wegen seiner zusätzlichen Härte muss Berylerz zuerst durch Schmelzen in einem Elektrolichtbogenofen vorbehandelt werden. Das geschmolzene Material wird dann in Wasser getaucht, wobei ein feines Pulver erzeugt wird, das als "Fritte" bezeichnet wird.

Zerkleinertes Bertranditerz und -fritte werden zuerst mit Schwefelsäure behandelt, die Beryllium und andere vorhandene Metalle auflöst, was zu einem wasserlöslichen Sulfat führt.

Die Beryllium-haltige Sulfatlösung wird mit Wasser verdünnt und in Tanks, die hydrophobe organische Chemikalien enthalten, eingebracht.

Während Beryllium an das organische Material bindet, behält die Lösung auf Wasserbasis Eisen , Aluminium und andere Verunreinigungen bei. Dieser Lösungsmittelextraktionsprozess kann wiederholt werden, bis der gewünschte Berylliumgehalt in der Lösung konzentriert ist.

Das Berylliumkonzentrat wird als nächstes mit Ammoniumcarbonat behandelt und erhitzt, wodurch Berylliumhydroxid (BeOH ₂ ) ausgefällt wird. Hochreines Berylliumhydroxid ist das Ausgangsmaterial für Hauptanwendungen des Elements, einschließlich Kupferberylliumlegierungen, Berylliumkeramiken und reine Berylliummetallherstellung.

Um hochreines Berylliummetall zu erzeugen, wird die Hydroxidform in Ammoniumbifluorid gelöst und auf über 1652ºF (900ºC) erhitzt, wodurch ein geschmolzenes Berylliumfluorid erzeugt wird.

Nach dem Gießen in Formen wird das Berylliumfluorid in Tiegeln mit geschmolzenem Magnesium gemischt und erhitzt. Dadurch kann sich reines Beryllium von der Schlacke (Abfallmaterial) trennen. Nach Abtrennung von der Magnesiumschlacke verbleiben Berylliumkugeln, die zu etwa 97 Prozent rein sind.

Überschüssiges Magnesium wird durch weitere Behandlung in einem Vakuumofen abgebrannt, wobei Beryllium zurückbleibt, das bis zu 99,99 Prozent rein ist.

Die Berylliumkugeln werden normalerweise durch isostatisches Pressen in Pulver umgewandelt, wodurch ein Pulver erzeugt wird, das bei der Herstellung von Beryllium-Aluminium-Legierungen oder reinen Berylliummetallabschirmungen verwendet werden kann.

Beryllium kann auch leicht aus Schrottlegierungen recycelt werden. Die Menge an wiederverwerteten Materialien ist jedoch variabel und begrenzt aufgrund ihrer Verwendung in dispersiven Technologien, wie z. B. der Elektronik. Das Beryllium, das in Kupfer-Beryllium-Legierungen vorhanden ist, die in der Elektronik verwendet werden, sind schwer zu sammeln und werden, wenn gesammelt, zuerst zum Kupferrecycling geschickt, was den Berylliumgehalt auf eine unökonomische Menge verdünnt.

Aufgrund der strategischen Natur des Metalls sind genaue Produktionszahlen für Beryllium schwer zu erreichen. Die weltweite Produktion von raffiniertem Beryllium wird jedoch auf rund 500 Tonnen geschätzt.

Der Abbau und die Veredelung von Beryllium in den USA, die bis zu 90 Prozent der weltweiten Produktion ausmachen, wird von Materion Corp. dominiert. Früher unter dem Namen Brush Wellman Inc. bekannt, betreibt das Unternehmen die Bertrandit-Mine Spor Mountain in Utah und ist die größte der Welt Produzent und Veredler von Berylliummetall.

Während Beryllium nur in den USA, Kasachstan und China raffiniert wird, wird Beryl in einer Reihe von Ländern abgebaut, darunter China, Mosambik, Nigeria und Brasilien.

Anwendungen:

Beryllium-Anwendungen können in fünf Bereiche eingeteilt werden:

• Unterhaltungselektronik und Telekommunikation
• Industrielle Komponenten und kommerzielle Luftfahrt
• Verteidigung und Militär
• Medizinisch
• Andere

_Quellen:

_{Walsh, Kenneth A. Beryllium Chemie und Verarbeitung . ASM Intl (2009).
U.S. Geologische Befragung. Mineralien Jahrbuch 2011 . Beryllium. Brian W. Jaskula.
URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/beryllium/myb1-2011-beryl.pdf
Beryllium Wissenschafts- und Technologieverband. Über Beryllium.
URL: http://beryllium.eu/
Vulkan, Tom. HardAssetInvestor.com. Beryllium Basics: Aufbau von Stärke als kritischer und strategischer Metal
URL: http://www.hardassetsinvestor.com}

_{Folge Terence auf Google+}