Зміст
- Стратегічний і критичний метал
- Використання берилію
- Фізичні властивості берилію
- Звідки береться берилій?
- Джерела Бертрандиту
- Берил Джерела
- Попит та попит берилію
- Переробка берилію
- Берилієві ресурси США
- Забезпечення майбутніх запасів берилію
Дзеркало телескопа Берилій: Перегляд задньої частини одного з 18-ти сегментів дзеркала берилію для космічного телескопа James Webb. Ребра на задній частині дзеркала допомагають підтримувати дзеркала міцність і здатність утримувати її форму в екстремальних умовах. Передня частина дзеркала повністю гладка і покрита тонкою плівкою із золота. Фото надано Національною адміністрацією з аеронавтики та космосу. Фото люб'язно надано NASA.
Стратегічний і критичний метал
Берилій є одним з найлегших і найміцніших металів, але промисловий попит на нього був незначним до 1930-х та 1940-х років, коли в аерокосмічному, оборонному та ядерному секторах почали використовувати берилій та його сполуки. Зараз Берилій класифікується Міністерством оборони США як стратегічний і критичний матеріал, оскільки він використовується в продуктах, життєво важливих для національної безпеки.
Оксидна форма берилію була ідентифікована в 1797 р., А вчені вперше виділили металевий берилій у 1828 р. Берилій та деякі сполуки берилію є токсичними і з ними слід ретельно поводитися. Відомо, що вплив на робочому місці пилу або парів берилію та сполук берилію викликає серйозні проблеми зі здоров’ям, наприклад, рак або хронічну хворобу берилію, яка є реакцією імунної системи, яка може пошкодити легені. Правильна практика на робочому місці запобігає виникненню цих впливів.
Використання берилію
Берилієво-мідні сплави складають приблизно 80 відсотків берилію, що використовується в США. Ці сплави міцні, тверді та немагнітні; вони хороші провідники електрики та тепла, вони протистоять корозії та втомі. Берилієві сплави застосовуються для виготовлення з'єднувачів, пружин, вимикачів та інших компонентів електронних та електричних пристроїв для аерокосмічної, автомобільної, комп'ютерної, оборонної, медичної, телекомунікаційної та іншої продукції.
Берилій в аерокосмічному просторі: Спільний ударний винищувач ВМС США F-35 Lightning II та багато інших аерокосмічних апаратів покладаються на електричні та механічні компоненти, виготовлені з берилієвих сплавів. Фото люб’язно надано ВВС США.
Фізичні властивості берилію
Метал берилію дуже легкий і дуже жорсткий. На основі ваги до ваги берилій в шість разів твердіший за сталь, і він підтримує форму при високих і низьких температурах. Метал берилію використовується в аерокосмічній та оборонній промисловості для виготовлення легких точних приладів.
Дзеркала космічного телескопа Шпіцера та космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST), який планується запустити в 2021 році, виготовлені з берилію. Первинне дзеркало JWST містить 18 шестикутних сегментів (кожен сегмент має діаметр 4,3 фута), які повинні підтримувати свою точну форму навіть при температурі -400 градусів за Фаренгейтом і повинні бути досить легкими, щоб переноситися на орбіту; телескоп буде працювати приблизно на 1 мільйон миль над Землею.
Берилій майже прозорий для рентгенівських променів, а берилієва фольга використовується як матеріал вікон у рентгенівських та інших радіаційних апаратах. У ядерних реакторах метали берилію та оксид берилію використовуються для контролю реакцій поділу. Берилій також застосовувався в спускових механізмах для ядерної зброї.
Вузлик Бертрандіта: Значна частина бертрандитів, знайдених у горі Спор, штат Юта, міститься у вузликах, що складаються з фториту, опалу та бертрандиту. Берилій сконцентрований у зоні зовнішньої опалізованої флюориту. Такі вузоли можуть містити до 1% берилію по масі. Фотографія Девіда А. Ліндсі, Геологічна служба США.
Звідки береться берилій?
Для отримання берилію видобувають два мінерали, беррандити та берил, і обидва вони виявляються в поєднанні з магматичними породами. Весь берилій, який зараз видобувається в США, походить з мінерального беррандиту.
Джерела Бертрандиту
Потрібно провести складний ряд подій, щоб сконцентрувати берилій у беррандиті. По-перше, в районі, де є карбонатні породи (вапняк або доломіт), повинна вивергатися магма, яка багата фтором, берилієм і кремнеземом. Якщо тепло магми нагріває ґрунтові води в цьому районі і змушує воду переміщатися по навколишніх скелях, вода з цих порід збирає елементи, включаючи берилій; Вода може потім реагувати з відповідними магматичними або осадовими породами для кристалізації мінералів, включаючи беррандити.
Берил дорогоцінні камені: Чотири різновиди берилу з якісним каменем: ліворуч назад, за годинниковою стрілкою: морганіт (рожево-оранжевий), геліодор (жовтий), берил зелений (блідо-зелений), аквамарин (синьо-зелений). Дуже невелика кількість сучасних поставок берилію відбувається з бегерилу, який не є дорогоцінним, видобутого в пошуках дорогоцінних матеріалів.
Берил Джерела
Мінерал берил є основним джерелом берилію, що видобувається за межами США. Берил найчастіше зустрічається у жилах або пегматитах, які являють собою гірські породи, які містять останні мінерали, що кристалізуються внаслідок великого магматичного вторгнення. Пегматити відрізняються великими замикаючими кристалами, які часто містять незвичайні елементи та мінерали.
Чисті кристали берилу безбарвні, але включення інших елементів до берилу створює барвисті, цінні дорогоцінні камені. Зелений колір у смарагді зумовлений слідами хрому та іноді ванадію в кристалічній решітці берилу. Блідо-блакитний до синьо-зеленого кольору аквамарин обумовлений атомами заліза зі станом окислення +2 (Fe2+); інші елементи кристалів берилу створюють кольори, що варіюються від золота до червоного. Найбільший гранений смарагд Америки, 64-каратовий дорогоцінний камінь, був вирізаний із 310-каратного темно-зеленого кристала, знайденого на шахті Адамс Смарагд у Північній Кароліні у 2009 році.
Бертрандіт Метал: Бісер з берилію розміром з мармуру. Фотографія НАСА.
Попит та попит берилію
США - провідне у світі джерело берилію. На одній шахті в горі Спор, штат Юта, було вироблено понад 85 відсотків видобутого в усьому світі берилію в 2010 році. Китай виробляв більшу частину решти, і менше 2 відсотків надійшло з Мозамбіку та інших країн. Національні запаси також забезпечують значну кількість берилію для переробки.
Три країни - Китай, Казахстан та США переробляють берилієву руду. У 2005 році Міністерство оборони США розпочало партнерство з приватною компанією з метою побудови нового переробного комбінату в Огайо для виробництва високочистого берилієвого металу. Переробний завод був завершений у 2011 році, і до двох третин його продукції було виділено на оборону та інші кінцеві цілі, пов'язані з урядом.
США імпортували приблизно 34 відсотки сировини, яку вона використовувала у 2011 р., Включаючи метали берилію та інші перероблені матеріали берилію, що використовуються у виробництві; дві третини цього матеріалу надходили з Росії та Казахстану.
Переробка берилію
Берилій, який переробляється з брухту, що залишився від виробництва продуктів, що містять берилій, може забезпечити приблизно 10 відсотків очевидного споживання в США. Очевидне споживання - це міра кількості фактично використовуваного матеріалу, обчисленої як виробництво + імпорт - експорт ± зміни урядових або галузевих запасів.
Берилієві ресурси США
США, ймовірно, зможуть задовольнити більшість своїх потреб в берилії з вітчизняних джерел. На горі Спор, штат Юта, є значні перевірені запаси бертрандиту, а в інших районах штату Юта та Аляска є ресурси берилію. Приблизно 65 відсотків орієнтовних світових ресурсів бепеллію непегматичного розміщено у Сполучених Штатах. Міністерство оборони США має на меті приблизно 45 метричних тонн гарячого пресування порошку металевого берилію у складі Національної оборони.
Забезпечення майбутніх запасів берилію
Щоб допомогти передбачити, де можуть знаходитися майбутні запаси берилію, вчені USGS вивчають, як і де зосереджені ресурси берилію в земній корі, і використовують ці знання для оцінки ймовірності існування нерозкритих ресурсів берилію. Методи оцінки мінеральних ресурсів були розроблені ДГСУ для підтримки управління федеральними землями та для кращої оцінки доступності мінеральних ресурсів у глобальному контексті. USGS також збирає статистику та інформацію про світову пропозицію, попит та потік берилію. Ці дані використовуються для інформування про національну політику США.