Бериллий – довольно редкий элемент, но очень полезный. Впрочем, с ним в составе драгоценных камней – аквамарина и изумруда люди знакомы давно. В чистом же виде бериллий был получен только в 1798 году французскими химиками. Этот металл используется во многих отраслях промышленности. Давайте посмотрим, где он применяется.
Применение бериллия
Металлургия
Бериллий используется в качестве легирующей добавки к сплавам, увеличивающей прочность и коррозионную стойкость металлов. Бериллиевая бронза используется для изготовления износостойких пружин. Особенность пружин из бериллиевой бронзы в том, что они со временем не только не накапливают усталость, а наоборот – становятся только прочнее.
С этим фактом связан один курьёзный эпизод из истории. С началом Второй мировой войны Германия была отрезана от американских поставок бериллия, необходимого для изготовления пружин скорострельных авиационных пулемётов. Тогда немцы воспользовались нейтральной Швейцарией для контрабанды бериллия. Американцы получили от якобы швейцарских часовщиков заказы на такое количество бериллиевой бронзы, которой хватило бы на все часовые пружины мира на сотни лет вперёд. Разумеется, обман немцев был раскрыт.
Рентгенотехника
Бериллий почти не поглощает рентгеновское излучение. Благодаря этой способности его используют для изготовления окошек в рентгеновских лампах, через которые рентгеновские лучи выходят наружу. Также из бериллия делают окошки рентгеновских детекторов и детекторов гамма-квантов.
Ядерная энергетика
Важное значение имеет бериллий в ядерной энергетике. Из него изготовляют отражатели и замедлители нейтронов. Бериллий является одним из лучших замедлителей быстрых нейтронов, поскольку у него высокая температура плавления (1282 °C), и он химически достаточно инертен. Ограничивает применение этого металла в качестве замедлителя его высокая стоимость, поэтому он используется только в исследовательских реакторах.
Лазеры
Алюминат бериллия или хризоберилл используется для изготовления рабочего тела лазеров.
Аэрокосмическая техника
Бериллиевые сплавы имеют плотность в полтора раза меньше, чем у алюминия, а по прочности они превосходят многие спецстали. Поэтому неудивительно, что эти сплавы нашли применение в качестве конструкционных материалов для двигателей и обшивки ракет и самолётов.
У бериллия есть и другое применение в аэрокосмической технике. Его соединение с водородом – гидрид бериллия используется как ракетное топливо.
Огнеупорные материалы
Оксид бериллия плавится при температуре 2507°С и при этом имеет очень высокую теплопроводность, которая выше, чем у любых неметаллов и даже некоторых металлов. Благодаря сочетанию таких свойств из этого материала изготавливают тигли, высокотемпературные изоляторы, трубы и чехлы для термопар и другие изделия, где требуется устойчивость к высоким температурам.
Акустика
В дорогих профессиональных аудиосистемах бериллий используется для изготовления электродинамических громкоговорителей. Способствует этому его лёгкость и твёрдость. Широкому применению бериллия в обычных аудиосистемах препятствует его большая стоимость и токсичность.
Добыча бериллия
Содержание бериллия в земной коре в среднем составляет 3.8 г/т. В морской воде его совсем мало - 6·10−7 мг/л. Из 30 минералов, содержащих бериллий, шесть являются наиболее распространёнными, а промышленное значение имеет только берилл. Содержание бериллия в нём всего чуть больше 5% по массе.
Главным игроком на рынке бериллия являются США, получившие контроль за большинством месторождений этого металла ещё во времена Второй мировой войны. В штате Юта есть и своё месторождение. Сильно позади Штатов по добыче бериллия находится Казахстан и Китай. Всего же в мире производится 300 тонн бериллия в год.
В России также есть месторождения бериллия. Это Ермаковское флюорито-бериллиевое месторождение в Бурятии, где ценного металла беспрецедентно много – целый 1%! В советское время за десять лет с 1979 по 1989 годы в этом месторождении было добыто 60% содержащегося бериллия. Потом наступил экономический кризис, и горнодобывающий комбинат был закрыт.
Сейчас принято решение о возобновлении добычи в Ермаковском месторождении и возрождении собственного бериллиевого производства. Известно, что ломать – не строить, поэтому дело это не скорое. Проректор Томского политехнического университета сообщил ТАСС, что производство российского бериллия начнётся через пять лет. Сейчас же идут проектные работы.
Впрочем, пробные работы уже идут. В прошлом году были получены первые 100 грамм бериллия, а в этом году уже получен первый килограмм металла. Во время этих экспериментальных работ отрабатывается технологическая схема и вырабатывается регламент производства. Не стоит забывать, что бериллий весьма токсичен, а потому к его производству нужно подходить очень внимательно.
Проектированием производства бериллия и выбором места, где будет строиться завод, занимается «Росатом». Всего на этот проект будет потрачено 1.55 млрд. рублей. К 2020 году «Росатом» планирует довести производство бериллия до 30 тонн в год, что полностью обеспечит потребности нашей страны в этом металле.
Автор: Евгений Сизов