探秘地球 | 最輕的戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)：鈹
◎? 古阿雷 任軍平
鈹（Be）,，是所有金屬中最輕的一種，不過別小瞧他,，他可是原子能、航空航天,、計算機,、汽車以及冶金工業(yè)中不可缺少的功能材料、結(jié)構(gòu)材料和關(guān)鍵性原料,，目前已被中國,、美國、日本,、澳大利亞等世界主要經(jīng)濟體列為戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn),，下面讓我們一起來認識一下它。
鈹?shù)陌l(fā)現(xiàn)史
鈹?shù)陌l(fā)現(xiàn)可以追溯到18世紀(jì)末,。1798年,，法國化學(xué)家沃克蘭（L.N. Vauquelin）對秘魯產(chǎn)出的綠柱石和祖母綠進行化學(xué)分析時發(fā)現(xiàn)了鈹,。但直到30年后的1828年由德國化學(xué)家維勒（F.Wohler）用鉀還原氯化鈹獲得了金屬鈹。1932年,，世界上第一個工業(yè)化生產(chǎn)鈹?shù)墓に囇b備投產(chǎn),，從而開創(chuàng)了金屬鈹應(yīng)用的新紀(jì)元。21世紀(jì)以來,，鈹“隱姓埋名”的時期已經(jīng)過去,，全球每年鈹產(chǎn)量200多噸。
鈹?shù)闹饕匦?/strong>
鈹作為堿土金屬的第一個成員,，屬于稀有輕金屬,，具有密度低、熔點高,、彈性模量大,、拉伸強度大、熱導(dǎo)率高,、耐腐蝕性強,、尺寸穩(wěn)定性好、中子吸收截面小等諸多優(yōu)異的性能,。比重比鋁輕1/3,，剛性比鋼高約50%，傳熱本領(lǐng)是鋼的3倍,，是金屬中良好的導(dǎo)體,；透X射線的能力最強，約為鋁的17倍,；聲音在鈹中的傳播速度很高,，約為在鋼中傳播速度的2.5倍，為空氣中傳播速度的38倍,。除此之外,，鈹還具有強毒性，可導(dǎo)致肺癌或一些肺部慢性病,。
鈹?shù)膹V泛應(yīng)用
鈹?shù)闹T多優(yōu)異性能使其成為航天航空,、國防軍工和核工業(yè)等高尖端領(lǐng)域不可替代的材料。目前,，工業(yè)上經(jīng)濟利用的主要有兩種：一種是火山-熱液型羥硅鈹石,，作為美國的主要提鈹?shù)V物；另一種是其他國家開采的花崗偉晶巖型綠柱石,，是各國進口和儲備的對象,。世界上將鈹?shù)V石和精礦加工成鈹產(chǎn)品的國家只有3個，中國,、美國和哈薩克斯坦,。鈹?shù)膹V泛應(yīng)用也被業(yè)界賦予了很多稱呼,，如“寶石界的名門望族”“航空界的高精尖”“核武器的定心丸”“商業(yè)界的多面手”等。
寶石界的名門望族：含鈹?shù)闹饕V物綠柱石家族,，可謂是寶石界的名門望族,。家族掌門人當(dāng)屬純綠色的祖母綠，其次是藍色的海藍寶石,，其他寶石級還包括紅色的紅綠柱石,、粉色的摩根石、亮黃色和黃綠色的金綠柱石等等,，金綠寶石自己還有兩個妹妹,，一個是有貓眼效應(yīng)的貓眼石；另一個是有變色和貓眼效應(yīng)的變石,。
航空界的高精尖：鈹作為一種重要的輕金屬,，其密度要比鋁小許多，而強度比鋼還大,。因此，鈹是一種極其重要的宇航材料,，兼具鈹和鋁各自優(yōu)勢的鈹鋁系列合金,，被廣泛用作空間飛行器的結(jié)構(gòu)材料，如人造衛(wèi)星以及宇宙飛船的基架,、梁柱和固定桁梁等,。
核武器的定心丸：鈹?shù)闹凶由⑸浣孛娲螅战孛嫘?，適于作核反應(yīng)堆和核武器的反射和慢化劑,，是試驗堆和航天、潛艇等動力堆反射層的主選材料,，可以有效降低核裂變的速度,。此外，由于超強的尺寸穩(wěn)定性,、良好的熱學(xué)特征和優(yōu)秀的力學(xué)性能,，鈹成為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中最理想的結(jié)構(gòu)材料，1956年鈹制陀螺儀的誕生極大地改變了核武器領(lǐng)域,，核潛艇安裝上鈹制靜電陀螺導(dǎo)航儀后,，既提高了潛艇導(dǎo)航精度，又增強了其隱蔽性,；洲際彈道導(dǎo)彈應(yīng)用上鈹制陀螺儀后,，打擊效能極大地提升。自1956年鈹金屬成為陀螺儀的理想材料至今,，仍沒有其他任何一種金屬材料能夠撼動鈹在陀螺中的地位,。
商業(yè)界的多面手：在醫(yī)療領(lǐng)域,，高剛性和強透X射線能力使其成為醫(yī)療器械領(lǐng)域不可替代的原材料；在計算機領(lǐng)域,，高彈性,、高導(dǎo)電性和高熱導(dǎo)率使其成為計算機系統(tǒng)中接插件的首選材料；在通信領(lǐng)域,，高彈性和強抗腐蝕性使其成為海底通信電纜中不可或缺的原材料,；在音樂領(lǐng)域，聲音在鈹中的高傳播速度和高頻率,，使其制作的鈹箔片應(yīng)用于各大音響公司旗艦產(chǎn)品中,；在汽車領(lǐng)域，鈹銅合金作為電子元件廣泛用于汽車發(fā)動機控制系統(tǒng),、傳感器,、RF連接器等。
鈹?shù)V的形成
鈹?shù)牡V物有上百種,，常見有綠柱石,、羥硅鈹石、硅鈹石和金綠寶石等,。自然界中鈹以伴生礦產(chǎn)出居多,，據(jù)統(tǒng)計，與鉭鈮鈹伴生占48%,、與稀土元素伴生占27%,、與鎢伴生占20%。按礦床成因類型,，主要包括3種常見的礦床類型：第一種是綠柱石花崗偉晶巖型礦床,，分布于美國、巴西,、印度和俄羅斯等國家,；第二種是凝灰?guī)r中羥硅鈹石層狀礦床；第三類是正長巖雜巖體中含硅鈹石稀有金屬礦床,。
鈹?shù)V的分布
作為一種稀散元素,，鈹全球分布較為集中，據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局（2022）統(tǒng)計,，已探明鈹資源量超過10萬噸,，其中60%分布在美國，儲量比較大的國家還有巴西,、俄羅斯,、加拿大、墨西哥、哈薩克斯坦,，非洲的莫桑比克,、馬達加斯加、烏干達等國也有相當(dāng)可觀的儲量,。
?。ㄗ髡邌挝唬褐袊刭|(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，南部非洲礦業(yè)研究所）
評論
已有條評論