Content
- Un metall estratègic i crític
- Usos del berili
- Propietats físiques del berili
- D’on prové el beril·li?
- Fonts de Bertrandite
- Fonts de beril
- Oferta i demanda de beril·li
- Reciclatge de beril·li
- Recursos de berili dels Estats Units
- Garantir els subministraments futurs de beril·li
Mirall del telescopi de beril·li: Vista de la part posterior d’un dels 18 segments de miralls de beril·li del Telescopi Espacial James Webb. Les costelles de la part posterior del mirall ajuden a mantenir la força i la capacitat de mantenir els miralls en condicions extremes. La part davantera del mirall és completament llisa i revestida amb una fina pell d'or. Fotografia de cortesia de la National Aeronautics and Space Administration. Foto cortesia de la NASA.
Un metall estratègic i crític
El beril és un dels metalls més lleugers i rígids, però hi va haver poca demanda industrial fins a la dècada de 1930 i 1940, quan els sectors aeroespacial, de defensa i nuclear van començar a utilitzar beril·li i els seus compostos. El berilio ara està classificat pel Departament de Defensa dels EUA com a material estratègic i crític perquè s’utilitza en productes vitals per a la seguretat nacional.
La forma òxida del berili es va identificar el 1797, i els científics van aïllar primer el berili metàl·lic el 1828. El beril i alguns compostos de beril·li són tòxics i s’han de manejar amb cura. Es coneix que les exposicions relacionades amb el lloc de treball a pols o fums de beril·li i compostos de beril·li causen greus problemes de salut, com el càncer o la malaltia crònica del berili, que és una resposta del sistema immune que pot danyar els pulmons. Pràctiques adequades al lloc de treball impedeixen aquestes exposicions.
Usos del berili
Els aliatges de beril·li-coure representen aproximadament el 80 per cent del berili utilitzat als Estats Units. Aquests aliatges són forts, durs i no magnètics; són bons conductors d’electricitat i calor i resisteixen la corrosió i la fatiga. Els aliatges de beril·li s’utilitzen en la fabricació de connectors, ressorts, interruptors i altres components d’aparells electrònics i elèctrics per a productes aeroespacials, automobilístics, informàtics, de defensa, mèdics, de telecomunicacions i altres productes.
El berili a l’aeroespacial: La Força Aèria dels Estats Units F-35 Lightning II Joint Strike Fighter i molts altres vehicles aeroespacials depenen de components elèctrics i mecànics fabricats en aliatges de berili. Foto cortesia de la Força Aèria dels EUA.
Propietats físiques del berili
El metall del berili és molt lleuger i molt rígid. Pes per pes, el beril es sis vegades més rígid que l’acer i manté la seva forma a temperatures altes i baixes. El metall del berili s'utilitza en les indústries aeroespacials i de defensa per a fabricar instruments lleugers de precisió.
Els miralls del telescopi espacial Spitzer i del telescopi espacial James Webb (JWST), previst per al llançament el 2021, estan fets de beril·li. El mirall primari del JWST conté 18 segments hexagonals (cada segment de 4,3 peus de diàmetre) que han de mantenir la seva forma exacta fins i tot a temperatures de -400 graus Fahrenheit i han de ser prou lleugers per portar-se a l’òrbita; el telescopi funcionarà aproximadament a un milió de milles sobre la Terra.
El berili és gairebé transparent als rajos X i el paper de beril·li s'utilitza com a material de finestra a les radiografies i altres màquines de radiació. En els reactors nuclears, s'utilitza metall de berili i òxid de berili per controlar les reaccions de fissió. El beril també s’ha utilitzat en els mecanismes de disparació d’armes nuclears.
Nòdul Bertrandite: Bona part de la bertrandita trobada a Spor Mountain, Utah, es troba en nòduls compostos per fluorita, òpala i bertrandita. El beril es concentra a la zona de fluorita opalitzada externa. Nòduls com aquest poden contenir fins a un 1% de berili en pes. Fotografia de David A. Lindsey, enquesta geològica dels Estats Units.
D’on prové el beril·li?
Es poden extreure dos minerals, bertrandita i beril, per al beril·li i tots dos es troben en associació amb roques ígnies. Tot el beril que s’explota actualment als Estats Units prové del mineral bertrandita.
Fonts de Bertrandite
Una concentració complexa d’esdeveniments ha de tenir lloc per concentrar el beril·li en bertrandita. Primer, un magma ric en fluor, beril·li i sílice ha d’esclatar en una zona on hi ha roques carbonatades (calcària o dolomita). Si la calor del magma escalfa les aigües subterrànies de la zona i fa que l'aigua es desplaci a través de les roques circumdants, l'aigua recull elements d'aquests roques, inclòs el beril; l'aigua pot reaccionar llavors amb roques ígnies o sedimentàries adequades per cristal·litzar minerals, inclosa la bertrandita.
Gemes de beril: Quatre varietats de beril de qualitat de les pedres precioses: d’esquena a l’esquerra, passant en el sentit de les agulles del rellotge: morganita (de color taronja rosat), heliodor (groc), beril verd (pàl·lid verd), aiguamarina (blau-verd). Una quantitat molt petita de subministrament actual de beril·li prové del beril que no és de joia recuperat a la recerca de materials de joia.
Fonts de beril
El beril mineral és la principal font de beril·li extret fora dels Estats Units. El beril es troba més sovint en venes o pegmatites, que són roques que contenen els últims minerals que cristal·litzen d’una gran intrusió ígnia. Les pegmatites es distingeixen per grans cristalls entrellaçats que sovint inclouen elements i minerals inusuals.
Els cristalls puros de beril són incolors, però la inclusió d’altres elements en beril crea unes pedres precioses de colors. El color verd en maragda es deu a traces de crom i de vegades de vanadi a la gelosia de beril. L’aquamarina, de color blau pàl·lid a blau verd, és causada per àtoms de ferro amb un estat d’oxidació de +2 (Fe2+); altres elements dels cristalls de beril produeixen colors que van des de l'or fins al vermell. L’esmeralda facetada més gran d’Amèrica, una pedra preciosa de 64 quirats, es va tallar a partir d’un cristall de color verd de color verd fosc de 310 quilòmetres que es va trobar a la mina Aderald Esmeralda de Carolina del Nord el 2009.
Metall Bertrandite: Un granet de berili de mida marbre. Fotografia de la NASA.
Oferta i demanda de beril·li
Els Estats Units són la principal font de beril·li mundial. Una sola mina a Spor Mountain, Utah, va produir més del 85 per cent del berili minat a tot el món el 2010. La Xina va produir la resta de la resta i menys del 2 per cent provenien de Moçambic i d'altres països. Els dipòsits nacionals també proporcionen quantitats importants de beril·li per al seu processament.
Tres països: la Xina, el Kazakhstan i els Estats Units processen el mineral de beril·li. El 2005, el Departament de Defensa dels Estats Units va iniciar una col·laboració amb una empresa del sector privat per construir una nova instal·lació de processament a Ohio per produir metàl·lic de beril·li d’alta puresa. La instal·lació de tramitació es va completar el 2011 i fins a dos terços de la seva producció s'havia de destinar a la defensa i altres usos finals relacionats amb el Govern.
Els Estats Units van importar aproximadament el 34 per cent de les matèries primeres de beril·li que va utilitzar el 2011, incloent-hi el metall de beril·li i altres materials processats de beril·li utilitzats en la fabricació; dos terços d’aquest material provenien de Rússia i Kazakhstan.
Reciclatge de beril·li
El beril reciclat a partir de la ferralla que queda de la fabricació de productes portadors de beril·li pot proporcionar aproximadament el 10 per cent del consum aparent dels EUA. El consum aparent és una mesura de la quantitat d’un material que s’utilitza realment, calculat com a producció + importacions - exportacions ± canvis en les existències del govern o de la indústria.
Recursos de berili dels Estats Units
És probable que els Estats Units puguin satisfer la majoria dels seus requisits de beril·li procedents de fonts domèstiques. Hi ha reserves substancials provades de bertrandita a Spor Mountain, Utah, i hi ha recursos de beril·li en altres zones de Utah i Alaska. Aproximadament el 65 per cent dels recursos mundials estimats de beril·li no plasmàtic es troben als Estats Units. El Departament de Defensa dels Estats Units pretén contenir aproximadament 45 tones mètriques de pols de metall de beril·li premsat en calent a la Borsa de Defensa Nacional.
Garantir els subministraments futurs de beril·li
Per ajudar a predir on es podrien localitzar els subministraments futurs de beril·li, els científics de la USGS estudien com i on es concentren els recursos de beril·li a l'escorça de la Terra i utilitzen aquest coneixement per avaluar la probabilitat que hi hagi recursos de berili no descoberts. L’USGS ha desenvolupat tècniques per avaluar els recursos minerals per donar suport a la gestió de les terres federals i per avaluar millor la disponibilitat de recursos minerals en un context global. L’USGS també recopila estadístiques i informació sobre l’oferta mundial, la demanda i el flux de beril·li. Aquestes dades s’utilitzen per informar en la presa de polítiques nacionals dels Estats Units.