在科技日新月異的今天,不僅是傳統的材料讓科學家們給玩出了花,還有一些我們很少聽到的冷門材料,同樣具有不俗的前景。
就比如新疆發現的鈹礦,價值超過了稀土礦,將來會成為一種新的航天材料。
或許很多人對鈹這個元素並不是很熟悉,對它的了解也就停留在背元素周期表,它在第一句「氫氦鋰鈹硼」裡面。
氫和氦我們都比較熟悉,它們是宇宙中數量第一多和第二多的元素。
鋰有鋰電池,硼有硼砂、硼酸等消毒殺毒的藥劑,那麼鈹有什麼作用呢?
鈹一般很少被用在生活中,所以大家對它的了解可能比較少,但是在很多高科技領域,鈹是必不可少的材料。
鈹元素位於第二周期的第二主族,是鋰的鄰居,與鎂和鈣同族。
雖說是同族,但是鈹元素和它的名字一樣,特別皮,它竟然「叛變」了第二主族,跑去和第三主族一起玩,變成了兩性金屬。
鈹既能溶於酸也能溶於鹼,不僅如此,它還做了一個違背祖宗的決定。
我們都知道,金屬更偏向於形成離子化合物,比如氯化鈉、氯化鉀、硫酸鎂等,但是鈹元素更偏向於形成共價鍵,它會呈現與同族元素完全反常的化學性質。
鈹在空氣中會與氧氣反應生成氧化物,所以鈹的化學性質在常溫下並不活躍,即便加熱到紅熱狀態,它也穩如老狗。
還有一點,與鈹同族的鎂和鈣,它們的離子在適量的情況下,對人體沒有危害,反而對人體還有一定的幫助。
但是人體不能存在任何鈹,鈹是有毒的,即便是單質的金屬鈹也是有微量毒性,在接觸含有鈹的物品時,需要非常小心。
鈹被排出人體的速度非常緩慢,引起器官的病變甚至是癌變。
因此在新疆發現的鈹礦,其實非常危險,具有很強的毒性,附近的水源和土壤裡面也會含有鈹,採礦的工人們需要小心。
雖然鈹元素很皮,而且還具有毒性,但是它的作用卻是非常大的,比稀土元素還要寶貴。
鈹所在的第二主族一共有6種元素,它們還有一個名字叫鹼土元素,分別是鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鐳(Ra),其中鈹又被稱為「輕稀有金屬」。
從名字就能看出,鈹在地殼中的含量比鎂還有鈣少很多。
鈹含量少,但是作用大,航空航天、核電站、放射性治療中都有它的身影。
鈹的密度很小,性質穩定,可以被當作航空金屬加以利用。
如果使用傳統的材料,人造衛星每增加1千克,整個火箭的重量就要增加500千克,對於太空飛行器械來說,重量都是精打細算的。
常用的航天金屬是鋁和鈦,鈹的密度比它們要小很多,強度是鋼的4倍以上,使用它來代替鋁和鈦,可以有效減輕火箭的重量。
大部分金屬會反射X光,所以我們照片子,才會將骨骼這麼清晰地展現,因為骨頭中含量最高的就是鈣。
但是鈹可以被X光透過,被稱為「金屬玻璃」,常被用於X射線管的小窗口。
並且鈹的原子核在被X射線、伽馬射線等照射時,會產生中子,因此它是核工業中的重要中子源。
中子是引發核裂變、核聚變的重要因素,總之,不論哪種核反應,都離不開中子轟擊原子。
然而,中子也是產生輻射最重要的原因,核被與輻射聯繫在一起,就是因為在反應過程中總會有多餘的中子產生。
鈹不僅是中子源,也是很好的中子減速器。
為了保護周圍不被中子攻擊到,一般的核反應堆都有一層減速帶,包裹在外面。裡面就含有鈹,這樣多餘的種子才不至於逃逸到外面引發危險。
鈹的氧化物還具有反射中子的效果,可以有效保護核反應堆四周。
人類使用鈹元素的時間比較久遠,在上個世紀40年代以前,鈹就被用於醫療和中子源領域。
在40至60年代,發現它對中子有一定的吸收、反射作用,因此被廣泛用於核反應領域。
60年代以後,被投入到航天領域工作。
新疆發現的鈹,將被用於我國未來的航空航天,未來某一天,它會出現在火箭上。
含量太少了
如果使用鈦和鈹製作同一個人造衛星,鈦完成後的重量是700多千克,而鈹製作的衛星,160千克都不到。
然而就是這樣的鈹,它大部分都是蘊含在礦石裡面,全世界的儲量只有大約40萬噸。
所以,此次新疆發現的鈹,不會輕易出口,作為未來航天材料的儲備。
目前工業上只有兩種鈹礦具有開採的意義,一種是綠寶石,它是鈹-鋁矽酸鹽礦物;另一種則是羥矽鈹石,用於提取鈹-銅合金。
我國的鈹儲藏量大約2.1萬噸,開採成本非常昂貴,目前還沒有必要將其投入使用,因此新疆的鈹礦山不會被開採,也就不會出口鈹礦石。
鈹礦的開採和稀土礦一樣,需要使用大量的化學藥劑,甚至於還要動用放射性元素,對周圍的環境破壞非常嚴重。
發現鈹礦的地方位於新疆和田,這裡也是我國著名玉石和田玉的產地,由於長期的開採,和田地區的環境污染非常嚴重。
為了保護當地的環境,以及考慮到鈹是具有很強毒性的金屬,暫且不會開採這些鈹礦。
某種程度上說,鈹比稀土金屬還要貴。所謂稀土金屬,是指鑭系、鈧、釔等十幾種金屬的統稱,它們常常聚集在礦石裡面,因為十分稀少,被稱為稀土礦。
全世界有大約250種稀土礦,它們中各元素的含量和種類也不同。
作為曾經的稀土大國,我國在上面栽過很嚴重的跟頭,因此對於此次的鈹礦石,我國決定在沒有發展出成熟的開採技術之前,以保護為主。
稀土悲劇
我國曾經是稀土礦的重要出口國,原本的稀土儲備占據了全世界的71.1%,然而由於過度的開採,我國的稀土含量目前僅占全世界的23%。
在我們出口的時候,國內的稀土提純技術還不夠先進,所以我們低價出口原稀土礦,高價購買其他國家提純之後的稀土金屬。
等到我國將稀土的技術發展起來,準備開展我國自己的稀土工業時,我國的稀土儲備量出現了暴跌,以至於我國需要向國外進口稀土礦。
曾經因為開採稀土,我國破壞了大量的山體、土地,並且造成了非常嚴重的環境污染。
稀土開採屬於重金屬行業,會產生大量的重金屬離子進入水源、土壤之中,很多稀土礦周圍的農民以及參與稀土開採的工人,都患上了嚴重的疾病。
當時監管不嚴,導致私自開採稀土的情況非常嚴重。
這樣的結果就是中國的稀土產量嚴重過剩,是全球稀土消費的3倍以上,導致稀土價格下跌,我們用「白菜價」賣出去了很多稀土礦。
最便宜的時候,稀土礦氧化鈰的價格僅為1千克18元,比豬肉都便宜。
據粗略統計,我國的稀土有大約三分之二已經外流,剩下的稀土儲量很有可能不夠自身的發展。
為此我國開始限制稀土的開採以及出口。
稀土在多個領域都有著重大的作用,其中包括電子產業、超導體材料、雷射、核工業等,尤其是在軍事領域,稀土的意義不言而喻。
稀土元素主要是作為添加元素,提升原本元素的各種性質,改善它的性能。
有了稀土元素的前車之鑑,我國這次會好好保護新疆的鈹。
【免責聲明】文章來源於網絡,版權歸原作者所有。如涉及作品版權問題,請與我們聯繫,我們將刪除內容!特別說明,本站分享的文章不屬於商業宣傳。