探秘地球 | 最轻的战略性金属矿产：铍

2022.11.01 中国矿业报

　　◎ 古阿雷任军平

　　铍（Be），是所有金属中最轻的一种，不过别小瞧他，他可是原子能、航空航天、计算机、汽车以及冶金工业中不可缺少的功能材料、结构材料和关键性原料，目前已被中国、美国、日本、澳大利亚等世界主要经济体列为战略性金属矿产，下面让我们一起来认识一下它。

　　铍的发现史

　　铍的发现可以追溯到18世纪末。1798年，法国化学家沃克兰（L.N. Vauquelin）对秘鲁产出的绿柱石和祖母绿进行化学分析时发现了铍。但直到30年后的1828年由德国化学家维勒（F.Wohler）用钾还原氯化铍获得了金属铍。1932年，世界上第一个工业化生产铍的工艺装备投产，从而开创了金属铍应用的新纪元。21世纪以来，铍“隐姓埋名”的时期已经过去，全球每年铍产量200多吨。

　　铍的主要特性

　　铍作为碱土金属的第一个成员，属于稀有轻金属，具有密度低、熔点高、弹性模量大、拉伸强度大、热导率高、耐腐蚀性强、尺寸稳定性好、中子吸收截面小等诸多优异的性能。比重比铝轻1/3，刚性比钢高约50%，传热本领是钢的3倍，是金属中良好的导体；透X射线的能力最强，约为铝的17倍；声音在铍中的传播速度很高，约为在钢中传播速度的2.5倍，为空气中传播速度的38倍。除此之外，铍还具有强毒性，可导致肺癌或一些肺部慢性病。

　　铍的广泛应用

　　铍的诸多优异性能使其成为航天航空、国防军工和核工业等高尖端领域不可替代的材料。目前，工业上经济利用的主要有两种：一种是火山-热液型羟硅铍石，作为美国的主要提铍矿物；另一种是其他国家开采的花岗伟晶岩型绿柱石，是各国进口和储备的对象。世界上将铍矿石和精矿加工成铍产品的国家只有3个，中国、美国和哈萨克斯坦。铍的广泛应用也被业界赋予了很多称呼，如“宝石界的名门望族”“航空界的高精尖”“核武器的定心丸”“商业界的多面手”等。

　　宝石界的名门望族：含铍的主要矿物绿柱石家族，可谓是宝石界的名门望族。家族掌门人当属纯绿色的祖母绿，其次是蓝色的海蓝宝石，其他宝石级还包括红色的红绿柱石、粉色的摩根石、亮黄色和黄绿色的金绿柱石等等，金绿宝石自己还有两个妹妹，一个是有猫眼效应的猫眼石；另一个是有变色和猫眼效应的变石。

　　航空界的高精尖：铍作为一种重要的轻金属，其密度要比铝小许多，而强度比钢还大。因此，铍是一种极其重要的宇航材料，兼具铍和铝各自优势的铍铝系列合金，被广泛用作空间飞行器的结构材料，如人造卫星以及宇宙飞船的基架、梁柱和固定桁梁等。

　　核武器的定心丸：铍的中子散射截面大，吸收截面小，适于作核反应堆和核武器的反射和慢化剂，是试验堆和航天、潜艇等动力堆反射层的主选材料，可以有效降低核裂变的速度。此外，由于超强的尺寸稳定性、良好的热学特征和优秀的力学性能，铍成为惯性导航系统中最理想的结构材料，1956年铍制陀螺仪的诞生极大地改变了核武器领域，核潜艇安装上铍制静电陀螺导航仪后，既提高了潜艇导航精度，又增强了其隐蔽性；洲际弹道导弹应用上铍制陀螺仪后，打击效能极大地提升。自1956年铍金属成为陀螺仪的理想材料至今，仍没有其他任何一种金属材料能够撼动铍在陀螺中的地位。

　　商业界的多面手：在医疗领域，高刚性和强透X射线能力使其成为医疗器械领域不可替代的原材料；在计算机领域，高弹性、高导电性和高热导率使其成为计算机系统中接插件的首选材料；在通信领域，高弹性和强抗腐蚀性使其成为海底通信电缆中不可或缺的原材料；在音乐领域，声音在铍中的高传播速度和高频率，使其制作的铍箔片应用于各大音响公司旗舰产品中；在汽车领域，铍铜合金作为电子元件广泛用于汽车发动机控制系统、传感器、RF连接器等。

　　铍矿的形成

　　铍的矿物有上百种，常见有绿柱石、羟硅铍石、硅铍石和金绿宝石等。自然界中铍以伴生矿产出居多，据统计，与钽铌铍伴生占48%、与稀土元素伴生占27%、与钨伴生占20%。按矿床成因类型，主要包括3种常见的矿床类型：第一种是绿柱石花岗伟晶岩型矿床，分布于美国、巴西、印度和俄罗斯等国家；第二种是凝灰岩中羟硅铍石层状矿床；第三类是正长岩杂岩体中含硅铍石稀有金属矿床。

　　铍矿的分布

　　作为一种稀散元素，铍全球分布较为集中，据美国地质调查局（2022）统计，已探明铍资源量超过10万吨，其中60%分布在美国，储量比较大的国家还有巴西、俄罗斯、加拿大、墨西哥、哈萨克斯坦，非洲的莫桑比克、马达加斯加、乌干达等国也有相当可观的储量。

　　（作者单位：中国地质调查局天津地质调查中心，南部非洲矿业研究所）