Usos e mineração do berílio

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Abundância do elemento berílio no…
Universo – 1×10^-7 % da massa (1ppb)
Corpo humano – 4×10^-8 % da massa (0,4ppb)
Crosta terrestre – 1.9×10^-4 % da massa (1,9ppm)
Oceano – 6×10^-11 % da massa (0,6ppt)

Neste vídeo abaixo, idealizado pelo projeto ´Elements Unearthed´, o professor David D. Black explica as utilidades do berílio, os minerais nos quais é encontrado e um pouco sobre a geologia do berílio.

Primeira parte:

Transcrição do vídeo:

Berílio é o segundo metal mais leve, após o lítio. E tem propriedades, como a resistência à corrosão, e dureza cinco vezes maior do que
aço (por massa) o que o torna ideal para muitos usos. É
também muito raro. Embora amplamente espalhado pela crosta terrestre, é somente encontrado em quantidades úteis em poucos minerais fonte. A única fonte comercial de berílio, nos EUA, está localizada em uma região desértica isolada, em Utah ocidental, esta é a história daquele depósito e como é minerado, refinado e transformado no berílio metálico ligas e cerâmicas. Esta é a história de como o berílio é descoberto.

Vc já se perguntou de onde surgem os elementos? Como foram descobertos? Como são minerados, refinados e tornados nos produtos finais? Vc gostaria de saber como materiais como vidro, aço e concreto são feitos? Em saber como a energia é produzida? O impacto ambiental de produtos químicos perigosos
Ou a história da química. Grupos de estudantes de comunidades em todo país estão entrevistando cientistas, engenheiros e historiadores, para responder estas questões em:

A Descoberta Dos Elementos

Nossa descoberta e uso dos elementos químicos. Este episódio foi possível devido à ´Brush Resources´, produtora de produtos de berílio. Nosso expert no assunto é Phil Sabey, gerente de Tecnologia e Qualidade da da instalação de concentração da Brush Resources próximo de Delta, em Utah.

Usos do berílio

Se vc segurar uma peça de metal berílio em suas mãos vc pensará que é plástico, por causa de sua leveza. O berílio é muito requesitado em programas nucleares, É também empregado na indústria aeroespacial, a exploração do espaço profundo precisa do elemento mais sólido que temos, mais leve que alumínio, é cinco vezes mais rígido que o aço, para o mesmo peso. E forma ligas com metais, particularmente o cobre, com propriedades maravilhosas, com performance muito maior.

Com 4 % berílio e 96% cobre, terá uma liga com a dureza do aço para molas, e por volta de 95% da condutividade do cobre puro. Sobre a dureza, vc pode fazer ferramentas para exploração de gás e petróleo. Ferramentas não-magnéticas, para aplicações em computadores, Por causa de sua leveza, dureza, habilidade de absorver calor sem expandir, e outras propriedades, o berílio é usado em aplicações aeroespaciais.

É encontrado em muitas partes no Ônibus Espacial, tal como o sistema de freios, saída dos motores e nos para brisas. É usado para os segmentos de espelhos e outros componentes do Telescópio Espacial James Webb. Por causa de sua termoestabilidade o berilo pode lidar com o frio extremo do espaço melhor do que espelhos de vidro.

Os 18 segmentos de espelhos do Telescópio Webb que resultam em uma área de 25 metros quadrados. Que é várias vezes maior do que o espelho primário do telescópio Hubble. Por ser um telescópio de infravermelho seus componentes devem ser protegidos do Sol. Para captar o calor de galáxias muito distantes. Os segmentos de espelho de berílio devem perfeitamente moldados para criar uma parábola, numa temperatura de operação de 35 Kelvin. Foram testados em condições extremamente frias e as deformações anotadas, e então polidas para compensar as distorções.

– É transparente para os raios x. Então, outro uso para o berílio é nos equipamentos de raios-X, estes usualmente possuem uma janela de berílio. – O berílio é também usado para a estrutura de giroscópio guia de alta velocidade, nos foguetes Saturn-5. E em mísseis, e guia óptico de alta velocidade para satélites de meteorologia. Por ser opaco para nêutrons o berílio é usado como um moderador em reatores nucleares. E tubos de berílio são usados em guias de feixe de partículas no Large Hadron Collider (LHC) no Cern e no acelerador linear em Stanford, na Califórnia.

O berílio é usado pq a sua dureza permite que alto vácuo seja mantido dentro do tubo de berílio. Sua estabilidade térmica permite o cano em uma temperatura ideal, somente alguns graus acima do zero absoluto. E a natureza diamagnética do berílio não interfere com os fortes imãs usados para acelerar as partículas.

Um dos nossos clientes das ligas são para conectores, para computadores, automóveis eletrônicos, pela alta resistência à corrosão, corrosão pela água salgada, oxidação pelo ar, e o efeito memória, podem fazer um bom contato. Um exemplo, que deve ser de 70 ou dos 80, era o comando elétrico em janelas nos carros. Muitos falhavam, as indústrias resolveram o problema movendo os botões para o console, outros pagaram o preço de alguns cents por chave usando berílio e cobre nos contatos, deixando os comandos nas portas, que era mais conveniente para as pessoas

O berílio também tem excelentes propriedades acústicas, por causa de seu baixo coeficiente de expansão. E é usado para fazer os Tweeters em sistemas de alto-falantes de boa performance. Por causa de sua dureza e resistência ao desgaste, molas de liga de berílio e em balancim, são usados em relógios de precisão. E finalmente, ligas de berílio e cerâmicas são usadas em dissipadores de calor e contatos em aplicações eletrônicas e em telefones celulares e portas de carros.

No geral, o berílio é um elemento extremamente útil.

Fontes de berílio

O berílio é o primeiro membro da família dos alcalino-terrosos dos elementos. O que significa que é altamente reativo e facilmente ligado para formar compostos. Mas é difícil de separar como metal puro. Berílio foi descoberto Louis-Nicolas Vauquelin em 1798 como um componente do berilo e em esmeraldas.

Friedrich Wöhler e Antoine Bussy isolaram, independentemente, o berílio metálico em 1828 pela reação de potássio com cloreto de berílio. Sabemos agora que o berílio é encontrado somente em alguns poucos minerais. Incluindo a família do berilo e em bertrandita.

Berilo é um cristal hexagonal de ciclossilicato de berílio e alumínio. Pode ter várias cores dependendo das impurezas. Quantidades traço de cromo ou algumas vezes vanádio resultam em uma cor verde profunda, e é chamado esmeralda. Esmeraldas são consideradas jóias já a centenas de anos, hoje em dia a principal fonte de esmeraldas é a Colômbia, na América do Sul.

Colar de esmeraldas do acervo do National Museum of Natural History

Quantidades traço de íon ferro 2+ produzem uma variedade de verde azulado de berilo, chamado de água-marinha. Pequenas quantidades de ferro 3+, produzem matizes de berilo do amarelo dourado até um amarelo esverdeado chamado heliodoro.

Heliodoro e água-marinha do acervo do National Museum of Natural History

Impurezas de manganês 2+ produzem um berilo rosa, chamado morganita. Berilo completamente puro é sem cor e é chamado gochenita.

Morganita e heliodoro

A forma mais rara de berilo é o berilo vermelho. Minerado somente nas montanhas de Wah Wahm no sudoeste de Utah. Tem a sua cor por causa do manganês 3+. Tem um vermelho mais forte do que a morganita, além dessas variedades de gemas de berilo existe berilo que não é gema, que é opaco e considerado semiprecioso. É extraido principalmente no Brasil, em Minas Gerais. Embora existam alguns depósitos em Colorado e New England. É o mineral do estado New Hampshire.

Berilo vermelho e esmeralda, da coleção de Keith e Mauna Proctor.

A bertrandita é um mineral rosado consistindo de hidróxido sorossilicato de berílio não forma cristais muito grandes, tende a ser encontrado ligado a grãos de pegmatita ígnea, como o granito. A bertrandita nas montanhas Spor em Utah ocidental é encontrado em riolito altamente alterado, e é o único depósito grande o suficiente e concentrado o suficiente para minerar comercialmente. É a única fonte de berílio para todo o EUA. O berílio é também encontrado em outros raros e poucos minerais.

Bertrandita e berilo, em exposição na instalação da Brush Resources, em Delta.

Tal como crisoberilo aluminato de berílio Fenaquita que é silicato de berílio. Euclásio que é um silicato hidratado de berilo e Alumínio Hambergita que é borato de berílio. E berilonita que é fosfato de sódio e berílio. Origens geológicas do depósito de bertrandita em Utah ocidental.

Fenaquita, euclásio, hambergita e berilonita.

Para entender a origem dos depósitos de berílio na Montanha Spor temos que voltar para quando Utah ocidental ainda estava sob o oceano. Por centenas de milhões de anos este fundo de oceano construiu gradualmente camadas de xisto, calcário e dolomita. A placa tectônica da América do Norte começou a se separar do resto da Pangea a cerca de 200 milhões de anos atrás. E estava movendo-se para oeste na placa Farallon, que foi subduzindo sob a margem ocidental da América do Norte.

Os sedimentos transportados para baixo com ela foram aquecidos e subiram para superfície para resfriar como granitos da montanha Serra Nevada. Pela primeira vez, a metade ocidental de Utah e Nevada subiram acima do oceano. Em seguida, cerca de 150 milhões de anos atrás, algo aconteceu, que não é completamente endentido, a placa da América do Norte acelerou. Em fez de subduzir o resto da placa Farallon foi empurrado no oeste da América do Norte Raspando e arrastando as raízes do continente com ela. Esta fricção causou uma onda de pressão de falha e formação de montanhas que viajou do oeste para leste por Nevada, tornando-se a orogenia de Nevada em seguida, em Utah, na chamada orogenia Sevier, de 125 a 75 milhões de anos atrás. Durante o período Jurássico, uma gigantesca cadeia de montanhas que rivaliza com as Rochosas assentou-se na borda Utah Nevada, com sedimentos arrastados, em um mar interior, a leste para formar as camadas superiores do platô de Colorado enquando os dinossauros vagavam em lama e pântanos. Estes pântanos tornaram-se depósitos de carvão de Utah Central e Oriental. Com a falha continuando a leste encontrou o espesso platô de Colorado e inclinou-se em um gigantesco anticlinal chamado San Rafael Swell .

Quando chegou Colorado e Wyoming cerca de 55-60 milhões o impulso da falha criou a Orogenia Laramide que resultou nas Montanhas Rochosas. Cerca de 50 milhões de anos atrás a placa norte-americana desacelerou mais uma vez e os restos da placa Farallon colapsou por baixo ressoando de um modo de onda de leste para oeste. Uma onda de vulcanismo viajou com ela. Movendo-se por Colorado, Utah e Nevada. Muita da mineralização encontrada nestes Estados ocorreu nesta época. Incluindo a prata, o cobre zinco, chumbo, manganês e depósitos de berílio de Utah.

Em Utah ocidental, o vulcanismo produziu várias zonas vulcões andesíticos com caldeiras e dos fluxos de cinzas, incluindo o Monte Thomas-Drum.Com caldeiras na montanha Keg e na Montanha Desert. Tudo isso ocorreu por volta de 35 a 39 milhões de anos atrás, e continuou por pelo menos 30 milhões de anos. Por várias fases. Na primeira fase magmas ricos em quartzo formaram caldeiras e fluxos de cinza que cobriram boa parte da área. E produziram depósitos de ouro, cobre e de manganês, do distrito Detroit na Montanha Drum.

A segunda fase da área de vulcanismo ocorreu como as celdeiras subduziram ficaram cheias de riolito na caldeira do Vale Dugway. Por volta de 38 a 32 milhões de anos. Estes riolitos formam agora o núcleo da Montanha Topaz, com seus topázios e granadas.

As antigas falhas inversas e caldeiras colapsadas criaram fraturas que serviram como avenidas para veios intrusivos de mineral magmático. Iniciando 25 milhões de anos atrás, uma terceira fase de vulcanismo empurrou domos de riolito altamente alcalino, rico em flúor e berílio para cima por essas fraturas, o mineral de flúor e berílio formaram gases que foram injetados nas falhas inversas e eventualmente encontraram água subterrânea. A água subterrânea que brotou como vapor quebrando o riolito em volta e forçando o mineral de berílio a precipitar pelas fraturas e espaços vazios na rocha de riolito. Gradualmente, cristais de topázio, fluorita, granada e bertrandita foram depositados na cadeia Thomas-Spor e berilo vermelho nas montanhas Wha Wha.

Ainda, elementos traço, como urânio, lítio, alumínio, zircônio, ferro e tório foram também depositados. Agora você sabe de onde vem o berílio.

Os minerais fonte, seus usos e a história geológica dos depósitos de bertrandita,
nas montanhas Spor em Utah, na parte 2 continuaremos a explorar como o berílio é minerado, observando a história das operações de mineração, como a bertrandita é minerada e refinada atualmente e seus perigos à saúde.

Mapa mental

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Todo material presente neste texto, incluindo vídeos, imagens e informações são originais do site http://elementsunearthed.com/, e a publicação foi autorizada por David V. Black. Agradecemos a gentileza.

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