3. Получение вещества

В природе оксид бериллия встречается в виде минерала бромеллита. Получают оксид бериллия термическим разложение гидроксида бериллия и некоторых его солей (например, нитрата, основного ацетата, карбоната и др.) при температуре от 500 до 1000°С. Полученный таким образом оксид представляет собой белый аморфный порошок. В виде кристаллов оксид бериллия может быть получен нагреванием до высокой температуры (плавлением) аморфной формы или, например, при кристаллизации из расплавленных карбонатов щелочных металлов. Упругость пара ВеО незначительна, поэтому в отсутствие паров воды это наименее летучий из всех тугоплавких оксидов. Примесь таких оксидов, как MgO, CaO, Al₂O₃, SiO₂, ещё больше понижает летучесть ВеО из-за химического взаимодействия между ними. В присутствии паров воды при 1000—1800°С летучесть оксида бериллия сильно возрастает в связи с образованием газообразного гидроксида бериллия. Оксид бериллия обладает очень высокой теплопроводностью. При 100° С она составляет 209,3 Вт / (м К), что больше, чем у любых неметаллов и даже у некоторых металлов.

4. Применение

Ядерные реакторы

Высокая огнеупорность, благоприятные ядерные свойства, хо­рошее сопротивление тепловому удару позволяют применять оксид бериллия в качестве конструкционного материала в ядерных реак­торах. Известен целый ряд эксплуатируемых, строящихся и проектируе­мых реакторов, в которых оксид бериллия используется в качестве замедлителя и отражателя.

Очень большое значение имеет оксид бериллия в высокотемпера­турных реакторах. Повышение температуры активной зоны зна­чительно улучшает характеристики реактора (увеличивается к.п.д., улучшается экономичность, удешевляется стоимость реактора и т. д.), что особенно важно для авиационных и ракетных ядерных двигателей. Стремление повысить температуру активной зоны реактора вызвало интерес к неметаллическому топливу, дисперги­рованному в керамических матрицах. Детальное обсуждение свойств, необходимых для матричных материалов, применяемых в диспер­сионных тепловыделяющих элементах, привело к выводу, что оксид бериллия является наилучшей матрицей для диоксида урана при температурах выше 600 °С. Подобные тепловыделяющие элементы начинают все больше и больше применяться в современ­ных реакторах.

Тигли

Тигли из оксида бериллия широко применяются для плавки раз­личных металлов и сплавов. Они выдерживают нагревание до 1950 °С, а в инерт­ной атмосфере или вакууме могут быть использованы до температуры 2000° С.

Испарение больших количеств кобальта, железа, никеля и крем­ния показало, что тигли из оксида бериллия, в которых производи­лось испарение, могут быть использованы многократно, несмотря на высокие рабочие температуры. Тигли из ВеО успешно использовались для плавления урана, титана и тория. Их можно применять также для плавки шлаков и стекол.

Тигли из оксида бериллия применяются для выплавки чистого бериллия и чистой платины в вакуумных индукционных печах. При плавке железа в подоб­ных тиглях его слитки получаются чище, чем при аналогичной выплавке в тиглях из окиси магния или глинозема.

Печи, огнеупоры

Оксид бериллия является прекрасным огнеупорным материалом, применение которого часто дает единственное решение при прове­дении некоторых высокотемпературных процессов. Высокое удельное электросопротивление в сочетании с высоким сопротивле­нием восстановлению углеродом делает оксид бериллия отличным материалом для изготовления отражательных экранов в индукцион­ных печах.

Весьма эффективным огнеупорным материалом, который может быть применен при температуре порядка 1750° С, является пено- бериллиевый легковес. Метод изготовления этого материала позволяет получать изделия с широким диапазоном объемных весов, что в свою очередь дает возможность регулировать пористость, их теплопроводность, газопроницаемость, прочность и дру­гие свойства. Повышенная термическая стойкость и благоприятные ядерные свойства пенобериллиевого легковеса делают его материа­лом, пригодным для использования в ядерных реакторах.

Медно-бериллиевая лигатура

Одной из основных областей применения оксида бериллия яв­ляется промышленное получение медно-бериллиевой лигатуры, содержащей около 4% бериллия (остальное — медь). Бериллиевые бронзы с меньшим содержанием бериллия также начинают находить применение благодаря наличию у них особых свойств и более низкой стоимости.

Стекла

Оксид бериллия как компонент входит в состав стекла. Одной из основных причин, толкнувших иссле­дователей на поиски стекол, содержащих ВеО, явилось развитие рентгенотехники. Нужны были стекла, прозрачные для рентгено­вых лучей. Предполагалось, что такими могут быть стекла, изго­товленные из оксидов, основу которых составляют элементы с ми­нимальным атомным весом.

Оксид бериллия применяется как компонент не только специаль­ных высококачественных стекол, обладающих большим коэффи­циентом рассеяния и малым коэффициентом преломления, но также и стекол, хорошо пропускающих ультрафиолетовое излучение.

Авиация

Хорошая устойчивость оксида бериллия против теплового удара послужила причиной интенсивных исследований ВеО с точки зре­ния применения его в качестве материала для изготовления лопастей газовых турбин и деталей реактивных двигателей.