寻“铍”？用“铍”！

寻“铍”？用“铍”！

编者按：

上一期科普介绍了最轻的金属锂，这一期我们重点来介绍铍。铍是最轻的碱土金属元素，在地壳中呈分散状态。含铍的水热溶液在围岩裂隙、孔洞中或岩层之间固化时极易形成含铍矿物，且多数赋存在绿柱石中以铍硅酸盐形式产出。含铍矿石约30多种，最具经济价值的主要有绿柱石(Be3Al2[SiO3]6)、金绿宝石(BeAl2O4)、硅铍石(Be2SiO4)等。

铍相关关键词搜索量（数据来源：百度）

让我们先从世界上知名的

“克什米尔海蓝宝石之王”

发现和开采过程的视频介绍

一起来揭开铍的神秘面纱

↓视频建议横屏播放哦

King of Kashmir

（资料源于Daniel Trinchillo）

目录

1 珍贵的含铍宝石

2 铍的应用

3 中国铍资源现状

在我国的文学历史中，也有铍的身影出现：

“……其他祖母绿、猫儿眼，诸般异宝，

目所未睹，莫能定其价之多少”

——《杜十娘怒沉百宝箱》

在明代文学家冯梦龙笔下

一个执著追求心中美好愿望的女性形象

跃然纸上

祖母绿、猫眼这些隐喻女主高洁品质的“异宝”

也进入了人们的视线

这些令众人梦寐以求的美丽宝石

引发了一众科学家的好奇

法国化学家沃克兰

（图源chembeango.com）

1798年，法国化学家沃克兰

对绿柱石和祖母绿进行化学分析时

首次发现了铍

沉睡在绿柱石中的“宝贝”铍元素

终于被发现了

1828年，德国化学家维勒用金属钾

还原熔融的氯化铍而得到单质铍

并把它命名为Beryllium（取自绿柱石beryl）

（图源baike.sogou.com）

在一众含铍宝石中

最具经济价值的为

绿柱石

金绿宝石

硅铍石

硅铍石，主要成分为Be2SiO4

（图源mindat.org）

现在，让我们来看看

各族矿物中重要的宝石级“成员”吧

1）绿柱石族✦

主要成分为铍-铝硅酸盐（Be3Al2[SiO3]6）

晶体呈六方柱形，柱面有纵纹

硬度为7.5~8，比重为2.63~2.80

绿柱石颜色很丰富，可以从无色到褐色

常见的绿柱石宝石级品种有

祖母绿、海蓝宝石、

金绿柱石、粉色绿柱石、红色绿柱石等

在自然界中多与其他矿石共存

① “绿宝石之王”——祖母绿

祖母绿，四大名贵宝石之一

因鲜翠欲滴的颜色广受东西方喜爱

据考证，生活在距今4000多年的古埃及人

就将祖母绿用作珠宝

在东方，明清两代王公贵族也钟爱祖母绿

明万历帝、慈禧太后的陪葬品中均有祖母绿

祖母绿原石

（图源Muzo Emerald Colombia）

祖母绿&项链

（图源GIA、卡地亚、宝格丽官网）

祖母绿的主要产地有

哥伦比亚、巴西、赞比亚、巴基斯坦

印度、南非、津巴布维、中国等

我国绿柱石资源虽然丰富且分布广泛

但高档祖母绿的宝石矿资源相对匮乏

祖母绿矿床分布

（图源《世界主要彩色宝石产地研究》）

② “夜光宝石女王”——海蓝宝石

英国女王巴西海蓝宝石皇冠、项链

（图源STEPHEN SILVER）

海蓝宝石呈天蓝-海蓝色

在夜间灯光照射下

会呈现出比白天更耀眼的光芒

因此被称为“夜光宝石女王”

“天使掉落人间的眼泪”

顶级海蓝宝石为“圣玛利亚”

主要产于巴西Santa Maria de Itabira矿

它是宝石级海蓝宝的主要产区

可惜，现在这个矿区几乎开采殆尽

非洲、莫桑比克、印度等矿区

也能产出优质的海蓝宝石

海蓝宝石

（图源DUPUIS）

海蓝宝石&戒指、项链

（图源GIA、宝格丽官网）

③ 绿柱石家族闪耀的明珠

——金绿柱石、粉色绿柱石、红色绿柱石

金绿柱石（Heliodor）

英文名来自希腊语的太阳

是黄至褐色的绿柱石

“石”如其名

金绿柱石呈现太阳一样闪耀的黄色

璀璨夺目

虽然市面上流通较少

但其独特的金色光泽也吸引了一众爱好者

金色绿柱石

（图源ins@portugalgemas）

粉色绿柱石（摩根石Morganite）

其颜色介于粉红色到橙-粉红色

由于其娇艳的粉红色受到人们的追捧
优质者价格更是在祖母绿之上

摩根石

（图源ins@mineralsparadise）

红色绿柱石，又称柏比氏石、红桃色绿玉

指一类深粉红色至暗的浅褐色的绿柱石

红色绿柱石碱金属含量很低，且不含水

锰含量约为粉色绿柱石的20倍

但可惜的是，由于开采困难

红色绿柱石并没有制作首饰的经济价值

红色绿柱石原石

（图源Arkenstone）

2）金绿宝石族✦

主要成分为氧化铝铍（BeAl2O4）

晶体呈板状、短柱状

晶面常见平行条纹

多呈假六方的三连晶穿插双晶

硬度8.5，比重3.72

透明度较好

呈现深浅不同的黄或黄绿色至棕色

部分金绿宝石具有特殊光学效应

① “斯里兰卡国石”——猫眼

具有猫眼效应的金绿宝石称为猫眼

是金绿宝石中最受人们喜爱、

关注度最高的宝石

打磨后的猫眼

（图源ins@batuakikpermata）

由于宝石内含微小、平行排列的

细丝状、管状包裹体

在光源的照射下

猫眼石中会出现一条像猫的竖瞳的“眼线”

随着宝石的转动或光源的移动眼线灵活摇摆

享誉世界的猫眼产于斯里兰卡西南部的

特拉纳布拉和高尔等地

金绿宝石猫眼戒指

（图源文诚珠宝官网）

② “白昼的祖母绿，黑夜的红宝石”

——亚历山大石

具有变色效应的金绿宝石

被称为亚历山大石，又称变石

在日光或者日光灯下表现为绿色为主

在白炽灯或者烛光下则呈现出红色为主

原石→打磨后在不同光源下的变石

（图源GIA官网）

变色效应最好的亚历山大石

产于俄罗斯乌拉尔

该矿床位于东乌拉尔北部

隆起的一个构造结合地带

其中，亚历山大石呈斑晶产在云母岩中

粒度较小、质地透明，日光下呈蓝绿色

而斯里兰卡产出的亚历山大石以黄绿色为主

看完珍贵美丽的含铍宝石后

你是否还是意犹未尽呢？

跟随我们的脚步

一起看看“毒玫瑰”铍还有什么作用吧！

铍的主要应用领域

（数据来源：华经情报网）

铍属于稀有轻金属

优异性能多：

密度低，熔点高，弹性模量大，拉伸强度大

热性能优异，尺寸稳定性好，中子吸收截面小

X射线透射性好等

应用领域广：

核工业、武器系统、航空航天工业、

国防尖端技术、电子工业、汽车行业、

家用电器、医疗等

被称为“超级金属”、“尖端金属”、“空间金属”

铍被用于宇宙望远镜的反射镜上

（图源Chem-Station化学空间）

1）核工业✦

铍在某些核裂变反应堆芯部可作屏蔽材料

可以有效提高裂变反应效率

纯氧化铍通常用做原子能反应堆的中子减速剂

铍在核工业中的应用

（图源百度百家号@新浪财经）

2）铍铜合金✦

铍消费最大的领域是铍铜合金

就是常说的铍青铜

被称为铜合金中的“弹性之王”

占铍合金消费的90%以上

其强度约为其他铜合金的2倍

且具高热导率和电导率

故用于电子仪表工业中导电弹力元件

由于其耐磨性能好

也用作计算机和民航客机中的轴承

而且铍铜合金冲击时不产生火花

常被用作制造防爆工具的材料

铍铜合金

（图源百度百科、万国企业网）

3）铍的同位素✦

铍 (4Be) 有11种已知同位素

其中，9Be 是稳定的，并且是原始核素

而高层大气中的氧受宇宙射线散裂

会产生放射性10Be，半衰期约为150万年

它是铍放射性同位素中最稳定的

其生成后可以在土壤表面积累

并存留较长时间

因此

10Be及其衰变产物可用于检测

自然水土流失、成土作用和红土的形成

黄土高原水土流失

（图源chinawenhua.com.cn）

此外

10Be在地球科学、环境科学等方面

也有着广泛的应用

格陵兰岛

（图源@新浪科技）

10Be在格陵兰岛冰芯和海洋沉积物中

均有发现

在测定过去200年沉积的

冰芯10Be含量时

发现10Be生成率与太阳活动成反比

通过研究冰层中10Be含量

可以得知太阳活动情况

另外

当地球磁场较弱时

地球上方的电离层和磁层就会随之变弱

宇宙射线中的高能粒子

到达地表发生裂变反应生成10Be

在最后一个冰河时期的海洋沉积物中

10Be含量比后冰河时期高出25%

这告诉我们当时地球的磁场比现在弱得多

铍是我国重要的战略资源

铍的某些性能

（特别是核性能和物理性能）

是其它任何金属材料所不能替代的

1）从产量方面看

中国仅次于美国，

是全球第二大铍生产国

2020年中国铍产量占全球铍总产量的29.17%

2020年全球主要铍生产国产量占比情况

（图改自华经情报网）

2014-2020年

中国铍产量占比呈增长趋势

2014-2020年中国与美国铍产量对比

（数据来源：华经情报网）

2）在空间分布上

我国铍矿床高度集中

尤其集中在新疆、四川、云南、内蒙古

广东、江西、湖南等省份

其中新疆铍矿基础储量最高

达1.69万吨，占全国铍储量的一半以上

阿尔金吐格曼北锂铍矿(a-c)和南段(d-f)伟晶岩脉

（图源李杭等，2020）

而我国四川雪宝顶山区的钨锡铍矿床

产出宝石级绿柱石、白钨矿等矿物

且晶形完好

四川雪宝顶山区宝石

（图源咸鱼玩家-集晶悦心）

2018年中国铍资源储量分布情况

（数据来源：产业信息网）

虽然当前我国铍产量大、储量高

随着科学技术的进步

提取、回收铍工艺也有所突破

微细粒铍矿回收工艺

（资料来源：宋永胜等，2008）

但铍需求量也在不断增加

国内的铍产量远远无法满足

我国自身的需求量

再加上铍矿特殊的军工属性

中国在海外获取铍资源的途径

一直得不到保障

资源安全形势不容乐观

不仅如此

由于连年开采，铍矿石日渐短缺

特别是优质铍矿石几近枯竭

现阶段有很多新兴企业进入铍冶炼行业

这种无序的发展状态

必将进一步加剧铍资源的消耗和争夺

铍矿资源

（图源百度百科）

而且，在铍工业中工人面临的风险很大

铍的粉尘会引起肺部慢性炎症和呼吸困难

接触到定量的铍会引发“铍肺病”

约1/3的铍肺病患者会过早死亡

其余人也会终生残疾

因此铍工业领域的发展引发的健康问题

也不容小觑

对我国来说，目前首要且重要的任务就是：

①增强对铍矿床成因、特征等方面的理论研究，构建铍矿找矿模型；

②加大铍资源勘探力度，科学开采铍矿；

③探索新型手段在低品位铍矿选矿-冶炼过程中的应用，根据萃取剂与矿物表面的作用机制，在选矿阶段寻找合适的溶剂，使用外加场强、热等静压等技术提高生产铍材的工艺效率（李宏等，2022）；

④建立完善的铍储备、管理制度，开发合理的废旧铍回收路径，保证铍工业的有序发展和铍资源供应的稳定。

寻“铍”、用“铍”任重而道远

还需各行各界共同努力！

（图源Chem-Station化学空间）

致谢：

感谢咸鱼玩家-集晶悦心提供雪宝顶矿晶美图

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参考资料（上下滑动）

[1]李宏,谭秀民,张秀峰,张利珍,伊跃军,王威.2022.铍资源现状及其选冶技术进展[J/OL].有色金属科学与工程:1-12.

[2]李杭,洪涛,杨智全,陈建中,柯强,王学海,牛磊,徐兴旺.2020.稀有金属花岗伟晶岩锆石、锡石与铌钽铁矿U-Pb和白云母~(40)Ar/~(39)Ar测年对比研究——以阿尔金中段吐格曼北锂铍矿床为例[J].岩石学报,36(09):2869-2892.

[3]徐慧. 2015. 铍的用途[J]. 资源环境与工程,29(06):1044.

[4]宋永胜,阮仁满,温建康,杨萍.2008.微细粒稀有金属氧化矿回收工艺. 北京市,北京有色金属研究总院,01-01.

[5]金属百科—铍的冶炼http://baike.asianmetal.cn/metal/be/extraction.shtml.

撰稿 | 洪涛 高亢亢 韦娉婷 马婧

视频制作 | 安施绮 林清 岳栩彬 余明果 马菁蔚 韦娉婷(配音)

审核 | 赵振华 赵太平 饶灿

排版与校正 | 韦娉婷 张天琦

来源：战略性关键金属科普平台

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