文章轉載自“戰略性關鍵金屬科普平台”
尋“铍”？用“铍”！
編者按：
這一期我們重點來介紹铍。铍是最輕的堿土金屬元素，在地殼中呈分散狀态。含铍的水熱溶液在圍岩裂隙、孔洞中或岩層之間固化時極易形成含铍礦物，且多數賦存在綠柱石中以铍矽酸鹽形式産出。含铍礦石約30多種，最具經濟價值的主要有綠柱石(Be3Al2[SiO3]6)、金綠寶石(BeAl2O4)、矽铍石(Be2SiO4)等。
铍相關關鍵詞搜尋量（資料來源：百度）
讓我們先從世界上知名的
“克什米爾海藍寶石之王”
發現和開采過程的視訊介紹
一起來揭開铍的神秘面紗
視訊建議橫屏播放哦
King of Kashmir（資料源于Daniel Trinchillo）
目錄
1 珍貴的含铍寶石
2 铍的應用
3 中國铍資源現狀
在大陸的文學曆史中，也有铍的身影出現：
“……其他祖母綠、貓兒眼，諸般異寶，
目所未睹，莫能定其價之多少”
——《杜十娘怒沉百寶箱》
在明代文學家馮夢龍筆下
一個執著追求心中美好願望的女性形象
躍然紙上
祖母綠、貓眼這些隐喻女主高潔品質的“異寶”
也進入了人們的視線
這些令衆人夢寐以求的美麗寶石
引發了一衆科學家的好奇
法國化學家沃克蘭（圖源chembeango.com）
1798年，法國化學家沃克蘭
對綠柱石和祖母綠進行化學分析時
首次發現了铍
沉睡在綠柱石中的“寶貝”铍元素
終于被發現了
1828年，德國化學家維勒用金屬鉀
還原熔融的氯化铍而得到單質铍
并把它命名為Beryllium（取自綠柱石beryl）
（圖源baike.sogou.com）
在一衆含铍寶石中
最具經濟價值的為
綠柱石、金綠寶石、矽铍石
矽铍石，主要成分為Be2SiO4（圖源mindat.org）
現在，讓我們來看看
各族礦物中重要的寶石級“成員”吧
1）綠柱石族
主要成分為铍-鋁矽酸鹽（Be3Al2[SiO3]6）
晶體呈六方柱形，柱面有縱紋
硬度為7.5~8，比重為2.63~2.80
綠柱石顔色很豐富，可以從無色到褐色
常見的綠柱石寶石級品種有
祖母綠、海藍寶石、
金綠柱石
、
粉色綠柱石、紅色綠柱石等
在自然界中多與其他礦石共存
“綠寶石之王”——祖母綠
祖母綠，四大名貴寶石之一
因鮮翠欲滴的顔色廣受東西方喜愛
據考證，生活在距今4000多年的古埃及人
就将祖母綠用作珠寶
在東方，明清兩代王公貴族也鐘愛祖母綠
明萬曆帝、慈禧太後的陪葬品中均有祖母綠
祖母綠原石（圖源Muzo Emerald Colombia）
祖母綠&項鍊（圖源GIA、卡地亞、寶格麗官網）
祖母綠的主要産地有
哥倫比亞、巴西、尚比亞、巴基斯坦
印度、南非、津巴布維、中國等
大陸綠柱石資源雖然豐富且分布廣泛
但高檔祖母綠的寶石礦資源相對匮乏
祖母綠礦床分布（圖源《世界主要彩色寶石産地研究》）
“夜光寶石女王”——海藍寶石
英國女王巴西海藍寶石皇冠、項鍊
（圖源STEPHEN SILVER）
海藍寶石呈天藍-海藍色
在夜間燈光照射下
會呈現出比白天更耀眼的光芒
是以被稱為“夜光寶石女王”
“天使掉落人間的眼淚”
頂級海藍寶石為“聖瑪利亞”
主要産于巴西Santa Maria de Itabira礦
它是寶石級海藍寶的主要産區
可惜，現在這個礦區幾乎開采殆盡
非洲、莫三鼻克、印度等礦區
也能産出優質的海藍寶石
海藍寶石（圖源DUPUIS）
海藍寶石&戒指、項鍊（圖源GIA、寶格麗官網）
綠柱石家族閃耀的明珠
——金綠柱石、粉色綠柱石、紅色綠柱石
金綠柱石
（Heliodor）
英文名來自希臘語的太陽
是黃至褐色的綠柱石
“石”如其名
金綠柱石呈現太陽一樣閃耀的黃色
璀璨奪目
雖然市面上流通較少
但其獨特的金色光澤也吸引了一衆愛好者
金色綠柱石（圖源ins@portugalgemas）
粉色綠柱石（摩根石Morganite）
其顔色介于粉紅色到橙-粉紅色
由于其嬌豔的粉紅色受到人們的追捧
優質者價格更是在祖母綠之上
摩根石（圖源ins@mineralsparadise）
紅色綠柱石，又稱柏比氏石、紅桃色綠玉
指一類深粉紅色至暗的淺褐色的綠柱石
紅色綠柱石堿金屬含量很低，且不含水
錳含量約為粉色綠柱石的20倍
但可惜的是，由于開采困難
紅色綠柱石并沒有制作首飾的經濟價值
紅色綠柱石原石（圖源Arkenstone）
2）金綠寶石族
主要成分為氧化鋁铍（BeAl2O4）
晶體呈闆狀、短柱狀
晶面常見平行條紋
多呈假六方的三連晶穿插雙晶
硬度8.5，比重3.72
透明度較好
呈現深淺不同的黃或黃綠色至棕色
部分金綠寶石具有特殊光學效應
“斯裡蘭卡國石”——貓眼
具有貓眼效應的金綠寶石稱為貓眼
是金綠寶石中最受人們喜愛、
關注度最高的寶石
打磨後的貓眼（圖源ins@batuakikpermata）
由于寶石内含微小、平行排列的
細絲狀、管狀包裹體
在光源的照射下
貓眼石中會出現一條像貓的豎瞳的“眼線”
随着寶石的轉動或光源的移動眼線靈活搖擺
享譽世界的貓眼産于斯裡蘭卡西南部的
特拉納布拉和高爾等地
金綠寶石貓眼戒指（圖源文誠珠寶官網）
“白晝的祖母綠，黑夜的紅寶石”
——亞曆山大石
具有變色效應的金綠寶石
被稱為亞曆山大石，又稱變石
在日光或者日光燈下表現為綠色為主
在白熾燈或者燭光下則呈現出紅色為主
原石打磨後在不同光源下的變石（圖源GIA官網）
變色效應最好的亞曆山大石
産于俄羅斯烏拉爾
該礦床位于東烏拉爾北部
隆起的一個構造結合地帶
其中，亞曆山大石呈斑晶産在雲母岩中
粒度較小、質地透明，日光下呈藍綠色
而斯裡蘭卡産出的亞曆山大石以黃綠色為主
看完珍貴美麗的含铍寶石後
你是否還是意猶未盡呢？
跟随我們的腳步
一起看看“毒玫瑰”铍還有什麼作用吧！
铍的主要應用領域（資料來源：華經情報網）
铍屬于稀有輕金屬
優異性能多：
密度低，熔點高，彈性模量大，拉伸強度大
熱性能優異，尺寸穩定性好，中子吸收截面小
X射線透射性好等
應用領域廣：
核工業、武器系統、航空航天工業、
國防尖端技術、電子工業、汽車行業、
家用電器、醫療等
被稱為“超級金屬”、“尖端金屬”、“空間金屬”
铍被用于宇宙望遠鏡的反射鏡上
（圖源Chem-Station化學空間）
1）核工業
铍在某些核裂變反應堆芯部可作屏蔽材料
可以有效提高裂變反應效率
純氧化铍通常用做原子能反應堆的中子減速劑
铍在核工業中的應用（圖源百度百家号@新浪财經）
2）铍銅合金
铍消費最大的領域是铍銅合金
就是常說的铍青銅
被稱為銅合金中的“彈性之王”
占铍合金消費的90%以上
其強度約為其他銅合金的2倍
且具高熱導率和電導率
故用于電子儀表工業中導電彈力元件
由于其耐磨性能好
也用作計算機和民航客機中的軸承
而且铍銅合金沖擊時不産生火花
常被用作制造防爆工具的材料
铍銅合金（圖源百度百科、萬國企業網）
3）铍的同位素
铍 (4Be) 有11種已知同位素
其中，9Be 是穩定的，并且是原始核素
而高層大氣中的氧受宇宙射線散裂
會産生放射性10Be，半衰期約為150萬年
它是铍放射性同位素中最穩定的
其生成後可以在土壤表面積累
并存留較長時間
是以
10Be及其衰變産物可用于檢測
自然水土流失、成土作用和紅土的形成
黃土高原水土流失（圖源chinawenhua.com.cn）
此外
10Be在地球科學、環境科學等方面
也有着廣泛的應用
格陵蘭島（圖源@新浪科技）
10Be在格陵蘭島冰芯和海洋沉積物中
均有發現
在測定過去200年沉積的
冰芯10Be含量時
發現10Be生成率與太陽活動成反比
通過研究冰層中10Be含量
可以得知太陽活動情況
另外
當地球磁場較弱時
地球上方的電離層和磁層就會随之變弱
宇宙射線中的高能粒子
到達地表發生裂變反應生成10Be
在最後一個冰河時期的海洋沉積物中
10Be含量比後冰河時期高出25%
這告訴我們當時地球的磁場比現在弱得多
铍是大陸重要的戰略資源
铍的某些性能（特别是核性能和實體性能）
是其它任何金屬材料所不能替代的
1）從産量方面看
中國僅次于美國，是全球第二大铍生産國
2020年中國铍産量占全球铍總産量的29.17%
2020年全球主要铍生産國産量占比情況
（圖改自華經情報網）
2014-2020年
中國铍産量占比呈增長趨勢
2014-2020年中國與美國铍産量對比
（資料來源：華經情報網）
2）在空間分布上
大陸铍礦床高度集中
尤其集中在新疆、四川、雲南、内蒙古
廣東、江西、湖南等省份
其中新疆铍礦基礎儲量最高
達1.69萬噸，占全國铍儲量的一半以上
阿爾金吐格曼北锂铍礦(a-c)和南段(d-f)偉晶岩脈
（圖源李杭等，2020）
而大陸四川雪寶頂山區的鎢錫铍礦床
産出寶石級綠柱石、白鎢礦等礦物
且晶形完好
四川雪寶頂山區寶石
（圖源鹹魚玩家-集晶悅心）
2018年中國铍資源儲量分布情況
（資料來源：産業資訊網）
雖然目前大陸铍産量大、儲量高
随着科學技術的進步
提取、回收铍工藝也有所突破
微細粒铍礦回收工藝
（資料來源：宋永勝等，2008）
但铍需求量也在不斷增加
國内的铍産量遠遠無法滿足
大陸自身的需求量
再加上铍礦特殊的軍工屬性
中國在海外擷取铍資源的途徑
一直得不到保障
資源安全形勢不容樂觀
不僅如此
由于連年開采，铍礦石日漸短缺
特别是優質铍礦石幾近枯竭
現階段有很多新興企業進入铍冶煉行業
這種無序的發展狀态
必将進一步加劇铍資源的消耗和争奪
铍礦資源（圖源百度百科）
而且，在铍工業中勞工面臨的風險很大
铍的粉塵會引起肺部慢性發炎和呼吸困難
接觸到定量的铍會引發“铍肺病”
約1/3的铍肺病患者會過早死亡
其餘人也會終生殘疾
是以铍工業領域的發展引發的健康問題
也不容小觑
對大陸來說，目前首要且重要的任務就是：
增強對铍礦床成因、特征等方面的理論研究，建構铍礦找礦模型；
加大铍資源勘探力度，科學開采铍礦；
探索新型手段在低品位铍礦選礦-冶煉過程中的應用，根據萃取劑與礦物表面的作用機制，在選礦階段尋找合适的溶劑，使用外加場強、熱等靜壓等技術提高生産铍材的工藝效率（李宏等，2022）；
建立完善的铍儲備、管理制度，開發合理的廢舊铍回收路徑，保證铍工業的有序發展和铍資源供應的穩定。
尋“铍”、用“铍”任重而道遠
還需各行各界共同努力！
（圖源Chem-Station化學空間）
緻謝：
感謝鹹魚玩家-集晶悅心提供雪寶頂礦晶美圖
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參考資料（上下滑動）
[1]李宏,譚秀民,張秀峰,張利珍,伊躍軍,王威.2022.铍資源現狀及其選冶技術進展[J/OL].有色金屬科學與工程:1-12.
[2]李杭,洪濤,楊智全,陳建中,柯強,王學海,牛磊,徐興旺.2020.稀有金屬花崗偉晶岩锆石、錫石與铌钽鐵礦U-Pb和白雲母~(40)Ar/~(39)Ar測年對比研究——以阿爾金中段吐格曼北锂铍礦床為例[J].岩石學報,36(09):2869-2892.
[3]徐慧. 2015. 铍的用途[J]. 資源環境與工程,29(06):1044.
[4]宋永勝,阮仁滿,溫建康,楊萍.2008.微細粒稀有金屬氧化礦回收工藝. 北京市,北京有色金屬研究總院,01-01.
[5]金屬百科—铍的冶煉http://baike.asianmetal.cn/metal/be/extraction.shtml.
撰稿 | 洪濤 高亢亢 韋娉婷 馬婧
視訊制作 | 安施绮 林清 嶽栩彬 餘明果 馬菁蔚 韋娉婷(配音)
稽核 | 趙振華 趙太平 饒燦
排版與校正 | 韋娉婷 張天琦