水口山金属铍冶炼进展

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1、水口山金属铍冶炼进展水口山有色金属集团有限公司第六冶炼厂李振军摘要：本文简要介绍了金属铍的性质、用途及国内外生产情况，着重叙述了水口山金属铍冶炼的历史和改造后金属铍车间生产工艺、产品质量和防护、环保状况。关键词：金属铍冶炼流程一、金属铍的性质和应用铍是已知的最轻的金属结构材料之一，它的密度为1.85g/cm3，是铝的2/3。它的抗拉强度从345MPa(热压坯)—827MPa（挤压棒），即使温度升高到816℃还仍然维持一定的强度，而在这一温度下，铝和镁早已熔化。铍的另一显著特性是具有很高的弹性模量（3.03×105MPa），

2、相当铝的4倍，钛的2.5倍，钢的1.3倍[1]。由于它综合了强度高、弹性模量高、密度小的特性，所以在需要高比强度（强度/密度）高比刚度（弹性模量/密度）的运用中就显得尤其重要。铍还具有良好的热性能，室温下其比热为1925J/KgoK，是所有金属中最高的。这就意味着在给定重量和温度范围内铍比其它金属吸热的能力都要强。例如100克铍吸收的热分别相当200克铝、385克钢和500克铜吸收的热。铍的热导率为216W/m/oK，比铝还高。这些性能说明铍有良好的抗热震性和热扩散性。所以用铍做成的构件能保证迅速的温度均衡，减少温度梯度造

3、成的变形。铍的热膨胀系数为11.5×10-6/cm/cm/℃,为铝的1/2，与不锈钢接近，这也是由温度引起的变形小的原因[1]。由于铍具有独特的综合性能，使它在航天航空领域获得了很多的运用，成为一种成熟的太空材料。作为结构材料，在航天飞机中作窗和连接门的框架，摄像机镜头支架；在深度太空探测航天器中作望远镜的支撑座。这些运用中注重的是铍高强度和高刚度以及由此带来的尺寸稳定性，然而重量轻也是重要的因素之一，因为当航天器的发射运行费用超过2.5万美元/公斤时，使用密度小的铍就成为降低费用有效途径之一。作为结构材料铍还有可能作为航

4、天飞机液氢发动机的零件和冷却管，因为除了它的机械性能外，它还具有良好的热导率和对氢的不渗透性。铍对红外线的反射率很高，是一种光学镜片的材料，用于红外波段亦可用于可见波段（化学镀镍后）。在天文望远镜、资源卫星、气象卫星中都用到这种镜片。铍镜已成功应用于“神舟”飞船的分辨率成像光谱仪上，其作用是将地面信息反射到成像光谱仪的光学系统，以达到清晰成像的目的。铍光学镜片还用于常规武器中，如德国LepardⅠ型和Ⅱ型主战坦克描准器的镜片就是用“近净型（NNS）铍”为材料的[1]。铍还是飞机、火箭等惯性导航仪表的首选材料。重量轻、强度高

5、、刚性好，高微屈服强度（产生1微英寸变型时的许用应力）对仪表的尺寸的稳定性起着十分重要的作用。因为仪表本身微小的重心偏移，会导致巨大的飞行偏差。金属铍还具有特殊的核性能，例如较低的中子吸收截面，较高的中子散射截面，因此它的另一项重要的用途是作反应堆的反射层材料。它可使散漏的中子反回堆心。特别是在要求重量轻、体积小，及高中子通量的情况下它既可作中子反射层，又可作中子调速剂。这些性质引起了聚变反应堆设计者们的兴趣。包括中国在内的六方合作研究项目“国际热核聚变反应堆（ITER）项目”中第一壁板的设计已经大量选用铍材。这一项目有可

6、能使人类获得清洁的，取之不尽的能源。铍也是核武器不可缺少的材料之一。１０近十多年来，铍铝合金的运用已十分广泛，它的比重、强度、刚度和热导率介于铍和铝之间，由于成本的优势和加工技术的进步，不仅取代了纯铍的部份用途，而且也开辟了广泛的民用领域。如高性能赛车制动器零件，及用铍铝挤压棒加工的计算机硬盘驱动器零件等[2]。金属铍是一种很特殊的鲜为人知的产品，随着铍冶炼和加工技术的不断进步，以及应用范围的不断开拓，金属铍的特别意义和经济吸引力将日益明显。二、国内外金属铍生产概况我国1954年就开始铍冶炼工艺的研究，1957年完成了氧化

7、铍和金属铍的小型试验。同年在湖南水口山矿务局开始筹建铍的中间试验厂—即现在的水口山有色金属集团公司第六冶炼厂。年产20吨的氧化铍车间于1958年6月建成投产，年产2吨的金属铍车间于1959年底投产。投产之初，工艺不成熟，防护问题十分棘手。1961年春，冶金工业部委托北京有色设计总院根据当时取得的数据重新设计，将两试验车间改成生产车间。改建后的车间于1964年正式投产，但生产中诸如工艺设备，质量、回收率、防护方面的问题仍然很多。1969年又重新设计和建设金属铍车间，于1971年投产，其后金属铍的生产大体上运行正常，生产能力为

8、6吨/年。上世纪60年代初在上海松江，70年代初在甘肃靖远曾先后建立了两个铍冶炼厂（前者为901厂，后者为903厂）。由于种种原因在70年代中期相继转产或停产，而仅有水口山六厂的铍生产仍然保存下来。美国布拉什威尔曼（Brush.Wellman）是世界上最大的最完整的铍生产者。它在犹它洲的托帕兹斯波山（T