氧化鈹（鈹 氧化物）是金屬鈹唯一的一種氧化物，其化學式為BeO。白色粉末，有毒，分子量為25.01g/摩爾，密度為3.02g/cm3，熔點2530°C，沸點3900°C。不溶于水，易溶于酸、堿和506-87-6溶液。不可燃，遇火放出刺激性或有毒煙霧（或氣體）。氧化鈹為弱堿性氧化物，不與過氧化氫、氫、氮、碳酸氣、二氧化硫、硫、溴、碘、氨等物質反應，而與及氟化物起反應。
自1798年法國化學家沃克蘭（L.N.Vau·quelin）發現氧化鈹的一個多世紀后，才開始進行工業規模生產氧化鈹。20世紀50-60年代，中核集團和航天工業促進了氧化鈹的冶金發展。氧化鈹以礦物鈹石形態存在于自然界，鈹石非常稀少，不足以成為供應工業用氧化鈹的來源。制造氧化鈹的原料主要是綠柱石和日光榴石，經過浮選后的精礦石中氧化鈹含量在10%~13%。
氧化鈹應用范圍較窄，只有在特殊情況下才使用。主要應用于陶瓷材料、合金應用、原子能工業、航空火箭等領域，具體用在散熱器、冶煉稀有金屬的坩堝、制造鈹銅合金的原料、原子反應堆中的中子減速劑、航空火箭頭部錐體等方面。氧化鈹主要以粉塵或煙霧形式經呼吸道吸入中毒。急性鈹病表現為對呼吸道刺激癥狀，慢性鈹病早期無陽性體征，晚期有紫、端坐呼吸、肺部啰音及右心衰竭的體征。嚴重型中毒患者往往死于惡化的心肺功能不全。此外，接觸氧化鈹后還引起皮膚損害，包括皮炎、皮膚潰瘍和皮膚肉芽腫。在世界衛生組織國際癌癥研究機構致癌物清單中，氧化鈹屬于1類致癌物。
相關歷史
鈹以海綠柱石和純綠寶石的形式存在，統稱為綠柱石。早在遠古時代，人類便發現了綠寶石。直到1798年，法國化學家沃克蘭（L.N.Vau·quelin）在分析綠柱石時，發現了一種具有葡萄糖甜味的新氧化物。他指出，這種氧化物能溶于506-87-6溶液中，不能被草酸鉀或酒石酸鉀所沉淀，由于它生成的鹽有甜味，因此，沃克蘭稱這種元素為Glucium(GI)，在希臘文里即甜的意思。1928年德國冶金學家沃勒（F.Wōhler）和法國化學家比西（A.A.B.Bussy）分別用鉀還原氯化鈹獲得單質鈹，沃勒將其命名為鈹(Be)，希臘文原意是“綠柱石”的意思。1957年由國際理論和應用化學聯合會(IUPAC)將此元素的名稱統一為Beryllium。
鈹被發現后的一個多世紀以來，一直只能進行很少量的提取。直到20世紀20年代末期才開始工業規模生產金屬鈹及其化合物。1929年德國西門子股份公司首先建立了生產氧化鈹的工廠。20世紀30年代，鈹銅合金的優異功能在機械和電子工業中發揮著重要用途，促使氧化鈹的冶金工業迅速發展。50-60年代，由于鈹在中核集團和航天工業中的應用，促進了金屬鈹及鈹粉末冶金的發展，美國、法國、德國、意大利、英國和日本等國家都曾建有鈹冶煉廠，采用不同的工藝生產鈹產品。20世紀90年代，大多數國家開始通過購買氧化鈹等初級產品進行深加工或直接進口鈹制品。
理化性質
物理性質
氧化鈹是金屬鈹唯一的一種氧化物，分子量25.01，白色粉末，有毒，密度為3.02g/cm3，莫氏硬度9，折光率1.719。熔點2530°C，沸點3900°C。不可燃，遇火放出刺激性或有毒煙霧（或氣體）氧化鈹不溶于水，易溶于酸、堿和506-87-6溶液。在氧化氣氛中1800℃時有明顯揮發，當有水蒸氣存在時，1500℃大量揮發，這是由于BeO與水蒸氣作用形成Be(OH)2的緣故。
化學性質
氧化鈹為弱堿性氧化物，不與過氧化氫、氫、氮、碳酸氣、二氧化硫、硫、溴、碘、氨等物質反應，而與氟及氟化物起反應。
氧化鈹微溶于水，生成氫氧化鈹。
氧化鈹可被金屬Fe、Ca、Mo、Mn、Cr等還原為金屬鈹。
氧化鈹與氟和氟化物發生激烈反應。
氧化鈹在熔點2000℃時能被碳還原，生成碳化鈹。
應用領域
氧化鈹有劇毒，應用范圍較窄，只有在特殊情況下才使用。主要用于陶瓷材料、合金應用、原子能工業、航空火箭等領域。
陶瓷材料領域
氧化鈹可作為制備高溫陶瓷材料的原料。氧化鈹陶瓷適用于制作散熱器、冶煉稀有金屬高純金屬鈹、鉑、釩的坩堝，還因為有良好的介電性能和真空密度，使之應用于電子技術中，作為電真空密封陶瓷材料。以氧化鈹為主要成分的電真空材料有特別均勻的晶體結構，導熱性超過其它的陶瓷材料，可應用于超高頻大功率的電真空設備中。
合金應用領域
氧化鈹也可用于制造鈹銅合金的原料。鈹銅合金具有高強度、高導電性和優良的耐腐蝕、耐損等性能，主要用于制作彈性元件、塑料成形模具和安全工具等方面。
原子能工業領域
氧化鈹具有低的熱中子吸收截面、良好的中子減速和反射能力，在高溫液態金屬反應堆和高溫氣冷反應堆中可用作為減速劑、反射層以及核燃料基體。
航空火箭領域
基于氧化鈹具有良好的核性能和高溫性能，氧化鈹用于火箭頭部錐體、等離子體弧發動機的前沿和噴嘴等部位。
其他應用
氧化鈹作為耐火材料可用作加熱元件的耐火夾持桿、保護屏，爐襯及陰極加熱元件。另外，氧化鈹還可用來作霓虹燈和有機合成中的催化劑。
毒性
毒理數據
大鼠（氣管注入）LD50為5~15mg/kg；大鼠（口服）LD50為0.5mg；大鼠（急性吸入）LD50為100ug/m3；兔子（慢性吸入）LD50：40-75mg/m3。空氣中最高容許濃度（以Be計）為0.001mg/m3。
中毒機制
所有形態的鈹都具有潛在的毒性。但是，它們對人的危害程度是不同的。鈹的化合物如氧化鈹、氟化鈹、氯化鈹硫化鈹、硝酸鈹等毒性較大，而金屬鈹的毒性相對較小。鈹煙和鈹塵屬最毒物質之列，世界衛生組織和美國的一些衛生機構已經將鈹列為人類癌癥的致病因素。
氧化鈹有劇毒，主要以粉塵或煙霧病形式經呼吸道吸入中毒。鈹進入人體后，難溶的氧化鈹主要儲存在肺部，可引起肺炎。可溶性的鈹化合物主要儲存在骨骼、肝臟、腎臟和淋巴結等處，它們可與血漿蛋白作用，生成蛋白配位化合物，引起臟器或組織的病變而致癌。鈹從人體組織中排泄出去的速度極其緩慢，因此，接觸鈹及其化合物要格外小心。與鈹相關的主要健康影響有鈹致敏(BeS)、急性鈹病(ABD)、慢性鈹病(CBD)和肺癌。
中毒癥狀
致癌性
氧化鈹有致癌性，在世界衛生組織國際癌癥研究機構致癌物清單中，氧化鈹屬于1類致癌物。
急性鈹病
吸入不可溶性的氧化鈹，可出現急性鈹病，潛伏期為2-3個月，呈亞急性臨床過程。主要表現為對呼吸道刺激癥狀。表現為鼻干、鼻癢、急性結膜炎、咽喉痛、胸悶、氣短、咳嗽，可有乏力、頭痛、頭昏、全身酸痛。如繼續發展，可發生化學性肺炎、肺水腫、肝臟中度脂肪變性、急性間質性心肌炎，表現為氣促、紫紺、咳嗽加重、咳血痰、胸痛、肺部濕性啰音；部分患者肝腫大、壓痛、黃疸。多數病例在停止接觸后經1-4周的治療可痊愈。少數病例在恢復后可發生慢性鈹病。
慢性鈹病
慢性鈹病有較長的潛伏期（5~10年），女性較男性易感。脫離接觸后仍可發病。通常潛伏期長短與病情嚴重程度呈負相關。主要表現有乏力、消瘦、食欲不振、抗感染力減弱、胸悶、胸痛、氣短、咳嗽。早期無陽性體征，晚期可有紫紺、端坐呼吸、肺部啰音及右心衰竭的體征。可由肺型惡化為肺氣腫、肺感染，右心肥大（可有桶狀胸）并危及生命。
嚴重型中毒
出現大皰狀氣腫、廣泛的胸膜粘連、呼吸功能明顯障礙、心血管系統方面紊亂（肺原性心臟病、下肢水腫、腹水），患者往往死于惡化的心肺功能不全。
其他
此外，氧化鈹粉塵也可經傷口進入，會使傷口潰瘍久不愈合；若微粒刺入皮膚深部，會緩慢形成深部肉芽腫，出現假性愈合并因組織壞死再次出現潰瘍。
制備方法
長期以來，雖已研究了不少從鈹礦物制取氧化鈹的方法，但獲得工業應用的制備方法有氟化法、硫酸法、硫酸-萃取法和硫酸-水解法。也有為數不多的幾家企業從鈹礦石中提取氧化鈹，如中國湖南有色鈹業有限公司、美國萬騰榮(Materion)公司和哈薩克斯坦的烏爾巴冶金廠等。
氟化法
將70%的綠柱石礦粉與硅氟酸鈉、碳酸鈉混合，于750℃下燒結2h后，在鈹氟酸鈉溶液中加入氫氧化鈉，生成氫氧化鈹沉淀物，再經熱分解制得氧化鈹。氟化法的優點在于反應過程涉及堿性溶液，不腐蝕設備，無特別的除雜質工序，過程簡單；缺點是燒結條件控制要求嚴格，以及燒結時氟的溢出，加重防護和環境保護的難度。全世界只有印度采用氟化法生產氧化鈹。
硫酸法
以綠柱石為原料加方解石配料混合熔煉后生成的鈹玻璃體，與濃硫酸混合得到含鈹的浸取液，再通過濃縮、添加硫酸銨、冷卻結晶等步驟，沉淀出氫氧化鈹；氫氧化鈹經洗滌、烘干煅燒成工業氧化鈹。硫酸法雖然流程較長，但金屬回收率達80%、產品質量較高，特別是化工原料廉價易得，具有較低的成本優勢；但存在不能處理高氟鈹礦的缺點，對鈹礦石的品味、粒度、雜質含量要求比較嚴格，礦石適應能力較差。
硫酸-萃取法
硫酸-萃取法是美國工業氧化鈹生產的主要工藝，制備氧化鈹主要包括五個步驟：（1）熔煉（2）酸化（3）溶劑萃取（4）反萃（5）水解等。硫酸萃取過程具有連續化、自動化的特點，有利于解決車間生產安全與環境污染的問題。同時，對雜質鋰、氟含量高的礦石也能獲得質量好的氧化鈹產品。
硫酸-水解法
硫酸-水解法工業流程為：礦石與碳酸鈉在1350℃經過熔化、水得到酸可溶鈹，再通過硫酸酸化、水浸、水解得到氫氧化鈹。硫酸-水解法主要在哈薩克斯坦烏爾巴冶金廠應用，缺點是堿消耗量大、廢水量大，處理費用較高。
產地
氧化鈹以礦物鈹石形態存在于自然界，不過鈹石非常稀少，不足以成為供應工業用氧化鈹的來源。制造氧化鈹粉料的原料主要是綠柱石和日光榴石，通常這些含鈹礦石中含有相當數量的長石、云母等雜質，經過浮選后的精礦石中氧化鈹含量在10%~13%。
綠柱石是一種鈹鋁硅酸鹽礦物，含氧化鈹14.1%。主要產于花崗偉晶巖、云英巖及高溫熱液礦脈中。世界主要產地有奧地利、德國、愛爾蘭等，南美洲的哥倫比亞是最著名的綠柱石產地，在石灰巖基中多有產出。中國主要產地在西北。
日光榴石，產于偉晶巖和接觸交代礦床中。在偉晶巖中與鈉長石等共生。在接觸交代礦床中與磁鐵礦、螢石等共生。世界主要產地有德國、加拿大、美國、中國、挪威、芬蘭等。
物質結構
氧化鈹化學式為BeO，常溫常壓下其構型為六方纖鋅礦結構。氧化鈹有兩種晶相，α晶相屬六方形晶體結構，氧原子為六方形密堆積，較小的鈹原子處于中間，和氧原子連接牢固，結構穩定。另一種晶相為β-BeO，屬四方形晶體結構，其理論密度僅為2.69g/cm3。在2332K±50K時發生α→β轉變。
安全事宜
GHS分類
GHS 危險聲明：
H301 (97.92%)：吞咽有毒（危險，急性毒性，口服）
H315 (97.92%)：引起皮膚刺激（警告，皮膚腐蝕/刺激）
H317 (97.92%)：可能引起皮膚過敏反應（警告，皮膚過敏）
H319 (100%)：造成嚴重眼睛刺激（警告，嚴重眼睛損傷/眼睛刺激）
H330 (100%)：吸入致命（危險，急性毒性，吸入）
H335 (100%)：可能引起呼吸道刺激（警告，特定靶器官毒性，單次接觸；呼吸道刺激）
H350 (100%)：可能致癌（危險，致癌性）
H372 (100%)：通過長期或重復接觸對器官造成損害（危險，特定靶器官毒性，重復接觸）
消防措施
氧化鈹不可燃， 在火焰中能釋放出刺激性或有毒煙霧（或氣體），需使用細水霧滅火。當周圍著火時，使用適當滅火劑滅火，如砂土、水、泡沫或二氧化碳滅火器滅火，禁用干粉滅火器，以免噴射時激起粉塵煙霧引起吸入中毒。穿戴防毒面具，用大量水保持火場容器冷卻，并用水噴淋驅散蒸氣，趕走液體，防止引著其他物品，同時用水噴射保護堵漏搶救人員。
急救措施
急性中毒，應輸氧，給予解痙止喘、鎮咳、祛痰藥物（如可待因、狄奧寧，在胸涂以芥末膏等），上呼吸道刺激可熱吸入2%NaHCO3霧化溶液、硼砂或1%的薄荷腦油質溶液，注射氨茶堿；給予抗菌素以助控制繼發感染，腎上腺皮質激素可降低機體對本品的敏感性，減輕癥狀，加速肺部病變吸收。強的松用量為20~40毫克/日，也可每日靜脈點滴氫化可的松（氫化考地松）300毫克或氟美松10~20毫克共5~7天，以后再改為口服。高蛋白高維生素飲食。結膜炎可用含鋅和鹽酸腎上腺素的硼酸溶液，30%的磺胺乙酰溶液。由氧化鈹引起的潰瘍以生理鹽水仔細清潔創面，再外涂考地松軟膏或10%魚肝油軟膏。
防護措施
對氧化鈹的毒性必須加以認真防護，操作時絕對禁止氧化鈹及其化合物進入工作人員的呼吸道和腸胃，也要避免和皮膚及血液接觸。空氣中以各種化合物形式存在的鈹含量不得超過0.01mg/m3。工作時要使氧化鈹材料呈濕態，以降低粉塵，同時所有制備氧化鈹用的機器、設備應放在與通風系統連接的密閉室內，并使室內保持5~10Pa的負壓，通風系統的排氣管必須有足夠的高度，操作時必須戴橡膠手套，工作人員的勞保衣物必須在專用洗衣機內清洗。
泄露處置
穿著自給式呼吸器的化學防護服，不要讓該化學品進入環境，并將泄漏物清掃進可密封的容器中。 適當情況下，首先潤濕防止揚塵， 小心收集殘余物，然后按照當地規定儲存和處置。?
儲存及操作
氧化鈹存放于陰涼、通風良好的倉間，禁與食品添加劑混儲混運。運輸中需輕裝輕卸，操作時穿戴防護衣物、手套、圍裙、防護面具、口罩等。防止包裝破損，嚴防粉塵飛揚，皮膚有傷口者勿進行操作，禁止在工作場所飲水、進食、吸煙。
參考資料 >
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Home - Materion.materionsemiconductor.com.2024-04-11
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