剧毒元素铍,在新疆发现了200万吨,如何安全地采出来?
铍,位于元素周期表中的第四位,作为公认的剧毒金属,可谓是名副其实。
铍的急性毒性阈值为每立方米4微克,这意味着什么呢?意味着只要在一个标准游泳池中溶解一粒食盐大小的铍,就足以对池水中的所有生物造成致命的伤害。即便只是沾染了十分微量的铍,远远够不上急性中毒,那么铍也会在体内长期潜伏,逐渐发展为慢性铍病,最终引发严重的健康问题。这是因为铍离子会精准锁定人体内的HLA-DPβ1基因,引发T淋巴细胞疯狂增殖,因此可以说铍的毒性是一种基因级别的毒性。
在世界上,曾经因为开采和加工铍而导致的大规模健康问题是真实发生过的。
比如美国犹他州的铍加工厂就曾导致周边3000多名工人罹患慢性铍病,最终赔偿金高达23亿美元。美国布鲁克黑文国家实验室曾经进行过一项追踪研究,发现在上世纪50年代参与核计划的铍作业工人,40年后肺癌死亡率达到了普通人的47倍,很显然,这也是慢性铍病引起。所以现在各个国家在进行铍开采和加工的时候都格外小心,而现在这个问题也摆在了我们的面前。
一直以来,全球60%的铍资源都集中在美国犹他州的斯波山矿床,而我国则一直处于铍资源短缺的境地,我们每年从国外进口的铍材都在800吨以上,对外依存度长期高达85%。
不过现在的情况彻底改变了,因为前些年我们在新疆白杨河地区发现了一座储量高达200万吨的铍矿,这相当于全球现有探明储量的4倍,如果将这些铍完全开采出来,我国未来50年的需求都有了保障。那么,怎么才能安全地将这些铍开采出来呢?
对于新疆地区铍矿的开采,我们可以说是采取了铁腕政策。
简单来讲就是全封闭式矿山系统再加上正压防护服,这套系统可以保证作业区的空气净化效率超过99.999%,为了保证万无一失,参加作业的工人每季度都要接受基因检测,一旦发现HLA-DPβ1基因突变,则要立即调岗。开采的安全有了保障,环境的安全同样也不能忽视,如果在开采的过程中发生了铍随地下水扩散的情况,那么方圆50公里范围的生态系统都会受到污染,为了解决这个问题,新疆又推出了“无废矿山”计划。
这个计划简单来讲就是将尾矿制成防火建材,废水提取稀有元素,连粉尘都要收集起来制成工业催化剂,让铍矿实现百分百开采利用,拒绝任何废物排出。
有了这些措施,铍矿的安全开采总算是有了保障,可是费这么大劲开采铍,它到底有什么用呢?铍是一种非常特别的金属,它的比刚度是钛合金的3.2倍,所以可以制成铍制陀螺仪,安装在运载火箭的惯性导航系统里,在每秒3000转的速度下依旧能够保持稳定不变形。
铍的耐热性能也很好,在650℃的高温下依旧能够保持结构稳定,热膨胀系数不到铝合金的三分之一,所以可以用它打造航天器重返大气层时的保护材料。
著名的哈勃望远镜就是使用铍合金作为镜面支架的,而后来的韦伯望远镜更是直接将镀铍黄金作为了主镜涂层。具体到我国,我们自主研发的相控阵雷达就是使用铍铝合金作为散热基板,而超音速导弹的弹头整流罩也是采用铍-碳化硅复合材料制造而成的,耐高温性能比陶瓷提升了400℃,这使得导弹突防速度轻松突破了10马赫。