Monografía de Berilio, 2020
Características Generales:
El Berilio (Be) es un elemento químico que ocurre naturalmente y es bastante común, es de color gris, duro, ligero y quebradizo, ocupa el lugar 51 en abundancia entre los elementos naturales de la corteza terrestre y constituye aproximadamente el 0.006%
de la misma, es encontrado en suelo, aguas subterráneas, carbón y petróleo, madera y productos alimenticios. Es un material crítico y estratégico para muchas industrias.
El berilio fue descubierto en 1798 nombrado originalmente glucinio (del inglés glucinium), en 1828 fue renombrado como berilio (del griego βερσλλoς berilo). El valor del elemento fue reconocido en 1926 cuando una aleación de cobre-níquel-berilio fue patentada. La aplicación de aleaciones con berilio creció durante la II guerra mundial.
Siendo uno de los metales más ligeros de todos, es un material único que exhibe sus propiedades físicas y mecánicas incomparables con otro metal como son: su punto de fusión que es uno de los más altos entre cualquier metal ligero, su extraordinaria rigidez, su peso y relaciones de fuerza-peso, su alta temperatura específica y excelente conductividad térmica, su amplia estabilidad dimensional sobre un amplio rango de temperaturas, su reflectividad, posee además una alta capacidad de absorción del calor y una alta dispersión de neutrones entre cualquier metal en una sección transversal, tiene alta permeabilidad a los rayos x, es no magnético y resiste el ataque de ácido nítrico. El berilio es 6 veces más rígido que el acero y tiene dos tercios de la densidad del aluminio. En condiciones normales de presión y temperatura el berilio resiste la oxidación del aire pero en general se oxida ligeramente al contacto con él, cubriéndose con una fina capa de óxido, dándole la capacidad de rayar el vidrio debido a este recubrimiento. Cerca de 110 especies minerales, es decir, compuestos sólidos inorgánicos de origen natural, han sido reportados con contenido de berilio esencial (2002), algunos todavía no son aprobados por la Asociación Mineralógica Internacional (IMA), solo 98 especies son válidas y potencialmente validas que incluyen 8 óxidos e hidróxidos, 4 boratos, 25 fosfatos y arseniato carentes de silicatos y 61 silicatos; 89 son especies válidas y 9 son potencialmente válidas y de estas sólo dos son los minerales de mayor importancia comercial: la bertrandita y el berilo (se muestra una tabla comparativa de algunos minerales de berilio).
a) Bertrandita. Se presenta en cristales tabulares o prismáticos, de incolora a amarillo pálido, dureza 6-7 en la escala de Mohs, densidad de 2.59 a 2.60, se ha observado como pseudomorfa del berilo por lo que probablemente sea derivada de una alteración de este, contiene menos del 1% de berilio, es el principal mineral minado en Estados Unidos.
b) Berilo. Es común encontrarlo en cristales largos prismáticos con frecuencia estriados, en estado puro es incoloro, pero a menudo está tintado por impurezas, siendo posibles los colores verde, azul, amarillo, rojo y blanco. Exhibe fractura concoidea, tiene una dureza de 7.5-8 en la escala de Mohs y una densidad relativa de 2,63-2,80, índice de refracción de 1.584, tiene un lustre vítreo y puede ser transparente o traslúcido. Contiene aproximadamente el 4% berilio, es el principal mineral extraído
en el resto del mundo. Ciertas variedades del berilo son consideradas gemas, incluyen a la esmeralda (verde), aguamarina (azul), bixbita (rojo), goshenita (blanco), heliodoro (verde amarillento), y morganita (rosa).
Tabla Comparativa de Minerales de Berilio Mineral Composición Química %BeO Barilita BaBe2Si2O7 15.4-15.8 Bertrandita Be4Si2O7(OH)2 39.6-42.6 Berilo Be3Al2(SiO3)6 10.0-14.0
Berilonita NaBePO4 19.8
Crisoberilo BeAlO4 16.9-19.7
Danalita Fe4Be3(SiO4)3S 12.7-13.8 Eudidimita HNaBeSi3O8 10.6-11.1 Helvita Mn4Be3(SiO4) 10.5-15.0 Herderita CaBe4(OH,F) 15.0-15.8
Fenacita Be2SiO4 44.0-45.6
Industrial Minerals & Rocks, 2002 (Adaptado de Warner et al. 1959)
El berilio puede obtenerse como metal puro mediante los procesos de sulfato, fluoruro o cloruro a partir de minerales de berilio. La industria del berilio produce tres formas primarias del metal:
1. Aleaciones 2. Berilio metal y 3. Oxido de berilio.
Aleaciones de Berilio.
Los volúmenes de producción más grandes son de aleaciones conteniendo berilio.
Los metales tales como cobre, níquel y aluminio cuando son aleados con pequeñas adiciones de berilio pueden ser procesados para lograr combinaciones notables de sus propiedades físicas. La aleación más utilizada es la de cobre-berilio. Las aleaciones son procesadas en un amplio rango de formas tales como placa, barra, tubo, tira y alambre. Los compuestos del berilio son generalmente blancos (o incoloros en solución) y bastante similares en sus propiedades químicas a los compuestos correspondientes de aluminio, esta similitud hace difícil separar el berilio del aluminio que casi siempre está presente en los minerales de berilio. Las aleaciones de cobre- berilio constituyen aproximadamente el 65% de la producción anual de berilio en Estados Unidos que es el mayor productor mundial, la mayoría de esta aleaciones contienen entre 0.15 y 2% de berilio. Pequeñas cantidades de berilio son también usadas en aleaciones de níquel y de aluminio.
Berilio Metal.
Tiene un alto grado de rigidez, poco peso y estabilidad dimensional así como transparencia a los rayos X, Este producto cuenta cerca del 20% de la demanda anual de berilio en Estados Unidos.
Oxido de Berilio.
Es un excelente conductor de calor, con alta resistencia y dureza. Este material también actúa como un aislante eléctrico en algunas aplicaciones, contabiliza el 15%
de la demanda en Estados Unidos.
Normas de Seguridad
El berilio y sus sales son tóxicas y potencialmente cancerígenas. El berilio en su forma sólida no representa ningún riesgo especial para la salud, la cual es más comúnmente encontrada por el humano, pero en polvo y en humo se reconocen como la causa de afección de berilio crónico (CBD) o beriliosis, una enfermedad pulmonar crónica primeramente descrita en 1946. La prueba de proliferación de linfocitos de sangre (BLPT) es una prueba de laboratorio que mide el nivel de respuesta cuando un compuesto de berilio soluble al agua es agregado a células aisladas desde un simple fluido de sangre. Lo que se detecta mediante esta prueba, es la sensibilización (inflamación del aparato respiratorio) al berilio, no la enfermedad o discapacidad. La CBD puede ser completamente asintomática o puede empezar con tos, dolor de pecho, falta de aliento, debilidad y/o fatiga. Autoridades competentes recomiendan que el BLPT no sea usado para detecciones del trabajador en ausencia de síntomas de salud. La exposición prolongada al berilio puede aumentar la posibilidad de desarrollar cáncer del pulmón en seres humanos.
Aunque relaciones inciertas a la causa de la enfermedad todavía existan, el problema aparece para ser controlado en cuanto las medidas preventivas establecidas son ejercidas. En las plantas procesadoras de berilio, los efectos dañinos son prevenidos manteniendo limpias las áreas de trabajo, requiriendo el uso de equipo de seguridad tal como respirador personal, colectores de polvo, humo y niebla de las fuentes de deposición, instituyendo programas médicos y colocando procedimientos en lugares para garantizar condiciones de trabajo seguras.
La Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA) en Estados Unidos regula la exposición de los trabajadores a las partículas de aire con contenido de berilio, los estándares actuales limitan el nivel de exposición de 8hrs en un promedio de 2μg/m3 de aire, con un pico de 25 μg/m3 que no exceda de 30 minutos y un límite máximo de concentración de 5 μg/m3.
Las concentraciones ambientales promedio de berilio del suelo van desde 2.8 a 5 mg/kg, en el agua potable van de 10 a 1220 ng/L con un promedio de 190ng/l. Ha sido medido en arroz en 72 μg/kg, lechuga en 16 μg/kg, habas en 2200 μg/kg, guisantes en 109 μg/kg y papas en 0.59 μg/kg. Es encontrado en cigarros en 0.74 μg por cigarro. En
las fuentes naturales tales como el polvo trasportado por el viento y la actividad volcánica el porcentaje es del 55% de berilio relacionado con la atmosfera. Las centrales eléctricas generan cerca del 80% de las emisiones antropogénicas y, la industria y minería de metales cerca del 20%.
La población en general está expuesta a berilio que ocurre naturalmente desde el aire ambiental, agua potable y la ingesta alimentaria a diario. La ingesta diaria de berilio por personas expuestas no ocupacionalmente a partir de comida y agua es de aproximadamente 0.52 μg por día con exposición insignificante al aire del ambiente.
El promedio de carga de berilio en el pulmón en estas mismas personas es de 200 μg/kg, mientras que las concentraciones en otros órganos son normalmente debajo de 80 μg/kg.
En Estados Unidos la Agencia de Protección Ambiental (EPA) ha emitido estándares para ciertos contaminantes peligrosos del aire, en los que se incluye el berilio y limita la cantidad de berilio que las industrias pueden liberar al aire a 0.01 μg/m3 como promedio durante un período de 30 días.
Potencial Geológico:
El berilio aparece generalmente en rocas graníticas en forma de drusas o en vetas pegmatíticas, también en esquistos micáceos y asociado a menas de estaño.
a) Rocas Volcánicas.
Aunque los depósitos significativos de berilio en rocas volcánicas son raros, uno de esos depósitos, el Spor Mountain en Utah, EE.UU., que es la fuente más importante de berilio en el mundo, es un depósito epitermal que contiene un gran recurso de bertrandita y ocurre como nódulos y granos finos diseminados en una toba volcánica, es minada por el método a cielo abierto. Otros pequeños depósitos de berilio alojados en rocas volcánicas, han sido localizados en Utah, Arizona y en Nuevo México. Un depósito de toba metamorfoseada en Australia que esta enriquecido por metales raros es también débilmente enriquecida en Berilio.
b) Pegmatitas.
Los granitos pegmatíticos son la principal fuente mundial de berilio. El berilo ha sido minado en zonas de unidades de relleno de fracturas y cuerpos de reemplazamiento en pegmatitas heterogéneas. Los principales depósitos de berilio están en pegmatitas zonadas. La mayoría de las áreas ricas en berilio se presentan en concentraciones de aproximadamente 2% y contienen plagioclasas, cuarzo y moscovita donde la mica es el principal producto. Es también abundante en donde la espodumena, ambligonita y feldespatos son recuperados. El berilo en pegmatitas tiende a ser de grano más fino en zonas exteriores que en interiores. Es uniformemente distribuido en algunos depósitos pero en otros su distribución es irregular como en agregados ricos en varias partes de una zona. En este tipo de roca hay minerales de berilio distintos de los que son de importancia comercial y son excesivamente raros como el crisoberilo que es
concentrado en algunas partes de pegmatitas pero es mucho menos abundante que el berilo.
c) Vetas de Cuarzo.
También ha sido encontrado berilio en vetas de cuarzo que contienen casiterita, wolframita, molibdenita y otros minerales. Tales vetas pueden ocurrir en depósitos de greisens y hay una considerable superposición entre estos dos tipos de depósitos. La concentración del berilo en la parte exterior de ciertas vetas de cuarzo en algunas pegmatitas, sugiere que esas vetas son genéticamente similares a la pegmatita. El berilo ha sido estudiado en vetas de estaño en algunos lugares.
d) Depósitos Metamórficos y de Reemplazamiento.
Los depósitos metamórficos que contienen berilio son principalmente tactitas y esquistos con contenido de esmeraldas. La helvita es el mineral líder de berilio en tactitas y rocas relacionadas, pero la vesubianita, clorita, grosularita y posiblemente otros minerales también contienen berilio.
e) Depósitos de Greisen.
Los depósitos de reemplazamiento y de vetas tipo greisen en y cerca de rocas graníticas pueden contener minerales de berilio además de tungsteno y estaño. Tales depósitos son tipificados por la presencia de fluorita y topacio.
f) Depósitos en Rocas Ígneas Alcalinas.
Las complejas rocas alcalinas, incluyendo sienita nefelínica y otras rocas con contenido nefelínico, han sido reportadas conteniendo tanto o más de 0.76% de bromelita, este mineral de berilio asociado a tales depósitos es complejo.
g) Carbón.
El berilio también ha sido encontrado en carbón. La acumulación de berilio en carbón fue determinada como un proceso singenético y el contenido de berilio dependerá principalmente de la roca que dotó el material al sitio del depósito.
Exploración
En muchos casos, la presencia de berilo es visible a simple vista, ocurre típicamente como cristales blancos verdosos y es usualmente asociada con cuarzo incoloro, albita, pertita, moscovita y algunos otros minerales, habiéndose visto que la albita es uno de los minerales dominantes en estos depósitos. Es común encontrarlo en prismas hexagonales, cristales largos y fácilmente distinguibles, pero también pueden presentarse en forma de capas, granos y agregados. Se presenta con frecuencia asociado a rocas de carácter granítico o sienítico, principalmente en pegmatitas de
naturaleza granítica. Rara vez se encuentra el berilo en cantidades suficientes para llevar a cabo la explotación únicamente por este mineral. Para otros minerales de berilio y cristales de berilo finamente diseminados, un medidor de berilio (berilómetro) es normalmente usado en campo para su detección. Este equipo es similar a un contador Geiger utilizado para detectar uranio. El berilómetro puede estar hecho con una sensibilidad de 0.01% Be o menos. La detección de berilio en minerales es usualmente seguido por barrenación de diamante y análisis para delinear un deposito. El berilio es frecuentemente almacenado para su posterior procesamiento.
Procesamiento.
La bertrandita junto con el berilo es convertida en hidróxido de berilio. El hidróxido de berilio viene siendo el producto intermedio recuperado de estos dos minerales principalmente y es subsecuentemente convertido al metal, en aleaciones o en oxido de berilio. Para producir una aleación maestra de cobre-berilio, el hidróxido de berilio, cobre electrolítico y carbón son combinados en un horno de arco eléctrico. La mezcla resultante contiene cerca del 4% de berilio, es moldeada en lingotes. Los lingotes son re-fundidos con cobre adicional y otros elementos de aleación para obtener la aleación esperada. Para producir berilio metal, el hidróxido de berilio es disuelto en una solución de bicloruro de amonio. Se filtra y se trata la solución con sulfuro de amonio para remover impurezas, la solución purificada es concentrada en un evaporador para originar una sal de amonio, fluoruro y berilio, la sal es removida con una centrifuga y secada, llevada a un horno de inducción dando lugar a una mezcla de fluoruro de berilio anhídrido y gas de fluoruro de amonio el cual es capturado en depuradores para rehusarlo. El fluoruro de berilio enfriado es reaccionado con magnesio en un horno de inducción para producir berilio metálico y fluoruro de magnesio. Enfriando la mezcla se produce un sólido relleno que contiene guijarros de berilio, fluoruro de magnesio y fluoruro de berilio sin reaccionar, triturando esta mezcla, seguida por lixiviación de agua, produce metal de berilio y fluoruro de magnesio, separando el fluoruro de magnesio, los guijarros son derretidos al vacío para remover cualquier escoria atrapada en ellos y la fundición es entonces vaciada en lingotes.
Para el óxido de berilio, el polvo es producido por disolución de hidróxido de berilio en ácido sulfúrico, el resultado es una solución de sulfato de berilio concentrada por evaporación y enfriada hasta la supersaturación. Durante el enfriamiento se producen cristales de sulfato de berilio, los cristales son removidos desde el líquido madre en una centrifuga, calcinados en un horno a temperaturas mayores de 1430ºC descomponiéndose en oxido de berilio, vapor de agua y gases de dióxidos de sulfuro (SO2) y trióxido de sulfuro (SO3). Los gases son alimentados a través de depuradores y el óxido de berilio es enfriado, seleccionado, ensacado y transportado.
Marco Legal:
Con base al artículo 4º de la Ley Minera, el berilio es un mineral concesible. La Ley Minera menciona en sus artículos 2° y 4° que:
Artículo 2. Se sujetarán a las disposiciones de esta Ley, la exploración, explotación, y beneficio de los minerales o sustancias que en vetas, mantos, masas o yacimientos constituyan depósitos cuya naturaleza sea distinta de los componentes de los terrenos, así como de las salinas formadas directamente por las aguas marinas provenientes de mares actuales, superficial o subterráneamente, de modo natural o artificial y de las sales y subproductos de éstas.
Artículo 4. Son minerales o sustancias que en vetas, mantos, masas o yacimientos constituyen depósitos distintos de los componentes de los terrenos los siguientes:
Párrafo reformado DOF 28-04-2005
I. Minerales o sustancias de los que se extraigan antimonio, arsénico, bario, berilio, bismuto, boro, bromo, cadmio, cesio, cobalto, cobre, cromo, escandio, estaño, estroncio, flúor, fósforo, galio, germanio, hafnio, hierro, indio, iridio, itrio, lantánidos, litio, magnesio, manganeso, mercurio, molibdeno, niobio, níquel, oro, osmio, paladio, plata, platino, plomo, potasio, renio, rodio, rubidio, rutenio, selenio, sodio, talio, tantalio, telurio, titanio, tungsteno, vanadio, zinc, zirconio y yodo; Fracción reformada DOF 28- 04-2005
//….
IX.- Los demás que determine el Ejecutivo Federal, mediante decreto que será publicado en el Diario Oficial de la Federación, atendiendo a su uso industrial debido al desarrollo de nuevas tecnologías, a su cotización en los mercados internacionales o a la necesidad de promover la explotación racional y la preservación de los recursos no renovables en beneficio de la sociedad. Quienes estén realizando la exploración o explotación de los minerales o sustancias a que se refiere la fracción IX anterior, con base en las disposiciones del derecho común, tendrán derecho preferente para obtener la concesión minera correspondiente, siempre que la soliciten en los términos de esta Ley y su Reglamento.
Principales Usos y Aplicaciones:
El berilio ha llegado a ser un material cada vez más importante para un amplio rango de aplicaciones comerciales e industriales. Ha sido un material esencial en la manufactura de productos para la industria aeroespacial, de defensa, automotriz, de energía, medicina y electrónica por más de medio siglo. Las tres formas primarias de materiales que contienen berilio son usadas como componente importante de alta fiabilidad en diversos productos:
1.- Berilio metal. Se utiliza principalmente en aplicaciones aeroespaciales y de defensa debido a su rigidez, ligereza y estabilidad dimensional en un amplio rango de temperaturas. Por sus propiedades mecánicas y nucleares es usado en reactores nucleares como moderador de neutrones, incluyendo proyectos experimentales de generación de energía eléctrica como reactores de fusión y en la construcción de dispositivos nucleares para protección o defensa, satélites y estructuras de vehículos espaciales, sistemas de referencia inercial y componentes de sistemas ópticos espaciales. Por su propiedad única de transparencia a los rayos X, es usado en forma de hoja extremadamente delgada como ventana de transmisión en equipos de diagnósticos de rayos X, para Tomografía Axial Computarizada (CAT) de exploración y equipo de mamografía así como en la litografía de rayos X para la reproducción de circuitos integrados. Otras aplicaciones incluyen componentes de computadora de alta velocidad, equipo para procesamiento electrónicos de precisión y espejos de escáner ópticos. También es usado para algunas aplicaciones en transbordadores espaciales de la NASA, incluyendo marcos de ventanas y puertas y para manufacturar componentes clave de equipos de navegación y orientación critica.
2.- Aleaciones de berilio. Añadiendo berilio a algunas aleaciones se obtienen a menudo productos con gran resistencia al calor y a la corrosión, mayor dureza, mayores propiedades aislantes y mejor calidad de fundición.
Aleaciones De Cobre-Berilio.
Estas aleaciones son utilizadas debido a su conductividad eléctrica y térmica, alta resistencia y dureza, resistencia a la corrosión y a la fatiga y por sus propiedades no magnéticas. Son diseñadas y especificadas en aplicaciones de alta ingeniería especialmente en electrónica (ballestas de conductividad eléctrica, conectores terminales), automotriz (componentes de la ignición), electrodomésticos (guías para microondas), moldeo plástico, metálico y de vidrio y, en la industria aeroespacial. Por su combinación única de propiedades son integradas tanto para las comunicaciones alambicas e inalámbricas (teléfonos celulares y localizador de personas), computadoras (chip disipadores de calor), equipo para perforaciones de petróleo y gas, rodamientos en el tren de aterrizaje de aeronaves y maquinaria pesada, moldeo de troquel por inyección de plástico. Por su rigidez, ligereza y estabilidad dimensional, se emplea en la construcción de diversos dispositivos como giróscopos, equipo informático, muelles de relojería e instrumental diverso.
Aleaciones Níquel-Berilio.
Son utilizadas en conectores electrónicos que pueden operar a altas temperaturas tales como aparatos domésticos de cocción y resortes usados para activar rociadores contra incendios y guías usadas.
Aleaciones de Aluminio-Berilio.
Usadas en aplicaciones de fundiciones aeroespaciales y como un aditivo de aleación maestra para incluir pequeñas cantidades de magnesio en berilio, las cuales inhiben la oxidación durante la operación de fusión.
Muchas piezas de los aviones supersónicos están hechas de aleaciones de berilio debido a su ligereza, rigidez y poca dilatación.
Las aleaciones que tienen alto contenido de berilio (40 a 100% de berilio) son usadas para aplicaciones de aviación y espacial tales como electro-óptico de orientación avanzada (EOTS), dispositivos de contramedida de infrarrojos en aviones de combate, misiles y sistemas de radar. Muchas vigilancias avanzadas y satélites de rendimiento extremo también contienen componentes electrónicos con estructuras de berilio.
3.- El Óxido de berilio es un excelente conductor del calor, con alta resistencia y dureza, actúa como un aislante eléctrico y su punto de fusión elevado, es empleado en la generación de energía nuclear como núcleo moderador para reactores, debido a la tendencia del berilio a retardar o capturar neutrones.
Algunos materiales con contenido de berilio son usados también en automóviles electrónicos, componentes industriales (cojinetes y casquillos), sistemas de instrumentación y de control médico (taladros láser, marcapasos, etc.) y nuclear, telecomunicaciones, submarinos y marina, en los llamados sistemas de multiplexado, instrumentos oceanográficos y cubiertas protectoras del cuerpo, sensores en bolsas de colisión, resorte del cabezal de riego en extintores de fuego por supresión y en satélites meteorológicos entre muchos otros más usos. A pequeña escala, un único hilo hecho con componentes de berilio de gran pureza puede transportar cientos de señales electrónicas.
Mercado:
Mercado Internacional
América del Norte y Europa se ubican como los mayores consumidores de berilio;
registrando un significativo crecimiento económico en los últimos años de Asia y el Pacífico -especialmente China- llevando a los volúmenes de consumo de región a nivel europeo. En los sectores que creció la aplicación de metal en forma de aleación de berilio-cobre (berilio) es en la electrónica del automóvil, ya que se lo utiliza en la distribución de energía eléctrica y los sistemas de alarma del vehículo. El mercado de berilio en el mundo viene creciendo considerablemente ante la creciente demanda de los mercados informáticos y de infraestructura de telecomunicaciones y del mercado de la electrónica de automoción. Por lo que proyecta un aumento del consumo de los mercados en desarrollo de Asia y América Latina.
Esta estadística muestra un ranking de los principales países productores de berilio a nivel mundial en el año 2017. En ese año, Estados Unidos fue el primer país productor de berilio, con 190 toneladas métricas, por delante de China con 20 toneladas métricas y Madagascar con 5 toneladas métricas.
IBC Engineered Materials Corporation, una subsidiaria de propiedad absoluta de IBC Advanced Alloys Corp, tiene una división de aleaciones de berilio y aluminio que supera las limitaciones del berilio puro y las aleaciones de aluminio existentes, al tiempo que conserva los beneficios de los dos metales. La fabricación de fundición con berilio y aleaciones maestras comenzó en su planta de producción de Royersford, Pensilvania en 1994. Esta planta, también fabrica productos de aleación maestra de níquel y aluminio berilio.
En los EE.UU. en mineral bertrandita (3Be0 Al2O3 6SiO2) se extrae de un depósito en Utah, donde se produce cerca de la superficie y se puede extraer en un método con el medio ambiente. El proceso que se realiza es retirar la tierra para exponer los depósitos delgados de bertrandita se recogen cuidadosamente y después deja exactamente igual, el lugar de donde fueron retirados. La topografía con GPS moderna permite una precisión de 1 ", y la mina de operada por Materion Brush Resources Inc. recibe el reconocimiento continuo de la comunidad ambiental para la constante búsqueda de las operaciones mineras sostenibles que no dañen los ecosistemas desérticos frágiles o en animales y humanos.
Una pequeña fracción de berilio se obtiene de berilio (Be4 Si2O7 (OH)2), un subproducto de las operaciones de minería de extracción piedras preciosas de esmeralda a pequeña escala en Brasil, Argentina y otros países de América del Sur. Ese material contiene entre 3,0 a 5,0% de berilio, pero es mucho más difícil que la bertrandita, por ser más difícil de refinar al berilio. Antes de que pueda ser refinado, debe ser fundido en un horno eléctrico, y el material fundido se deja caer en una gran piscina de agua que lo divide en un estado de polvo fino, llamado "frita", que se puede procesar químicamente con los minerales de bertrandita el mineral berilio se funde en hornos industriales, solidifica y se tritura, después se trata con ácido sulfúrico para producir un sulfato soluble en agua. El mineral bertrandita es comprimido, hecho en suspensión y tratado con ácido sulfúrico para formar un sulfato. Las soluciones de sulfato se someten a una serie de pasos de extracción química para producir en última instancia, hidróxido de berilio extremadamente puro. El hidróxido de berilio Be(OH)2
es el material de común para las aleaciones de berilio de cobre-berilio, cerámica y la fabricación de metal puro de berilio. El consumo aparente de berilio en el 2017 fue de 200 toneladas fue valorado en alrededor de $ 125 millones, de acuerdo al Mineral Commodity Summaries, USGS.
Debido a la naturaleza tóxica del berilio, han establecido diversas directrices y reglamentos estatales, nacionales e internacionales, respecto al berilio en el aire, agua y otros medios. Se requiere que la industria controle cuidadosamente la cantidad de polvo de berilio, humos y nieblas en el lugar de trabajo.
El costo de berilio es alto en comparación con el de otros materiales, que se utilizan en aplicaciones en las que sus propiedades son cruciales. En algunas aplicaciones, ciertos compuestos de matriz metálica u orgánica, de alta resistencia grados de aluminio, grafito pirolítico, carburo de silicio, acero, o titanio pueden ser sustituidos por metal, de berilio. Las aleaciones de cobre que contienen níquel y silicio, estaño, titanio, u otros elementos de aleación o de aleaciones de fósforo o de bronce (cobre- estaño-fósforo) pueden ser sustituidas para las aleaciones de berilio-cobre, sin embargo, pueden resultar en un bajo rendimiento.
La mayor parte de la producción mundial de mineral de berilio se lleva a cabo en los EE.UU., China y Madagascar. Con la salida del mercado de mineral procedente de Brasil y varios países de África, como Nigeria, y Mozambique. La producción de mineral de berilio comercial en Rusia se detuvo durante la década de 1990, al igual que la producción de berilio en Argentina, Namibia y Zimbabwe. Materion Brush tiene sus minas de bertrandita en Utah. En China, Xinjiang, se encuentra la mina de no ferrosos entre ellos de berilio.
Materion Brush Resources Inc. de los EE.UU., subsidiaria total de Materion Corporation, es la única empresa conocida de berilio totalmente integrada en el mundo y el principal productor de todas las formas de productos de berilio. En las propias minas de bertrandita de la empresa se utiliza en la materia prima para producir hidróxido de berilio en la planta Delta de la compañía en Utah. El hidróxido se utiliza para producir el berilio metálico y aleaciones en Elmore en Ohio, el polvo de calidad cerámica en Lorain en Ohio y productos de cable y de cinta de medición en Pennsylvania. La planta Elmore produce productos terminados de aleación de berilio para su posterior procesamiento de diversas.
NGK Metales Corp, parte de NGK Insulators de Japón, es uno de los principales productores de fundiciones de aleación cobre-berilio de productos en placa, tira, varilla, barra en el mundo en sus plantas en Japón, los EE.UU. y Francia.
La planta metalúrgica de Ulba (UMP) en Kazajstán fue el mayor fabricante de productos de berilio en la antigua Unión Soviética. La planta utiliza principalmente concentrado de berilio de las minas en Rusia, pero se detuvo a mediados de 1990, con un stock acumulado de material existente en la planta de Ulba en Kazajstán. Según los informes, la UMP mantiene existencias suficientes de concentrado de berilio para permitir que varios años de producción. UMP estableció un almacén de distribución, Ulba-China en Shanghai para vender sus productos de berilio y tantalio en China y otros países asiáticos.
La producción mundial de berilio en 2018, se registró en 243 toneladas de mineral, Estados Unidos en la actualidad controla el mercado mundial, con su producción anual de 170 toneladas por año, que representan el 70.0% del total; China suministra
50 toneladas, el 20.6% del total; Madagascar, producen 6 toneladas que representan el 2.5% del total; entre otros.
Producción Mundial en Volumen por País, 2018-2019 1/
(Toneladas métricas)
Países Productores 2018 2019 e/
Total: 227.00 246.00
Brasil (República Federativa del) 3.00 3.00 China (República Popular de) 48.00 70.00 Estados Unidos de América 165.00 170.00 Madagascar (Rep. Democrática de) 6.00 1.00 Nigeria (República Federal de) 4.00 1.00
Rwanda (República de) 1.00 1.00
e/ Cifras estimadas.
1/ Producción minera en contenido metálico.
FUENTE: Anuario Estadístico de la Minería Mexicana, 2019; Edición 2020; SGM; SE.
Recursos
Los recursos mundiales identificados de berilio se han estimado en más de 100,000 toneladas. Alrededor del 60% de estos recursos se encuentran en los Estados Unidos;
por tamaño, la región de Spor Mountain en Utah, la región de McCullough Butte en Nevada, la región de Black Hills en Dakota del Sur, la región de Sierra Blanca en Texas, la península de Seward en Alaska y la región de Gold Hill en Utah representan la mayor parte del total. Estados Unidos tiene muy poco berilo que pueda ser económicamente seleccionado a partir de depósitos de pegmatita. El área de Spor Mountain en Utah, un depósito epitermal, contiene un gran recurso de bertrandita, que está siendo extraído. Las reservas probadas de bertrandita en Utah suman unas 18,000 toneladas de contenido de berilio.
Reciclado.
El berilio fue recuperado de los desperdicios generados durante la fabricación de productos de berilio y de chatarra. Los datos detallados sobre las cantidades de berilio reciclado no están disponibles, pero puede ser un 20% a 25% del consumo total del berilio. El principal productor de berilio en los Estados Unidos, estableció un programa integral de reciclaje para todos sus productos de berilio, recuperando aproximadamente el 40% del contenido del desecho de aleación de berilio. El berilio fabricado a partir de fuentes recicladas requiere solo el 20% de la energía como el berilio fabricado de fuentes primarias.
Mercado Nacional
México no produce berilio. El SGM ha realizado estudios en áreas con presencia de Berilio.
Las exportaciones de berilio en 2018 fueron por un total de 899 dólares corrientes, incrementándose en un 100% con respecto al año 2017; se exportó bajo la fracción 8112.19.99 correspondiente a la presentación “Los demás desperdicios y desechos” y tuvo como destino los Estados Unidos. Las importaciones de berilio en 2018 fueron por un total de 336.2 mil dólares corrientes; se importó con la fracción arancelaria 8112.19.99 bajo la presentación “Los demás desperdicios y desechos” y tuvo como origen China y Estados Unidos.
En Aguachile, Coahuila existe un yacimiento de fluorita asociado con berilio que se presenta como bertrandita en forma diseminada y en pequeñas cantidades, apareciendo como hilillos transparentes en la fluorita. El promedio del berilio en todo el deposito es de un 0.1 % (1959/1961).
En la Sierra de Oposura o de La Madera (parte de la SMO), en el municipio de Moctezuma, Sonora, se conoce la existencia del mineral, se estudiaron más de 80 localidades con manifestaciones de berilio, los criaderos se encuentran asociados a diques de cuarzo y pegmatíticos, encajonados en granitos, también se presentan emplazados entre diques de dolerita y granito y en raras ocasiones en diques doleríticos. Se localizaron filones mineralizados con berilo ubicados en el flanco occidental del batolito Oposura y al norte del camino Huasabas-Oputo que cubre una superficie de 21 Km2 por lo que se piensa que corresponde a un foco de mineralización bien definido, cabe la posibilidad que estos focos existan en otras partes de la sierra.
En el estado de Sonora, se llevó a cabo un reconocimiento regional de todas las estructuras pegmatíticas del estado, se analizaron más de 213 muestras por elementos entre los que se encontraba el berilio sin tener resultados favorables, sin embargo, el estudio era principalmente enfocado al litio.
Marco Normativo:
La Secretaria del Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT) clasifica como residuo peligroso el polvo de berilio en todas sus formas y está regulado por la Norma Oficial Mexicana NOM-052-SEMARNAT-205.
Proyectos de Posible Interés por Berilio en Coahuila:
Aguachile
Coordenadas Geográficas: 29° 15' 22.275" N 102° 32' 40.778" W
Ubicación: Acuña, Coahuila de Zaragoza; Los depósitos de fluorita y Berilio de Aguachile, se localizan en un área de 30 a 40 kilómetros cuadrados, situada en el extremo noroccidental del estado de Coahuila. El área se encuentra comunicada con Acuña y Múzquiz, poblaciones situadas a más o menos 200 Km al E y SE respectivamente, por medio de caminos de tierra transitables solamente en tiempo seco.
Descripción: La historia geológica del área donde se localizan los depósitos de Aguachile puede sintetizarse como sigue: una gruesa cubierta de sedimentos cretácicos es modificada estructuralmente durante la orogenia Laramide y posteriormente sujeta a disturbios tectónicos provocados por intrusiones ígneas durante el Mioceno o el Plioceno.
La faja mineralizada se localiza en todo el contacto interior del dique anular de pórfido riolítico con la caliza Georgetown. La génesis probable de los depósitos es por reemplazamiento de las calizas formadas por soluciones hidrotermales provenientes del mismo magma que formó los intrusivos. El promedio del mineral que se considera como mena es de 70 a 80% de fluorita. Las impurezas son la calcita 10 a 15% y la sílice 5 a 10%.
Sustancia: Berilio
… Coahuila
Cuatro Palmas
Coordenadas Geográficas: 29°15'45.9"N 102°33'03.6"W
Ubicación: Esta zona se ubica a 85 km al N 85° W de la Ciudad de Melchor Múzquiz, comprende las sierras de Las Cabras y de Las Gorrionas, al oriente del Rancho La Palma. La zona carece de accesos en su mayor parte.
Descripción: La mineralización ocurre en forma irregular, así como en forma de chimeneas, mantos y vetas localizadas en el contacto de las formaciones sedimentarias con un pórfido riolítico. El cuerpo tiene forma semicircular con diámetro de 90 m y profundidad mayor a 100 m. Los estudios de difracción de rayos X, indican que el mineral de mena es fluorita y los minerales de ganga son calcita, cuarzo, hematita y caolinita; en algunas localidades se presentan hilillos delgados y transparentes de bertrandita (silicato hidratado de berilio).
Sustancia: Berilio
Localidades de Berilio en la República Mexicana:
Anexos
Tabla Mapas
Minas en Producción Minas en Producción
Minas Abandonadas Minas Abandonadas
Bibliografía:
Anuario Estadístico de la Minería Mexicana, 2019, Edición 2020. SGM
Edward S. Grew, edit., “Beryllium -Mineralogy, Petrology and Geochemistry-”, 2002
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Jesús Ojeda Rivera. Consejo de Recursos Naturales no Renovables, boletín 61,
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Garza Gonzalez Romeo, Tesis Profesional UNAM, “Yacimientos de Berilio en la Sierra de Oposura, municipio de Moctezuma, estado de Sonora”, 1960
USGS, Mineral Commodity Summaries, 2018
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Jessica Elzea Kogel, Nikhil C. Trivedi, et. “Industrial Minerals and Rocks”, 2006
SGM, Informes Técnicos: - 0559GAUC0001 Informe sobre los depósitos de fluorita de Aguachile, en el Norte del estado de Coahuila. 1959
0559OEIJ0001 Depósitos de fluorita con berilio de Aguachile, Coah. 1959
2680MARL0001 Estudio geológico de evaluación e investigación del elemento litio en pegmatitas en el estado de Sonora. 1980
T052008SEGM0001_03 Monografía Geológico-Minera del Estado de Coahuila, 2008;
SGM
En Internet:
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http://beryllium.eu/about-beryllium-and-beryllium-alloys/facts-and- figures/production-statistics/
http://beryllium.eu/about-beryllium-and-beryllium-alloys/industry-profile/
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About IBC Manufacturing - IBC Advanced Alloys
https://www.ibcadvancedalloys.com/about
https://materion.com/careers
https://es.statista.com/estadisticas/635435/paises-lideres-en-la-produccion-de-berilio- a-nivel-mundial/
https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/2017/mcs2017.pdf
http://accionesymercados.com.ar/precio-berilio-hoy/
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