从关键资源到更安全的生产：铍提取、冶金及毒性控制的可持续路径

《Hydrometallurgy》：From critical resources to safer production: Sustainable pathways for beryllium extraction, metallurgy, and toxicity control

　　

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  综述了铍的资源、提取和冶金工艺。
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  将资源利用与清洁生产和安全联系起来。
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  解释了矿物的激活和提取机制。
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  总结了新兴的低能耗提取技术。
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  强调了健康风险和可持续生产路径。

引言

铍（Be）是一种具有独特物理化学性质的战略性重要稀有金属（Parveen等人，2024年；Naglav等人，2016年）。目前，金属铍（Janka和P?ttgen，2019年）、铍铜合金（Nagel，2018年）和氧化铍陶瓷（Zhou等人，2025a）构成了主要的基于铍的材料系统。高端电子技术和先进制造业的进步不断增加了对铍及其化合物的战略需求（Camargo等人，2024年；Peng等人，2023年）。因此，惯性导航、航空航天结构部件和雷达光学系统已成为铍应用的主要增长驱动力（Foley等人，2017年；Kawamura等人，2002年）。然而，快速增长的应用需求与全球铍资源分布极度不均的情况形成了鲜明对比（Li等人，2023年；Lederer等人，2016年）。

目前，全球可回收的铍资源主要集中在美国。其他国家的矿床通常规模较小，以铍铝硅酸盐（Be₃Al₂Si₆O₁₈）或低品位矿石为主（Liu和Gao，2022年；London和Evensen，2002年）。在低品位铍资源中，铍通常存在于具有致密晶格和低化学活性的稳定硅酸盐结构中（Grew和Hazen，2014年；Zheng等人，2024年）。这一特性限制了传统选矿-冶炼过程的资源利用效率（Wang等人，2026年）。

在工业实践中，硫酸法和氟化法仍然是提取铍的两条主要技术路线（Gupta和Saha，2001年）。硫酸法技术成熟，已在工业规模上得到广泛应用。然而，处理结构稳定的铍硅酸盐矿物（如铍石）时，通常需要预处理步骤，包括高温煅烧。因此，整个过程变得漫长且能耗较高，同时伴随着设备腐蚀和废酸管理等问题。尽管氟化法可以在一定程度上提高铍的转化效率，但它对操作安全和环境控制的要求更严格。此外，铍及其化合物具有显著的毒性，长期暴露可能导致慢性铍病（CBD）（MacMurdo等人，2020年）。这导致了关于其提取、冶炼和加工的严格职业健康和环境法规（Min等人，2026年；Li等人，2025c）。因此，随着矿石品位的下降和环境要求的不断提高，传统工艺的局限性日益明显。

近年来，人们越来越关注铍资源的高效、低能耗和环境可持续开发，新的提取概念和强化反应途径逐渐出现（Sun等人，2023年；Yu等人，2026年；Sun等人，2025年）。然而，大多数现有研究仅关注个别矿物或离散的工艺阶段。这种碎片化的研究格局阻碍了铍资源开发系统理论框架的建立，从而限制了相关技术的产业化。

本文基于铍的资源特性和应用要求，系统地研究了其物理化学性质、资源分布和工业概况。在此基础上，评估了现有提取和冶金工艺的技术特点和局限性，并概述了新兴且有前景的铍提取技术的发展前景。铍的毒性和职业健康风险仍然是铍资源开发中的主要问题。因此，本文进一步讨论了实现铍资源清洁、高效和可持续发展的关键挑战。通过整合矿物学、湿法冶金学和环境健康的观点，本文为提高资源利用效率和工艺安全性提供了多学科的基础。

章节摘录

铍的物理化学性质

1798年，法国化学家Nicolas-Louis Vauquelin在分析铍石和祖母绿时发现了一种新的氧化物，并因其盐类具有甜味而将其命名为“glucinium”。1828年，Friedrich W?hler和Antoine Bussy分别通过用钾还原氯化铍独立地制得了金属铍（Buchner，2019年）。20世纪中叶，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）对这一命名进行了标准化。在自然界中

典型的工业工艺

硫酸法是生产氢氧化铍和氧化铍的主要方法之一。这里考虑了三种典型的工艺结构：Degussa工艺、Brush工艺和酸浸-溶剂萃取路线。它们主要在矿物预处理、溶液纯化策略以及适应不同原料的能力方面存在差异（Krishnan，1994年；Babu和Gupta，1988年）。它们的主要特点总结在表3中。表4提供了

金属铍的制备

上述湿法冶金流程通常以纯化的Be(OH)₂、BeO或含氟中间体作为最终产品。将其转化为金属铍主要涉及非水操作，因此在这里仅作简要讨论。已有两种传统的金属铍生产方法。在氯化物电解过程中，纯化的BeO通过碳氯化（公式（25）转化为无水BeCl₂，然后在熔融的BeCl₂–NaCl电解液中进行电解

铍的毒性和致病机制

铍的毒性主要源于其强烈的免疫致敏能力（Day等人，2006年；Berger等人，2020年）。吸入含铍颗粒或化合物后，易感个体可能会对铍离子产生特异性免疫反应，从而导致慢性铍病（CBD）（Gordon和Bowler，2003年）。CBD是一种慢性肺部炎症疾病，其特征是肺部形成间质肉芽肿

结论

作为一种战略的关键金属，铍在航空航天、核能和高端电子领域发挥着不可或缺的作用。然而，全球铍产业面临着资源供应、安全限制和环境可持续性之间的结构性矛盾。综合这些因素，需要从铍的回收、试剂和残渣管理以及职业保护等方面来评估提取路线。

目前的技术主要基于

CRediT作者贡献声明

Zhentao Zhou：写作 – 审稿与编辑，撰写原始草稿，数据可视化，验证，调查，形式分析，数据管理，概念构思。Shuchen Sun：监督，资源获取，资金筹措。Faxin Xiao：监督，数据管理。Xuwei Luo：数据可视化，数据管理。Ziyan Yang：数据可视化，资源协调。Jingyi Chen：数据管理。Ganfeng Tu：监督，软件研发，项目管理。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的潜在财务利益或个人关系。

致谢

作者衷心感谢新疆维吾尔自治区重大科技项目（2024A03002-2）和

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