Wolfram, molibden: zastosowanie stopu

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-02 14:01

Naturalne formacje mineralne zawierające wolfram w różnych związkach i stężeniach przemysłowych, gdy wydobycie jest technicznie możliwe i ekonomicznie wykonalne - wolfram, molibden w rudach, a także beryl, cyna, miedź, bizmut, czasami rtęć, antymon, srebro, złoto, arsen, tantal, siarka, skand, niob - planeta, sądząc po nazwie ich grupy, nie jest bogata w takie metale ziem rzadkich. Powiązany składnik rudy wolframu - molibden, jak większość innych, jest wydobywany podczas wzbogacania i przekształcany w koncentraty selektywne lub zbiorcze.

Jak pojawił się wolfram

Szwedzki chemik Karl Scheele, z wykształcenia farmaceuta, przeprowadzał eksperymenty we własnym laboratorium. Tam odkrył mangan, bar, chlor, a nawet tlen dla ludzkości. Całe życie nie robił nic poza dokonywaniem odkryć, za co został przyjęty do Sztokholmskiej Akademii Nauk. I nawet na krótko przed śmiercią w 1781 roku nie robił swojej ulubionej rzeczy.przestał, dając nam kolejny wspaniały prezent.

Podczas eksperymentów Karl Scheele odkrył, że wolfram (minerał nazwany później na jego cześć scheelitem) jest solą nieznanego jeszcze kwasu. Było to ogromne odkrycie, ale już dwa lata później chemicy z Hiszpanii i jego uczniowie wyizolowali z tego minerału zupełnie nowy pierwiastek, co wywróciło wszystkie postulaty przemysłu do góry nogami. Jednak ta rewolucja nie nastąpiła natychmiast, minął wiek, zanim stało się jasne, jakie wyjątkowe właściwości ma wolfram.

Oddzielenie

W zależności od złoża wszystkie rudy wolframu dzielą się na dwa typy: egzogeniczne i endogeniczne. Wśród tych ostatnich znajdują się rudy genetyczne skarn, pegmatyt, żyły (hydrotermalne), grazer, które łączy się w trzy główne formacje rudy. Są to wolfram - cyna, wolfram - molibden, wolfram - polimetale.

Czasami wolfram znajduje się w pegmatytach, skąd po drodze wydobywany jest zarówno on, jak i schelit, wydobywając beryl, kasyteryt, tantal, niobaty lub spodumen. Złoża pegmatytu – źródła powstawania aluwialnych placerów – rozwijają się przede wszystkim w Azji Południowo-Wschodniej i Afryce.

Akcje

Wolfram, molibden w rudach są blisko spokrewnione z intruzjami granitu, ich wierzchołkowych części, gdzie obserwuje się osady stropowe, czemu często towarzyszą prace rudy, zarówno wewnątrz-, jak i nad-intruzyjne.

Są one podobne do płaszcza w kształcie,izometryczny i owalny z najczęściej płaską pościelą. Znajdują się tu również słupowe korpusy rudne oraz magazyny o nieregularnych kształtach. Zasoby złóż, w których występuje molibden, wolfram i inne minerały ziem rzadkich, prawie nigdy nie mają dużych zasobów. Rudę szacuje się na zaledwie dziesiątki, bardzo rzadko setki tysięcy ton.

Produkcja

Molibden, wolfram i inne rudy hydrotermalne znajdują się w strefach egzo- i endokontaktu masywów granitowych, które tworzą dość rozciągnięte w głąb - do kilometra - całe ciągi żył o stromym zagłębieniu, znacznie rzadziej tam to średnie zanurzenie żyły. Istnieją również magazyny. Korpusy rud zbudowane są z wtrąceń kwarcowo-wolframitowo-kasyterytowych, kwarcowo-wolframitowych, często z molibdenem, berylem i bizmutem, przeplatanych rudami kwarcowo-molibdenitowo-schelitowymi lub kwarcowo-schelitowymi.

Zazwyczaj takie rudy zawierają wolfram, molibden, inne metale ziem rzadkich w niewielkich ilościach: wolfram od pół do półtora procenta, częściej - mniej. A to z rezerwami rudy rzędu kilku tysięcy lub kilkudziesięciu tysięcy ton, co też jest bardzo, bardzo małe. Wydobycie jest zwykle prowadzone metodami podziemnymi lub odkrywkowymi.

Metody wydobycia

Złoża wolframu wykorzystują metody wydobycia poprzez zapadanie się warstw lub poziome powiększanie rudy w warstwach w wydobytych blokach. Wykorzystywana jest również metoda zasypywania zrobów, która jest przydatna przy wydobywaniu żył, złóż skarnowych lub zrostów.

Otwarta drogasugeruje obecność szalunków, osadów skarnowych lub siwych lub podkładek. W kamieniołomach, w których wydobywa się rudę wolframu i molibdenu, zwykle funkcjonuje system transportu i składowanie zewnętrzne. W takich przypadkach wydobycie jest prawie całkowicie zmechanizowane – dziewięćdziesiąt pięć procent. Ale praca na tym się nie kończy. Rudy wymagają wzbogacania, gdyż tylko w maksymalnie półtora procenta zawierają metale ziem rzadkich – wolfram, molibden.

Depozyty

Na terenie byłego ZSRR największe złoża rudy wolframu zostały odkryte w Kazachstanie, Syberii Wschodniej i na Dalekim Wschodzie, na Kaukazie iw Azji Środkowej. Nie wszystkie z nich są rozwijane. Za granicą przetwórstwo wolframu i molibdenu odbywa się zwłaszcza w Korei Południowej i Chinach. Na świecie znajdują się największe złoża. Ponadto wolfram wydobywany jest w Portugalii, Australii, Kanadzie, Boliwii, USA, Francji, Austrii i Turcji.

Należy tu powiedzieć, że Azja Południowo-Wschodnia i jej pas rudy na Pacyfiku mają ponad sześćdziesiąt procent wszystkich zasobów wolframu na ziemi. W sumie w zbadanych złożach planety całkowite rezerwy wolframu wynoszą znacznie mniej niż półtora miliona ton. Na przykład rocznie wydobywa się około 4 278 200 ton złota (nie w rezerwach, ale do użytku)

Właściwości

Jako jeden z najbardziej ogniotrwałych metali, wolfram jest dosłownie niezbędny we wszystkich obszarach związanych z wysokimi temperaturami. Jak pierwiastek chemiczny Wolframium (W) należy do czwartej grupyukład okresowy. Jego masa atomowa to 183, 85 i liczba 74. Swoją nazwę zawdzięcza jasnoszarym kolorom - z niemieckiego Wolfa i Rahma tłumaczy się jako "wilk" i "krem", dosłownie - "wilcza piana". Pomimo swojej ogniotrwałości jest stabilny w zwykłych temperaturach. Minerały, które dostarczają wolframu to schelit i wolframit.

Wolfram jest jednym z najważniejszych składników supertwardych stali żaroodpornych - stali szybkotnących i narzędziowych, a także stopów o tych samych właściwościach - stellit, win i tak dalej. Ale codziennie widzimy czysty wolfram, ponieważ jest on szeroko stosowany w elektrotechnice. Na przykład żarniki wolframowe w żarówkach. Jest również niezbędny w elektronice radiowej. Urządzenia elektroniczne posiadają katody i anody wykonane z tego metalu.

Klasy stopów

Przetwarzanie wolframu i molibdenu jest trudne, ale niezwykle opłacalne. Branża zna kilka marek, wśród których są bardziej powszechne i mniej. Wolfram jest czysty, z dodatkami oraz w stopach z innymi metalami. Tak więc gatunki BP różnią się - stop wolframu i renu; VL - z dodatkiem tlenku lantanu; VI - z tlenkiem itru; VT - tlenek toru jako dodatek; VM - z dodatkiem krzemionki i toru; VA - z dodatkami krzemowo-alkalicznymi i aluminiowymi; HF - czysty wolfram.

Wolfram służy jako podstawa dla twardych stopów, a stop wolframu i molibdenu jest odporny na ciepło, jak niektóre inne. Przy jego udziale przygotowywana jest również trudnościeralna stal narzędziowa. Z tych stopówwykonuje się wiele części silników - lotniczych i kosmicznych, w urządzeniach elektropróżniowych - różne części i włókna. Ponieważ gęstość tego metalu jest bardzo wysoka, stosuje się go do przeciwwag, pocisków i pocisków artyleryjskich, pocisków balistycznych (stabilizacja lotu, wolfram wytrzymuje wszystkie sto osiemdziesiąt tysięcy obrotów na minutę), do wirników ultraszybkich, stosuje się również metale takie jak wolfram, molibden. Ich zastosowanie, jak widzimy, jest bardzo szerokie, a nawet, można powiedzieć, eleganckie.

Obszary zastosowań

Bez tych metali ziem rzadkich, którymi są chrom, molibden, wolfram, ani medycyna, ani fizyka jądrowa nie mogą sobie dziś poradzić. Monokryształy wszystkich wolframianów służą jako detektory scyntylacyjne promieni rentgenowskich, a także innych promieni jonizujących. Ditelluryd wolframu (WTe_{2) jest używany do konwersji energii cieplnej na energię elektryczną. Nawet spawanie TIG wykorzystuje wolfram jako elektrodę.}

Związki wolframu są szczególnie szeroko stosowane. Materiały kompozytowe i stopy twarde na bazie węglika wolframu są potrzebne do obróbki zarówno metali, jak i konstrukcji niemetalowych. Jest to szczególnie potrzebne w budowie maszyn: frezowaniu, toczeniu, dłutowaniu, struganiu. Stopy twarde są obecnie niezbędne do wiercenia studni oraz w górnictwie, a do tego potrzebujemy wolframu, molibdenu - produkcja z ich pomocą opanowuje nowe technologie.

Rodzaje wyrobów z metali ziem rzadkich

WS_{2 (siarczek wolframu) to smar odporny na wysokie temperatury, który może wytrzymać do pięciuset stopni Celsjusza. Tam, gdzie produkowany jest elektrolit stały (ogniwa wysokotemperaturowe), stosuje się trójtlenek wolframu. Przemysł tekstylny, farb i lakierów znacznie udoskonalił i skomplikował technologie, wykorzystując związki wolframu jako katalizator i pigment w syntezie organicznej.}

Przemysł produkuje ogromną różnorodność produktów zawierających wolfram, molibden i inne metale ziem rzadkich. Najczęściej spotykane są elektrody, drut, proszek wolframowy, arkusz i pręt. Elektrody nigdy się nie topią i dlatego mogą być stosowane do spawania stali wysokostopowych, metali nieżelaznych oraz materiałów o różnym składzie chemicznym. Żadna inna elektroda nie zapewni tak wysokiej wytrzymałości spoiny.

Molibden

Stopy molibdenu i sam molibden są materiałami ogniotrwałymi. W czystej postaci stosowany jest w postaci drutu lub taśmy do urządzeń grzewczych – pieców elektrycznych, nawet tych pracujących w wodorze w temperaturze 1600 ° C. Cyna i drut molibdenowy są potrzebne w przemyśle radioelektronicznym, są również wykorzystywane w inżynierii rentgenowskiej, molibden jest używany do wytwarzania różnych części do lamp rentgenowskich, lamp elektronicznych i urządzeń próżniowych.

Ponadto molibden, podobnie jak wolfram, jest szeroko stosowany do ulepszania stali. Dodatek molibdenu zwiększa wytrzymałość, hartowność, odporność na korozję, ciągliwość. Dlatego wolfram i molibden są wykorzystywane do tworzenia najbardziej krytycznych produktów i najbardziejgłówne szczegóły. W celu uzyskania twardości do takiego stopu wprowadza się stellit - chrom i kob alt w celu spawania krawędzi części zużywających się. Chrom, molibden, wolfram - taki stop jest prawie niemożliwy do wymazania. Zdobył też jedno z pierwszych miejsc w szeregu stopów kwasoodpornych i żaroodpornych.

Przestrzeń

Stop wolframu i molibdenu w skórze głowy każdej rakiety i samolotu. Pod względem wytrzymałości na pierwszym miejscu jest wolfram, a na drugim molibden. Jednak wytrzymałość właściwa w temperaturach około półtora tysiąca stopni Celsjusza stawia na pierwszym miejscu stopy z molibdenem. Jeśli temperatury są jeszcze wyższe, wolfram i tantal są nie do pokonania. Molibden jest używany do produkcji paneli o strukturze plastra miodu wszystkich latających statków kosmicznych, skorup kapsuł i rakiet powracających na Ziemię, wymienników ciepła, osłon termicznych, wykończenia krawędzi skrzydeł, stabilizatorów.

Gdy warunki pracy są trudne, pomocne są metale ziem rzadkich. Od takiego materiału można oczekiwać wysokiej odporności na utlenianie i erozję gazową, dużej wytrzymałości i odporności na uderzenia. Wiele części silników turboodrzutowych i rakietowych, osłony ogonowe, łopatki turbin, przesłony dysz, powierzchnie sterowe, dysze silników rakietowych i tak dalej - molibden radzi sobie z wszystkimi tymi trudnymi zadaniami.

Na Ziemi

Obiecujące materiały do urządzeń pracujących w kwasach fosforowym, siarkowym i chlorowodorowym są wykonane z molibdenu i jego stopów. Jest stabilny nawet w stopionym szkle, dlatego przemysł szklarski jest szeroko stosowanymolibden jako elektrody do topienia.

Pręty i formy do odlewania wysokociśnieniowego stopów miedzi, cynku i aluminium są wykonane z jego stopów. Za pomocą molibdenu stale przetwarzane są pod ciśnieniem – matryce do pras, matryce, trzpienie młynów przebijających. Sama stal molibdenowa jest również znacznie ulepszona.