Tungsten, molibden: aplicare aliaj

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-02 14:01

Formațiuni minerale naturale care conțin wolfram în diferiți compuși și concentrații industriale, atunci când exploatarea este posibilă din punct de vedere tehnic și fezabil economic - wolfram, molibden în minereuri, precum și beriliu, staniu, cupru, bismut, ocazional mercur, antimoniu, argint, aur, arsenic, tantal, sulf, scandiu, niobiu - planeta, judecând după numele grupului lor, nu este bogată în astfel de metale de pământuri rare. O componentă asociată a minereului de wolfram - molibdenul, ca majoritatea celorlalți, este extrasă în timpul îmbogățirii și transformată în concentrate selective sau colective.

Cum a apărut tungstenul

Chimistul suedez Karl Scheele, farmacist de pregătire, a efectuat experimente în propriul său laborator. Acolo a descoperit manganul, bariul, clorul, chiar și oxigenul pentru omenire. Toată viața sa nu a făcut altceva decât să facă descoperiri, pentru care a fost acceptat la Academia de Științe din Stockholm. Și chiar și cu puțin timp înainte de moartea sa în 1781, el nu a făcut lucrul lui preferat.oprit, oferindu-ne astfel un alt cadou minunat.

În timpul experimentelor, Karl Scheele a descoperit că tungstenul (un mineral numit ulterior scheelit în onoarea sa) este o sare a unui acid încă necunoscut. A fost o descoperire uriașă, dar numai doi ani mai târziu, chimiștii din Spania și studenții săi au izolat un element complet nou din acest mineral, care a dat peste cap toate postulatele din industrie. Cu toate acestea, această revoluție nu s-a produs imediat, a trecut un secol înainte să devină clar ce proprietăți excepționale are wolfram.

Separare

În funcție de zăcământ, toate minereurile de wolfram sunt împărțite în două tipuri: exogene și endogene. Printre acestea din urmă se numără minereurile genetice skarn, pegmatite, filon-venos (hidrotermal), care sunt combinate în trei formațiuni principale de minereu. Acestea sunt tungsten - staniu, wolfram - molibden, wolfram - polimetale.

Uneori wolfram se găsește în pegmatite, de unde se extrag atât el, cât și scheelitul pe parcurs, exploatând beril, casiterit, tantal, niobați sau spodumen. Depozitele de pegmatită - surse de formare a placerilor aluvionali - sunt dezvoltate mai ales în Asia de Sud-Est și Africa.

Stocuri

Tungstenul, molibdenul din minereuri sunt strâns legate de intruziile de granit, părțile lor apicale, unde se observă depozite de acoperiș, destul de des însoțite de depozite de minereu, atât intra- cât și supra-intruzive.

Sunt depozite în formă de mantie,izometrică și ovală cu așternut cel mai adesea plat. Există, de asemenea, corpuri de minereu coloane și depozite de formă neregulată. Rezervele de zăcăminte în care sunt prezente molibden, wolfram și alte minerale de pământ rare nu au aproape niciodată rezerve mari. Minereul este estimat la doar zeci, foarte rar sute de mii de tone.

Producție

Molibdenul, wolframul și alte minereuri hidrotermale sunt situate în zonele de exo- și endocontact ale masivelor granitice, care formează destul de extinse în adâncime - până la un kilometru - serii întregi de filoane de adâncime abruptă, mult mai rar acolo este o cufundare medie a venei. Există și stocuri. Corpurile de minereu sunt compuse din incluziuni de cuarț-wolframit-casiterit, cuarț-wolframit, adesea cu molibden, beril și bismut, intercalate cu minereuri de cuarț-molibdenit-scheelit sau cuarț-scheelit.

De obicei, astfel de minereuri conțin wolfram, molibden, alt metal din pământuri rare în cantități mici: wolfram de la jumătate la sută la unu și jumătate la sută, mai des - mai puțin. Și asta cu rezerve de minereu de câteva mii sau câteva zeci de mii de tone, care este, de asemenea, foarte, foarte mică. Exploatarea minieră se desfășoară de obicei prin metode subterane sau în cară deschisă.

Metode de minerit

Depozitele de wolfram implică metode de exploatare fie prin prăbușirea straturilor, fie prin mărirea orizontală a minereului în straturi în blocuri exploatate. De asemenea, este folosită metoda de umplere cu capră, care este bună atunci când se exploatează filoane, zăcăminte skarn sau greisen.

Cale deschisăsugerează prezența obloanelor, a depozitelor de skarn sau greisen sau a plaserilor. În carierele în care este extras minereul de wolfram, molibden, funcționează de obicei un sistem de transport și depozitare externă. În aceste cazuri, mineritul este aproape complet mecanizat - nouăzeci și cinci la sută. Dar munca nu se termină aici. Minereurile necesită ameliorare, deoarece numai maximum un procent și jumătate conțin metale pământuri rare - wolfram, molibden.

Depozite

Pe teritoriul fostei URSS, cele mai importante zăcăminte de minereu de wolfram au fost explorate în Kazahstan, Siberia de Est și Orientul Îndepărtat, Caucaz și Asia Centrală. Nu toate sunt în curs de dezvoltare. În străinătate, prelucrarea wolframului și molibdenului se realizează în special în Coreea de Sud și China. Există cele mai importante zăcăminte din lume. În plus, wolfram este extras în Portugalia, Australia, Canada, Bolivia, SUA, Franța, Austria și Turcia.

Trebuie spus aici că Asia de Sud-Est și centura sa de minereu din Pacific au mai mult de șaizeci la sută din toate rezervele de tungsten de pe pământ. În total, în zăcămintele explorate ale planetei, rezervele totale de wolfram sunt mult mai mici de un milion și jumătate de tone. De exemplu, aproximativ 4.278.200 de tone de aur sunt extrase anual (nu în rezerve, ci sunt puse în folosință)

Proprietăți

Fiind unul dintre cele mai refractare metale, wolfram este literalmente indispensabil în toate zonele care sunt asociate cu temperaturi ridicate. Cum se află elementul chimic Wolframiu (W) în al patrulea grupsistem periodic. Masa sa atomică este 183, 85 și numărul 74. Și-a primit numele datorită culorii sale gri deschis - din germanul Wolf și Rahm sunt traduși ca „lup” și „cremă”, literalmente - „spumă de lup”. În ciuda refractarității sale, este stabil la temperaturi obișnuite. Mineralele care furnizează wolfram sunt scheelite și wolframite.

Tungstenul este una dintre cele mai importante componente ale oțelurilor superdure rezistente la căldură - oțeluri de mare viteză și pentru scule, precum și aliaje cu aceleași proprietăți - stellit, win și așa mai departe. Dar vedem tungsten pur în fiecare zi, deoarece este utilizat pe scară largă în inginerie electrică. De exemplu, filamentele de wolfram din lămpile cu incandescență. De asemenea, este indispensabil în electronica radio. Dispozitivele electronice au catozi și anozi din acest metal.

Clasuri de aliaje

Prelucrarea wolframului și a molibdenului este dificilă, dar extrem de profitabilă. Industria cunoaște mai multe mărci, printre care sunt mai comune și mai puține. Tungstenul este pur, cu aditivi și în aliaje cu alte metale. Astfel, gradele BP diferă - un aliaj de wolfram și reniu; VL - cu oxid de lantan ca aditiv; VI - cu oxid de ytriu; VT - oxid de toriu ca aditiv; VM - cu aditiv silice si toriu; VA - cu aditivi silicon-alcali și aluminiu; HF - tungsten pur.

Tungstenul servește drept bază pentru aliajele dure, iar un aliaj de wolfram și molibden este rezistent la căldură, ca și altele. De asemenea, cu participarea sa, este pregătit oțel de scule rezistent la uzură. Din aceste aliajesunt realizate multe părți ale motoarelor - aviație și spațiu, în dispozitive de electrovacuum - diverse piese și filamente. Deoarece densitatea acestui metal este foarte mare, este folosit pentru contragreutăți, pentru gloanțe și obuze de artilerie, pentru rachete balistice (stabilizarea zborului, wolfram poate rezista la toate cele o sută optzeci de mii de rotații pe minut), pentru rotoare de viteză ultra mare., se mai folosesc metale precum wolfram, molibden. Aplicația lor, după cum vedem, este foarte largă și chiar, s-ar putea spune, elegantă.

Domenii de aplicare

Fără aceste metale pământuri rare, care sunt cromul, molibdenul, wolframul, nici medicina, nici fizica nucleară nu pot face astăzi. Cristalele simple ale tuturor tungstatelor servesc ca detectoare de scintilație a razelor X, precum și a altor radiații ionizante. Ditelurura de wolfram (WTe_{2) este utilizată în conversia energiei termice în energie electrică. Chiar și sudarea TIG folosește wolfram ca electrod.}

Compușii de wolfram sunt folosiți în mod special pe scară largă. Materialele compozite și aliajele dure pe bază de carbură de tungsten sunt necesare atât pentru prelucrarea metalelor, cât și a structurilor nemetalice. Acest lucru este necesar în special în inginerie mecanică: frezare, strunjire, dăltuire, rindeluire. Aliajele dure sunt acum indispensabile pentru forarea sondelor și în industria minieră, iar pentru aceasta avem nevoie de wolfram, molibden - producția stăpânește noile tehnologii cu ajutorul lor.

Tipuri de produse metalice cu pământuri rare

WS_{2 (sulfură de wolfram) este o grăsime la temperaturi ridicate care poate rezista până la cinci sute de grade Celsius. În cazul în care se produce un electrolit solid (pile de combustie la temperatură în altă), se folosește trioxidul de wolfram. Industriile textile, vopselelor și lacurilor au tehnologii îmbunătățite și complicate semnificativ, folosind compuși de wolfram ca catalizator și pigment în sinteza organică.}

Industry produce o mare varietate de produse care conțin wolfram, molibden și alte metale din pământuri rare. Cei mai frecventi sunt electrozii, sarma, pudra de wolfram, foile si tija. Electrozii nu se topesc niciodată și, prin urmare, pot fi utilizați pentru sudarea oțelurilor în alt aliate, a metalelor neferoase și a materialelor cu compoziție chimică diferită. Niciun alt electrod nu va oferi o sudură atât de puternică.

Molibden

Aliajele de molibden și molibdenul în sine sunt materiale refractare. În forma sa pură, este folosit sub formă de sârmă sau bandă pentru dispozitive de încălzire - cuptoare electrice, chiar și cele care funcționează în hidrogen la o temperatură de 1600 ° C. Staniul și sârma din molibden sunt necesare în industria radio-electronică, sunt folosite și în inginerie cu raze X, molibdenul este folosit pentru a face diverse piese pentru tuburi cu raze X, lămpi electronice și dispozitive de vid.

În plus, molibdenul, ca și wolfram, este utilizat pe scară largă pentru a îmbunătăți oțelurile. Aditivul de molibden mărește rezistența, întărirea, rezistența la coroziune, duritatea. Prin urmare, wolfram și molibdenul sunt folosite pentru a crea cele mai critice produse și cele mai multedetaliile principale. Pentru duritate, într-un astfel de aliaj se introduc stelliți - crom și cob alt - pentru a suda marginile pieselor de uzură. Crom, molibden, wolfram - un astfel de aliaj este aproape imposibil de șters. De asemenea, a primit unul dintre primele locuri într-un număr de aliaje rezistente la acizi și la căldură.

Spațiu

Un aliaj de tungsten și molibden în pielea capului oricărei rachete și aeronave. În ceea ce privește rezistența, wolfram este pe primul loc, iar molibdenul este pe locul doi. Cu toate acestea, rezistența specifică la temperaturi de aproximativ o mie și jumătate de grade Celsius aduce aliajele cu molibden pe primul loc. Dacă temperaturile sunt și mai mari, atunci wolfram și tantalul sunt invincibile. Molibdenul este folosit pentru a face panouri tip fagure ale tuturor navelor spațiale zburătoare, carcase de capsule și rachete care se întorc pe Pământ, schimbătoare de căldură, scuturi termice, ornamente marginile aripilor, stabilizatori.

Acolo unde condițiile de lucru sunt dificile, metalele pământurilor rare ajută. De la un astfel de material se poate aștepta rezistență ridicată la oxidare și eroziune gazoasă, rezistență ridicată și capacitate de a rezista la impact. Multe părți ale motoarelor cu turboreacție și rachete, manșoane de coadă, palete de turbină, obturatoare pentru duze, suprafețe de control, duze pentru motoare rachetă și așa mai departe - molibdenul face față tuturor acestor sarcini dificile.

Pe Pământ

Materialele promițătoare pentru echipamentele care funcționează în acizi fosforic, sulfuric și clorhidric sunt fabricate din molibden și aliajele acestuia. Este stabil chiar și în sticla topită și, prin urmare, industria sticlei îl folosește pe scară largămolibden ca electrozi pentru topire.

Tijele și matrițele pentru turnarea la presiune în altă a aliajelor de cupru, zinc și aluminiu sunt fabricate din aliajele sale. Cu molibden, oțelurile sunt prelucrate sub presiune - matrițe de presare, matrițe, dornuri de mori de perforare. Oțelul molibden în sine este, de asemenea, mult îmbunătățit.