Volfram, molibden: primjena legure

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-02 13:56

Prirodne mineralne formacije koje sadrže volfram u različitim spojevima i industrijskim koncentracijama, kada je rudarenje tehnički moguće i ekonomski izvedivo - volfram, molibden u rudama, kao i berilij, kositar, bakar, bizmut, povremeno živa, antimon, srebro, zlato, arsen, tantal, sumpor, skandij, niobij - planet, sudeći prema nazivu njihove skupine, nije bogat tako rijetkim zemnim metalima. Povezana komponenta volframove rude - molibden, kao i većina drugih, ekstrahira se tijekom obogaćivanja i pretvara u selektivne ili skupne koncentrate.

Kako se pojavio volfram

Švedski kemičar Karl Scheele, po obrazovanju farmaceut, provodio je eksperimente u vlastitom laboratoriju. Tamo je otkrio mangan, barij, klor, čak i kisik za čovječanstvo. Cijeli život nije radio ništa osim otkrića, zbog čega je primljen u Stockholmsku akademiju znanosti. A ni neposredno prije smrti 1781. nije radio svoju omiljenu stvar.stao, dajući nam tako još jedan prekrasan dar.

Tijekom eksperimentiranja, Karl Scheele je otkrio da je volfram (mineral koji je kasnije nazvan scheelite u njegovu čast) sol neke još uvijek nepoznate kiseline. Bilo je to golemo otkriće, ali samo dvije godine kasnije španjolski kemičari i njegovi studenti izolirali su iz ovog minerala potpuno novi element, koji je preokrenuo sve postulate u industriji. Međutim, ova se revolucija nije dogodila odmah, prošlo je stoljeće prije nego što je postalo jasno kakva izuzetna svojstva ima volfram.

Razdvajanje

Ovisno o nalazištu, sve volframove rude se dijele na dvije vrste: egzogene i endogene. Među potonjima su skarn, pegmatit, vein-vein (hidrotermalni), grazer tipovi genetskih ruda, koji su kombinirani u tri glavne formacije rude. To su volfram - kositar, volfram - molibden, volfram - polimetali.

Ponekad se volfram nalazi u pegmatitima, odakle se usput vadi i on i šeelit, iskopavajući beril, kasiterit, tantal, niobate ili spodumen. Naslage pegmatita - izvori formiranja aluvijalnih naslaga - najviše su razvijene u jugoistočnoj Aziji i Africi.

Dionice

Volfram, molibden u rudama usko su povezani s granitnim intruzijama, njihovim apikalnim dijelovima, gdje se uočavaju krovne naslage, vrlo često praćene rudnim stokama, kako unutar tako i supraintruzivnih.

U obliku su naslage nalik na plašt,izometrijski i ovalni s najčešće ravnom posteljinom. Tu su i stupasta rudna tijela i nepravilno oblikovani stočnici. Zalihe ležišta gdje su prisutni molibden, volfram i drugi minerali rijetkih zemalja gotovo nikad nemaju velike rezerve. Ruda se procjenjuje na samo desetke, vrlo rijetko stotine tisuća tona.

Proizvodnja

Molibden, volfram i druge hidrotermalne rude nalaze se u zonama egzo- i endokontakta granitnih masiva, koji formiraju prilično proširene u dubinu - do kilometar - cijeli niz žila strmih padova, znatno rjeđe tamo je prosječni pad vene. Tu su i stockworks. Rudna tijela se sastoje od kvarc-volframit-kasiteritnih, kvarc-volframitnih inkluzija, često s molibdenom, berilom i bizmutom, prošaranim rudama kvarc-molibdenita-šeelit ili kvarc-šeelit.

Obično takve rude sadrže volfram, molibden, druge rijetke zemne metale u malim količinama: volfram od pola postotka do jedan i pol posto, češće - manje. I to s rezervama rude od nekoliko tisuća ili nekoliko desetaka tisuća tona, što je također jako, jako malo. Rudarstvo se obično izvodi podzemnim ili otvorenim metodama.

Metode rudarenja

Naslage volframa uključuju metode rudarenja bilo urušavanjem slojeva ili horizontalnim povećanjem rude u slojevima u miniranim blokovima. Također se koristi metoda zatrpavanja goaf, što je dobro kod rudarenja žila, skarn ili greisen naslaga.

Otvoreni putsugerira prisutnost kapaka, skarn ili greisen naslaga ili naslaga. U kamenolomima u kojima se kopa volframova, molibdenska ruda obično radi transportni sustav i vanjsko odlaganje. U tim slučajevima rudarenje je gotovo potpuno mehanizirano – devedeset pet posto. Ali posao ovdje ne prestaje. Rude zahtijevaju obogaćivanje, jer samo najviše jedan i pol posto sadrže rijetke zemne metale - volfram, molibden.

Depoziti

Na području bivšeg SSSR-a istražena su najznačajnija nalazišta volframove rude u Kazahstanu, istočnom Sibiru i Dalekom istoku, Kavkazu i srednjoj Aziji. Ne razvijaju se svi. U inozemstvu se prerada volframa i molibdena provodi posebno u Južnoj Koreji i Kini. Tu su najznačajnija nalazišta na svijetu. Osim toga, volfram se kopa u Portugalu, Australiji, Kanadi, Boliviji, SAD-u, Francuskoj, Austriji i Turskoj.

Ovdje se mora reći da jugoistočna Azija i njezin pacifički pojas rude imaju više od šezdeset posto svih rezervi volframa na zemlji. Ukupno, u istraženim naslagama planeta, ukupne rezerve volframa su mnogo manje od milijun i pol tona. Na primjer, godišnje se iskopa oko 4.278.200 tona zlata (ne u rezervama, već se stavlja u upotrebu)

Svojstva

Budući da je jedan od najvatrostalnijih metala, volfram je doslovno neophodan u svim područjima koja su povezana s visokim temperaturama. Kako je kemijski element Wolframium (W) u četvrtoj skupiniperiodični sustav. Njegova atomska masa je 183, 85 i broj 74. Ime je dobio zbog svoje svijetlosive boje - s njemačkog Wolf i Rahm su prevedeni kao "vuk" i "krema", doslovno - "vučja pjena". Unatoč svojoj vatrostalnosti, stabilan je na uobičajenim temperaturama. Minerali koji opskrbljuju volfram su šeelit i volframit.

Volfram je jedna od najvažnijih komponenti supertvrdih čelika otpornih na toplinu - brzoreznih i alatnih čelika, kao i legura s istim svojstvima - stelit, win i tako dalje. Ali čisti volfram vidimo svaki dan, jer se naširoko koristi u elektrotehnici. Na primjer, volframove niti u žaruljama sa žarnom niti. Neophodan je i u radioelektronici. Elektronički uređaji imaju katode i anode izrađene od ovog metala.

Razredi legure

Prerada volframa i molibdena je teška, ali iznimno isplativa. Industrija poznaje nekoliko marki, među kojima ih ima više i manje. Volfram je čist, s aditivima i u legurama s drugim metalima. Dakle, BP se razlikuju - legura volframa i renija; VL - s lantanovim oksidom kao dodatkom; VI - s itrijevim oksidom; VT - torijev oksid kao aditiv; VM - s dodatkom silicija i torija; VA - sa silikonsko-alkalnim i aluminijskim dodacima; HF - čisti volfram.

Volfram služi kao osnova za tvrde legure, a legura volframa i molibdena je otporna na toplinu, kao i neke druge. Također, uz njegovo sudjelovanje, priprema se alatni čelik otporan na habanje. Od ovih leguraizrađuju se mnogi dijelovi motora - zrakoplovni i svemirski, u elektrovakuumskim uređajima - razni dijelovi i filamenti. Budući da je gustoća ovog metala vrlo velika, koristi se za protuutege, za metke i topničke granate, za balističke rakete (stabilizacija leta, volfram može izdržati svih sto osamdeset tisuća okretaja u minuti), za rotore ultra velike brzine, također se koriste metali poput volframa, molibdena. Njihova je primjena, kao što vidimo, vrlo široka i čak, moglo bi se reći, elegantna.

Područja primjene

Bez ovih rijetkih zemnih metala, a to su krom, molibden, volfram, ni medicina ni nuklearna fizika danas ne mogu. Pojedinačni kristali svih volframata služe kao scintilacijski detektori X-zraka, kao i drugih ionizirajućih zračenja. Volfram ditelurid (WTe_{2) koristi se u pretvorbi toplinske energije u električnu energiju. Čak i TIG zavarivanje koristi volfram kao elektrodu.}

Spojevi volframa se posebno koriste. Kompozitni materijali i tvrde legure na bazi volframovog karbida potrebni su za obradu metala i nemetalnih struktura. To je posebno potrebno u strojarstvu: glodanje, tokarenje, klesanje, blanjanje. Tvrde legure danas su nezamjenjive za bušenje bušotina i u rudarskoj industriji, a za to su nam potrebni volfram, molibden - uz njihovu pomoć proizvodnja svladava nove tehnologije.

Vrste proizvoda od rijetkih zemnih metala

WS_{2 (volfram sulfid) je visokotemperaturna mast koja može izdržati do petsto stupnjeva Celzija. Gdje se proizvodi čvrsti elektrolit (visokotemperaturne gorive ćelije), koristi se volframov trioksid. Industrija tekstila, boja i lakova značajno je poboljšala i zakomplicirala tehnologije, koristeći spojeve volframa kao katalizator i pigment u organskoj sintezi.}

Industrija proizvodi veliki izbor proizvoda koji sadrže volfram, molibden i druge rijetke zemne metale. Najčešće su elektrode, žica, volfram u prahu, lim i šipka. Elektrode se nikada ne tope i stoga se mogu koristiti za zavarivanje visoko legiranih čelika, obojenih metala i materijala različitog kemijskog sastava. Nijedna druga elektroda neće pružiti zavar tako visoke čvrstoće.

molibden

Legura molibdena i sam molibden su vatrostalni materijali. U svom čistom obliku koristi se u obliku žice ili trake za uređaje za grijanje - električne peći, čak i one koje rade u vodiku na temperaturi od 1600 ° C. Molibdenski kositar i žica potrebni su u radioelektronskoj industriji, također se koriste u rendgenskom inženjerstvu, molibden se koristi za izradu raznih dijelova za rendgenske cijevi, elektronske svjetiljke i vakuumske uređaje.

Osim toga, molibden se, poput volframa, naširoko koristi za poboljšanje čelika. Dodatak molibdenu povećava čvrstoću, otvrdljivost, otpornost na koroziju, žilavost. Stoga se volfram i molibden koriste za stvaranje najkritičnijih proizvoda i najvišeglavni detalji. Za tvrdoću se u takvu leguru uvode steliti - krom i kob alt kako bi se zavarili rubovi habajućih dijelova. Krom, molibden, volfram - takvu leguru je gotovo nemoguće izbrisati. Također, dobio je jedno od prvih mjesta u nizu legura otpornih na kiseline i toplinu.

razmak

Legura volframa i molibdena u koži glave svake rakete i zrakoplova. Po snazi je na prvom mjestu volfram, a na drugom molibden. Međutim, specifična čvrstoća na temperaturama od oko tisuću i pol Celzijevih stupnjeva dovodi legure s molibdenom na prvo mjesto. Ako su temperature još više, onda su volfram i tantal nepobjedivi. Molibden se koristi za izradu ploča u obliku saća svih letećih svemirskih letjelica, školjki kapsula i raketa koje se vraćaju na Zemlju, izmjenjivača topline, toplinskih štitova, rubova krila, stabilizatora.

Gdje su teški uvjeti rada, rijetki zemni metali pomažu. Od takvog materijala može se očekivati visoka otpornost na oksidaciju i plinsku eroziju, visoka čvrstoća i sposobnost otpornosti na udar. Mnogi dijelovi turbomlaznih i raketnih motora, repni rubovi, lopatice turbine, zatvarači mlaznica, upravljačke površine, mlaznice raketnih motora i tako dalje - molibden se nosi sa svim tim teškim poslovima.

Na Zemlji

Obećavajući materijali za opremu koja radi u fosfornoj, sumpornoj i klorovodičnoj kiselini izrađeni su od molibdena i njegovih legura. Stabilan je čak i u rastaljenom staklu, te se stoga staklena industrija naširoko koristimolibden kao elektrode za taljenje.

Od njegovih legura izrađuju se šipke i kalupi za visokotlačno lijevanje bakra, cinka i aluminijskih legura. S molibdenom se čelici obrađuju pod pritiskom - kalupi za prešanje, matrice, trnovi mlinova za probijanje. Sam molibdenski čelik je također uvelike poboljšan.