Volfram, molibdén: ötvözet alkalmazása

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-02 13:56

Természetes ásványi képződmények, amelyek volfrámot tartalmaznak különféle vegyületekben és ipari koncentrációban, amikor a bányászat műszakilag lehetséges és gazdaságosan kivitelezhető - wolfram, molibdén ércekben, valamint berillium, ón, réz, bizmut, esetenként higany, antimon, ezüst, arany, arzén, tantál, kén, szkandium, nióbium - a bolygó csoportjuk nevéből ítélve nem gazdag ilyen ritkaföldfémekben. A volfrámérc egy kapcsolódó komponense – a molibdén – a legtöbb máshoz hasonlóan a dúsítás során nyerik ki, és szelektív vagy kollektív koncentrátumokká alakulnak.

Hogyan jelent meg a wolfram

Karl Scheele svéd vegyész, gyógyszerész végzettségű, saját laboratóriumában végzett kísérleteket. Ott fedezte fel a mangánt, báriumot, klórt, sőt az emberiség oxigénjét is. Egész életében nem tett mást, csak felfedezéseket tett, amiért felvették a Stockholmi Tudományos Akadémiára. És még nem sokkal 1781-ben bekövetkezett halála előtt sem csinálta kedvenc dolgát.leállt, így újabb csodálatos ajándékot adva nekünk.

Kísérletezés közben Karl Scheele felfedezte, hogy a wolfram (egy ásvány, amelyet később a tiszteletére scheelitnek neveztek el) egy még ismeretlen sav sója. Hatalmas felfedezés volt, de csak két évvel később a spanyol kémikusok és tanítványai egy teljesen új elemet izoláltak ebből az ásványból, ami az iparban minden posztulátumot felforgatott. Ez a forradalom azonban nem azonnal következett be, egy évszázad telt el, mire kiderült, milyen kivételes tulajdonságokkal rendelkezik a volfrám.

Elválasztás

A lelőhelytől függően minden volfrámérc két típusra osztható: exogén és endogén. Utóbbiak közé tartoznak a szkarn, pegmatit, vénás (hidrotermális), grazer típusú genetikai ércek, amelyek három fő ércképződménybe egyesülnek. Ezek a volfrám - ón, volfrám - molibdén, volfrám - polifémek.

Néha volfrám található a pegmatitokban, ahonnan mind a szkeelit, mind a berill, a kaszirit, a tantál, a niobátok vagy a spodumén bányászata során nyerik ki. A pegmatit lerakódások – az alluviális telepek kialakulásának forrásai – leginkább Délkelet-Ázsiában és Afrikában alakulnak ki.

Részvények

Az ércekben található wolfram, molibdén szorosan összefügg a gránit behatolásokkal, azok csúcsi részeivel, ahol a tető lerakódásai figyelhetők meg, gyakran érckészletek kíséretében, mind intra-, mind supraintruzív módon.

Köpönyegszerű lerakódások,izometrikus és ovális, leggyakrabban lapos ágyneművel. Vannak oszlopos érctestek és szabálytalan alakú készletek is. A molibdén, volfrám és más ritkaföldfém ásványi anyagokat tartalmazó lelőhelyek készletei szinte soha nem rendelkeznek nagy tartalékokkal. Az érc mennyiségét csak tíz, nagyon ritkán több százezer tonnára becsülik.

Gyártás

A molibdén, wolfram és más hidrotermikus ércek a gránittömbök exo- és endokontaktusának zónáiban találhatók, amelyek mélységében meglehetősen kiterjedt - akár egy kilométeres - meredek erek egész sorozatát alkotják, sokkal ritkábban ott a véna átlagos süllyedése. Vannak raktárkészletek is. Az érctestek kvarc-wolframit-kaszirit, kvarc-volframit zárványokból állnak, gyakran molibdénnel, berillel és bizmuttal, kvarc-molibdenit-scheelit vagy kvarc-scheelit ércekkel tarkítva.

Az ilyen ércek általában kis mennyiségben tartalmaznak volfrámot, molibdént és egyéb ritkaföldfémet: a wolframot fél százaléktól másfél százalékig, gyakrabban kevesebbet. És ez több ezer vagy több tízezer tonnás érckészlettel van, ami szintén nagyon-nagyon kicsi. A bányászatot általában földalatti vagy külszíni módszerekkel végzik.

Bányászati módszerek

A volfrámlelőhelyek bányászati módszereket foglalnak magukban vagy rétegek összeomlásával, vagy az érc vízszintes nagyításával a bányászott blokkok rétegeiben. Használják még a tökfejes kitöltési módszert is, ami erek, szkarn vagy greisen lerakódások bányászatánál jó.

Nyitott útredőnyök, szkarn- vagy greisen-lerakódások vagy behelyezőelemek jelenlétére utal. Azokban a kőbányákban, ahol volfrámot, molibdénércet bányásznak, általában szállítórendszer és külső lerakás működik. Ezekben az esetekben a bányászat szinte teljesen gépesített – kilencvenöt százalékban. De a munka itt még nem ér véget. Az ércek dúsítást igényelnek, mivel csak legfeljebb másfél százalékban tartalmaznak ritkaföldfémeket - volfrámot, molibdént.

Befizetések

A volt Szovjetunió területén Kazahsztánban, Kelet-Szibériában és a Távol-Keleten, a Kaukázusban és Közép-Ázsiában tárták fel a volfrámérc legjelentősebb lelőhelyeit. Nem mindegyik fejlesztés alatt áll. Külföldön a wolfram és molibdén feldolgozását különösen Dél-Koreában és Kínában végzik. Ott vannak a világ legjelentősebb lelőhelyei. Ezenkívül a volfrámot Portugáliában, Ausztráliában, Kanadában, Bolíviában, az Egyesült Államokban, Franciaországban, Ausztriában és Törökországban bányászják.

El kell mondanunk, hogy Délkelet-Ázsia és a csendes-óceáni ércövezet rendelkezik a Föld összes volfrámkészletének több mint hatvan százalékával. Összességében a bolygó feltárt lelőhelyein a volfrám teljes készlete jóval kevesebb, mint másfél millió tonna. Például évente körülbelül 4 278 200 tonna aranyat bányásznak (nem tartalékban, hanem használatba veszik)

Tulajdonságok

Az egyik legtűzállóbb fémként a wolfram szó szerint nélkülözhetetlen minden olyan területen, amely magas hőmérséklettel kapcsolatos. Hogy van a Wolframium (W) kémiai elem a negyedik csoportbanperiodikus rendszer. Atomtömege 183, 85 és 74. Nevét világosszürke színéről kapta - a német Wolf és Rahm szó fordítása "farkas" és "krém", szó szerint "farkashab". Tűzállósága ellenére normál hőmérsékleten stabil. A volfrámot szállító ásványok a scheelit és a wolframit.

A volfrám a szuperkemény, hőálló acélok – gyors- és szerszámacélok, valamint az azonos tulajdonságokkal rendelkező ötvözetek – sztellit, win és így tovább – egyik legfontosabb alkotóeleme. De minden nap látunk tiszta volfrámot, mert széles körben használják az elektrotechnikában. Például izzólámpák wolframszálai. A rádióelektronikában is nélkülözhetetlen. Az elektronikus eszközök katódjai és anódjai ebből a fémből készülnek.

Ötvözetminőségek

A volfrám és molibdén feldolgozása nehéz, de rendkívül jövedelmező. Az ipar több márkát ismer, amelyek között vannak gyakoribbak és kevésbé. A volfrám tiszta, adalékanyagokkal és más fémekkel ötvözött. Így a BP fokozatok különböznek - volfrám és rénium ötvözete; VL - adalékanyagként lantán-oxiddal; VI - ittrium-oxiddal; VT - tórium-oxid adalékanyagként; VM - szilícium-dioxid és tórium adalékkal; VA - szilícium-alkáli és alumínium adalékokkal; HF – tiszta wolfram.

A volfrám a keményötvözetek alapja, és a volfrám és molibdén ötvözete hőálló, mint néhány más. Az ő részvételével kopásálló szerszámacél is készül. Ezekből az ötvözetekbőla motorok sok alkatrésze készül - repülés és űr, elektrovákuum készülékekben - különféle alkatrészek és izzószálak. Mivel ennek a fémnek a sűrűsége nagyon nagy, ezért használják ellensúlyokhoz, lövedékekhez és tüzérségi lövedékekhez, ballisztikus rakétákhoz (repülésstabilizátor, a volfrám kibírja mind a száznyolcvanezer fordulatot percenként), ultra-nagy sebességű rotorokhoz, olyan fémeket is használnak, mint a wolfram, molibdén. Alkalmazásuk, mint látjuk, nagyon széles és egyenletes, mondhatni elegáns.

Alkalmazási területek

Ezek a ritkaföldfémek nélkül, amelyek a króm, molibdén, volfrám, ma sem az orvostudomány, sem a magfizika nem képes. Az összes wolframát egykristálya a röntgensugarak, valamint más ionizáló sugárzások szcintillációs detektoraként szolgál. A wolfram-ditelluridot (WTe_{2) a hőenergia elektromos energiává történő átalakítására használják. Még a TIG hegesztésnél is használnak volfrámot elektródaként.}

A volfrámvegyületeket különösen széles körben használják. Fémek és nem fémes szerkezetek megmunkálásához egyaránt szükségesek a volfrám-karbid alapú kompozit anyagok és keményötvözetek. Erre különösen a gépészetben van szükség: marás, esztergálás, vésés, gyalulás. A keményötvözetek ma már nélkülözhetetlenek a kutak fúrásához és a bányászathoz, ehhez pedig volfrámra, molibdénre van szükségünk – a termelés új technológiákat sajátít el segítségükkel.

Ritkaföldfém-termékek típusai

A

WS_{2 (volfram-szulfid) egy magas hőmérsékletű zsír, amely akár ötszáz Celsius fokot is kibír. Ahol szilárd elektrolitot állítanak elő (magas hőmérsékletű üzemanyagcellák), wolfram-trioxidot használnak. A textil-, festék- és lakkipar jelentősen továbbfejlesztett és bonyolult technológiát fejlesztett ki, és a szerves szintézisben a volfrámvegyületeket katalizátorként és pigmentként alkalmazza.}

Az ipar volfrámot, molibdént és más ritkaföldfémeket tartalmazó termékek széles választékát állítja elő. A leggyakoribbak az elektródák, a huzal, a wolframpor, a lemez és a rúd. Az elektródák soha nem olvadnak meg, ezért erősen ötvözött acélok, színesfémek és eltérő kémiai összetételű anyagok hegesztésére használhatók. Egyetlen más elektróda sem biztosít ilyen nagy szilárdságú hegesztést.

Molibdén

A molibdénötvözetek és maga a molibdén tűzálló anyagok. Tiszta formájában huzal vagy szalag formájában használják fűtőberendezésekhez - elektromos kemencékhez, még azokhoz is, amelyek hidrogénben működnek 1600 ° C hőmérsékleten. Molibdén ónra és huzalra van szükség a rádióelektronikai iparban, a röntgentechnikában is használják, a molibdénből röntgencsövek, elektronikus lámpák és vákuumkészülékek különféle alkatrészeit készítik.

Ezenkívül a molibdént a wolframhoz hasonlóan széles körben használják az acélok javítására. A molibdén adalék növeli a szilárdságot, edzhetőséget, korrózióállóságot, szívósságot. Ezért a volfrámot és a molibdént használják a legkritikusabb termékek és a legtöbb előállításáhozfőbb részletek. A keménység érdekében sztelliteket - krómot és kob altot - visznek be egy ilyen ötvözetbe a kopó alkatrészek széleinek hegesztésére. Króm, molibdén, wolfram - egy ilyen ötvözetet szinte lehetetlen törölni. Emellett számos saválló és hőálló ötvözetben az első helyezések egyikét kapta.

Space

Volfram és molibdén ötvözete bármely rakéta és repülőgép fejének bőrében. Szilárdság tekintetében az első helyen a wolfram, a második helyen a molibdén áll. A körülbelül másfél ezer Celsius-fok hőmérsékletű fajlagos szilárdság azonban a molibdénötvözeteket hozza az első helyre. Ha a hőmérséklet még magasabb, akkor a wolfram és a tantál legyőzhetetlen. A molibdénből minden repülő űrrepülőgép méhsejt-paneljét, a Földre visszatérő kapszulahéjakat és rakétákat, hőcserélőket, hőpajzsokat, szárnyélek díszítését, stabilizátorokat készítenek.

Ahol nehéz a munkakörülmények, a ritkaföldfémek segítenek. Egy ilyen anyagtól nagy oxidációval és gázerózióval szembeni ellenállás, nagy szilárdság és ütésállóság várható. A turbó- és rakétahajtóművek számos alkatrésze, a farok szoknyái, a turbinalapátok, a fúvókák zsalui, a vezérlőfelületek, a rakétahajtóművek fúvókái és így tovább – a molibdén megbirkózik ezekkel a nehéz munkákkal.

A Földön

A foszfor-, kén- és sósavval működő berendezések ígéretes anyagai molibdénből és ötvözeteiből készülnek. Még olvadt üvegben is stabil, ezért az üvegipar széles körben alkalmazzamolibdén elektródák az olvasztáshoz.

A réz-, cink- és alumíniumötvözetek nagynyomású öntésére szolgáló rudak és öntőformák ötvözeteiből készülnek. Molibdénnel az acélokat nyomás alatt dolgozzák fel - présszerszámok, szerszámok, lyukasztómalmok tüskéi. Maga a molibdén acél is jelentősen továbbfejlesztett.