Volfram, molibden: uporaba zlitine

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-02 14:02

Naravne mineralne tvorbe, ki vsebujejo volfram v različnih spojinah in industrijskih koncentracijah, kadar je rudarjenje tehnično možno in ekonomsko izvedljivo - volfram, molibden v rudah, pa tudi berilij, kositer, baker, bizmut, občasno živo srebro, antimon, srebro, zlato, arzen, tantal, žveplo, skandij, niobij - planet, sodeč po imenu njihove skupine, ni bogat s tako redkimi zemeljskimi kovinami. Povezana sestavina volframove rude - molibden, tako kot večina drugih, se ekstrahira med obogatitvijo in pretvori v selektivne ali skupne koncentrate.

Kako se je pojavil volfram

Švedski kemik Karl Scheele, po izobrazbi farmacevt, je izvajal poskuse v lastnem laboratoriju. Tam je odkril mangan, barij, klor, celo kisik za človeštvo. Vse življenje ni delal nič drugega kot odkrival, za kar je bil sprejet v Stockholmsko akademijo znanosti. In tudi tik pred smrtjo leta 1781 ni počel svoje najljubše stvari.ustavil in nam tako dal še eno čudovito darilo.

Med eksperimentiranjem je Karl Scheele odkril, da je volfram (mineral, ki so ga kasneje poimenovali scheelite v njegovo čast) sol neke še neznane kisline. Šlo je za ogromno odkritje, a šele dve leti pozneje so kemiki iz Španije in njegovi študenti iz tega minerala izolirali povsem nov element, ki je vse postulate v industriji obrnil na glavo. Vendar se ta revolucija ni zgodila takoj, minilo je stoletje, preden je postalo jasno, kakšne izjemne lastnosti ima volfram.

Ločitev

Odvisno od nahajališča so vse volframove rude razdeljene na dve vrsti: eksogene in endogene. Med slednjimi so skarn, pegmatit, žilno-žilni (hidrotermalni), pašni tipi genetskih rud, ki so združeni v tri glavne rudne formacije. To so volfram - kositer, volfram - molibden, volfram - polimetalne kovine.

Včasih najdemo volfram v pegmatitih, od koder se na poti pridobivata tako on kot šeelit, pri čemer izkopavajo beril, kasiterit, tantal, niobate ali spodumen. Najdišča pegmatita - viri nastajanja aluvialnih naplavin - so najbolj razvita v jugovzhodni Aziji in Afriki.

Zaloge

Volfram, molibden v rudah so tesno povezani z granitnimi vdori, njihovimi apikalnimi deli, kjer so opazne strešne usedline, ki jih pogosto spremljajo rudnine, tako znotraj kot nadintruzivne.

Obliki so podobni plašču,izometrična in ovalna z najpogosteje ravno posteljnino. Tu so tudi stebričasta rudna telesa in nepravilne oblike stožnice. Zaloge nahajališč, kjer so prisotni molibden, volfram in drugi minerali redkih zemelj, skoraj nikoli nimajo velikih zalog. Ruda je ocenjena le na desetine, zelo redko na stotine tisoč ton.

Proizvodnja

Molibden, volfram in druge hidrotermalne rude se nahajajo na območjih ekso- in endostika granitnih masivov, ki tvorijo precej razširjene v globino - do kilometer - cele vrste žil strmih pobočij, veliko redkeje tam je povprečen upad vene. Obstajajo tudi stockworks. Rudna telesa so sestavljena iz kremenovo-volframit-kasiteritnih, kremenovo-volframitnih vključkov, pogosto z molibdenom, berilom in bizmutom, prepletenimi s kremenovo-molibdenit-šeelitnimi ali kremenovo-šeelitnimi rudami.

Običajno takšne rude vsebujejo volfram, molibden, druge redke zemeljske kovine v majhnih količinah: volfram od pol odstotka do enega in pol odstotka, pogosteje - manj. In to z zalogami rude nekaj tisoč ali nekaj deset tisoč ton, kar je tudi zelo, zelo malo. Rudarstvo se običajno izvaja s podzemnimi ali odprtimi metodami.

Načini rudarjenja

Nahajališča volframa vključujejo metode rudarjenja bodisi z zrušitvijo plasti ali z vodoravnim povečevanjem rude v plasteh v izkopanih blokih. Uporablja se tudi metoda goaf backfill, ki je dobra pri rudarjenju žil, skarn ali greisen.

Odprta potkaže na prisotnost rolet, skarn ali greisen usedlin ali nasipov. V kamnolomih, kjer kopljejo volframovo, molibdenovo rudo, običajno delujeta transportni sistem in zunanje odlaganje. V teh primerih je rudarjenje skoraj v celoti mehanizirano – petindevetdeset odstotkov. Toda delo se tu ne konča. Rude zahtevajo obogatitev, saj le največ odstotek in pol vsebujejo redke zemeljske kovine - volfram, molibden.

Depoziti

Na ozemlju nekdanje ZSSR so bila raziskana najpomembnejša nahajališča volframove rude v Kazahstanu, vzhodni Sibiriji in na Daljnem vzhodu, na Kavkazu in v Srednji Aziji. Vsi se ne razvijajo. V tujini se predelava volframa in molibdena izvaja predvsem v Južni Koreji in na Kitajskem. Obstajajo najpomembnejša nahajališča na svetu. Poleg tega se volfram koplje na Portugalskem, v Avstraliji, Kanadi, Boliviji, ZDA, Franciji, Avstriji in Turčiji.

Tukaj je treba povedati, da imata jugovzhodna Azija in njen pacifiški rudni pas več kot šestdeset odstotkov vseh zalog volframa na zemlji. Skupno so v raziskanih nahajališčih planeta skupne zaloge volframa veliko manj kot milijon in pol ton. Na primer, letno se izkoplje približno 4.278.200 ton zlata (ne v rezervah, ampak v uporabi)

Lastnosti

Volfram je kot ena najbolj ognjevzdržnih kovin dobesedno nepogrešljiv na vseh področjih, ki so povezana z visokimi temperaturami. Kako je kemični element volfram (W) v četrti skupiniperiodični sistem. Njegova atomska masa je 183, 85 in številka 74. Ime je dobil zaradi svoje svetlo sive barve - iz nemškega Wolf in Rahm sta prevedena kot "volk" in "smetana", dobesedno - "volčja pena". Kljub svoji ognjevzdržnosti je stabilen pri običajnih temperaturah. Minerali, ki oskrbujejo volfram, so šeelit in volframit.

Volfram je ena najpomembnejših komponent supertrdih toplotno odpornih jekel - hitroreznih in orodnih jekel, pa tudi zlitin z enakimi lastnostmi - stelit, win in tako naprej. Toda čisti volfram vidimo vsak dan, ker se pogosto uporablja v elektrotehniki. Na primer, volframove nitke v žarnicah z žarilno nitko. Nepogrešljiv je tudi v radijski elektroniki. Elektronske naprave imajo katode in anode iz te kovine.

razrede zlitin

Predelava volframa in molibdena je težavna, a izjemno donosna. Industrija pozna več blagovnih znamk, med katerimi je več pogostih in manj. Volfram je čist, z dodatki in v zlitinah z drugimi kovinami. Tako se razredi BP razlikujejo - zlitina volframa in renija; VL - z lantanovim oksidom kot dodatkom; VI - z itrijevim oksidom; VT - torijev oksid kot dodatek; VM - z dodatkom silicijevega dioksida in torija; VA - s silicijevo-alkalnimi in aluminijevimi dodatki; HF - čisti volfram.

Volfram služi kot osnova za trde zlitine, zlitina volframa in molibdena pa je toplotno odporna, kot nekatere druge. Z njegovo udeležbo je pripravljeno tudi orodno jeklo, odporno proti obrabi. Iz teh zlitinizdelujejo se številni deli motorjev - letalski in vesoljski, v elektrovakuumskih napravah - različni deli in filamenti. Ker je gostota te kovine zelo visoka, se uporablja za protiuteži, za naboje in topniške granate, za balistične rakete (stabilizacija leta, volfram lahko prenese vseh sto osemdeset tisoč vrtljajev na minuto), za ultra hitre rotorje, uporabljajo se tudi kovine, kot so volfram, molibden. Njihova uporaba je, kot vidimo, zelo široka in celo, lahko bi rekli, elegantna.

Območja uporabe

Brez teh redkih zemeljskih kovin, ki so krom, molibden, volfram, danes ne zmoreta ne medicina ne jedrska fizika. Monokristali vseh volframatov služijo kot scintilacijski detektorji rentgenskih žarkov, pa tudi drugih ionizirajočih sevanj. Volframov ditellurid (WTe_{2) se uporablja pri pretvorbi toplotne energije v električno energijo. Tudi TIG varjenje uporablja volfram kot elektrodo.}

Volframove spojine se še posebej pogosto uporabljajo. Za obdelavo kovin in nekovinskih struktur so potrebni kompozitni materiali in trde zlitine na osnovi volframovega karbida. To je še posebej potrebno v strojništvu: rezkanje, struženje, dletenje, skobljanje. Trde zlitine so zdaj nepogrešljive za vrtanje vrtin in v rudarski industriji, za to pa potrebujemo volfram, molibden – proizvodnja z njihovo pomočjo obvladuje nove tehnologije.

Vrste izdelkov iz redkih zemelj

WS_{2 (volframov sulfid) je visokotemperaturna mast, ki lahko prenese do petsto stopinj Celzija. Kjer se proizvaja trden elektrolit (visokotemperaturne gorivne celice), se uporablja volframov trioksid. Industrija tekstila, barv in lakov je znatno izboljšala in zakomplicirala tehnologije, pri čemer uporabljajo volframove spojine kot katalizator in pigment v organski sintezi.}

Industrija proizvaja ogromno različnih izdelkov, ki vsebujejo volfram, molibden in druge redke zemeljske kovine. Najpogostejše so elektrode, žica, volframov prah, pločevina in palica. Elektrode se nikoli ne stopijo in se zato lahko uporabljajo za varjenje visoko legiranih jekel, neželeznih kovin in materialov z različno kemično sestavo. Nobena druga elektroda ne bo zagotovila tako visoke trdnosti zvara.

molibden

Molibdenove zlitine in sam molibden so ognjevzdržni materiali. V čisti obliki se uporablja v obliki žice ali traku za ogrevalne naprave - električne peči, tudi tiste, ki delujejo na vodik pri temperaturi 1600 ° C. Molibden in žica sta potrebni v radioelektronski industriji, uporabljajo se tudi v rentgenskem inženirstvu, molibden se uporablja za izdelavo različnih delov za rentgenske cevi, elektronske svetilke in vakuumske naprave.

Poleg tega se molibden, tako kot volfram, pogosto uporablja za izboljšanje jekel. Molibdenov dodatek poveča trdnost, kaljivost, odpornost proti koroziji, žilavost. Zato se volfram in molibden uporabljata za ustvarjanje najbolj kritičnih izdelkov in največglavne podrobnosti. Za trdoto se v takšno zlitino vnesejo steliti - krom in kob alt, da se zvarijo robovi obrabnih delov. Krom, molibden, volfram - takšne zlitine je skoraj nemogoče izbrisati. Prav tako je dobil eno prvih mest v številnih kislinsko odpornih in toplotno odpornih zlitinah.

preslednica

Zlitina volframa in molibdena v koži glave katere koli rakete in letala. Po trdnosti je na prvem mestu volfram, na drugem pa molibden. Vendar specifična trdnost pri temperaturah okoli tisoč in pol stopinj Celzija na prvo mesto pripelje zlitine z molibdenom. Če so temperature še višje, sta volfram in tantal nepremagljiva. Molibden se uporablja za izdelavo satnih plošč vseh letečih vesoljskih plovil, lupin kapsul in raket, ki se vračajo na Zemljo, toplotnih izmenjevalnikov, toplotnih ščitov, robov kril, stabilizatorjev.

Kjer so delovni pogoji težki, pomagajo redke zemeljske kovine. Od takšnega materiala lahko pričakujemo visoko odpornost proti oksidaciji in plinski eroziji, visoko trdnost in odpornost na udarce. Številni deli turboreaktivnih in raketnih motorjev, repni robovi, lopatice turbine, lopute šob, krmilne površine, šobe raketnih motorjev in tako naprej - molibden se spopada z vsemi temi težkimi opravili.

Na Zemlji

Obetavni materiali za opremo, ki deluje v fosforni, žveplovi in klorovodikovi kislini, so izdelani iz molibdena in njegovih zlitin. Je stabilen tudi v staljenem steklu, zato ga steklarska industrija široko uporabljamolibden kot elektrode za taljenje.

Iz njegovih zlitin so izdelane palice in kalupi za visokotlačno litje bakra, cinka in aluminijevih zlitin. Z molibdenom se jekla obdelujejo pod pritiskom - matrice za stiskanje, matrice, trni piercing mlinov. Molibdenovo jeklo je prav tako močno izboljšano.