Βολφράμιο, μολυβδαίνιο: εφαρμογή κράματος

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-02 13:52

Φυσικοί ορυκτοί σχηματισμοί που περιέχουν βολφράμιο σε διάφορες ενώσεις και βιομηχανικές συγκεντρώσεις, όταν η εξόρυξη είναι τεχνικά εφικτή και οικονομικά εφικτή - βολφράμιο, μολυβδαίνιο σε μεταλλεύματα, καθώς και βηρύλλιο, κασσίτερος, χαλκός, βισμούθιο, περιστασιακά υδράργυρος, αντιμόνιο, άργυρος, χρυσός, αρσενικό, ταντάλιο, θείο, σκάνδιο, νιόβιο - ο πλανήτης, αν κρίνουμε από το όνομα της ομάδας τους, δεν είναι πλούσιος σε τέτοια μέταλλα σπάνιων γαιών. Ένα σχετικό συστατικό του μεταλλεύματος βολφραμίου - το μολυβδαίνιο, όπως τα περισσότερα άλλα, εξάγεται κατά τον εμπλουτισμό και μετατρέπεται σε επιλεκτικά ή συλλογικά συμπυκνώματα.

Πώς εμφανίστηκε το βολφράμιο

Ο Σουηδός χημικός Karl Scheele, εκπαιδευμένος φαρμακοποιός, διεξήγαγε πειράματα στο δικό του εργαστήριο. Εκεί ανακάλυψε μαγγάνιο, βάριο, χλώριο, ακόμη και οξυγόνο για την ανθρωπότητα. Σε όλη του τη ζωή δεν έκανε τίποτα άλλο από το να κάνει ανακαλύψεις, για τις οποίες έγινε δεκτός στην Ακαδημία Επιστημών της Στοκχόλμης. Και ακόμη και λίγο πριν πεθάνει το 1781, δεν έκανε το αγαπημένο του πράγμα.σταμάτησε, δίνοντάς μας έτσι ένα άλλο υπέροχο δώρο.

Ενώ πειραματιζόταν, ο Karl Scheele ανακάλυψε ότι το βολφράμιο (ένα ορυκτό που αργότερα ονομάστηκε scheelite προς τιμήν του) είναι ένα άλας κάποιου ακόμα άγνωστου οξέος. Ήταν μια τεράστια ανακάλυψη, αλλά μόνο δύο χρόνια αργότερα, χημικοί από την Ισπανία και οι μαθητές του απομόνωσαν ένα εντελώς νέο στοιχείο από αυτό το ορυκτό, το οποίο ανέτρεψε όλα τα αξιώματα στη βιομηχανία. Ωστόσο, αυτή η επανάσταση δεν έγινε αμέσως, πέρασε ένας αιώνας προτού καταστεί σαφές τι εξαιρετικές ιδιότητες έχει το βολφράμιο.

Χωρισμός

Ανάλογα με το κοίτασμα, όλα τα μεταλλεύματα βολφραμίου χωρίζονται σε δύο τύπους: εξωγενή και ενδογενή. Μεταξύ των τελευταίων είναι τα γενετικά μεταλλεύματα skarn, pegmatite, vein-vein (υδροθερμικά), grazer τύπους γενετικών μεταλλευμάτων, τα οποία συνδυάζονται σε τρεις κύριους σχηματισμούς μεταλλευμάτων. Αυτά είναι βολφράμιο - κασσίτερος, βολφράμιο - μολυβδαίνιο, βολφράμιο - πολυμέταλλα.

Μερικές φορές το βολφράμιο βρίσκεται σε πηγματίτες, από όπου εξάγεται τόσο αυτό όσο και ο σχελίτης στην πορεία, εξόρυξη βηρυλίου, κασιτρίτη, τανταλίου, νιοβάτες ή σποδουμίνης. Τα κοιτάσματα πηγματίτη - πηγές σχηματισμού αλλουβιακών πλαστών - αναπτύσσονται κυρίως στη Νοτιοανατολική Ασία και την Αφρική.

Stocks

Το βολφράμιο, το μολυβδαίνιο στα μεταλλεύματα σχετίζονται στενά με τις διεισδύσεις γρανίτη, τα κορυφαία τους μέρη, όπου παρατηρούνται εναποθέσεις οροφής, που συχνά συνοδεύονται από αποθέματα μεταλλευμάτων, τόσο εντός όσο και υπερδιεισδυτικών.

Είναι εναποθέσεις σαν μανδύα σε σχήμα,ισομετρική και ωοειδής με πιο συχνά επίπεδη κλινοστρωμνή. Υπάρχουν επίσης κιονοειδή μεταλλευτικά σώματα και ακανόνιστου σχήματος στοκ. Τα αποθέματα κοιτασμάτων όπου υπάρχουν μολυβδαίνιο, βολφράμιο και άλλα ορυκτά σπάνιων γαιών δεν έχουν σχεδόν ποτέ μεγάλα αποθέματα. Το μετάλλευμα υπολογίζεται μόνο σε δεκάδες, πολύ σπάνια σε εκατοντάδες χιλιάδες τόνους.

Παραγωγή

Μολυβδαίνιο, βολφράμιο και άλλα υδροθερμικά μεταλλεύματα βρίσκονται στις ζώνες εξω- και ενδοεπαφής γρανιτικών ορεινών όγκων, που σχηματίζουν αρκετά εκτεταμένες σε βάθος -έως ένα χιλιόμετρο- ολόκληρες σειρές φλεβών απότομης βύθισης, πολύ λιγότερο συχνά εκεί. είναι μια μέση βύθιση της φλέβας. Υπάρχουν επίσης αποθετήρια. Τα σώματα μεταλλεύματος αποτελούνται από εγκλείσματα χαλαζία-βολφραμίτη-κασιρίτη, χαλαζία-βολφραμίτη, συχνά με μολυβδαίνιο, βηρύλιο και βισμούθιο, διάσπαρτα με μεταλλεύματα χαλαζία-μολυβδενίτη-σχελίτη ή χαλαζία-σχελίτη.

Συνήθως τέτοια μεταλλεύματα περιέχουν βολφράμιο, μολυβδαίνιο, άλλα μέταλλα σπάνιων γαιών σε μικρές ποσότητες: βολφράμιο από μισό τοις εκατό έως ενάμισι τοις εκατό, πιο συχνά - λιγότερο. Και αυτό συμβαίνει με αποθέματα μεταλλεύματος πολλών χιλιάδων ή πολλών δεκάδων χιλιάδων τόνων, τα οποία είναι επίσης πολύ, πολύ μικρά. Η εξόρυξη πραγματοποιείται συνήθως με μεθόδους υπόγειων ή ανοιχτών pit.

Μέθοδοι εξόρυξης

Τα κοιτάσματα βολφραμίου περιλαμβάνουν μεθόδους εξόρυξης είτε με κατάρρευση στρωμάτων είτε με οριζόντια μεγέθυνση μεταλλεύματος σε στρώματα σε εξορυσσόμενους όγκους. Χρησιμοποιείται επίσης η μέθοδος επίχωσης goaf, η οποία είναι καλή κατά την εξόρυξη φλεβών, skarn ή ιζημάτων greisen.

Ανοιχτό δρόμουποδηλώνει την παρουσία παραθυρόφυλλων, επικαθίσεων skarn ή greisen ή πλαστών. Σε λατομεία όπου εξορύσσεται βολφράμιο, μολυβδαίνιο, λειτουργεί συνήθως σύστημα μεταφοράς και εξωτερική απόρριψη. Σε αυτές τις περιπτώσεις, η εξόρυξη είναι σχεδόν πλήρως μηχανοποιημένη - ενενήντα πέντε τοις εκατό. Όμως η δουλειά δεν τελειώνει εδώ. Τα μεταλλεύματα απαιτούν εμπλουτισμό, καθώς μόνο το πολύ ενάμισι τοις εκατό περιέχουν μέταλλα σπάνιων γαιών - βολφράμιο, μολυβδαίνιο.

Καταθέσεις

Στο έδαφος της πρώην ΕΣΣΔ, τα πιο σημαντικά κοιτάσματα μεταλλεύματος βολφραμίου έχουν εξερευνηθεί στο Καζακστάν, την Ανατολική Σιβηρία και την Άπω Ανατολή, τον Καύκασο και την Κεντρική Ασία. Δεν αναπτύσσονται όλα. Στο εξωτερικό, η επεξεργασία βολφραμίου και μολυβδαινίου πραγματοποιείται ιδιαίτερα στη Νότια Κορέα και την Κίνα. Υπάρχουν τα πιο σημαντικά κοιτάσματα στον κόσμο. Επιπλέον, το βολφράμιο εξορύσσεται στην Πορτογαλία, την Αυστραλία, τον Καναδά, τη Βολιβία, τις ΗΠΑ, τη Γαλλία, την Αυστρία και την Τουρκία.

Πρέπει να ειπωθεί εδώ ότι η Νοτιοανατολική Ασία και η ζώνη μεταλλευμάτων της στον Ειρηνικό έχουν περισσότερο από το εξήντα τοις εκατό όλων των αποθεμάτων βολφραμίου στη γη. Συνολικά, στα εξερευνημένα κοιτάσματα του πλανήτη, τα συνολικά αποθέματα βολφραμίου είναι πολύ λιγότερα από ενάμιση εκατομμύριο τόνους. Για παράδειγμα, περίπου 4.278.200 τόνοι χρυσού εξορύσσονται ετησίως (όχι σε αποθέματα, αλλά τίθενται σε χρήση)

Ιδιότητες

Όντας ένα από τα πιο πυρίμαχα μέταλλα, το βολφράμιο είναι κυριολεκτικά απαραίτητο σε όλους τους τομείς που σχετίζονται με υψηλές θερμοκρασίες. Πώς το χημικό στοιχείο Wolframium (W) βρίσκεται στην τέταρτη ομάδαπεριοδικό σύστημα. Η ατομική του μάζα είναι 183, 85 και αριθμός 74. Πήρε το όνομά του λόγω του ανοιχτού γκρι χρώματος του - από το γερμανικό Wolf και το Rahm μεταφράζονται ως "λύκος" και "κρέμα", κυριολεκτικά - "αφρός λύκου". Παρά την ανθεκτικότητά του, είναι σταθερό σε συνηθισμένες θερμοκρασίες. Τα ορυκτά που παρέχουν βολφράμιο είναι ο σχελίτης και ο βολφραμίτης.

Το βολφράμιο είναι ένα από τα πιο σημαντικά συστατικά των υπερσκληρών θερμοανθεκτικών χάλυβων - χάλυβων υψηλής ταχύτητας και εργαλείων, καθώς και κραμάτων με τις ίδιες ιδιότητες - stellite, win και ούτω καθεξής. Βλέπουμε όμως καθαρό βολφράμιο κάθε μέρα, γιατί χρησιμοποιείται ευρέως στην ηλεκτρική μηχανική. Για παράδειγμα, νήματα βολφραμίου σε λαμπτήρες πυρακτώσεως. Είναι επίσης απαραίτητο σε ραδιοηλεκτρονικά. Οι ηλεκτρονικές συσκευές έχουν καθόδους και ανόδους κατασκευασμένες από αυτό το μέταλλο.

Τιμές κράματος

Η επεξεργασία βολφραμίου και μολυβδαινίου είναι δύσκολη αλλά εξαιρετικά επικερδής. Ο κλάδος γνωρίζει πολλές μάρκες, μεταξύ των οποίων υπάρχουν πιο κοινές και λιγότερες. Το βολφράμιο είναι καθαρό, με πρόσθετα και σε κράματα με άλλα μέταλλα. Έτσι, οι βαθμοί BP διαφέρουν - ένα κράμα βολφραμίου και ρηνίου. VL - με οξείδιο του λανθανίου ως πρόσθετο. VI - με οξείδιο υττρίου. VT - οξείδιο του θορίου ως πρόσθετο. VM - με πρόσθετο πυριτίου και θορίου. VA - με πρόσθετα πυριτίου-αλκαλίου και αλουμινίου. HF - καθαρό βολφράμιο.

Το βολφράμιο χρησιμεύει ως βάση για σκληρά κράματα και ένα κράμα βολφραμίου και μολυβδαινίου είναι ανθεκτικό στη θερμότητα, όπως μερικά άλλα. Επίσης, με τη συμμετοχή του, παρασκευάζεται ανθεκτικός στη φθορά χάλυβας εργαλείων. Από αυτά τα κράματακατασκευάζονται πολλά μέρη κινητήρων - αεροπορία και διάστημα, σε συσκευές ηλεκτροκενού - διάφορα μέρη και νήματα. Δεδομένου ότι η πυκνότητα αυτού του μετάλλου είναι πολύ υψηλή, χρησιμοποιείται για αντίβαρα, για σφαίρες και βλήματα πυροβολικού, για βαλλιστικούς πυραύλους (σταθεροποίηση πτήσης, το βολφράμιο μπορεί να αντέξει και τις εκατόν ογδόντα χιλιάδες στροφές ανά λεπτό), για ρότορες εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας, χρησιμοποιούνται επίσης μέταλλα όπως βολφράμιο, μολυβδαίνιο. Η εφαρμογή τους, όπως βλέπουμε, είναι πολύ ευρεία και ακόμη, θα έλεγε κανείς, κομψή.

Περιοχές εφαρμογής

Χωρίς αυτά τα μέταλλα σπάνιων γαιών, που είναι το χρώμιο, το μολυβδαίνιο, το βολφράμιο, ούτε η ιατρική ούτε η πυρηνική φυσική μπορούν να κάνουν σήμερα. Οι απλοί κρύσταλλοι όλων των βολφραμικών χρησιμεύουν ως ανιχνευτές σπινθηρισμού ακτίνων Χ, καθώς και άλλων ιονιζουσών ακτινοβολιών. Το διτελλουρίδιο βολφραμίου (WTe_{2) χρησιμοποιείται στη μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Ακόμη και η συγκόλληση TIG χρησιμοποιεί βολφράμιο ως ηλεκτρόδιο.}

Οι ενώσεις βολφραμίου χρησιμοποιούνται ιδιαίτερα ευρέως. Σύνθετα υλικά και σκληρά κράματα με βάση το καρβίδιο του βολφραμίου χρειάζονται για την κατεργασία τόσο μετάλλων όσο και μη μεταλλικών κατασκευών. Αυτό είναι ιδιαίτερα απαραίτητο στη μηχανολογία: φρεζάρισμα, τόρνευση, σμίλευση, πλάνισμα. Τα σκληρά κράματα είναι πλέον απαραίτητα για τη διάνοιξη φρεατίων και στη βιομηχανία εξόρυξης, και γι' αυτό χρειαζόμαστε βολφράμιο, μολυβδαίνιο - η παραγωγή κατακτά νέες τεχνολογίες με τη βοήθειά τους.

Είδη προϊόντων μετάλλων σπανίων γαιών

Το

WS_{2 (σουλφίδιο βολφραμίου) είναι ένα γράσο υψηλής θερμοκρασίας που μπορεί να αντέξει έως και πεντακόσιους βαθμούς Κελσίου. Όταν παράγεται στερεός ηλεκτρολύτης (κυψέλες καυσίμου υψηλής θερμοκρασίας), χρησιμοποιείται τριοξείδιο του βολφραμίου. Οι βιομηχανίες κλωστοϋφαντουργίας, χρωμάτων και βερνικιών έχουν βελτιώσει σημαντικά και περίπλοκες τεχνολογίες, χρησιμοποιώντας ενώσεις βολφραμίου ως καταλύτη και χρωστική ουσία στην οργανική σύνθεση.}

Η βιομηχανία παράγει μια τεράστια ποικιλία προϊόντων που περιέχουν βολφράμιο, μολυβδαίνιο και άλλα μέταλλα σπάνιων γαιών. Τα πιο συνηθισμένα είναι τα ηλεκτρόδια, το σύρμα, η σκόνη βολφραμίου, το φύλλο και η ράβδος. Τα ηλεκτρόδια δεν λιώνουν ποτέ και επομένως μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη συγκόλληση χάλυβα υψηλής κραματοποίησης, μη σιδηρούχων μετάλλων και υλικών με διαφορετική χημική σύσταση. Κανένα άλλο ηλεκτρόδιο δεν θα παρέχει τέτοια συγκόλληση υψηλής αντοχής.

Μολυβδαίνιο

Τα κράματα μολυβδαινίου και το ίδιο το μολυβδαίνιο είναι πυρίμαχα υλικά. Στην καθαρή του μορφή, χρησιμοποιείται με τη μορφή σύρματος ή ταινίας για συσκευές θέρμανσης - ηλεκτρικούς κλιβάνους, ακόμη και αυτούς που λειτουργούν σε υδρογόνο σε θερμοκρασία 1600 ° C. Ο κασσίτερος και το σύρμα μολυβδαινίου χρειάζονται στη βιομηχανία ραδιοηλεκτρονικών, χρησιμοποιούνται επίσης στη μηχανική ακτίνων Χ, το μολυβδαίνιο χρησιμοποιείται για την κατασκευή διαφόρων εξαρτημάτων για σωλήνες ακτίνων Χ, ηλεκτρονικές λάμπες και συσκευές κενού.

Επιπλέον, το μολυβδαίνιο, όπως και το βολφράμιο, χρησιμοποιείται ευρέως για τη βελτίωση των χάλυβων. Το πρόσθετο μολυβδαινίου αυξάνει την αντοχή, τη σκληρυνσιμότητα, την αντοχή στη διάβρωση, τη σκληρότητα. Ως εκ τούτου, το βολφράμιο και το μολυβδαίνιο χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία των πιο κρίσιμων προϊόντων και των περισσότερωνκύριες λεπτομέρειες. Για τη σκληρότητα, οι στελλίτες - χρώμιο και κοβάλτιο - εισάγονται σε ένα τέτοιο κράμα προκειμένου να συγκολληθούν τα άκρα των εξαρτημάτων που φθορούν. Χρώμιο, μολυβδαίνιο, βολφράμιο - ένα τέτοιο κράμα είναι σχεδόν αδύνατο να διαγραφεί. Επίσης, του δόθηκε μία από τις πρώτες θέσεις σε μια σειρά από κράματα ανθεκτικά στα οξέα και ανθεκτικά στη θερμότητα.

Space

Ένα κράμα βολφραμίου και μολυβδαινίου στο δέρμα της κεφαλής οποιουδήποτε πυραύλου και αεροσκάφους. Όσον αφορά την αντοχή, το βολφράμιο βρίσκεται στην πρώτη θέση και το μολυβδαίνιο στη δεύτερη θέση. Ωστόσο, η ειδική αντοχή σε θερμοκρασίες περίπου μιάμιση χιλιάδων βαθμών Κελσίου φέρνει τα κράματα με το μολυβδαίνιο στην πρώτη θέση. Αν οι θερμοκρασίες είναι ακόμη υψηλότερες, τότε το βολφράμιο και το ταντάλιο είναι ανίκητα. Το μολυβδαίνιο χρησιμοποιείται για την κατασκευή κυψελών πλαισίων όλων των ιπτάμενων διαστημικών σκαφών, κελύφη καψουλών και πυραύλων που επιστρέφουν στη Γη, εναλλάκτες θερμότητας, ασπίδες θερμότητας, επένδυση άκρων φτερών, σταθεροποιητές.

Όπου οι συνθήκες εργασίας είναι δύσκολες, τα μέταλλα σπάνιων γαιών βοηθούν. Από ένα τέτοιο υλικό μπορεί κανείς να περιμένει υψηλή αντοχή στην οξείδωση και τη διάβρωση αερίων, υψηλή αντοχή και ικανότητα αντοχής στην κρούση. Πολλά μέρη κινητήρων στροβιλοκινητήρων και πυραύλων, ποδιές ουράς, πτερύγια στροβίλου, ρολά ακροφυσίων, επιφάνειες ελέγχου, ακροφύσια κινητήρα πυραύλων και ούτω καθεξής - το μολυβδαίνιο αντιμετωπίζει όλες αυτές τις δύσκολες δουλειές.

Στη Γη

Τα πολλά υποσχόμενα υλικά για εξοπλισμό που λειτουργεί σε φωσφορικό, θειικό και υδροχλωρικό οξύ είναι κατασκευασμένα από μολυβδαίνιο και τα κράματά του. Είναι σταθερό ακόμη και σε λιωμένο γυαλί, και ως εκ τούτου η βιομηχανία γυαλιού χρησιμοποιεί ευρέωςμολυβδαίνιο ως ηλεκτρόδια για τήξη.

Από τα κράματά του κατασκευάζονται ράβδοι και καλούπια για χύτευση υψηλής πίεσης κραμάτων χαλκού, ψευδαργύρου και αλουμινίου. Με το μολυβδαίνιο, οι χάλυβες επεξεργάζονται υπό πίεση - μήτρες πίεσης, μήτρες, άξονες διάτρησης μύλων. Ο ίδιος ο χάλυβας από μολυβδαίνιο είναι επίσης πολύ βελτιωμένος.