Volfrám, molybdén: aplikácia zliatiny

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-02 14:02

Prírodné minerálne útvary, ktoré obsahujú volfrám v rôznych zlúčeninách a priemyselných koncentráciách, keď je ťažba technicky možná a ekonomicky realizovateľná - volfrám, molybdén v rudách, ako aj berýlium, cín, meď, bizmut, ojedinele ortuť, antimón, striebro, zlato, arzén, tantal, síra, skandium, niób - planéta, súdiac podľa názvu ich skupiny, nie je bohatá na také kovy vzácnych zemín. Pridružená zložka volfrámovej rudy - molybdén, ako väčšina ostatných, sa získava počas obohacovania a premieňa sa na selektívne alebo kolektívne koncentráty.

Ako sa objavil volfrám

Švédsky chemik Karl Scheele, vyštudovaný farmaceut, robil experimenty vo svojom vlastnom laboratóriu. Tam objavil pre ľudstvo mangán, bárium, chlór, dokonca aj kyslík. Celý život nerobil nič iné, len robil objavy, za čo ho prijali do Štokholmskej akadémie vied. A ani krátko pred smrťou v roku 1781 neurobil svoju obľúbenú vec.zastavil, čím nám dal ďalší úžasný darček.

Počas experimentovania Karl Scheele zistil, že volfrám (minerál neskôr nazvaný na jeho počesť scheelit) je soľ nejakej ešte neznámej kyseliny. Bol to obrovský objav, no až o dva roky neskôr chemici zo Španielska a jeho študenti izolovali z tohto minerálu úplne nový prvok, ktorý obrátil všetky postuláty v priemysle hore nohami. Táto revolúcia však nenastala okamžite, prešlo storočie, kým sa ukázalo, aké výnimočné vlastnosti má volfrám.

Rozdelenie

V závislosti od ložiska sa všetky volfrámové rudy delia na dva typy: exogénne a endogénne. Medzi posledné patria skarnové, pegmatitové, žilno-žilové (hydrotermálne), grazerové typy genetických rúd, ktoré sú spojené do troch hlavných rudných formácií. Sú to volfrám - cín, volfrám - molybdén, volfrám - polymetaly.

Niekedy sa volfrám nachádza v pegmatitoch, odkiaľ sa cestou získava on aj scheelit, ťaží sa beryl, kassiterit, tantal, niobáty alebo spodumén. Ložiská pegmatitu – zdroje tvorby aluviálnych rozsypov – sú vyvinuté predovšetkým v juhovýchodnej Ázii a Afrike.

Akcie

Volfrám, molybdén v rudách úzko súvisí so žulovými intrúziami, ich vrcholovými časťami, kde sú pozorované strešné nánosy, pomerne často sprevádzané skladmi rúd, intra- aj supraintruzívnymi.

Sú to nánosy v tvare plášťa,izometrické a oválne s najčastejšie plochým lôžkom. Nachádzajú sa tu aj stĺpovité rudné telesá a zásobárne nepravidelného tvaru. Zásoby ložísk, kde sa vyskytuje molybdén, volfrám a iné nerasty vzácnych zemín, takmer nikdy nemajú veľké zásoby. Ruda sa odhaduje len na desiatky, veľmi zriedkavo na stovky tisíc ton.

Produkcia

Molybdén, volfrám a iné hydrotermálne rudy sa nachádzajú v zónach exo- a endokontaktu žulových masívov, ktoré tvoria do hĺbky značne rozšírené - až kilometer - celé série žíl strmého ponoru, oveľa menej často tam je priemerný pokles žily. Sú tam aj sklady. Rudné telesá sú zložené z kremenno-wolframitovo-kasiteritových, kremenno-wolframitových inklúzií, často s molybdénom, berylom a bizmutom, prerušované kremeň-molybdenit-scheelitovými alebo kremenno-scheelitovými rudami.

Takéto rudy zvyčajne obsahujú volfrám, molybdén, iné kovy vzácnych zemín v malých množstvách: volfrám od pol percenta do jedného a pol percenta, častejšie - menej. A to pri zásobách rudy niekoľko tisíc alebo niekoľko desiatok tisíc ton, čo je tiež veľmi, veľmi málo. Ťažba sa zvyčajne vykonáva podzemnou alebo povrchovou metódou.

Metódy ťažby

Ložiská volfrámu zahŕňajú ťažobné metódy buď zrážaním vrstiev alebo horizontálnym zväčšovaním rudy vo vrstvách v ťažených blokoch. Používa sa aj metóda goaf backfill, ktorá je dobrá pri ťažbe žíl, ložísk skarnu alebo greisenov.

Otvorená cestanaznačuje prítomnosť žalúzií, nánosov skarnu alebo greisenov alebo rýh. V lomoch, kde sa ťaží volfrám, molybdénová ruda, zvyčajne funguje dopravný systém a externé skládky. V týchto prípadoch je ťažba takmer úplne mechanizovaná – na deväťdesiatpäť percent. Ale práca tu nekončí. Rudy vyžadujú zušľachťovanie, keďže len maximálne jeden a pol percenta obsahujú kovy vzácnych zemín - volfrám, molybdén.

Vklady

Na území bývalého ZSSR boli najvýznamnejšie ložiská volfrámovej rudy preskúmané v Kazachstane, východnej Sibíri a Ďalekom východe, na Kaukaze a v Strednej Ázii. Nie všetky sa vyvíjajú. V zahraničí sa spracovanie volfrámu a molybdénu realizuje najmä v Južnej Kórei a Číne. Sú tu najvýznamnejšie ložiská na svete. Okrem toho sa volfrám ťaží v Portugalsku, Austrálii, Kanade, Bolívii, USA, Francúzsku, Rakúsku a Turecku.

Tu treba povedať, že juhovýchodná Ázia a jej tichomorský rudný pás majú viac ako šesťdesiat percent všetkých zásob volfrámu na Zemi. Celkovo sú v preskúmaných ložiskách planéty celkové zásoby volfrámu oveľa menšie ako jeden a pol milióna ton. Napríklad sa ročne vyťaží asi 4 278 200 ton zlata (nie v rezervách, ale dáva sa do používania)

Vlastnosti

Volfrám je jedným z najviac žiaruvzdorných kovov a je doslova nevyhnutný vo všetkých oblastiach, ktoré sú spojené s vysokými teplotami. Ako je chemický prvok Wolframium (W) vo štvrtej skupineperiodický systém. Jeho atómová hmotnosť je 183, 85 a číslo 74. Názov dostal vďaka svojej svetlosivej farbe - z nemčiny Wolf a Rahm sa prekladajú ako "vlk" a "smotana", doslova - "vlčia pena". Napriek svojej žiaruvzdornosti je stabilný pri bežných teplotách. Minerály, ktoré dodávajú volfrám, sú scheelit a wolframit.

Volfrám je jednou z najdôležitejších zložiek supertvrdých žiaruvzdorných ocelí - rýchlorezných a nástrojových ocelí, ako aj zliatin s rovnakými vlastnosťami - stelit, win a pod. Ale čistý volfrám vidíme každý deň, pretože je široko používaný v elektrotechnike. Napríklad volfrámové vlákna v žiarovkách. Je tiež nenahraditeľný v rádiovej elektronike. Elektronické zariadenia majú katódy a anódy vyrobené z tohto kovu.

Zliatiny

Spracovanie volfrámu a molybdénu je náročné, ale mimoriadne ziskové. Priemysel pozná niekoľko značiek, medzi ktorými je bežnejších aj menej. Volfrám je čistý, s prísadami a v zliatinách s inými kovmi. Takže triedy BP sa líšia - zliatina volfrámu a rénia; VL - s oxidom lantanitým ako prísadou; VI - s oxidom ytritým; VT - oxid tória ako prísada; VM - s prísadou oxidu kremičitého a tória; VA - s kremík-alkalickými a hliníkovými prísadami; HF - čistý volfrám.

Volfrám slúži ako základ pre tvrdé zliatiny a zliatina volfrámu a molybdénu je rovnako ako niektoré iné tepelne odolná. S jeho účasťou sa pripravuje aj nástrojová oceľ odolná voči opotrebovaniu. Z týchto zliatinvyrába sa veľa častí motorov - letectvo a vesmír, v elektrovákuových zariadeniach - rôzne časti a vlákna. Keďže hustota tohto kovu je veľmi vysoká, používa sa na protizávažia, na guľky a delostrelecké granáty, na balistické strely (stabilizácia letu, volfrám znesie všetkých stoosemdesiattisíc otáčok za minútu), na ultrarýchle rotory, používajú sa aj kovy ako volfrám, molybdén. Ich uplatnenie, ako vidíme, je veľmi široké a dokonca, dalo by sa povedať, elegantné.

Oblasti použitia

Bez týchto kovov vzácnych zemín, ktorými sú chróm, molybdén, volfrám, sa dnes nezaobíde ani medicína, ani jadrová fyzika. Monokryštály všetkých volfrámov slúžia ako scintilačné detektory röntgenového žiarenia, ale aj iného ionizujúceho žiarenia. Ditellurid volfrámu (WTe_{2) sa používa pri premene tepelnej energie na elektrickú energiu. Dokonca aj zváranie TIG používa volfrám ako elektródu.}

Zlúčeniny volfrámu sú obzvlášť široko používané. Na obrábanie kovov aj nekovových konštrukcií sú potrebné kompozitné materiály a tvrdé zliatiny na báze karbidu volfrámu. To je potrebné najmä v strojárstve: frézovanie, sústruženie, sekanie, hobľovanie. Tvrdé zliatiny sú dnes už nenahraditeľné pri vŕtaní studní a v ťažobnom priemysle a na to potrebujeme volfrám, molybdén - výroba s ich pomocou zvláda nové technológie.

Druhy výrobkov z kovov vzácnych zemín

WS_{2 (sulfid wolfrámový) je vysokoteplotné mazivo, ktoré vydrží až päťsto stupňov Celzia. Tam, kde sa vyrába pevný elektrolyt (vysokoteplotné palivové články), sa používa oxid wolfrámový. Textilný priemysel, priemysel farieb a lakov výrazne zlepšil a skomplikoval technológie využívajúce zlúčeniny volfrámu ako katalyzátor a pigment v organickej syntéze.}

Priemysel vyrába obrovské množstvo produktov obsahujúcich volfrám, molybdén a iné kovy vzácnych zemín. Najbežnejšie sú elektródy, drôt, volfrámový prášok, plech a tyč. Elektródy sa nikdy neroztavia, a preto ich možno použiť na zváranie vysoko legovaných ocelí, neželezných kovov a materiálov s rôznym chemickým zložením. Žiadna iná elektróda nezabezpečí takú vysokú pevnosť zvaru.

Molybdén

Zliatiny molybdénu a samotný molybdén sú žiaruvzdorné materiály. Vo svojej čistej forme sa používa vo forme drôtu alebo pásky pre vykurovacie zariadenia - elektrické pece, dokonca aj tie, ktoré pracujú na vodík pri teplote 1600 ° C. Molybdén cín a drôt sú potrebné v rádioelektronickom priemysle, používajú sa aj v röntgenovom inžinierstve, molybdén sa používa na výrobu rôznych dielov pre röntgenové trubice, elektronické lampy a vákuové zariadenia.

Okrem toho sa molybdén, podobne ako volfrám, široko používa na zlepšovanie ocelí. Prísada molybdénu zvyšuje pevnosť, kaliteľnosť, odolnosť proti korózii, húževnatosť. Preto sa volfrám a molybdén používajú na vytváranie najdôležitejších a najkritickejších produktovhlavné detaily. Kvôli tvrdosti sa do takejto zliatiny zavádzajú stelity - chróm a kob alt, aby sa zvarili okraje opotrebiteľných častí. Chróm, molybdén, volfrám - takúto zliatinu je takmer nemožné vymazať. Tiež získal jedno z prvých miest v množstve zliatin odolných voči kyselinám a teplu.

Space

Zliatina volfrámu a molybdénu v koži hlavy akejkoľvek rakety a lietadla. Z hľadiska pevnosti je na prvom mieste volfrám a na druhom molybdén. Špecifická pevnosť pri teplotách okolo jeden a pol tisíc stupňov Celzia však privádza zliatiny s molybdénom na prvé miesto. Ak sú teploty ešte vyššie, potom sú volfrám a tantal neporaziteľné. Molybdén sa používa na výrobu plástových panelov všetkých lietajúcich kozmických lodí, škrupín puzdier a rakiet, ktoré sa vracajú na Zem, výmenníkov tepla, tepelných štítov, obloženia okrajov krídel, stabilizátorov.

Tam, kde sú pracovné podmienky ťažké, pomáhajú kovy vzácnych zemín. Od takéhoto materiálu možno očakávať vysokú odolnosť proti oxidácii a plynovej erózii, vysokú pevnosť a schopnosť odolávať nárazom. Mnoho častí prúdových a raketových motorov, zadné kryty, lopatky turbín, uzávery dýz, ovládacie plochy, dýzy raketových motorov atď. - molybdén si poradí so všetkými týmito náročnými úlohami.

Na Zemi

Sľubné materiály pre zariadenia, ktoré pracujú s kyselinou fosforečnou, sírovou a chlorovodíkovou, sú vyrobené z molybdénu a jeho zliatin. Je stabilný aj v roztavenom skle, a preto sa v sklárskom priemysle široko používamolybdén ako elektródy na tavenie.

Z jeho zliatin sú vyrobené tyče a formy na vysokotlakové liatie zliatin medi, zinku a hliníka. S molybdénom sa ocele spracovávajú pod tlakom - lisovacie matrice, matrice, tŕne dierovacích mlynov. Samotná molybdénová oceľ je tiež výrazne vylepšená.