Волфрам, молибден: приложение на сплав

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-02 13:50

Естествени минерални образувания, които съдържат волфрам в различни съединения и промишлени концентрации, когато добивът е технически възможен и икономически осъществим - волфрам, молибден в рудите, както и берилий, калай, мед, бисмут, понякога живак, антимон, сребро, злато, арсен, тантал, сяра, скандий, ниобий – планетата, ако се съди по името на групата им, не е богата на толкова редкоземни метали. Свързан компонент на волфрамова руда - молибденът, както повечето други, се извлича по време на обогатяването и се превръща в селективни или колективни концентрати.

Как се появи волфрам

Шведският химик Карл Шееле, фармацевт по образование, провежда експерименти в собствената си лаборатория. Там той открива манган, барий, хлор, дори кислород за човечеството. През целия си живот не прави нищо друго, освен да прави открития, за което е приет в Стокхолмската академия на науките. И дори малко преди смъртта си през 1781 г. той не се занимава с любимото си нещо.спря, като по този начин ни даде още един прекрасен подарък.

Докато експериментира, Карл Шееле открива, че волфрамът (минерал, наречен по-късно шеелит в негова чест) е сол на някаква все още неизвестна киселина. Това беше огромно откритие, но само две години по-късно химици от Испания и неговите ученици изолират напълно нов елемент от този минерал, който преобърна всички постулати в индустрията. Тази революция обаче не се случи веднага, измина един век, преди да стане ясно какви изключителни свойства има волфрамът.

Раздяла

В зависимост от находището всички волфрамови руди са разделени на два вида: екзогенни и ендогенни. Сред последните са скарнови, пегматитни, жилово-жилни (хидротермални), тревни видове генетични руди, които са обединени в три основни рудни образувания. Това са волфрам - калай, волфрам - молибден, волфрам - полиметали.

Понякога волфрамът се намира в пегматити, откъдето и той, и шеелит се извличат по пътя, добив на берил, каситерит, тантал, ниобати или сподумен. Пегматитни находища - източници на образуване на алувиални разсипи - се развиват най-вече в Югоизточна Азия и Африка.

Акции

Волфрамът, молибденът в рудите са тясно свързани с гранитните интрузии, техните апикални части, където се наблюдават покривни отлагания, доста често придружени от рудни складове, както интра-, така и над-интрузивни.

По форма са отлагания, подобни на наметало,изометрични и овални с най-често плоска постелка. Има също колонни рудни тела и неправилна форма на щокверк. Запасите от находища, където се намират молибден, волфрам и други редкоземни минерали, почти никога нямат големи запаси. Рудата се оценява само на десетки, много рядко стотици хиляди тонове.

Производство

Молибден, волфрам и други хидротермални руди се намират в зоните на екзо- и ендоконтакт на гранитни масиви, които образуват доста разширени в дълбочина - до километър - цели поредици от стръмни жили, много по-рядко там е средно потапяне на вената. Има и запаси. Рудните тела са съставени от кварц-волфрамит-каситерит, кварц-волфрамитни включвания, често с молибден, берил и бисмут, осеяни с кварц-молибденит-шеелит или кварц-шеелитни руди.

Обикновено такива руди съдържат волфрам, молибден, друг редкоземен метал в малки количества: волфрам от половин процент до един процент и половина, по-често - по-малко. И това е при запаси от руда от няколко хиляди или няколко десетки хиляди тона, което също е много, много малко. Добивът обикновено се извършва по подземни или открити методи.

Методи за копаене

Волфрамовите находища включват методи за добив или чрез срутване на пластове, или чрез хоризонтално увеличаване на руда в слоеве в добивани блокове. Използва се и методът за запълване на гоф, който е добър при добив на вени, скарн или грейзен.

Отворен пътпредполага наличието на щори, скарн или грейзен отлагания или разсипи. В кариерите, където се добива волфрамова, молибденова руда, обикновено функционират транспортна система и външно изхвърляне. В тези случаи добивът е почти напълно механизиран – деветдесет и пет процента. Но работата не свършва тук. Рудите изискват обогатяване, тъй като само максимум един процент и половина съдържат редкоземни метали - волфрам, молибден.

Депозити

На територията на бившия СССР най-значимите находища на волфрамова руда са проучени в Казахстан, Източен Сибир и Далечния Изток, Кавказ и Централна Азия. Не всички от тях се разработват. В чужбина обработката на волфрам и молибден се извършва особено в Южна Корея и Китай. Има най-значимите находища в света. Освен това волфрамът се добива в Португалия, Австралия, Канада, Боливия, САЩ, Франция, Австрия и Турция.

Трябва да се каже, че Югоизточна Азия и нейният тихоокеански руден пояс притежават повече от шестдесет процента от всички запаси от волфрам на земята. Като цяло в проучените находища на планетата общите запаси от волфрам са много по-малко от един и половина милион тона. Например, около 4 278 200 тона злато се добива годишно (не в резерви, но се въвежда в употреба)

Свойства

Като един от най-огнеупорните метали, волфрамът е буквално незаменим във всички области, които са свързани с високи температури. Как химическият елемент Волфрам (W) е в четвъртата групапериодична система. Атомната му маса е 183, 85 и номер 74. Името си получава заради светлосивия си цвят - от немския Wolf и Rahm се превеждат като "вълк" и "крема", буквално - "вълча пяна". Въпреки своята огнеупорност, той е стабилен при обикновени температури. Минералите, които доставят волфрам са шеелит и волфрамит.

Волфрамът е един от най-важните компоненти на свръхтвърдите топлоустойчиви стомани - бързорежещи и инструментални стомани, както и сплави със същите свойства - стелит, уин и т.н. Но ние виждаме чист волфрам всеки ден, защото той се използва широко в електротехниката. Например волфрамови нишки в лампи с нажежаема жичка. Незаменим е и в радиоелектрониката. Електронните устройства имат катоди и аноди, направени от този метал.

Сплави

Обработката на волфрам и молибден е трудна, но изключително печеливша. Индустрията познава няколко марки, сред които има по-разпространени и по-малко. Волфрамът е чист, с добавки и в сплави с други метали. По този начин класовете BP се различават - сплав от волфрам и рений; VL - с лантанов оксид като добавка; VI - с итриев оксид; VT - ториев оксид като добавка; VM - с добавка силициев диоксид и торий; VA - със силициево-алкални и алуминиеви добавки; HF - чист волфрам.

Волфрамът служи като основа за твърди сплави, а сплав от волфрам и молибден е топлоустойчива, като някои други. Също така с негово участие се приготвя устойчива на износване инструментална стомана. От тези сплавипроизвеждат се много части от двигатели - авиационни и космически, в електровакуумни устройства - различни части и нишки. Тъй като плътността на този метал е много висока, той се използва за противотежести, за куршуми и артилерийски снаряди, за балистични ракети (стабилизиране на полета, волфрамът може да издържи на всичките сто и осемдесет хиляди оборота в минута), за ултра-високоскоростни ротори, също се използват метали като волфрам, молибден. Тяхното приложение, както виждаме, е много широко и дори, може да се каже, елегантно.

Области на приложение

Без тези редкоземни метали, които са хром, молибден, волфрам, днес не могат да се справят нито медицината, нито ядрената физика. Единичните кристали на всички волфрамати служат като сцинтилационни детектори на рентгенови лъчи, както и на други йонизиращи лъчения. Волфрамов дитурид (WTe_{2) се използва при преобразуването на топлинната енергия в електрическа енергия. Дори TIG заваряването използва волфрам като електрод.}

Волфрамовите съединения са особено широко използвани. Композитни материали и твърди сплави на базата на волфрамов карбид са необходими за обработка както на метали, така и на неметални конструкции. Това е особено необходимо в машиностроенето: фрезоване, струговане, длето, рендосване. Твърдите сплави сега са незаменими за пробиване на кладенци и в минната индустрия и за това се нуждаем от волфрам, молибден - производството усвоява нови технологии с тяхна помощ.

Видове продукти от редкоземни метали

WS_{2 (волфрамов сулфид) е високотемпературна грес, която може да издържи до петстотин градуса по Целзий. Когато се произвежда твърд електролит (високотемпературни горивни клетки), се използва волфрамов триоксид. Текстилната, бояджийската и лаковата промишленост имат значително подобрени и сложни технологии, използвайки волфрамови съединения като катализатор и пигмент в органичния синтез.}

Индустрията произвежда огромно разнообразие от продукти, съдържащи волфрам, молибден и други редкоземни метали. Най-често срещаните са електроди, тел, волфрамов прах, лист и прът. Електродите никога не се топят и затова могат да се използват за заваряване на високолегирани стомани, цветни метали и материали с различен химичен състав. Никой друг електрод няма да осигури толкова висока якост.

молибден

Молибденовите сплави и самият молибден са огнеупорни материали. В чиста форма се използва под формата на тел или лента за отоплителни уреди - електрически пещи, дори тези, работещи във водород при температура 1600 ° C. Молибденов калай и тел са необходими в радиоелектронната индустрия, те се използват и в рентгеновата техника, молибденът се използва за направата на различни части за рентгенови тръби, електронни лампи и вакуумни устройства.

В допълнение, молибденът, подобно на волфрама, се използва широко за подобряване на стоманите. Молибденовата добавка повишава здравината, втвърдяването, устойчивостта на корозия, издръжливостта. Следователно волфрамът и молибденът се използват за създаване на най-критичните продукти и най-многоосновни детайли. За твърдост в такава сплав се въвеждат стелити - хром и кобалт, за да се заваряват ръбовете на износващите се части. Хром, молибден, волфрам - такава сплав е почти невъзможно да се изтрие. Освен това той получи едно от първите места в редица киселинно- и топлоустойчиви сплави.

Пространство

Сплав от волфрам и молибден в кожата на главата на всяка ракета и самолет. По сила волфрамът е на първо място, а молибденът е на второ място. Въпреки това, специфичната якост при температури от около хиляда и половина градуса по Целзий извежда сплавите с молибден на първо място. Ако температурите са още по-високи, тогава волфрамът и танталът са непобедими. Молибденът се използва за направата на панели от пчелна пита на всички летящи космически кораби, черупки от капсули и ракети, които се връщат на Земята, топлообменници, топлинни щитове, облицовка на ръбовете на крилото, стабилизатори.

Когато условията на работа са трудни, редкоземните метали помагат. От такъв материал може да се очаква висока устойчивост на окисляване и газова ерозия, висока якост и способност да издържат на удар. Много части от турбореактивни и ракетни двигатели, опашници, лопатки на турбината, капаци на дюзите, контролни повърхности, дюзи на ракетни двигатели и така нататък - молибденът се справя с всички тези трудни задачи.

На Земята

Обещаващи материали за оборудване, което работи с фосфорна, сярна и солна киселина, са направени от молибден и неговите сплави. Той е стабилен дори в разтопено стъкло и затова стъкларската индустрия се използва широкомолибден като електроди за топене.

Пръти и форми за леене под високо налягане на медни, цинкови и алуминиеви сплави са направени от неговите сплави. С молибден стоманите се обработват под налягане - пресови матрици, матрици, дорници на пробиващи мелници. Самата молибденова стомана също е значително подобрена.