Chemické vlastnosti wolframu. Vlastnosti a použití wolframu

Wolfram se týká žáruvzdorných kovů, které jsou relativně běžné v zemské kůře. Tak, obsah v zemské kůře (v%) wolframu přibližně 10 -5, rhenium 10 -7, molybdenem 3,10 -4, niobu 10 -3, tantalem 2,10 -4 a vanadium 1.5.10 -2.

Žáruvzdorné kovy jsou přechodné prvky a jsou uspořádány v IV, V, VI a VII skupinách (podskupinu A) periodického systému prvků. S nárůstem atomového čísla se teplota tání žáruvzdorných kovů zvyšuje v každém podskupinách.

Prvky VA a pomocí skupin (vanadium, niob, tantalum, chrom, molybden a wolfram) jsou žáruvzdorné kovy s objemovou seokrádou krychlovou mřížkou, na rozdíl od jiných žáruvzdorných kovů, které mají pastvinovou a šestihrannou pevně balenou strukturu.

Je známo, že hlavní faktor určující krystalovou strukturu a fyzikální vlastnosti kovů a slitin je povaha jejich interatomických vazeb. Žáruvzdorné kovy se vyznačují vysokou pevností interatomického vazby a v důsledku toho vysoký bod tání, zvýšená mechanická pevnost a významný elektrický odpor.

Schopnost studovat kovy elektronovou mikroskopií umožňuje studovat strukturní rysy atomové měřítka, identifikuje vztah mezi mechanickými vlastnostmi a dislokacemi, vady obalů atd. Získané údaje ukazují, že charakteristické fyzikální vlastnosti, které rozlišují s žáruvzdornými kovy od běžných, jsou elektronickou strukturou jejich atomů. Elektrony se mohou lišit v různých stupních od jednoho atomu do druhého, zatímco typ přechodu odpovídá určitému typu interatomické komunikace. Cílem elektronické struktury určuje vysoká úroveň Interatomické síly (kravaty), vysoký bod tání, síly kovů a jejich interakce s jinými prvky a nečistotami implementace. V wolframu, chemicky aktivní plášť pro energetickou hladinu zahrnuje elektrony 5 d a 6 s.

Žáruvzdorných kovů má největší hustota wolfram - 19,3 g / cm3. Ačkoliv se při použití ve strukturách ^, velká hustota wolframu může být považována za negativní indikátor, stále se zvyšuje pevnost při vysokých teplotách snižuje hmotnost výrobků wolframu snížením jejich velikosti.

Hustota žáruvzdorných kovů do značné míry závisí na jejich stavu. Například hustota slinutého wolframu se mění v rozmezí 17,0-18,0 g / cm3 a hustota kovaného hlavy s stupněm deformace je 75%, je 18,6-19,2 g / cm3. Totéž je pozorován v molybdenu: slinutý headacon má hustotu 9,2 až 9,8 g / cm3, kovaná stupeň deformace 75% -9,7-10,2 g / cm3 a 10,2 g / cm3.

Některé fyzikální vlastnosti wolframu, tantal, molybden a niobium pro srovnání jsou uvedeny v tabulce. 1. Tepelná vodivost wolframu je menší než polovina tepelné vodivosti mědi, ale je mnohem vyšší než železo nebo nikl.

Žáruvzdorné kovy skupin VA, VIA, VII periodického systému prvků ve srovnání s jinými prvky mají menší lineární součinitel prodloužení. Nejmenší lineární expanzní koeficient má wolfram, který naznačuje vysokou stabilitu jeho atomové mřížky a je jedinečnou vlastností tohoto kovu.

Wolframu má tepelnou vodivost asi 3krát menší než elektrická vodivost žíhané mědi, ale je vyšší než u železa, platiny a fosfátového bronzu.

Pro metalurgii velká důležitost Má hustotu kovů v kapalném stavu, protože tato charakteristika určuje rychlost kanálů přes kanály, proces odstranění plynných a nekovových inkluzí a ovlivňuje tvorbu šokového skořepiny a pórovitosti v ingotech. V wolframu je tato hodnota vyšší než u jiných žáruvzdorných kovů. Nicméně, další fyzikální charakteristika - povrchové napětí Kapalné žáruvzdorné kovy při teplotě tání se liší méně (viz tabulka 1). Znalost tohoto fyzikální vlastnosti V takových procesech je nutné jako aplikaci ochranných povlaků, při impregnaci, tavení a odlévání.

Důležitý odlévací vlastnost kovu je kapalný proces. Pokud pro všechny kovy je tato hodnota určena nalitím kapalného kovu do spirálového tvaru při teplotě výplně nad bodem tání o 100-200 ° C, pak tekutina tekutina wolframu byl získán extrapolací empirické závislosti této hodnoty z teplu tání.

Odolný proti wolframu v různých plynových médiích, kyselinách a některých roztavených kovech. Při pokojové teplotě, wolframu nereglukuje s kyselinou sírové, sírové a fosforečné, není vystaveno rozpuštěné kyselině dusičné a v menší míře než molybden, reaguje na směs dusrických a hydrofluorových kyselin. Wolfram má vysokou odolnost proti korozi v některých alkalismu, například v hydroxidu sodném a hydroxidu draselném médiu, ve kterém je odolnost vůči teplotě 550 ° C s působením roztavené sodíku, je odolný vůči 900 ° C, rtuť - Až 600 ° C, gallium do 800 a bismut do 980 ° C. Míra koroze v těchto kapalných kovech nepřesáhne 0,025 mm / rok. Při teplotě 400-490 ° C začíná wolfram oxid oxid ve vzduchu a kyslíku. Slabá reakce se vyskytuje při zahřátí na 100 ° C v kyselinách hydrochloridy, dusičných a hydrofluorových kyselin. Ve směsi plovákových a dusičných kyselin je rychlý rozpuštění wolframu. Interakce plynová média Začíná při teplotách (° C): s chlorem 250, s fluorem 20. Při oxidu uhličitém se wolframu oxiduje při teplotě 1200 ° C, reakce se nevyskytuje v amoniaku.

Vzor oxidace žáruvzdorných kovů je stanoven hlavně teplota. Wolfram do 800-1000 ° C má parabolický vzor oxidace a přes 1000 ° C - lineární.

Vysoká odolnost proti korozi v kapalinových médiích (sodík, draslík, lithium, Merkur) umožňuje používat wolfram a jeho slitiny v elektrárnách.

Pevnostní vlastnosti wolframu závisí na stavu materiálu a teploty. Pro kované tyče wolfram, limit v tahu po rekrystalizaci se liší v závislosti na zkušební teplotě 141 kgf / mm 2 při 20 ° C do 15,5 kgf / mm 2 při 1370 ° C metalurgie wolframové práškové metalurgie s teplotou od 1370 do 2205 ° C má? B \u003d 22,5? 6,3 kgf / mm 2. Síla wolframu se zvláště zvyšuje v procesu studené deformace. Drát s průměrem 0,025 mm má pevnost 427 kgf / mm 2.

Tvrdost deformovaného technicky čistého wolframového HV 488, žíhaného HV 286. V tomto případě je tak vysoká tvrdost zachována až k teplotám v blízkosti bodu tání, a do značné míry závisí na čistotě kovu.

Modul pružnosti je přibližně spojen s atomovým objemem bodu tání.

kde t pl - absolutní bod tání; V atomitního objemu; K - konstanta.

Výrazný rys wolframu mezi kovy je také vysoká objemová deformace, která je určena z exprese

kde e je modul pružnosti prvního druhu, kgf / mm 2; ? -Sfefer příčná deformace.

Stůl. 3 znázorňuje změnu volumetrické deformace pro ocel, litinu a wolfram, vypočtená podle výše uvedeného exprese.

Plastickost technicky čistého wolframu při 20 CS je menší než 1% a roste po purifikaci zónového elektronového paprsku z nečistot, stejně jako když ji doping s přísadou 2% oxidu thoričného. S rostoucí teplotou roste plasticita.

Větší energie interatomických vazeb kovů skupin IV, V, VIA určuje jejich vysokou pevnost při pokoji a zvýšené teplotě. Mechanické vlastnosti žáruvzdorných kovů v podstatě závisí na jejich čistotě, způsobech výroby, mechanického a tepelného zpracování, typu polotovarů a dalších faktorů. Většina informací o mechanických vlastnostech žáruvzdorných kovů publikovaných v literatuře se získá dostatek čistých kovů, protože tavení ve vakuových podmínkách se přičemž začalo používat relativně nedávno.

Na Obr. 1 ukazuje závislost bodu tání žáruvzdorných kovů z polohy v periodický systém Elementy.

Srovnání mechanických vlastností wolframu po oblouku tavření a wolframu, získané práškovou metalurgií, ukazuje, že i když jejich pevnostní limit je mírně odlišný, ale více plastů se ukáže jako wolframu s obloukem tavením.

Tvrdost brinell wolframu ve formě slinuté hlazák je HV 200-250, a laminovaný lisovaný plech HB 450-500, tvrdost molybdenu se rovná HB 150-160 a HB 240-250 , resp.

Doplnění wolframu se provádí za účelem zvýšení jeho plasticity, pro to je primárně používat substituční prvky. Více pozornosti je věnována pokusům o zvýšení plastifikaci kovů skupiny přes přísady malých množství prvků skupin VII a VIII. Zvýšení plasticity je vysvětleno tím, že s dopingovými přídavnými přísadami přechodných kovů ve slitině je vytvořena nehomogenní hustota elektronů v důsledku lokalizace elektronů legujících prvků. Ve stejné době, atom dopingového prvku mění síly interatomické vazby v sousedním objemu rozpouštědla; Délka tohoto objemu by měla záviset na elektronické struktuře legujících a dopovaných kovů.

Obtížnost vytváření slitin wolframu je, že ještě není možné s rostoucí pevností poskytovat potřebnou plasticitu. Mechanické vlastnosti slitin wolframu dopovaných molybdenem, tantalem, niobem a thoričným oxidem (s krátkodobými testy) jsou uvedeny v tabulce. čtyři.

Doping wolframu molybden umožňuje získat slitiny, které v jejich pevnostních vlastnostech jsou lepší než nehlášené wolframové až do teplot 2200 ° C (viz tabulka 4). S nárůstem obsahu tantalu od 1,6 do 3,6% při teplotě 1650 ° C se pevnost zvyšuje o 2,5 krát. To je doprovázeno poklesem o 2 krát.

Dispergační zesílení a slitiny na bázi wolframu, které obsahují molybden, niob, hafnium, zirkonium, uhlík, jsou vyvinuty a zvládnutí. Například následující kompozice: W - 3% MO - 1% Pozn. W - 3% MO - 0,1% HF; W - 3% MO - 0,05% Zr; W - 0,07% Zr - 0,004% B; W - 25% MO - 0,11% ZR - 0,05% C.

Slitina W - 0,48% Zr-0.048% C má? B \u003d 55,2 kgf / mm 2 při 1650 ° C a 43,8 kgf / mm 2 při 1925 ° C.

Vysoké mechanické vlastnosti mají slitiny wolframu obsahující tisíce zlomkům procenta boru, desetin procenta zirkonia a hafnium a asi 1,5% niobu. Síla těchto slitin na mezeru při vysokých teplotách je 54,6 kgf / mm 2 při teplotě 1650 ° C, 23,8 kgf / mm2 při 2200 ° C a 4,6 kgf / mm 2 při 2760 ° C. Nicméně teplota přechodu (asi 500 ° C) ° C) Takové slitiny z plastového stavu v křehké je dostatečně vysoká.

Literatura má informace o slitinách wolframu s 0,01 a 0,1% C, které se vyznačují limitem pevnosti přesahující 2-3násobek pevnosti rekrystalizovaného wolframu.

Rhenium výrazně zvyšuje tepelnou odolnost proti slitin wolframu (tabulka 5).

Velmi dlouhá doba a v širokém měřítku se používají wolfram a jeho slitiny v elektrických a elektrochakuum technikách. Wolframu a jeho slitiny jsou hlavní materiál pro výrobu vláken žárovcových, elektrod, katod a dalších prvků struktur silných elektrochovách zařízení. Vysoká emisní schopnost a světelný výkon v válcovaném stavu, nízká elasticita páry činí wolfram s jedním z nejdůležitějších materiálů pro tento průmysl. V elektrochakuum pro výrobu dílů pracujících při nízkých teplotách, neprojevující předúpravu při teplotách nad 300 ° C, čisté (bez přísad) wolframu se používá.

Přísady různých prvků významně mění vlastnosti wolframu. To umožňuje vytvořit slitiny wolframu s potřebnými vlastnostmi. Například pro části elektrochakuum zařízení, které vyžadují použití non-spisovatele wolframu při teplotách do 2900 ° C a s vysokou primární rekrystalizační teplotou, se používají slitiny se siliculárními nebo hliníkovými přísadami. Silikonové a thorium přísady zvyšují rekrystalizační teplotu a zvyšují sílu wolframu při vysokých teplotách, což umožňuje výrobní díly pracující při teplotách až 2100 ° C za podmínek zvýšených mechanických zatížení.

Katody elektronických a plynových výbojových zařízení, háčků a pružin generátorových světel za účelem zvýšení emisních vlastností jsou vyrobeny z wolframu s přísadou oxidu thoričného (např. Stupně BT-7, W-10, W-15, s obsah oxidu thoričného, \u200b\u200brespektive 7, 10 a 15%).

Vysoké teplotní termočlánky jsou vyrobeny z slitin wolframu s rheniem. Wolfram bez přídatných látek, ve kterých je povolen zvýšený obsah nečistot, použitý při výrobě studených částí elektrických akumulačních zařízení (vstupy ve skle, traverse). Elektrody pulzních žárovek a studených katod výbojkových výbojek se doporučují dělat z slitiny wolframu s niklem a baryem.

Pro práci při teplotách nad 1700 ° C by měly být aplikovány slitiny BB-2 (tungstenononoboy). Je zajímavé poznamenat, že s krátkodobými testy slitin s obsahem niobu od 0,5 do 2% mají pevnost 1650 ° C 2-2,5 krát vyšší než nelegovaný wolfram. Slitina wolframu s 15% molybdenem je nejodolnější. W-RE-Th O 2 slitiny mají dobrou zpracovatelnost ve srovnání se slitinami W-RE; Přidání thoriového oxidu umožňuje zpracování, jako je ostření, frézování, vrtání.

Doping wolfram rhenium zvyšuje jeho plasticitu, pevnostní vlastnosti se zvyšujícími se teplotami se stávají přibližně stejné. Doplňky ve slitinách wolframu jemných oxidů zvyšují jejich plasticitu. Kromě toho tyto přísady výrazně zlepšují obrobitelnost řezání.

Slitiny wolframu (W - 3% Re; W - 5% re; W - 25% RE) se používají k měření a řízení teploty na 2480 ° C při výrobě oceli a v jiných typech zařízení. Použití slitin wolframu s rheniem při výrobě antikatodů v rentgenových trubkách se zvyšuje. Molybdenová antikatika pokrytá touto slitinou pracují pod silným zatížením a mají delší životnost.

Vysoká citlivost wolframových elektrod ke změně koncentrace vodíkových iontů umožňuje být použity pro potenciometrickou titraci. Tyto elektrody se používají k řízení vody a různých roztoků. Jsou snadno navrhnout a mají malé množství elektrického odporu, což je činí jejich slibující jejich použití jako mikroelektrody ve studii kyselinového odporu athelektrické vrstvy v elektrochemických procesech.

Nevýhody wolframu jsou jeho nízká plasticita (?<1%), большая плотность, высокое поперечное сечение захвата тепловых нейтронов, плохая свариваемость, низкая ока-линостойкость и плохая обрабатываемость резанием. Однако легирование его различными элементами позволяет улучшить эти характеристики.

Řada dílů pro elektrotechnický průmysl a vložky motorů trysek jsou vyrobeny z wolframu, impregnované mědí nebo stříbrem. Interakce rafinace pevné fáze (wolfram) s impregnačním kovem (měď nebo stříbra) je to, že vzájemná rozpustnost kovů je prakticky nepřítomná. Hraniční úhly smáčecí tolikvidační měď a stříbro jsou dostatečně malé díky velké povrchové energii wolframu a tato skutečnost zlepšuje penetraci stříbra nebo mědi. Wolfram, namočený ve stříbře nebo mědi, byl původně ve dvou metodách: úplné ponoření sklizně z wolframu do roztaveného kovu nebo částečného ponoření suspendovaného sochoru od wolframu. Existují také impregnační metody za použití hydrostatického tlaku kapalného nebo vakuového sání.

Výroba z wolframových elektrických kontaktů impregnovaných stříbrným nebo mědí se provádí následujícím způsobem. Nejprve stiskněte wolframový prášek a slinování s určitými technologickými režimy. Poté je výsledný obrobek impregnován. V závislosti na pórovitosti obrobku se podíl změn impregnační látky. Obsah mědi v wolframu se tedy může lišit od 30 do 13% se změnou specifického tlaku lisování 2 až 20 ts / cm2. Technologie získání impregnovaných materiálů je poměrně jednoduchá, ekonomická a kvalita těchto kontaktů je vyšší, protože jeden ze složek poskytuje materiál vysokou tvrdost, odolnost proti erozi, větší bod tání a druhý zvyšuje elektrickou vodivost.

Dobré výsledky se získají použitím měděné mědi nebo stříbra pro výrobu tryskových vložek pevných palivových motorů. Zvýšení takových vlastností impregnovaného wolframu jako tepelná vodivost a elektrická vodivost, koeficient tepelného roztažení výrazně zvyšuje trvanlivost motoru. Kromě toho je odpařením impregnačního kovu z wolframu během provozu motoru pozitivní, snížení tepelných toků a snížení erozního účinku spalovacích produktů.

Wolframový prášek se používá při výrobě porézních materiálů pro části elektrostatického iontového motoru. Použití wolframu pro tyto účely vám umožní zlepšit své hlavní charakteristiky.

Teplovité a erozní vlastnosti trysek vyrobených z wolframu, kalené dispergovanými oxidy Zro2, MgO2, V2O3, HFO 2, se zvyšují ve srovnání s tryskami ze slinutého wolframu. Po vhodném přípravě na povrchu wolframu se sníží vysokoteplotní korozi, galvanické nátěry se aplikují například nanášení niklu, který se provádí v elektrolytu obsahujícím 300 g / l sulfid sodný, 37,5 g / l kyseliny borité Při plné hustotě 0,5-11 A / DM 2, teplota 65 ° C a pH \u003d 4.

Obsah článku

WOLFRAM- (Wolframium), W je chemický prvek 6 (VIB) skupiny periodického systému D.I. Iveleeva, atomové číslo 74, atomová hmotnost 183.85. 33 Wolframa izotop je znám: od 158 W do 190 W. V přírodě bylo zjištěno pět izotopů, z nichž tři jsou stabilní: 180 W (podíl mezi přírodními izotopy 0,120%), 182 W (26,498%), 186 W (28,426%) ) a další dva slabě radioaktivní: 183 W (14,314%, t ½ \u003d 1,1 · 10 17 let), 184 w (30,642%, t ½ \u003d 3 · 10 17 let). Konfigurace elektronické skořepiny - 4F 14 5d 4 6s 2. Nejcharakterističtější stupeň oxidace je +6. Existují připojení se stupněmi oxidace wolframu +5, +4, +3, +2 a 0.

V 14-16 století. Horníci a metalurgy v Krušných horách Saska poznamenali, že některé rudy porušily proces obnovení cínového kámen (Cassierite Mineral, SNO 2) a vedl do zeměkoule roztaveného kovu. V profesionálním jazyce té doby byl tento proces charakterizován následovně: "Tyto rudy jsou roztrženy k cínu a pohltili ho, jako vlk pohltil ovce." Rudokops dal toto "nepříjemné" plemeno jména "Wolfert" a "Wolfrahm", což znamená "Wolf Pena" nebo "pěna v pastvu vlka". Německý chemik a metallurgista George Agrikola ve své základní práci Dvanáct knih o kovech (1556) vede latinský název tohoto minerálu - SPUMA Lupi nebo Lupus Spuma, který je v podstatě tracker s národním německým jménem.

V roce 1779 prozkoumal Peter Wulf (Peter Wulf) minerál, nyní nazývá wolfram (několik 4 · x.MNWO 4) a dospěl k závěru, že musí obsahovat neznámou látku. V roce 1783 ve Španělsku, bratři D "Elguyar (Juan Jose a Fausto D" Elhuyar de Suvisa) s pomocí kyseliny dusičné byly izolovány z této kyseliny minerální sraženiny - žlutá sraženina neznámého oxidu kovu, rozpustný v amoniaku. V minerální, železo a manganové oxidy byly také objeveny. Juan a Fausto válili "Země" s dřevěným uhlím a přijali kov, který navrhl volání "wolfram" a minerál sám je "wolfram". Španělští chemici D "Eldgueir jsou tedy první, kdo publikuje informace o objevu nového prvku.

Později se stalo známým, že poprvé byl oxid wolframu objeven v "Náušnice Olova" - wolfram, a v jiném minerálu.

V 1758 švédský chemik a mineralogog Axel Fredrik Cronstedt otevřel a popsal mimořádně těžký minerál (Cawo 4, pojmenovaný po Sheelit), který nazývá Tung Sen, který ve švédštině znamená "těžký kámen". Crockedt byl přesvědčen, že tento minerál obsahuje nový, ještě není otevřen, položka.

V roce 1781, velký švédský chemik Karl Shelele vyložil "těžký kámen" kyselina dusičná, Současně, kromě vápenaté soli, "žlutá země", která není podobná bílé molybdenové Země, nejprve přiděleno před třemi lety. Zajímavé je, že jeden z bratrů D "Elguyar pracoval v té době ve své laboratoři. Shelele nazvaný kov" wolfram ", podle názvu minerálu, ze kterého byl nejprve izolován žlutý oxid. Takže stejný prvek se objevil dvě jména.

V roce 1821, pozadí Leonard navrhl volání minerálu Cawo 4 Scheelite.

Název wolframu lze nalézt v Lomonosově; Solovyov a gess (1824) nazývají jeho vlk, Dvigubsky (1824) - wolfram.

Dokonce i na počátku 20. století. Ve Francii, Itálii a Anglo-Saské zemích, prvek "wolfram" byl označen jako Tu (z wolfram). Pouze uprostřed minulého století je schválen moderní symbol W.

Wolfram v přírodě. Typy vkladů.

Wolfram je spíše vzácný prvek, jeho clark (procento v zemské kůře) je 1,3 · 10 až 4% (57. místo mezi chemickými prvky).

Wolfram se vyskytuje hlavně ve formě wolframu železa a manganu nebo vápníku, a někdy vedení, měděné, thorium a prvků vzácných zemin.

Nejběžnější minerál Wolframite je pevný roztok železa a manganu (Fe, Mn) WO4. Jedná se o těžké barevné krystaly z hnědé až černé, v závislosti na tom, který prvek převažuje v jejich kompozici. Pokud více manganů (Mn: Fe\u003e 4: 1), pak černé krystaly, pokud převládá železo (Fe: Mn\u003e 4: 1) - hnědá. První minerál se nazývá gubneritis, druhý - ferberit. Wolframite paramagnetické a dobře vede elektrický proud.

Od ostatních wolframových minerálů má průmyslový význam shelit - cawo 4 wolfram. To tvoří brilantní, jako sklo, krystaly světle žluté, někdy téměř bílé. Sheelit neudělá magnetické, ale má další charakteristickou funkci - schopnost luminiscence. Pokud je osvětlen ultrafialovými paprsky, fluoresituje ve tmě jasně modrou. Směs molybdenu změní barvu záře Sheelita: stává se bledě modrou a někdy i krémovou. Tato vlastnost Sheelita, používaná v geologické inteligenci, slouží jako vyhledávací znamení, což umožňuje detekovat vklady minerálu.

Oblast wolframových rud jsou zpravidla spojeny s oblastmi šíření granitů. Velké krystaly wolframu nebo sheelita jsou vzácné. Typicky jsou minerály integrovány pouze do starých žulových hornin. Průměrná koncentrace wolframu v nich je pouze 1-2%, takže je obtížné ji extrahovat. Celkem je známo asi 15 minerálů wolframu. Tam jsou také galcite mezi nimi, které jsou dvě různé krystalické modifikace olověného wolframu pbwo 4. Jiné nerosty jsou produkty rozkladu nebo sekundárních forem obyčejných minerálů - wolfram a sheelita, například wolframová okr a hydrotikaci, který je hydratovaný oxid wolframu vytvořený z wolframu; Rolls - minerální obsah obsahující bismut a oxidy wolframu. Jediný non-kyslíkový mlýn wolframová - WS 2 workstenitida, hlavní rezervy, jejichž zásoby jsou zaměřeny ve Spojených státech. Obsah wolframu v uložených polích obvykle leží v rozmezí od 0,3 do 1,0% WO3.

Všechna wolframová pole mají magmatický nebo hydrotermální původ. V procesu chlazení se magma vyskytuje diferenciální krystalizace, takže sheelit a wolframu jsou často detekovány ve formě živého, kde magma pronikla do trhlin zemská kůra. Většina z wolframových polí se soustředí do mladých horských řetězců - Alpy, Himaláje a Pacifiku. Podle americké geologické služby pro rok 2003 (U.S. Geologické průzkumy) v Číně je asi 62% slev na světových límcích. Významné vklady tohoto prvku jsou také rozvedeny v USA (Kalifornie, Colorado), Kanada, Rusko, Jižní Korea, Bolívie, Brazílie, Austrálie a Portugalsko.

Světové zásoby wolframu se odhadují na 2,9 · 106 tun z hlediska kovu. Čína (1,8 · 106 tun) má největší zásoby, druhé místo je rozděleno Kanadou a Ruskem (2,6 × 105 a 2,5 · 105 tun, resp.). Na třetím místě jsou Spojené státy (1,4 · 105 tun), ale nyní téměř všechny americké vklady jsou konzervovány. Mezi zbytkem zemí Portugalsko (rezervace 25 000 tun) mají vážné zásoby Severní Korea (35 000 tun), Bolívie (53 000 tun) a Rakousko (10 000 tun).

Roční globální výroba wolframových rud je 5,95 · 10 4 tun z hlediska kovu, z toho 49,5 · 10 4 tun (83%) se extrahuje v Číně. V Rusku se vyrábí 3 000 tun, 3 000 tun v Kanadě.

Na ostrově King v Austrálii je těženo 2000-2400 tun wolframové rudy ročně. V Rakousku se Sheelit těžne v Alpách (provincie Salzburgu a Shteierark). V severovýchodní Brazílii se vyvíjí společné pole wolframu, zlata a bismutu (Caunung Důl a Calzas Mine v Yukonu) s údajným okrajem zlata o 1 milionu uncích a 30 000 tun oxidu wolframu. Světový lídr ve vývoji wolframových surovin je Čína (vklady Zhianishi (60% čínské výroby wolfram), Hongan (20%), unrant (8%), guangjondon (6%), guanji a vnitřní mongolsko (2) % a další). Objem roční produkce v Portugalsku (záloha Panashira) se odhadují na 720 tun Tolfram ročně. V Rusku jsou hlavní oblasti wolframových rud umístěno ve dvou oblastech: Dálný východ (Lermontovovskoye vklad, 1700 tun koncentrátu ročně) a na severním Kavkazu (Kabardino-Balkaria, Tyrnyauz). Závod v Nalchiku zpracovává rudu na oxidu wolframu a paraframatu amonného.

Největší spotřební wolframu je západní Evropa - Její podíl na globálním trhu je 30%. 25% celkové spotřeby spadá na Severní Amerikou a Čínu a 12-13% Japonska. Poptávka po wolframu v zemích SNS se odhaduje na 3000 tun kovů ročně.

Více než polovina (58%) celého spotřebovaného kovu se používá při výrobě karbidu wolframu, téměř čtvrt (23%) - ve formě různých slitin a ocelí. Pro výrobu wolframu "válcované výrobky" (nitě pro žárovky, elektrické kontakty atd.) Představuje 8% vyrobené wolframu a zbývajících 9% se používají při získávání pigmentů a katalyzátorů.

Recyklace surovin wolframu.

Primární ruda obsahuje asi 0,5% oxidu wolframu. Po flotaci a separaci non-magnetických komponent zůstává plemeno obsahující asi 70% WO3. Potom obohacená ruda (a oxidovaný wolframový šrot) vyluhuje se za použití uhličitanu nebo hydroxidu sodného:

4FOWO 4 + O 2 + 4NA 2 CO 3 \u003d 4NAWO 4 + 2FE 2O 3 + 4CO 2

6MNWO 4 + O 2 + 6NA 2 CO3 \u003d 6NA 2 WO 4 + 2MN 3O 4 + 6CO 2

WO 3 + Na 2 CO3 \u003d Na 2 WO 4 + CO 2

WO 3 + 2AOH \u003d Na 2 WO 4 + H 2 O

Na 2 WO 4 + CACL 2 \u003d 2NACL + CAWO 4 ї.

Výsledné řešení je osvobozeno od mechanických nečistot a poté recyklován. Vápenatý woldoorastát je zpočátku uložen, následovaný jeho rozkladem s kyselinou chlorovodíkovou a rozpouštěním WO3 vytvořené ve vodném amoniaku. Někdy čištění primárního wolframového sodíku se provádí pomocí iontoměničových pryskyřic. Konečný produkt procesu - amonný paraframat:

CAWO 4 + 2HCI \u003d H 2 WO 4 ї + CACL 2

H 2 WO 4 \u003d WO 3 + H 2 O

WO 3 + 2NH 3 · H20 (konc.) \u003d (NH4) 2 WO 4 + H 2 O

12 (NH4) 2 WO 4 + 14HCL (OCH.) \u003d (NH4) 10 H 2 W 12O 42 + 14NH 4 Cl + 6H20

Další způsob izolace wolframu z obohacené rudy je zpracováním chloru nebo chloridu. Tento způsob je založen na relativně nízkém bodu varu chloridu a wolframu oxochloridů (300 ° C). Způsob se používá k získání obzvláště čistého wolframu.

Koncentrát wolframu může být fúzován přímo s uhlí nebo koksem v komoře s elektrickým obloukem. V tomto případě se získá ferrolopram, který se používá při výrobě slitin v ocelářském průmyslu. Čistý koncentrát sheelita může být také přidán do taveniny oceli.

Asi 30% světové spotřeby wolframu zajišťuje recyklaci sekundárních surovin. Znečištěný šrot karbidu wolframu, štěpků, pilin a zbytků práškového wolframu se oxiduje a amonium se přenese do amonného paralolframitu. Šrot s vysokým zrakovým ocelí je likvidován ve výrobě těchto stejných ocelí (až 60-70% celé taveniny). Volframa Šrot žárovek, elektrod a chemických činidel prakticky není zpracován.

Hlavním mezilehlým produktem ve výrobě wolframu je paravolframát amonný (NH4) 10 W 12O 41 · 5H20 O. Je to hlavní přepravovaná wolframová sloučenina. Kalcinace amonného paravolframátu se získá oxidem wolframu (VI), který se potom zpracuje vodíkem při 700 až 1000 ° C a získá se kovový wolframový prášek. Jeho slinování s uhlíkovým práškem při 900-2200 ° C (cementový proces) se získá karbid wolframu.

V roce 2002 je cena Amonného paralolframátu hlavním obchodním spojením wolframu - představuje přibližně 9 000 dolarů na tunu z hlediska kovu. V poslední dobou Došlo k tendenci snížit ceny výrobků wolframu vzhledem k velkému návrhu z Číny a zemí bývalého SSSR.

V Rusku, výrobky wolframu produkty: SKOPINSKY Hydrometallurgická rostlina "Metallurg" ( Ryazan Oblast., Koncentrát wolframu a anhydrid), vladikavkaz rostlina "vyhrát" (Severní Ossetie, wolframový prášek a býci), hydrometrní rostlina Nalchik (Kabardino-Balkaria, kovový wolfram, karbid wolframu), Kirovgrad Solid Slitina karbid (Sverdlovsk oblast, karbid wolfram, wolframe prášek ), Elektrostal (Moskevská oblast, paraolframat amonium, tolframa karbid), chelyabinsk elektrometální elektrárna (ferrovolfram).

Vlastnosti jednoduché látky.

Kovový wolfram má světle šedou barvu. Po uhlíku má nejvyšší bod tání mezi všemi jednoduché látky. Jeho hodnota se stanoví v rozmezí 3387-3422 ° C v wolframu - vynikající mechanické vlastnosti při vysokých teplotách a nejmenšího koeficientu expanze mezi všemi kovy. Bod varu 5400-5700 ° C. Wolfram je jedním z nejnáročnějších kovů s hustotou 19250 kg / m 3. Volframa Elektrická vodivost při 0 ° C - hodnota asi 28% elektrické vodivosti stříbra, která je nejvíce elektricky vodivým kovem. Čistý wolframu je poměrně snadno zpracovávající, ale obvykle obsahuje nečistoty uhlíku a kyslíku, což dává kov známému všem tvrdosti.

Wolfram má velmi vysoký protahovací a kompresní modul, velmi vysoký odolnost teploty tečení, vysoké tepelné a elektrické vodivosti, vysoký koeficient emisí elektronů, který může být stále zlepšen fúzí wolframu s některými oxidy kovů.

Wolfram chemicky regály. Sůl, sírová, dusík, kyselina fluoridová chlorovodíková, královská vodka, vodný roztok hydroxidu sodného, \u200b\u200bamoniak (až 700 ° C), mrazuvzdorné a rtuťové páry, vzduchu a kyslík (do 400 ° C), vodík, vodík, dusík, uhlík, uhlík Monoxid (až 800 ° C), chlorid (až 600 ° C) na wolframu nefunguje. Amoniak reaguje s wolframovým amoniakem ve směsi s peroxidem vodíku, kapalinou a vroucí sírem, chlorem (přes 250 ° C), sirovodíkovým sulfidem za podmínek červené caginee, horkým carským vodkou, směsí hydrothesthestheaster a dusičných kyselin, dusičnany roztavení, Nitrit, chlorid draselný, oxid olovnatý, dusičnan sodný, kyselina horká dusičná, fluor, brom, jod. Karbid wolframu je tvořen, když uhlík interaguje s wolframu při teplotách nad 1400 ° C, oxidem - při interakci s vodní páry a oxid siřičitý (v červeném ponoření), oxid uhličitý (nad 1200 ° C), hliníkovým, hořčíkem a thoričným oxidem.

Vlastnosti esenciálních sloučenin wolframu.

Mezi nejvýznamnějšími sloučenin wolframu patří jeho oxid, chlorid, karbid a paralolframát amonný.

Oxid wolframu (VI) WO 3 je světle žlutá krystalická látka, když se zahřívá oranžová, teplota tání 1473 ° C, varu - 1800 ° C. Odpovídající kyselina wolframová je nestabilní, v vodný roztok Sraženina klesá dihydrát dihydrátu, ztrácí jednu molekulu vody při 70-100 ° C a druhá - při teplotě 180-350 ° C, když se reakce WO3, chodníky se vytvoří s alkálem wogstenáty.

Aniony kyselin wolframů jsou náchylné k tvorbě polisogencí. Jsou-li vytvořeny reakce se koncentrovanými kyselinami, smíšené anhydridy:

12WO 3 + H 3 PO4 (KIP., CONC.) \u003d H 3

V interakci oxidu wolframu s kovovým sodným je vytvořen nonstociometrický sodný wolframu, je vytvořen název "wolfram bronz":

Wo 3 +. x.Na \u003d Na. x. Wo 3.

V restaurování oxidu wolframu s vodíkem v době uvolňování jsou vytvořeny hydratované oxidy se smíšeným stupněm oxidace - "wolfram modré" wo 3- n. (ACH) n. , n. \u003d 0,5-0.1.

WO 3 + ZN + HC1® ("Xin"), W 2O 5 (OH) (hnědý.)

Oxid wolframu (VI) Semiprodukt při výrobě wolframu a jeho spojení. Jedná se o složku některých průmyslově významných hydrogenačních katalyzátorů a pigmentů pro keramiku.

Vyšší Wolfram chlorid WCL 6 je tvořen v interakci wolframu oxidu (nebo kovový wolfram) s chlorem (stejně jako s fluorem) nebo tetrachlormethanem uhlíku. Di se liší od ostatních wolframových sloučenin s nízkým bodem varu (347 ° C). Podle chemická příroda Chlorid je chlorid kyseliny wolfram, takže při interakci s vodou se vytvoří neúplné chloranhydridy, při interakci s alkálií. V důsledku využití chloridu wolframu hliníku v přítomnosti oxidu uhelnatého se vytváří wolfram karbonyl:

WCL 6 + 2al + 6CO \u003d ї + 2Alcl3 (na vzduchu)

WC wolframová karbid se získá reakcí práškového wolframu s uhlí v redukční atmosféře. Tvrdost, srovnatelná s diamantem, určuje rozsah jeho aplikace.

Amonný wolfram (NH4) 2 WO4 je stabilní pouze v roztoku amoniaku. V zředěné kyselina chlorovodíková Do sraženiny spadá amonium (NH4) 10 H 2 W12042 (NH4) 10 H 2 W 12O 42, který je hlavním poloodrikem wolframu na globálním trhu. Amonium paralolframát se snadno rozloží při zahřátí:

(NH4) 10 H 2 W 12O 42 \u003d 10NH3 + 12WO 3 + 6H20 (400 - 500 ° C)

Použití wolframu.

Použití čistého kovu a slitin obsahujících wolframu je založeno především na jejich refrakterním, tvrdosti a chemické odolnosti. Čistý wolfram používaný pro výrobu vláken elektromotech elektrických žárovek žárovek a elektronového záření, při výrobě kelímek pro odpařování kovů, v kontaktech distributorů automobilových zapálení, v cílech rentgenových trubek; Stejně jako vinutí a topné těleso elektrických pecí a jako konstrukční materiál pro kosmické a jiné zařízení provozované při vysokých teplotách. Filmová ocel (17,5-18,5% wolfram), stelite (na bázi kobaltu s přidáním ČR, W, C), Hastalian (Ni-založená nerezová ocel) a mnoho dalších slitin obsahují wolfram. Základem pro výrobu instrumentálních a tepelně odolných slitin je ferrololfram (68-86% W, až 7% MO a železo), který je snadno získán přímým redukcí wolframu nebo koncentrátů skořápek. "Win" je velmi pevná slitina obsahující 80-87% wolfram, 6-15% kobalt, 5-7% uhlíku, nenahraditelné při zpracování kovů, v horském průmyslu.

Vápník a hořčíkový wolframu jsou široce používány ve fluorescenčních zařízeních, jiné wolframové soli se používají v chemickém a opalovacím průmyslu. Disulfid wolframu je suchý vysokoteplotní mazivo, stabilní až 500 ° C. Wolfram bronz a další přípojky prvků se používají při výrobě barev. Mnoho wolframových sloučenin jsou vynikající katalyzátory.

Po mnoho let, od okamžiku otvoru, wolframu zůstal laboratorní raritou, pouze v roce 1847 oxland obdržel patent na výrobu wolframu sodného, \u200b\u200bkyseliny wolfertové a wolframu z cassiterite (cínový kámen). Druhý patent získaný Oxlandem v roce 1857 popsal výrobu slitin železa-wolframu, které tvoří základ moderních vysokorychlostních ocelí.

V polovině 19. století První pokusy byly vyrobeny pro použití wolframu při výrobě oceli, ale po dlouhou dobu jsem nemohl realizovat tento vývoj v průmyslu kvůli vysoké ceně kovu. Zvýšená potřeba legované a vysoce pevné oceli vedla k zahájení výroby vysokorychlostních ocelí ve společnosti "Betlémová ocel" (Betlémová ocel). Vzorky těchto slitin byly první reprezentovány v roce 1900 na světové výstavě v Paříži.

Technologie Výroba wolframových vláken a jeho historie.

Objemy výroby wolframu mají malý poměr mezi všemi pobočkami wolframu používání, ale vývoj technologie pro jeho příjem hrál klíčovou úlohu při vývoji práškové metalurgie žáruvzdorných sloučenin.

Od roku 1878, kdy Svon demonstroval v Newcastle vynalezl IT osm a šestnácti stalurních uhelných lamp, to bylo hledání vhodnějšího materiálu pro výrobu žárovek. První uhelná lampa měla účinnost pouze 1 lumen / watt, která byla zvýšena v příštích 20 letech modifikaci metod zpracování uhlí ve dvou a půlkrát. Do roku 1898 bylo světelné prohlášení takových žárovek 3 lumeny / watty. Uhlíkové nitě v těchto časech byly zahřívány průchodem elektrického proudu v atmosféře těžkých uhlovodíkových výparů. S porolýzou druhé, výsledný uhlík naplnil póry a nepravidelnost závitu, což mu dává jasný kovový třpyt.

Na konci 19. století Pozadí VELSBACH poprvé vyrobil kovový závit pro žárovky. Udělal to z Osmia (T PL \u003d 2700 ° C). Osmisy nitě mají účinnost 6 lumenů / wattů, nicméně, osmium je vzácný a extrémně drahý prvek platinové skupiny, proto nebyly ve výrobě zařízení pro domácnost žádné široké použití. Tantalum s teplotou tání 2996 ° C byl široce používán ve formě prodlouženého drátu od 1903 do roku 1911 díky dílo Bolton von Siemens a Chalkk. Účinnost tantalových svítilen bylo 7 lumenů / wattů.

Wolfram se začal používat v žárovkách v roce 1904 a vysídlen všechny ostatní kovy do roku 1911 v této kapacitě. Obvyklá žárovka s wolframovým závitem má lumen 12 lumen / watt a vysokonapěťové lampy jsou 22 lumeny / watts. Moderní zářivky s katodou wolframu mají účinnost asi 50 lumenů / wattů.

V roce 1904 se na Siemens-Halsk snažili aplikovat proces drátu přetažením pro více žáruvzdorných kovů, jako je wolfram a thorium. Tuhost a nedostatek wolframové wolframové neumožňovaly hladký proces. Nicméně, později, v 1913-1914, to bylo prokázáno, že roztavený wolfram může být válcován a natažen pomocí dílčího postupu využití. Elektrický oblouk byl prošel mezi wolframovou tyč a částečně roztavené kapičky wolframu umístěného v grafitovém kelímku, potaženém vnitřním wolframu prášku a v atmosféře vodíku. Byly získány malé kapky roztaveného wolframu, asi 10 mm v průměru a délce 20-30 mm. Ačkoli s obtížemi, ale už jste s nimi mohli pracovat.

Ve stejných letech, Just a Hannaman patentoval proces výroby wolframových nití. Tenký kovový prášek byl smíchán s organickým pojivem, výsledná pasta byla prošla filtry a zahřívána ve speciální atmosféře, aby se odstranil pojivo a získal se jemný závit čistého wolframu.

V 1906-1907 byl vyvinut dobře známý extruzní proces, který se používá před počátkem 1910s. Černý wolframový prášek velmi tenké mletí byl smíchán s dextrinem nebo škrobem před tvorbou plastové hmoty. S hydraulickým tlakem se tato hmota roztaví přes tenké diamantové síta. Takto získaný závit se ukázalo, že je dostatečně silný, aby byl navinut na cívce a suší se. Dále byly nitě vyříznuty na "čepy", které byly zahřívány v atmosféře inertního plynu na teplotu červené kayage, aby se odstranily zbytky vlhkosti a lehkých uhlovodíků. Každý "vlásenka" byla upevněna v svorce a zahříván v atmosféře vodíku na jasný záře průchodem elektrického proudu. To vedlo k konečnému odstranění nežádoucích nečistot. Při vysokých teplotách jsou jednotlivé částice wolframu stříkající a tvoří homogenní pevný kovový závit. Tyto závity jsou elastické, i když křehké.

Na počátku 20. století Yust a Hannaman vyvinul další proces, který je charakterizován jeho originalitou. Uhlíkový závit o průměru 0,02 mm byla pokryta wolframu incandescentem v atmosféře vodíku a páry wolframového hexachloridu. Závit potažený tak zahřívaný k jasné záři v vodíku za sníženého tlaku. Ve stejné době, wolfrační plášť a uhlík jádro se navzájem zcela roztavily, tvoří karbidu wolframu. Výsledný závit byl bílý a byl křehký. Dále se vlákno zahřívá v proudu vodíku, který interaguje s uhlíkem, takže kompaktní závit čistého wolframu. Vlákna mají stejné vlastnosti jako vytlačování získané v procesu.

V roce 1909 se Americký Kulija podařilo získat propasovaný wolfram, bez použití plniv, ale pouze s pomocí rozumné teploty a obrábění. Hlavním problémem při získávání wolframového drátu byl k rychlé oxidaci wolframu při vysokých teplotách a přítomnosti zrnité struktury ve výsledném wolframu, který vedl k jeho křehkosti.

Moderní výroba wolframu je komplexní a přesný technologický proces. Skupina slouží práškové wolframu, získané získáváním amonného paravolframátu.

Wolframe prášek použitý pro výrobu drátu musí mít vysokou čistotu. Obvykle mix wolframu prášky různých původů, aby se zprůměrovaly kvalitu kovu. Jsou smíchány v mlýnech a aby se zabránilo oxidaci kovu ohřívaného třením v komoře přeskočit proud dusíku. Pak je prášek lisován v ocelových formách na hydraulických nebo pneumatických lisech (5-25 kg / mm 2). V případě použití kontaminovaných prášků se lis získá křehkou a k odstranění tohoto účinku se přidá plně oxidovaný organický pojivo. V další fázi je předběžné slinování headaců. Při zahřátí a chlazení lisu v proudu vodíku se zlepšují jejich mechanické vlastnosti. Lisy stále zůstávají dostatečně křehké a jejich hustota je 60-70% hustoty wolframu, takže hmotoviny jsou podrobeny vysokoteplotnímu slinování. HeadAccus je upnut mezi kontakty chlazené vodou, a v atmosféře suchého vodíku, proud je prošla tím, aby ho vytápěl téměř do bodu tání. Vzhledem k ohřevem, wolframu sinters a jeho hustota se zvyšují na 85-95% krystalického, zatímco zrna se zvyšují, rostou wolframové krystaly. Poté kování s vysokou teplotou (1200-1500 ° C) teploty. Ve speciálním přístroji jsou hmotomstracters procházejí komorou, která je stlačena kladivem. Pro jednu převodovku se průměr hlavy snižuje o 12%. Při kování jsou prodlouženy wolframové krystaly, vytváří se fibrilární struktura. Po kování, drátový protýkadlo. Tyče jsou mazány a přeskočeny skrze síta z karbidu diamantu nebo wolframu. Stupeň výfuků závisí na účelu získaných produktů. Průměr získaného drátu je asi 13 mikronů.

Biologická role wolframu

omezený. Jeho soused ve skupině molybdenu je nepostradatelný v enzymech, který zajišťuje vazbu atmosférického dusíku. Dříve, wolframu byl použit v biochemických studiích pouze jako antagonista Molybdenia, tj. Výměna molybdenu na wolframu v aktivním středu enzymu vedlo k jeho deaktivaci. Enzymy, naopak, deaktivace při výměně wolframu na molybdenu, nalezené v termofilních mikroorganismech. Mezi nimi tvoří dehydrogenázy, aldehyd-ferredoxin-oxidoreduktáza; Formaldehyd-ferred-xin-oxidoreduktáza; acetylenehydrát; Reduccataz. karboxylová kyselina. Jsou nyní definovány struktury některých z těchto enzymů, například aldehyd-ferredoxin-oxidoreduktáza.

Závažné důsledky účinků wolframu a jeho sloučenin na osobu nejsou identifikovány. S dlouhodobou expozicí velkých dávek wolframu může nastat pneumokonióza, onemocnění způsobené všemi těžkými prášky padajícími do plic. Nejčastějšími příznaky tohoto syndromu - kašel, respirační poruchy, atopický astma, změny v plicích, jejichž projev se snižuje po ukončení kontaktu s kovem.

Internetové materiály: http://miners.usgs.gov/miners/pubs/commodity/tungsten/

Yuri Krutyakov.

Literatura:

Colin J. Smitelles WolframM., MetalLurgizdat, 1958
Agte K., Witzek I. Wolfram a molybdenum, M., Energy, 1964
Figurovský n.a. Otevření prvků a původu z nich se nazýváiy. M., Science, 1970
Populární knihovna chemických prvků. M., Science, 1983
Nás geologický průzkum minerálů Ročenka 2002
Lvov N.P., KRAIST A.N., ANTIPOV A.N. Enzymy obsahující wolframu, sv. 6, 7. Biochemie, 2002

Wolfram - kov s jedinečnými vlastnostmi. Má nejvyšší bod varu (5555 ° C - stejnou teplotu ve fotosféře Slunce) a tání (3422 ° C) mezi kovy, zatímco nejnižší koeficient tepelného roztažení.


Kromě toho je jedním z nejvyšších, těžkých, stabilní a hustých kovů: hustota wolframu je srovnatelná s hustotou a uranem a 1, 7krát vyšší než olovo.

Jeho elektrická vodivost je téměř třikrát nižší než měď, ale poměrně vysoká. V purifinované formě, wolfram - stříbro-bílou, podobá oceli nebo platině vzhledu, s významným ohřevem - až 1600 ° C - dokonale jde.

Historie otevření a aplikace

Kov obdržel svůj název z wolframu - minerál, jehož jméno z latiny je přeloženo jako "vlčí pěna", az německy - jako "vlčí smetan". Takové podivné jméno je spojeno s chováním minerálu: interpretoval, aby zaplatil cín, když byl doprovázen těženou rudou, otáčení materiálu ve středověku v pěnové pěny. Pak o něm řekl: "jí cín, jako vlk ovce."

Otevření čistého wolframu došlo na dvou místech současně. V roce 1781, Chemik Sherle (Švédsko) přijímá "těžký kámen", což ovlivňuje kyselinu dusičnou na shelit. A v roce 1783, Erir Chemists (Španělsko) také hlásí alokaci čistého wolframu.


Hlavní rezervy kovu byly v Kazachstánu, Kanadě, Číně, USA.

Použití wolframu. Wolfram karbid.

Přibližně 50% wolframů používaných k výrobě pevných látek, zejména karbidu wolframu s teplotou tání 2770 ° C.

Carbid wolframu - chemická sloučenina stejná v počtu wolframu a atomů uhlíku. Je to 2 krát tvrdé než ocel, má součinitel tuhosti 9 na měřítku MOOS (koeficient 10).

Karbid wolframu se používá pro výrobu:

- řezné nástroje, extrémně odolné proti otěru a vystavení vysokým teplotám;

- Armor-piercing munice;

- nádrže;


- Části letadel a motorů;

- podrobnosti kosmická loď a rakety;

- zařízení pro jaderný průmysl;

- předřadníky, obchodní letadla, závodní auta;

- chirurgické nástroje určené pro operaci otevřeného (proužku) a laparoskopické (nůžky, pinzety, chapadla, frézy a další) - jsou dražší než lékařská ocel, ale mají lepší výkon;

- šperky, zejména snubní prsteny: popularita wolframu v zásnubních prstencích je způsobena fyzikální vlastnosti Kov (trvanlivost, žáruvzdorná, jako by se symbolizuje stejnou sílu vztahů) a jeho vzhled - leštěný, wolframu zůstává na dobu neurčitou kratší, zrcadlový vzhled, protože je nemožné poškrábat v každodenním životě;

- míče v drahých kulhovacích úchytcích;

- Kalibrační bloky použité, pro výrobu přesných délek ve velikosti metrologie.

Ostatní případy použití wolframu

Wolframu se používají při výrobě topných prvků pro vysokoteplotní vakuové pece, žárovky v různých osvětlovacích zařízeních.


Wolframová sulfid nalezl žádost jako vysokoteplotní mazivo, odolávající ohřev na 500 ° C. Jediné krystaly Wolframatov se používají v jaderné fyzice a medicíně.

Jedním z nejčastějších chemických prvků je wolfram. Je indikován symbolem W a má jaderné číslo - 74. Wolfram se vztahuje na skupinu kovů s vysokou odolností proti opotřebení a teplotu tání. V periodickém systému MENDELEEV je to v 6. skupině, má podobné vlastnosti s "sousedy" - molybdenem, chromem.

Otevření a historie

Zpět v XVI století, takový minerál byl známý jako wolfram. Byl zajímavý, protože při tavení cínu z rudy se jeho pěna změnila v strusku a samozřejmě to bolí výrobu. Od té doby, Wolfrace začal zavolat "vlčí pero" (s tím. Wolf Rahm). Název minerálu prošel na kovový kov.

Švédský chemik v roce 1781 zpracovával s kovovým Sheelitem kyselinou dusičnou. V procesu experimentu se ukázalo žlutý těžký kámen - oxid wolframu (VI). O dva roky později, bratři vollí (španělští lékárníci) obdrželi od Saského minerálu do wolframu v jeho čisté formě.

To je těžilo tento prvek a jeho rudy v Portugalsku, Bolívii, Jižní Koreji, Rusku, Uzbekistánu a největší rezervy byly nalezeny v Kanadě, Spojených státech, Kazachstánu a Číně. Celkem 50 tun tohoto prvku je těženo ročně, takže stojí drahé. Zvažte podrobněji, že pro kovový wolfram.

Vlastnosti prvku

Jak již bylo zmíněno dříve, wolfram je jedním z nejvíce refraktorních kovů. Má lesklou světle šedou barvu. Jeho bod tání je 3422 ° C a varu - 5555 ° C, hustota v čisté formě - 19,25 g / cm3 a tvrdost 488 kg / mm². To je jeden z nejtěžších kovů s vysokou odolností proti korozi. Prakticky není rozpustný v kyselinách síry, chlorovodíkové a hydrochlorovodíkové, ale rychle reaguje s peroxidem vodíku. Jaký druh kovového wolframu, pokud nereaguje s roztaveným alkálem? Při reakci s hydroxidem sodným a kyslíkem se tvoří dvě sloučeniny - wolframová sodná a konvenční voda N 2 O. Je zajímavé, že když je teplota zvýšena, wolframová samočinná miska, pak je proces mnohem aktivnější.

Získání wolframové

Na otázku, která skupina kovů je wolfram, je možné odpovědět, že je zahrnuta v kategorii vzácných prvků, jako je rubidium a molybden. A to zase znamená, že se vyznačuje malým rozsahem výroby. Kromě toho není takový kov získán regenerací ze surovin, nejprve se zpracovává na chemických sloučeninách. Jak je příjem vzácného kovu?

1. Z rudného materiálu je nutný prvek izolován a koncentrován v roztoku nebo sraženiny.
2. Dalším krokem se získá čistým chemickým připojením čištěním.
3. Z výsledné látky, čistý vzácný kov - wolfram.

Pro obohacení rudy, gravitace, flotace, magnetické nebo elektrostatické separace se používají. V důsledku toho se získá koncentrát, který obsahuje 55-65% anhydridua W03. Je obnoven, aby se dosáhlo prášku s vodíkem nebo uhlíkem. Pro některé produkty tento proces získání prvku končí. Takže wolframový prášek se používá k přípravě pevných slitin.

Výroba přechodů

Už jsme zjistili, že pro kovový wolfram, a teď zjistíme, jaký druh zoomu je vyroben. Kompaktní ingoty jsou vyrobeny z práškových sloučenin - HeadAccations. Pro tento účel se používá pouze prášek, který byl obnoven vodíkem. Jsou vyráběny stisknutím a slinováním. Ukazuje se docela odolné, ale křehké tyče. Jinými slovy, jsou špatně kování. Pro zlepšení tohoto technologického vlastnictví jsou sadovci podrobeny vysokému teplotě zpracování. Z tohoto produktu proveďte další třídění.

Wolframové tyče

Samozřejmě to je jeden z nejčastějších typů výrobků z tohoto kovu. Jaký typ wolframu se používá pro jejich dělat? Jedná se o výše popsané hladiny, které jsou podrobeny kování na rotačním kovacím stroji. Je důležité poznamenat, že proces probíhá ve vytápěném stavu (1450-1500 ° C). Získané tyče se používají v široké škále odvětví. Například pro výrobu svařovacích elektrod. Kromě toho byly v ohřívačech široce používány wolframové tyče. Pracují v pecích při teplotách do 3000 ° C ve vakuu, inertní plyn nebo vodík. Tyče mohou být také použity jako katody elektronických a plynových zařízení, radiolmp.

Je zajímavé, že elektrody samy o sobě jsou nekomplikovány, a proto během svařování je nutný krmný materiál (drát, tyč). Při tavení se svařitelným materiálem vytváří svařovací lázeň. Tyto elektrody se obvykle používají pro svařování neželezných kovů.

Wolfram a drát

Zde je další typ rozšířených produktů. Wolframový drát je vyroben z kovaných tyčí diskutovaných u nás dříve. Montáž je vyrobena s postupným snížením teploty od 1000 ° C do 400 ° C. Potom se produkt čistí žíháním, elektrolytickým leštěním nebo elektrolytickým leptáním. Vzhledem k tomu, wolfram - refrakterní kov, drát se používá v odporových prvcích v topných pecích při teplotách do 3000 ° C. Termoelektrické převodníky jsou vyrobeny z ní, stejně jako spirála žárovek, ohřívačů smyčky a mnohem více.

Wolframové sloučeniny s uhlíkem

Carbidy wolframu jsou z praktického hlediska považovány za velmi důležité. Používají se pro výrobu pevných slitin. Sloučeniny s uhlíkem mají pozitivní koeficient elektrického odporu a dobrou vodivost kovů. Carbidy wolframu jsou tvořeny dvěma typy: WC a W 2 C. Liší se ve svém chování v kyselinách, stejně jako rozpustnost v jiných sloučeninách s uhlíkem.

Na základě karbidů wolframu jsou vyráběny dva typy pevných slitin: slinuté a obsazení. Ten se získají z práškové sloučeniny a karbidu s nevýhodou (méně než 3%) odléváním. Druhý typ je vyroben z WC wolframu monocarbide a cementování kovových svazků, které mohou být nikl nebo kobalt. Slinuté slitiny se získají pouze práškovými metalurgy. Prášek cementováním kovu a karbidu wolframu je smíšený, lisovaný a hřích. Takové slitiny mají vysokou pevnost, tvrdost odolnosti proti opotřebení.

V moderním hutním průmyslu se používají k zpracování řezání kovů a pro výrobu vrtacích přístrojů. Jedním z nejčastějších slitin jsou VK6 a VK8. Používají se pro výrobu řezaček, řezaček, vrtáků a dalších řezných nástrojů.

Rozsah karbidů wolframu je dostatečně volumetrický. Takže se používají pro výrobu:

• zásoby piercingu;
• části motorů, letadel, kosmická loď a rakety;
• vybavení v jaderném průmyslu;
• chirurgické nástroje.

Na západě, karbidy wolframu v špercích, zejména pro výrobu snubních kroužků, jsou zvláště široce používány. Kov vypadá krásně, esteticky, je snadné ho zvládnout.

To je vysvětleno tím, že jsou neuvěřitelně odolné proti opotřebení. Chcete-li takový výrobek poškrábat, musíte udělat hodně úsilí. I za pár let bude kruh vypadat jako nový. Neskrývá se, úlevný vzor bude poškodit a leštěná část neztratí svůj lesk.

Wolfram a rhenium

Slitina těchto dvou prvků je velmi široce používána pro výrobu vysokoteplotních termočlánků. Wolfram - Jaký kov? Stejně jako rhenium se jedná o tepelný odolný kov a doping prvků snižuje tuto vlastnost. Ale co když užíváte dva téměř stejné látky? Pak se teplota jejich tání nesnižuje.

Pokud používáte rhenium jako přísada, bude pozorováno zvýšení tepelné odolnosti a plasticity wolframu. Tato slitina se získá tavením v práškové metalurgii. Termočlánky vyrobené z těchto materiálů jsou odolné proti tepelně a mohou měřit teplotu vyšší než 2000 ° C, ale pouze v inertním médiu. Tyto produkty jsou samozřejmě drahé, protože v jednom roce jsou pouze 40 tun rhenium a pouze 51 tun wolframu.

Wolfram. Chemický prvek, symbolW (lat. Wolframaium, angličtina. Wolfram, Franz. Wolfsten, to. Wolfram, od něj. Wolf Rahm - vlčí sliny, pěna). Má pořadové číslo74, atomová hmotnost 183, 85, hustota 19, 30 g / cm3, teplota tání3380 °. C, bod varu5680 ° C.

Wolfram - kovová světle šedá, při pokojové teplotě má vysokou odolnost proti korozi ve vodě a ve vzduchu, stejně jako v kyselinách a zásadách. Začíná oxidovat trochu ve vzduchu, když400-500 °. C (v červené teplotě odlévání) a intenzivně oxiduje při vyšších teplotách. Wolfram tvoří dvě stabilní oxidy:Wo 3 a wo 2 . S vodíkem se wolframu netýkají téměř samotné tání a dusíkem začíná vstoupit do reakce pouze při teplotách více2000 °. S. S chlorem wolframu tvoří chloridyWCL2, WCr 4, WCl 5, WCl 6. Pevný uhlík a některé plyny obsahující jej1100-1200 °. C reaguje s wolframu, tvořící karbidyWC a W 2 C.

Wolfram se rozpouští ve směsi tavingu akyseliny dusičné Také se rozpustí v roztaveném alkáli při přístupu vzduchu a zejména oxidačních činidel. Samostatné kyseliny na wolframu nejsou platné.

Wolfram je velmi vysoká čistota plastu při teplotě místnosti. Pro sílu při vysokých teplotách, wolframu přesahuje všechny ostatní kovy. Namechanické vlastnosti Wolframa je vážně ovlivněn nečistotami. Obsah v kovu malých množství nečistot z něj činí velmi křehký (studený). Většina špatný vliv Kyslík, dusík, uhlík, železo, fosfor, křemík se aplikuje na vlastnosti wolframu.

Wolframu jsou široce používány v radiolofickém, radiotechnickém a elektronovému průmyslu pro výrobu vláken žárovkových, ohřívačů a obrazovek s vysokou teplotou vakuových pecí, elektrických kontaktů, rentgenových katod.

V metalturgii, wolframu Dopop ocel a používané při výrobě pevných slitin (například kovová keramická slitina založená na karbidu wolframu budou vyhrát), v chemickém průmyslu, barvy a katalyzátory, v raketových technikách - produkty pracující na velmi Vysoké teploty v jaderném průmyslu - TIGLI pro skladování radioaktivních materiálů, protože Ochranná akce na slitin wolfram,nikl a měď vyšší než olovo . Slitiny kovů se získají slinováním a ne tlakem, protože u bodu tání wolframu, mnoho kovů se převede na páru.

Wolfram se také používá k použití nátěrů: na dílech pracujících při velmi vysokých teplotách při redukčním a neutrálním prostředí; na slévárných formáchmolybden slouží k získání prutů silně radioaktivní kovy; Na detailech pracujících pro tření.

Také rozšířené slitiny založené na wolframu s rhenium. Přidání (nahoru.20-25%) snižuje teplotu transformace wolframu do křehkého stavu, dramaticky zvyšuje jeho plastu při normální teplotě a zlepšuje technologické vlastnosti. Slitiny se získají práškovými metalurgy a tání v elektrických obloukových vakuových pecích. Z těchto slitin vyrábíme termočlánky, elektrické kontakty.

Slitiny wolframu S.molybden Vhodné pro práci při teplotách3000 °. C, aplikujte je na trysky proudových motorů.

Při zahřátí wolframu výše400 °. S jeho povrchem se vytvoří práškový oxid žluté barvy, který se výrazně vypařuje při teplotách800 °. C. Proto může být wolframu použit jako vysoce pevný materiál při vysokých teplotách pouze se spolehlivou ochranou povrchu výrobku z expozice oxidačního média nebo při práci v neutrálním prostředí nebo ve vakuu. Pro krátkodobou ochranu wolframu od oxidace2000-3000 °. C se používá keramické nátěry obsahující žáruvzdorné sloučeniny jako hlavní agregát k nim žáruvzdorným pojivovým sklem.