Proprietățile chimice ale tungstenului. Caracteristici și utilizarea tungstenului

Tungsten se referă la metale refractare, care sunt relativ comune în crusta Pământului. Astfel, conținutul din crusta Pământului (în%) al tungstenului de aproximativ 10 -5, Rhenium 10 -7, molibdenul 3.10 -4, Niobiu 10 -3, Tantalum 2.10 -4 și Vanadiu 1.5.10 -2.

Metalele refractare sunt elemente tranzitorii și sunt aranjate în grupele IV, V, VI și VII (subgrup A) ale sistemului periodic de elemente. Cu o creștere a numărului atomic, punctul de topire al metalelor refractare crește în fiecare dintre subgrupuri.

Elemente VA și prin grupări (vanadiu, niobiu, tantal, crom, molibden și tungsten) sunt metale refractare cu o zăbrească cubică centrat pe volum, spre deosebire de alte metale refractare având o structură gravă și hexagonală strâns ambalată.

Se știe că factorul principal care determină structura cristalului și proprietățile fizice ale metalelor și aliajelor este natura legăturilor lor interatomice. Metalele refractare se caracterizează prin rezistență ridicată a legăturii interatomice și, ca rezultat, un punct de topire ridicat, o rezistență mecanică crescută și o rezistență electrică semnificativă.

Abilitatea de a studia metalele prin microscopie electronică vă permite să studiați caracteristicile structurale ale scalei atomice, identifică relația dintre proprietățile mecanice și dislocări, defectele de ambalare etc. Datele obținute arată că proprietățile fizice caracteristice care fac distincția cu metalele refractare din convenționale determinată de structura electronică a atomilor lor. Electronii pot varia în diferite grade de la un atom la altul, în timp ce tipul de tranziție corespunde unui anumit tip de comunicare interatomică. Caracteristica structurii electronice determină nivel inalt Forțele interatomice (legăturile), punctul de topire ridicat, puterea metalelor și interacțiunea acestora cu alte elemente și impurități de implementare. În Tungsten, teaca chimică activă pentru nivelul energiei include electroni 5 d și 6 s.

Din metalele refractare, cea mai mare densitate are tungsten - 19,3 g / cm 3. Deși, atunci când este utilizat în structuri ^, o densitate mare de tungsten poate fi considerată ca un indicator negativ, rezistența crescută la temperaturi ridicate reduce masa de produse de tungsten prin reducerea dimensiunii acestora.

Densitatea metalelor refractare într-o mare măsură depinde de starea lor. De exemplu, densitatea aparatului de tungsten sinterizat variază în intervalul de 17,0-18,0 g / cm3, iar densitatea foamei forjate cu gradul de deformare este de 75% este de 18,6-19,2 g / cm3. Același lucru este observat la molibden: foamea sinterizată are o densitate de 9,2-9,8 g / cm3, forjată cu un grad de deformare 75% -9,7-10,2 g / cm3 și 10,2 g / cm3.

Unele proprietăți fizice ale tungsten, tantal, molibden și niobiu pentru comparație sunt date în tabel. 1. Conductivitatea termică a tungstenului este mai mică de jumătate din conductivitatea termică a cuprului, dar este mult mai mare decât fierul sau nichelul.

Metalele refractare ale grupurilor VA, VII, VII ale unui sistem periodic de elemente în comparație cu alte elemente au un coeficient de extensie liniar mai mic. Cel mai mic coeficient de expansiune liniar are tungsten, ceea ce indică stabilitatea ridicată a laticii sale atomice și este proprietatea unică a acestui metal.

Tungsten are o conductivitate termică de aproximativ 3 ori mai mică decât conductivitatea electrică a cuprului recoace, dar este mai mare decât cea a bronzului de fier, platină și fosfat.

Pentru metalurgie mare importanță Are o densitate metalică într-o stare lichidă, deoarece această caracteristică determină viteza canalelor prin canale, procesul de îndepărtare a incluziunilor gazoase și nemetalice și afectează formarea carcasei de șoc și a porozității în lingouri. În Tungsten, această valoare este mai mare decât cea a altor metale refractare. Cu toate acestea, o altă caracteristică fizică - tensiune de suprafata Metalele refractare lichide la punctul de topire - diferă mai puțin (vezi Tabelul 1). Cunoașterea acestui lucru caracteristici fizice Este necesar la astfel de procese ca aplicarea acoperirilor de protecție, atunci când impregnarea, topirea și turnarea.

O proprietate importantă de turnare a metalului este procesul lichid. Dacă pentru toate metalele, această valoare este determinată prin turnarea metalului lichid într-o formă spirală la o temperatură de umplere deasupra punctului de topire cu 100-200 ° C, apoi fluxul de lichid al tungstenului a fost obținut prin extrapolarea dependenței empirice a acestei valori de la căldura de topire.

Rezistent la tungsten în diferite medii de gaz, acizi și unele metale topite. La temperatura camerei, tungstenul nu interacționează cu acizi clorhidric, sulfuric și fosforic, nu este expus la acid azotic dizolvat și într-o măsură mai mică decât molibdenul, reacționează la un amestec de acizi azotici și hidrofluorici. Wolfram are o rezistență ridicată la coroziune în unele alcalisme, de exemplu, în mediu de hidroxid de sodiu și potasiu, în care există o rezistență la o temperatură de 550 ° C. Cu acțiunea de sodiu topită, este rezistent la 900 ° C, mercur - până la 600 ° C, galiu până la 800 și Bismut până la 980 ° C. Rata de coroziune în aceste metale lichide nu depășește 0,025 mm / an. La o temperatură de 400-490 ° C, tungstenul începe la oxid în mediul aerian și în oxigen. O reacție slabă apare atunci când este încălzită la 100 ° C în acizi clorhidric, nitrici și hidrofluorici. În amestecul de acid flotat și nitric există o dizolvare rapidă a tungstenului. Interacţiune media de gaze Începe la temperaturi (° C): cu clor 250, cu fluor 20. În dioxidul de carbon, tungstenul este oxidat la 1200 ° C, reacția nu apare în amoniac.

Modelul de oxidare a metalelor refractare este determinat în principal temperatură. Tungsten până la 800-1000 ° C are un model parabolic de oxidare și peste 1000 ° C - liniar.

Rezistența ridicată la coroziune în mediile metalice lichide (sodiu, potasiu, litiu, mercur) vă permite să utilizați tungsten și aliajele sale în centralele electrice.

Proprietățile de rezistență ale tungstenului depind de starea materialului și a temperaturii. Pentru tijele forjate Tungsten, limita de tracțiune după recristalizare variază în funcție de temperatura testului de 141 kgf / mm2 la 20 ° C până la 15,5 kgf / mm2 la 1370 ° C. Metoda metalurgiei pulberii de tungsten cu o temperatură de la 1370 la 2205 ° C? B \u003d 22,5? 6,3 kgf / mm2. Rezistența la tungsten este deosebit de crește în procesul de deformare reci. Sârmă cu un diametru de 0,025 mm are o rezistență de 427 kgf / mm2.

Duritatea tungstenului de deformat HV 488, recoacere HV 286. În acest caz, o duritate atât de mare este păstrată până la temperaturi apropiate de punctul de topire și, în mare măsură, depinde de puritatea metalului.

Modulul de elasticitate este aproximativ asociat cu volumul atomic al punctului de topire.

unde t pl - punctul de topire absolut; V volumul atomic; K - Constant.

O caracteristică distinctivă a tungstenului dintre metale este, de asemenea, o deformare volumetrică ridicată, care este determinată din expresie

unde E este modulul elasticității primului tip, KGF / MM 2; - -Feffer deformarea transversală.

Masa. 3 ilustrează o modificare a deformării volumetrice pentru oțel, fontă și tungsten, calculată în funcție de expresia de mai sus.

Plasticitatea tungstenului din punct de vedere tehnic la 20 E C este mai mică de 1% și crește după purificarea fasciculului de electroni din zona de impurități, precum și atunci când se dopul cu un aditiv de 2% oxid de toriu. Cu creșterea temperaturii, plasticitatea crește.

Energia mai mare a legăturilor interatomice ale metalelor Grupurilor IV, V, prin determină rezistența lor ridicată la cameră și temperaturi ridicate. Proprietățile mecanice ale metalelor refractare depind substanțial de puritatea lor, metode de producere, mecanică și termică, tipul de produse semifinite și alți factori. Majoritatea informațiilor despre proprietățile mecanice ale metalelor refractare publicate în literatură sunt obținute pe metale curate, deoarece topirea în condiții de vid a început să se aplice relativ recent.

În fig. 1 prezintă dependența punctului de topire al metalelor refractare din poziția din sistem periodic Elemente.

Compararea proprietăților mecanice ale tungstenului după topirea cu arc și tungsten, obținută prin metalurgie pulbere, arată că, deși limita lor de rezistență este ușor diferită, dar mai mult plastic se dovedește a fi tungsten cu topituri cu arc.

Duritatea tungstenului Brângell sub formă de undă sinterizat este un HV 200-250, iar foaia turnată laminată a HB 450-500, duritatea molibdenului este egală cu HB de 150-160 și HB 240-250 , respectiv.

Dopajul de tungsten este realizat pentru a-și spori plasticitatea, pentru aceasta, este utilizată în principal prin elemente de substituție. Mai multă atenție este acordată încercărilor de creștere a plasticității metalelor VIA de către aditivi de cantități mici de elemente ale grupurilor VII și VIII. Creșterea plasticității este explicată prin faptul că, cu aditivi metalici de tranziție în aliaj, este creată o densitate de electroni neomogeni datorită localizării electronilor elementelor de aliere. În același timp, atomul elementului dopaj modifică forțele legăturii interatomice în volumul adiacent al solventului; Lungimea acestui volum ar trebui să depindă de structura electronică a metalelor aliere și dopate.

Dificultatea de a crea aliaje de tungsten este că nu este încă posibilă cu creșterea rezistenței pentru a furniza plasticitatea necesară. Proprietățile mecanice ale aliajelor de tungsten dopate cu molibden, tantal, niobiu și oxid de toriu (cu teste pe termen scurt) sunt prezentate în tabel. patru.

Dotarea molibdenului de tungsten permite obținerea aliajelor, care în proprietățile lor de rezistență sunt superioare tungsten ilegale până la temperaturi de 2200 ° C (a se vedea tabelul 4). Cu o creștere a conținutului de tantal de la 1,6 la 3,6% la o temperatură de 1650 ° C, rezistența crește cu 2,5 ori. Acest lucru este însoțit de o scădere de 2 ori.

Aliajele de dispersie și complexe bazate pe tungsten, care conțin molibden, niobiu, hafnium, zirconiu, carbon, sunt dezvoltate și mastering. De exemplu, următoarele compoziții: W - 3% MO - 1% NB; 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.

Aliaj w - 0,48% zr-0.048% c are? B \u003d 55,2 kgf / mm2 la 1650 ° C și 43,8 kgf / mm2 la 1925 ° C.

Proprietățile mecanice ridicate au aliaje de tungsten conținând fracțiuni de mie al procentului de bor, zecimi ale procentului de zirconiu și Hafniu și aproximativ 1,5% Niobiu. Rezistența acestor aliaje pe decalajul la temperaturi ridicate este de 54,6 kgf / mm2 la 1650 ° C, 23,8 kgf / mm2 la 2200 ° C și 4,6 kgf / mm2 la 2760 ° C. Cu toate acestea, temperatura de tranziție (aproximativ 500 ° C) Astfel de aliaje din starea de plastic din fragil sunt suficient de ridicate.

Literatura are informații despre aliajele de tungsten cu 0,01 și 0,1% C, care se caracterizează prin limita de rezistență de 2-3 ori mai mare decât rezistența tungstenului recristalizat.

Rheniul crește semnificativ rezistența la căldură a aliajelor de tungsten (Tabelul 5).

Cu mult timp în urmă și într-o scară largă, se utilizează tungsten și aliajele sale în tehnicile electrice și electrovacuum. Tungsten și aliajele sale sunt principalul material pentru fabricarea filamentelor de incandescență, electrozi, catoduri și alte elemente ale structurilor dispozitivelor electrovacuum puternice. Capacitatea ridicată de emisie și ieșirea luminii în starea laminată, elasticitatea scăzută a aburului face tungsten cu unul dintre cele mai importante materiale pentru această industrie. În dispozitivele electrovacuum pentru fabricarea pieselor care funcționează la temperaturi scăzute, nu trecerea prealabilă la temperaturi mai mari de 300 ° C, se utilizează un tungsten curat (fără aditivi).

Aditivii diferitelor elemente schimbă semnificativ proprietățile tungstenului. Acest lucru face posibilă crearea aliajelor de tungsten cu caracteristicile necesare. De exemplu, pentru părți ale dispozitivelor electrovacuum care necesită utilizarea tungstenului non-scriitor la temperaturi de până la 2900 ° C și cu temperatură ridicată de recristalizare primară, se utilizează aliajele cu aditivi siliciuni sau de aluminiu. Silicon și aditivii de toriu măresc temperatura de recristalizare și cresc rezistența la tungsten la temperaturi ridicate, care permite fabricarea pieselor care funcționează la temperaturi de până la 2100 ° C în condiții de creștere a sarcinilor mecanice crescute.

Catedodele de dispozitive electronice și de evacuare a gazelor, cârlige și arcuri ale lămpilor de generare pentru a crește proprietățile de emisie sunt realizate din tungsten cu un aditiv de oxid de toriu (de exemplu, gradele BT-7, W-10, W-15, cu Un conținut de oxid de toriu, respectiv 7, 10 și 15%).

Thermocuplurile de temperatură ridicată sunt realizate din aliaje de tungsten cu reniu. Wolfram fără aditivi, în care este permisă conținutul crescut de impurități, utilizat în fabricarea unor părți reci ale dispozitivelor de acumulare electrice (intrări în sticlă, traverse). Electrozii lămpilor pulsatei și catozele reci ale lămpilor de evacuare a gazelor sunt recomandate pentru a face dintr-un aliaj de tungsten cu nichel și bariu.

Pentru a lucra la temperaturi mai mari de 1700 ° C, trebuie aplicate aliajele BB-2 (Tungstenononoboy). Este interesant de observat că, cu încercările pe termen scurt ale aliajelor cu un conținut de niobiu de la 0,5 la 2% au o rezistență de 1650 ° C de 2-2,5 ori mai mare decât tungstenul ilegal. Aliajul de tungsten cu 15% molibden este cel mai durabil. W-RE-Th O 2 Aliajele au o bună lucrare în comparație cu aliajele W - re; Adăugarea dioxidului de toriu face posibilă procesarea, cum ar fi ascuțirea, frezarea, forarea.

Dopajul de rheniu de tungsten crește plasticitatea, proprietățile de rezistență cu temperaturi tot mai mari devin aproximativ aceleași. Suplimentele în aliajele tungsten de oxizi fini își măresc plasticitatea. În plus, acești aditivi îmbunătățesc foarte mult prelucrabilitatea tăierii.

Aliaje de tungsten (W - 3% RE; W - 5% RE) sunt utilizate pentru a măsura și controla temperatura la 2480 ° C în producția de oțel și în alte tipuri de echipamente. Utilizarea aliajelor de tungsten cu renum în fabricarea anticatodelor în tuburile cu raze X crește. Molbdenum anticatica acoperită cu acest aliaj lucrează sub sarcină grea și au o durată mai lungă de viață.

Sensibilitatea ridicată a electrozilor de tungsten la modificarea concentrației de ioni de hidrogen le permite să fie utilizate pentru titrarea potențiometrică. Astfel de electrozi sunt utilizați pentru a controla apa și diferite soluții. Ele sunt ușor de proiectat și au o cantitate mică de rezistență electrică, ceea ce le face să promoveze utilizarea lor ca microelectrode în studiul rezistenței la acizi a stratului atelectric în procesele electrochimice.

Dezavantajele tungstenului sunt plasticitatea scăzută (?<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.

Un număr de piese pentru industria electrică și inserțiile motoarelor duze sunt fabricate din tungsten, impregnate cu cupru sau argint. Interacțiunea fazei solide de rafinare (tungsten) cu metal de impregnare (cupru sau argint) este aceea că solubilitatea reciprocă a metalelor este practic absentă. Unghiurile de graniță ale cuprului lichid de umectare de umectare și argint sunt suficient de mici datorită energiei mari de suprafață a tungstenului, iar acest fapt îmbunătățește penetrarea de argint sau cupru. Tungsten, înmuiate în argint sau cupru, a fost inițial în două metode: imersarea completă a recoltării de la tungsten în metalul topit sau imersia parțială a billetului suspendat de la tungsten. Există, de asemenea, metode de impregnare utilizând presiunea hidrostatică a aspirației lichidelor sau a vidului.

Efectuarea de la contactele electrice de tungsten impregnate cu argint sau cupru, se efectuează după cum urmează. Mai întâi, apăsând pulberea de tungsten și sinterizarea cu anumite moduri tehnologice. Apoi, piesa rezultată este impregnată. În funcție de porozitatea piesei de prelucrat, proporția de impregnare a substanței se schimbă. Astfel, conținutul de cupru din tungsten poate varia de la 30 la 13% cu o modificare a presiunii specifice a presării de la 2 la 20 TS / cm2. Tehnologia obținerii de materiale impregnate este destul de simplă, economică, iar calitatea acestor contacte este mai mare, deoarece una dintre componente dă materialului o duritate ridicată, rezistență la eroziune, un punct de topire mai mare, iar celălalt crește conductivitatea electrică.

Rezultatele bune sunt obținute prin aplicarea cuprului sau a argintului alimentat cu cupru pentru fabricarea grinzilor de duze de motoare solide de combustibil. Creșterea acestor proprietăți ale tungstenului impregnat, ca conductivitate termică și conductivitate electrică, coeficientul de dilatare termică, crește semnificativ durabilitatea motorului. În plus, evaporarea metalelor de impregnare de la tungsten în timpul funcționării motorului este pozitivă, reducând fluxurile de căldură și reducerea efectului de eroziune al produselor de combustie.

Pulberea de tungsten este utilizată în fabricarea de materiale poroase pentru părțile motorului ionului electrostatic. Utilizarea tungstenului în aceste scopuri vă permite să vă îmbunătățiți caracteristicile principale.

Proprietățile de căldură și eroziune ale duzelor făcute din tungsten, întărite de oxizi dispersați Zro2, MGO2, V2O3, HFO2, crește în comparație cu duzele de la tungsten sinters. După preparatul corespunzător de pe suprafața tungstenului pentru a reduce coroziunea la temperaturi ridicate, se aplică acoperiri galvanice, de exemplu, un strat de nichel, care este realizat într-un electrolit conținând 300 g / l sulfid sodiu, 37,5 g / l de acid boric La o densitate curentă de 0,5-11 A / Dm2, temperatura 65 ° C și pH \u003d 4.

Conținutul articolului

TUNGSTEN- (Wolframium), W este elementul chimic 6 (VIB) al grupului sistemului periodic D.I. Iveleeva, numărul atomic 74, greutatea atomică 183,85. 33 ISOTOPOPE WOLFRAMA este cunoscută: de la 158 W până la 190 W. În natură, au fost găsiți cinci izotopi, dintre care trei sunt stabili: 180 W (cota dintre izotopii naturali 0,120%), 182 W (26,498%), 186 W (28,426% ) și alți doi slabi radioactivi: 183 W (14,314%, t ½ \u003d 1,1 · 10 17 ani), 184 W (30,642%, t ½ \u003d 3 · 10 17 ani). Configurarea electronică a carcasei - 4F 14 5D 4 6S 2. Cea mai caracteristică grad de oxidare este de +6. Există conexiuni cu gradele de oxidare a tungsten +5, +4, +3, +2 și 0.

Înapoi în 14-16 secole. Minerii și metalurgii din Munții Ore din Saxonia au remarcat că unele minere au încălcat procesul de restaurare a pietrei de staniu (mineralele Cassiterite, SNO 2) și a condus la globul metalului topit. În limba profesională a acelei perioade, acest proces a fost caracterizat după cum urmează: "Aceste minereuri sunt sfâșiate de staniu și îl îndoiau, ca un lup dulce oile". Rudokops a dat această rasă "enervantă" a numelui "Wolfert" și "Wolfrahm", ceea ce înseamnă "Wolf Penna" sau "spumă într-un lup de pășunat". Chimistul german și metalurgul George Agrikola în activitatea sa fundamentală Douăsprezece cărți despre metale (1556) conduce numele latin al acestui mineral - spuma Lupi sau Lupus spuma, care este, în esență, un tracker cu un nume german național.

În 1779 Peter Wulf (Peter Wulf) a explorat mineralul, acum numit Tungsten (câteva 4 · x.MNWO 4) și a concluzionat că trebuie să conțină o substanță necunoscută. În 1783, în Spania, frații D "Elguyar (Juan Jose și Fausto D" Elhuyar de Suvisa) cu ajutorul acidului azotic a fost izolat din acest precipitat de culoare minerală solară acidă a unui oxid de metal necunoscut, solubil în apă de amoniac. În minerale, sunt descoperite și oxizii de fier și mangan. Juan și Fausto au rulat "Pământul" cu cărbune și au primit metalul, pe care le-au sugerat să sune "Tungsten", iar mineralul însuși este "Tungsten". Astfel, chimistii spanioli din D "Eldgueir sunt primii care au publicat informatii despre descoperirea noului element.

Mai târziu a devenit cunoscut faptul că, pentru prima dată, oxidul de tungsten nu a fost descoperit în "Error Olov" - Tungsten și într-un alt mineral.

În 1758, chimistul suedez și Axelul Mineralog a deschis și a descris un mineral extraordinar de greu (CAWO 4, numit după Shelit), care a numit Tung Sen, care în suedeză înseamnă "piatră grea". Crocknedt a fost convins că acest mineral conține un element nou, care nu este încă deschis.

În 1781, marele chimist suedez Karl Sheilele a pus "piatră grea" acid azotic, în același timp, în plus față de sarea de calciu, "Pământul galben", care nu este similar cu Pământul alb de molibden, mai întâi alocat pentru el acum trei ani. Interesant, unul dintre frații D "Elguyar a lucrat la acel moment în laboratorul său. Sheile a numit metalul" Tungsten ", după numele mineralei, de la care oxidul galben a fost izolat pentru prima dată. Deci același element a apărut două nume.

În 1821, fundalul Leonard a sugerat să cheme CAWO MINERAL 4 Scheelite.

Numele de tungsten poate fi găsit în Lomonosov; Solovyov și Gess (1824) îi numesc lupul, Dvigubsky (1824) - Tungsten.

Chiar și la începutul secolului al XX-lea. În țările din Franța, Italia și Anglo-Saxon, elementul "Tungsten" a fost notat ca tu (de la tungsten). Numai în mijlocul secolului trecut, este aprobat un simbol modern al W.

Tungsten în natură. Tipuri de depozite.

Tungsten este un element destul de rar, Clark (procentul din crusta Pământului) este de 1,3 · 10-4% (locul 57 în rândul elementelor chimice).

Tungsten are loc în principal sub formă de fontă de tungsten și mangan sau calciu, și uneori elemente de plumb, cupru, toriu și rar-pământ.

Cel mai frecvent mineral de wolframite este o soluție solidă de fier și mangan (FE, MN) WO 4 soluție solidă. Acestea sunt cristale de culoare solide grele de la maro până la negru, în funcție de elementul predomină în compoziția lor. Dacă mai mult mangan (MN: Fe\u003e 4: 1), atunci cristalele negre, dacă predomină fier (FE: Mn\u003e 4: 1) - maro. Primul mineral se numește gubneritis, al doilea - ferberit. Wolframite paramagnetice și bine conduc curentul electric.

Din alte minerale de tungsten, semnificația industrială are un shellit - CAWO 4 Tungsten. Formează strălucitoare, ca sticlă, cristale de galben deschis, uneori aproape albe. Sheelit nu face o magnetică, dar are o altă caracteristică caracteristică - capacitatea de luminescență. Dacă este iluminat de raze ultraviolete, fluoresite în întuneric cu albastru strălucitor. Amestecul de molibden schimbă culoarea strălucirii lui Sheelita: devine un albastru palid și, uneori, chiar cremos. Această proprietate a Sheelita, utilizată în inteligența geologică, servește ca semn de căutare, permițând detectarea depunerilor mineralelor.

De regulă, domeniul minereurilor de tungsten sunt asociate cu zonele de propagare a granitilor. Cristalele mari de tungsten sau sheelita sunt rare. În mod tipic, mineralele sunt integrate numai în pietre vechi de granit. Concentrația medie de tungsten în ele este de numai 1-2%, deci este destul de dificil să se extragă. Sunt cunoscute un total de aproximativ 15 minerale de tungsten. Există, de asemenea, galcite între ele, care sunt două modificări cristaline diferite ale tungsten-ului PBWO 4. Alte minerale sunt produse de descompunere sau forme secundare de minerale obișnuite - Tungsten și Sheelita, de exemplu, ocru de tungsten și hidrotuncare, care este oxidul de tungsten hidratat format din tungsten; Rolls - minerale care conțin oxizi de bismut și tungsten. Singurul Millar non-oxigen de tungstenită Tungsten - WS 2, principalele rezerve ale căror se concentrează în Statele Unite. În mod tipic, conținutul de tungsten în câmpurile depuse se află în intervalul de la 0,3 la 1,0% WO 3.

Toate câmpurile de tungsten au o origine magmatică sau hidrotermală. În procesul de răcire a magmei, apare cristalizarea diferențială, astfel încât șepul și tungstenul sunt adesea detectate sub formă de viu, unde magma a pătruns în fisuri scoarța terestră. Majoritatea câmpurilor de tungsten sunt concentrate în lanțurile de munte tinere - Alpi, Himalaya și Pacificul. Potrivit serviciului geologic american pentru anul 2003 (sondajele geologice din U.S.) în China există aproximativ 62% din rezervele gulerului lumii. De asemenea, depozitele semnificative ale acestui element sunt divorțate în SUA (California, Colorado), Canada, Rusia, Coreea de Sud, Bolivia, Brazilia, Australia și Portugalia.

Stocurile mondiale de minereuri de tungsten sunt estimate la 2.9 · 106 tone din punct de vedere al metalului. China (1.8 · 106 tone) posedă cele mai mari stocuri, al doilea loc este împărțit la Canada și Rusia (2,6 × 105 și 2,5 · 105 tone, respectiv). În locul trei sunt Statele Unite (1.4 · 105 tone), dar acum aproape toate depozitele americane sunt conservate. Printre restul țărilor, Portugalia (rezerve de 25.000 de tone) posedă stocuri grele Coreea de Nord (35.000 de tone), Bolivia (53.000 de tone) și Austria (10.000 de tone).

Producția globală globală anuală de minereuri de tungsten este de 5,95 · 10 4 tone în termeni de metal, dintre care 49,5 · 10 4 tone (83%) sunt extrase în China. 3.000 de tone sunt produse în Rusia, 3.000 de tone în Canada.

Pe King Island în Australia, 2000-2400 de tone de minereu de tungsten pe an sunt minate. În Austria, Sheelit este exploatat în Alpi (provincia Salzburg și Shiteierrk). În nord-estul Braziliei, un câmp comun de tungsten, aur și bismut (Caunung Mine și Mina Calzas din Yukon) sunt dezvoltate cu o presupusă margine de aur de 1 milion de uncii și 30.000 de tone de oxid de tungsten. Liderul mondial în dezvoltarea materiilor prime tungsten este China (depozitele din Zhianishi (60% din producția chineză de tungsten), HONGAN (20%), UNANAN (8%), Guangjondon (6%), Guanji și Mongolia Interioară (2 % fiecare) și altele). Volumele producției anuale în Portugalia (depozitul Panashira) sunt estimate la 720 de tone de Tolfram pe an. În Rusia, principalele domenii ale minereurilor de tungsten sunt situate în două regiuni: Orientul îndepărtat (Depunerea Lermontovskoye, 1700 de tone de concentrat pe an) și în Caucazul de Nord (Kabardino-Balkaria, Tyrnyauz). Planta din Nalchik procesează minereul la oxidul de tungsten și paraframat de amoniu.

Cel mai mare tungsten de consum este Europa de Vest - Partea ei pe piața mondială este de 30%. 25% din consumul total cade pe America de Nord și China, iar 12-13% din Japonia. Cererea de tungsten în țările CSI este estimată la 3.000 de tone de metal pe an.

Mai mult de jumătate (58%) din metalul consumat este utilizat în producția de carbură de tungsten, aproape un sfert (23%) - sub formă de aliaje și oțeluri diferite. Pentru fabricarea "produselor laminate" (fire pentru lămpile cu incandescență, contactele electrice etc.) reprezintă 8% din tungsten produs, iar restul de 9% sunt utilizați în obținerea pigmenților și a catalizatoarelor.

Reciclarea materiilor prime de tungsten.

Orele primare conține aproximativ 0,5% oxid de tungsten. După flotare și separare a componentelor non-magnetice, o rasă rămâne conținând aproximativ 70% WO 3. Apoi, minereurile îmbogățite (și resturile de tungsten oxidate) sunt curățate cu carbonat sau hidroxid de sodiu:

4Fewo 4 + O 2 + 4NA2C03 \u003d 4NAWO 4 + 2FE 2 0 + 4CO 2

6MNWO 4 + O 2 + 6NA 2 CO 3 \u003d 6NA 2 WO 4 + 2MN3O 4 + 6CO 2

WO 3 + Na2C03 \u003d Na2 WO 4 + CO 2

WO 3 + 2NAOH \u003d Na2 WO 4 + H20

Na2 WO 4 + CACI2 \u003d 2NACL + CAWO 4 ї.

Soluția rezultată este scutită de impuritățile mecanice și apoi reciclată. Tungstenlatul de calciu este inițial depus, urmat de descompunerea sa cu acid clorhidric și dizolvând WO 3 formată în amoniac apos. Uneori curățarea sodiului de tungsten primar este efectuată cu ajutorul rășinilor de schimb de ioni. Produsul final al procesului - paraframat de amoniu:

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

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

WO 3 + 2NH 3 · H20 (conc.) \u003d (NH4) 2 WO 4 + H20

12 (NH4) 2 WO 4 + 14HCI (OCH) \u003d (NH4) 10 H2 W142 + 14NH4CI + 6H20

O altă metodă de izolare a tungstenului din minereul îmbogățit este prelucrarea clorului sau a clorurii. Această metodă se bazează pe un punct de fierbere relativ scăzut de clorură și oxocloruri de tungsten (300 ° C). Metoda este utilizată pentru a obține un tungsten deosebit de pur.

Concentratul de tungsten poate fi fuzionat direct cu cărbune sau cocs într-o cameră cu un arc electric. În acest caz, se obține ferololfram, care este utilizat în fabricarea aliajelor din industria siderurgică. Concentratul pur al Sheelita poate fi, de asemenea, adăugat la topitura oțelului.

Aproximativ 30% din consumul mondial de tungsten este asigurat prin reciclarea materiilor prime secundare. Resturile poluate de carbură de tungsten, chipsuri, rumeguș și reziduuri de tungsten pulbere sunt oxidate și amoniu este transferat în paraolframitele de amoniu. Resturile de oțeluri mari sunt eliminate în producția de aceleași oțeluri (până la 60-70% din întreaga topitură). Vârsta de volframa de lămpi incandescente, electrozi și reactivi chimici este practic procesată.

Produsul intermediar principal în producția de tungsten este paravolularatul de amoniu (NH4) 10 W 12O 41 · 5H 2 O. Este principalul compus tungsten transportat. Calcinarea paravolului de amoniu este obținută prin oxidul de tungsten (VI), care este apoi tratată cu hidrogen la 700-1000 ° C și se obține o pulbere de tungsten metalice. Sinterizarea lui cu pulbere de carbon la 900-2200 ° C (proces de ciment) este obținută prin carbură de tungsten.

În 2002, prețul de parralolframat de amoniu este principala legătură comercială a Tungsten - a reprezentat aproximativ 9.000 de dolari pe tonă în ceea ce privește metalul. ÎN În ultima vreme A existat o tendință de a reduce prețurile pentru produsele de tungsten din cauza unei mari propuneri din partea Chinei și a țărilor din fosta URSS.

În Rusia, produsele de tungsten produc: Skopinsky Hydrometalurgical Plant "Metalurg" ( Ryazan Oblast., Concentrat de tungsten și anhidridă), planta Vladikavkaz (Win "(Osetia de Nord, pulbere de tungsten și tauri), uzina hidrometelurgică Nalchik (Kabardino-Balkaria, tungsten metalic, carbură de tungsten), carbură din aliaj Kirovgrad (regiunea Sverdlovsk, carbură de tungsten, pulbere de tungsten ), Elektrostal (Regiunea Moscovei, Paraframat Amoniu, Carbide de Tolframa), planta electrometalurgică din Chelyabinsk (Ferrovolfram).

Proprietățile unei substanțe simple.

Tungstenul metalic are o culoare gri deschis. După carbon, are cel mai mare punct de topire între toate substanțe simple. Valoarea sa este determinată în intervalul de 3387-3422 ° C la Tungsten - calități mecanice excelente la temperaturi ridicate și cel mai mic coeficient de expansiune între toate metalele. Punctul de fierbere 5400-5700 ° C. Wolfram este una dintre cele mai grele metale cu o densitate de 19250 kg / m 3. Volframa Conductivitate electrică la 0 ° C - valoarea de aproximativ 28% din conductivitatea electrică a argintului, care este cel mai conductiv metal conductiv. Pure tungsten este destul de ușor de procesat, dar de obicei conține impurități de carbon și oxigen, ceea ce conferă metalului cunoscut tuturor durității.

Wolfram are un modul foarte mare de întindere și compresie, o rezistență foarte mare a fluajului de temperatură, a conductivității ridicate la căldură și electrică, un coeficient ridicat de emisie de electroni, care poate fi îmbunătățit prin fuziunea tungstenului cu niște oxizi de metale.

Tungsten rafturi chimice. Sare, sulfurică, azot, acid clorhidric fluorură, vodcă regală, soluție apoasă de hidroxid de sodiu, amoniac (până la 700 ° C), perechi de mercur și mercur, aer și oxigen (până la 400 ° C), apă, hidrogen, azot, carbon monoxid (până la 800 ° C), clorură (până la 600 ° C) pe tungsten nu funcționează. Amoniacul reacționează cu o amoniac de tungsten într-un amestec cu peroxid de hidrogen, sulf lichid și fierbinte, clor (peste 250 ° C), hidrogen sulfurat în condiții de camagină roșie, vodcă tsarist fierbinte, un amestec de hidrotezhester și acizi azotici, azotat se topește, nitrit, clorat de potasiu, dioxid de plumb, nitrit de sodiu, acid azotic fierbinte, fluor, brom, iod. Carabidul de tungsten este format atunci când carbonul interacționează cu tungsten la temperaturi peste 1400 ° C, oxidul - atunci când interacționează cu vapori de apă și dioxid de sulf (la o baie roșie), dioxid de carbon (peste 1200 ° C), aluminiu, magneziu și oxizi de toriu.

Proprietățile compușilor esențiali de tungsten.

Printre cei mai importanți compuși de tungsten sunt oxidul, clorura, carbura și paralolframatul de amoniu.

Oxidul de tungsten (VI) WO 3 este o substanță cristalină galbenă deschisă, atunci când este încălzită devine portocaliu, punctul de topire 1473 ° C, fierbere - 1800 ° C. Acidul de tungsten corespunzător este instabil, în soluție apoasă Precipitatul scade dihidrat, pierzând o moleculă de apă la 70-100 ° C și a doua - la 180-350 ° C atunci când reacția WO 3, tungstenatele sunt formate cu alcalii.

Anionii acizilor de tungsten sunt predispuși la formarea polisogenelor. Când se formează reacții cu acizi concentrați, anhidridele mixte:

12WO 3 + H 3 PO 4 (KIP, Conc.) \u003d H 3

În interacțiunea oxidului de tungsten cu sodiu metalic, se formează tungsten de sodiu nonstociometric, se formează denumirea "Tungsten Bronze":

WO 3 +. x.Na \u003d na. x. WO 3.

În restaurarea oxidului de tungsten cu hidrogen la momentul eliberării, se formează oxizi hidratați cu un grad mixt de oxidare - "Tungsten Blue" WO 3- n. (OH) n. , n. \u003d 0,5-0.1.

WO 3 + ZN + HCI® ("Xin"), W2O5 (OH) (Brown.)

Oxidul de tungsten (VI) SemiProdus în producția de tungsten și conexiunile sale. Este o componentă a unor catalizatori de hidrogenare importanți industriali și pigmenți pentru ceramică.

Superior Clorură de tungsten WCL 6 se formează în interacțiunea oxidului de tungsten (sau tungsten metalic) cu clor (precum și cu fluor) sau tetraclorură de carbon. Acesta diferă de alți compuși de tungsten cu punct de fierbere scăzut (347 ° C). Conform natura chimică Clorura este o clorură de acid tungsten, atât de cloranhidride incomplete se formează atunci când interacționează cu apă, când interacționează cu sărurile de alcalie. Ca urmare a recuperării clorurii de tungsten prin aluminiu în prezența monoxidului de carbon, se formează carbonil de tungsten:

WCL 6 + 2AL + 6CO \u003d ї + 2alcl 3 (pe aer)

Carabidul de tungsten WC se obține prin reacția la pulbere cu cărbune în atmosfera reducătoare. Duritatea, comparabilă cu diamantul, determină scopul aplicației sale.

Amoniu Tungsten (NH4) 2 WO 4 este stabil numai în soluția de amoniu. În diluată acid clorhidric Amoniu (NH4) 10H2 W12O42 (NH4) 10H2 W12O42, care este principalul semi-produs al tungstenului pe piața mondială intră în precipitatul. Amoniu paraolframat este ușor de descompus atunci când este încălzit:

(NH4) 10H2 W142 \u003d 10NH3 + 12WO 3 + 6H20 (400 - 500 ° C)

Utilizarea tungstenului.

Utilizarea aliajelor care conțin metal și tungsten se bazează în principal pe rezistența lor refractară, durității și chimice. Tungsten pur folosit pentru fabricarea filamentelor de lămpi electrice de tuburi cu raze incandescente și electronice, în producerea de creuzete pentru evaporarea metalelor, în contactele distribuitorilor de aprindere a automobilelor, în țintele tuburilor cu raze X; Ca înfășurări și elemente de încălzire ale cuptoarelor electrice și ca material de proiectare pentru dispozitivele cosmice și alte dispozitive operate la temperaturi ridicate. Oțel de film (17,5-18,5% Tungsten), Stelite (bazat pe cobalt cu adăugarea CR, W, C), Hastaian (oțel inoxidabil NI) și multe alte aliaje conțin tungsten. Baza de producere a aliajelor instrumentale și rezistente la căldură este ferololfram (68-86% W, până la 7% MO și fier), care este ușor de obținut prin reducerea directă a concentratelor de tungsten sau shellit. "Câștigă" este un aliaj foarte solid care conține 80-87% tungsten, 6-15% cobalt, 5-7% carbon, de neînlocuit în prelucrarea metalelor, în industria munților și petrolului.

Tungsten de calciu și magneziu sunt utilizate pe scară largă în dispozitive fluorescente, alte săruri de tungsten sunt utilizate în industria chimică și de bronzare. Disulfura de tungsten este un lubrifiant uscat la temperaturi inalte, un stabile de pana la 500 ° C Bronzul Wolfram si alte conexiuni de elemente sunt folosite in fabricarea vopselelor. Mulți compuși de tungsten sunt catalizatori excelenți.

Timp de mulți ani, din momentul deschiderii, Tungsten a rămas raritate de laborator, numai în 1847 Oxland a primit un brevet pentru producția de tungsten de sodiu, acid tungstenic și tungsten din Cassiterite (piatră de staniu). Al doilea brevet obținut de Oxland în 1857 a descris producția de aliaje de fier-tungsten, care constituie baza oțelurilor moderne de mare viteză.

În mijlocul secolului al XIX-lea Primele încercări au fost făcute pentru a folosi tungsten în producția de oțel, dar pentru o lungă perioadă de timp nu am putut implementa aceste evoluții în industrie datorită prețului ridicat al metalului. Nevoia crescută de oțel aliat și de înaltă rezistență a condus la lansarea producției de oțeluri de mare viteză la compania "Betlehem Oțel" (Betlehem Oțel). Eșantioanele acestor aliaje au fost reprezentate pentru prima dată în 1900 la expoziția mondială din Paris.

Tehnologia de fabricare a firelor de tungsten și istoricul acesteia.

Volumele de producție ale firului de tungsten au o proporție mică între toate ramurile de utilizare a tungstenului, dar dezvoltarea tehnologiei pentru primirea sa a jucat un rol-cheie în dezvoltarea metalurgiei pulberii compușilor refractari.

Din 1878, când Svon a demonstrat în Newcastle inventat de ea opt și șaisprezece lămpi de cărbune, a fost o căutare a unui material mai potrivit pentru fabricarea firelor incandescente. Prima lampă de cărbune a avut eficacitatea de numai 1 lumen / watt, care a crescut în următoarea modificare a metodelor de prelucrare a cărbunelui în două ori și jumătate. Până în 1898, declarația de lumină a unor astfel de becuri a fost de 3 lumeni / wați. Firele de cărbune în acele vremuri au fost încălzite prin trecerea curentului electric în atmosfera de vapori de hidrocarburi grele. Cu poroliza acestuia din urmă, carbonul rezultat a umplut porii și neregularitatea firului, oferindu-i un strălucitor de metal strălucitor.

La sfârșitul secolului al XIX-lea Fundalul Velsbach pentru prima dată a făcut un fir metalic pentru becuri incandescente. El a făcut-o din osmia (T pl \u003d 2700 ° C). Firele osmisiale au o eficacitate de 6 lumeni / wați, cu toate acestea, osmiul este un element rar și extrem de costisitor al grupului de platină, prin urmare nu a existat nici o utilizare largă în fabricarea dispozitivelor de uz casnic. Tantalum cu un punct de topire de 2996 ° C a fost utilizat pe scară largă sub forma unui fir alungit de la 1903 până în 1911 datorită lucrărilor lui Bolton von Siemens și Chalkk. Eficacitatea lămpilor tantalului a fost de 7 lumeni / wați.

Tungsten a început să fie utilizat în lămpile incandescente în 1904 și a strămut toate celelalte metale la 1911 în această capacitate. Lampa obișnuită cu incandescență cu filet de tungsten are un lumen 12 lumen / watt și lămpi de înaltă tensiune sunt de 22 lumeni / wați. Lămpile fluorescente moderne cu catod de tungsten au eficacitatea a aproximativ 50 lumeni / wați.

În 1904, la Siemens-Halsk, au încercat să aplice procesul de tragere a firului pentru mai multe metale refractare, cum ar fi Tungsten și Thorium. Rigiditatea și lipsa de tungsten de tungsten nu au permis un proces neted. Cu toate acestea, mai târziu, în 1913-1914, sa arătat că tungsten topit poate fi laminat și întins utilizând o procedură de recuperare parțială. Arcul electric a fost trecut între o tijă de tungsten și picături de tungsten parțial topite plasate într-un creuzet de grafit, acoperit din pulberea interioară de tungsten și în atmosferă de hidrogen. Astfel, au fost obținute picături mici de tungsten topit, aproximativ 10 mm în diametru și o lungime de 20-30 mm. Deși cu dificultate, dar ați putea lucra deja cu ei.

În aceiași ani, Yust și Hannaman au brevetat procesul de fabricare a filetelor de tungsten. Pulberea metalică subțire a fost amestecată cu liant organic, pasta rezultată a fost trecută prin filtre și încălzită într-o atmosferă specială pentru a îndepărta liantul și a fost obținut firul fin de tungsten pur.

În 1906-1907, a fost dezvoltat un proces de extrudare bine-cunoscut, folosit înainte de începutul anilor 1910. Pulberea de tungsten negru de măcinare foarte subțire a fost amestecată cu dextrină sau amidon înainte de formarea unei mase plastice. Cu presiune hidraulică, această masă este topită prin site subțiri de diamante. Firul astfel obținut sa dovedit a fi suficient de puternic pentru a fi rănit pe bobină și a fi uscat. Apoi, firele au fost tăiate pe "știfturi", care au fost încălzite într-o atmosferă de gaz inert la temperatura caiajului roșu pentru a îndepărta resturile de umiditate și hidrocarburile ușoare. Fiecare "păr de păr" a fost fixat în clema și încălzit în atmosfera de hidrogen la o strălucire strălucitoare prin trecerea curentului electric. Acest lucru a condus la îndepărtarea finală a impurităților nedorite. La temperaturi ridicate, particulele individuale de tungsten se stropi și formează un fir de metal solid omogen. Aceste fire sunt elastice, deși fragile.

La începutul secolului al XX-lea Yust și Hannaman au dezvoltat un alt proces care se caracterizează prin originalitatea sa. Firul de cărbune cu diametrul de 0,02 mm a fost acoperit cu tungsten prin incandescență în atmosfera de hidrogen și vapori de hexaclorură de tungsten. Filetul acoperit astfel încălzit la o strălucire strălucitoare în hidrogen sub presiune redusă. În același timp, teaca de tungsten și miezul de carbon complet s-au topit unul cu celălalt, formând carbură de tungsten. Firul rezultat era alb și a fost fragil. Apoi, firul a fost încălzit într-un curent de hidrogen, care interacționează cu carbon, lăsând un fir compact de tungsten pur. Firele au aceleași caracteristici ca extrudarea obținută în proces.

În 1909, Kulija americană a reușit să obțină un tungsten macked fără utilizarea de umpluturi, ci numai cu ajutorul temperaturii și prelucrării rezonabile. Principala problemă în obținerea firului de tungsten a fost la oxidarea rapidă a tungstenului la temperaturi ridicate și prezența unei structuri granulare în tungstenul rezultat, care a dus la fragilitatea sa.

Producția modernă de sârmă de tungsten este un proces tehnologic complex și precis. Ferestea servește tungsten de pulbere, obținută prin recuperarea paravolului de amoniu.

Pudra de wolframe folosit pentru producerea de fire trebuie să aibă o puritate ridicată. De obicei, amestecați pulberile de tungsten de diferite origini pentru a avea o medie de calitate a metalului. Ele sunt amestecate în fabricile și pentru a evita oxidarea metalului încălzit prin frecare în cameră, săriți fluxul de azot. Apoi, pulberea este presată în matrițe de oțel pe prese hidraulice sau pneumatice (5-25 kg / mm2). În cazul utilizării pulberilor contaminate, presa este obținută prin fragilă și se adaugă un liant organic complet oxidat pentru a elimina acest efect. În etapa următoare există o sinterizare preliminară a heado-urilor. La încălzirea și răcirea presei în fluxul de hidrogen, proprietățile lor mecanice sunt îmbunătățite. Presele rămân încă fragile, iar densitatea lor este de 60-70% din densitatea de tungsten, astfel încât capetele să fie supuse unor sinterizare la temperaturi ridicate. Capercul este fixat între contactele răcite de apă și în atmosfera de hidrogen uscat, curentul este trecut prin el pentru a încălzi aproape punctul de topire. Datorită încălzirii, sinterizanții de tungsten și densitatea acesteia cresc la 85-95% din cristalină, în timp ce boabele sunt în creștere, cristalele de tungsten cresc. Apoi forjarea cu temperatură ridicată (1200-1500 ° C). În aparatul special, capetele sunt trecute prin cameră, care este stoarse cu un ciocan. Pentru o transmisie, diametrul camporului scade cu 12%. Când forjarea, cristalele de tungsten sunt prelungite, este creată o structură fibrilară. După forjare, broșura de sârmă. Tijele sunt lubrifiate și omorâte prin site de la carbură de diamant sau de tungsten. Gradul de evacuare depinde de scopul produselor obținute. Diametrul firului obținut este de aproximativ 13 microni.

Rolul biologic al tungstenului

limitat. Vecinul său din grupul de molibden este indispensabil în enzimele care asigură legarea azotului atmosferic. Anterior, Tungsten a fost utilizat în studiile biochimice numai ca antagonist molibdenia, adică Înlocuirea molibdenului pe tungsten în centrul activ al enzimei a condus la dezactivarea sa. Enzimele, dimpotrivă, dezactivând atunci când înlocuiesc tungsten pe molibden, găsite în microorganisme termofile. Printre acestea formează dehidrogenaze, aldehidă-ferdoxin-oxidoreductază; Formaldehidă-ferred-xin-oxidorductază; acetilhidrat; Reduccitaz. acid carboxilic. Structurile unor astfel de enzime, de exemplu, aldehidă-ferredoxină-oxidoreductază sunt acum acum definite.

Consecințele grave ale efectelor tungstenului și ale compușilor săi pe persoană nu sunt identificați. Cu expunerea pe termen lung a dozelor mari de praf de tungsten, poate apărea pneumoconioză, boala cauzată de toate pulberile grele care se încadrează în plămâni. Cele mai frecvente simptome ale acestui sindrom - tuse, tulburări respiratorii, astm alopic, schimbări în plămâni, a căror manifestare scade după încetarea contactului cu metalul.

Materiale pe Internet: http://miners.usgs.gov/miners/pubs/commodity/tungsten/

Yuri Krutyakov.

Literatură:

Colin J. Smitelles TungstenM., Metallurgizat, 1958
Agte K., Witzek I. Tungsten și molibden, M., Energie, 1964
Figurovsky n.a. Deschiderea elementelor și originea acestora se numeșteiy. M., Știință, 1970
Biblioteca populară de elemente chimice. M., Știință, 1983
Studiul geologic din SUA Anuarul 2002
Lviv N.P., Kraist A.N., Antipov a.N. Enzime conținând tungsten, vol. 6, 7. Biochimie, 2002

Tungsten - Metal cu proprietăți unice. Are cel mai mare punct de fierbere (5555 ° C - aceeași temperatură în fotosfera soarelui) și topirea (3422 ° C) între metale, în timp ce coeficientul de expansiune mai scăzut.


În plus, este una dintre cele mai înalte, grele, stabile și dense metale: densitatea de tungsten este comparabilă cu densitatea și uraniu și 1, de 7 ori mai mare decât plumbul.

Conductivitatea sa electrică este de aproape 3 ori mai mică decât cea a cuprului, dar destul de mare. În formă purificată, tungsten - alb argintiu, seamănă cu oțel sau platină în aspect, cu încălzire semnificativă - până la 1600 ° C - merge perfect.

Dezactivarea și istoricul aplicațiilor

Metalul a primit numele său de la Tungsten - mineral, al cărui nume din latină este tradus ca "spumă de lupi", și din "Crema de Wolf" din germană. Un astfel de nume ciudat este asociat cu comportamentul mineralului: el a interpretat să plătească staniu când a fost însoțit de minereu miniat, transformând materialul în Evul Mediu în spuma de zgură. Apoi a spus despre el: "mănâncă staniu, ca o oi de lup".

Deschiderea tungstenului pur a avut loc în două locuri în același timp. În 1781, Chemik Sherle (Suedia) primește o "piatră grea", care afectează acidul azotic pe rahat. Și în 1783, chimistii Elir (Spania) raportează, de asemenea, alocarea de tungsten pur.


Principalele rezerve ale metalului au fost în Kazahstan, Canada, China, SUA.

Utilizarea tungstenului. Wolfram Carbide.

Aproximativ 50% Tungsten utilizat pentru a produce materiale solide, în special - carbură de tungsten cu un punct de topire de 2770 ° C.

Carbide carbură de tungsten - compus chimic egal în numărul de atomi de tungsten și de carbon. Este de 2 ori greu decât oțelul, are un coeficient de rigiditate 9 pe scara MOOS (coeficientul 10).

CARBIDE CARNGSTEN este utilizat pentru fabricare:

- unelte de tăiere, extrem de rezistente la abraziune și expunere la temperaturi ridicate;

- muniție de piercing de armură;

- armura rezervorului;


- părți ale avioanelor și motoarelor;

- Detalii nave spațiale și rachete;

- echipamente pentru industria nucleară;

- balasturi, aeronave comerciale, mașini de curse;

- Instrumente chirurgicale destinate intervențiilor chirurgicale deschise (Strip) și laparoscopice (foarfece, pensete, mângâieri, tăietori și altele) - sunt mai scumpe decât oțelul medical, dar au o performanță mai bună;

- bijuterii, în special inele de nunta: Popularitatea tungstenului in inele de logodna este cauzata proprietăți fizice Metal (durabilitate, refractare, ca și cum ar fi simbolizând aceeași forță de relații) și aspectul său - lustruit, Tungsten rămâne pe o perioadă mai scurtă, oglindă, deoarece este imposibil să o zgâriați în viața de zi cu zi;

- bile în mânere scumpe de bilete;

- Blocurile de calibrare utilizate, la rândul lor, pentru producerea de lungimi de precizie în mărimea metrologiei.

Alte cazuri de utilizare a tungstenului

Tungsten sunt utilizate în producția de elemente de încălzire pentru cuptoare de vid la temperaturi ridicate, fire incandescente într-o varietate de dispozitive de iluminat.


Tungsten sulfura a găsit o aplicație ca un lubrifiant la temperaturi ridicate, rezistentă la încălzire la 500 ° C. Cristalele unice Wolframatov sunt utilizate în fizica nucleară și medicamente.

Unul dintre cele mai frecvente elemente chimice este tungsten. Este indicat de simbolul W și are un număr nuclear - 74. Tungsten se referă la un grup de metale care au o rezistență ridicată la uzură și punct de topire. În sistemul periodic Mendeleev, acesta se află în grupul 6, are proprietăți similare cu "vecinii" - molibden, crom.

Deschiderea și istoria

Înapoi în secolul al XVI-lea, un astfel de mineral a fost cunoscut sub numele de Tungsten. El a fost interesant pentru că atunci când mi-a topit staniu de la minereu, spuma sa transformat într-o zgură și, desigur, a rănit producția. De atunci, Tungsten a început să numească "Penul Wolf" (cu el. Wolf Rahm). Numele mineralei a trecut pe metalul în sine.

Chemistul suedez în 1781 prelucrate cu un metal de acid azotic. În procesul de experiment, sa dovedit oxidul de tungsten din piatră grea (VI). Doi ani mai târziu, frații elorii (chimistii spanioli) au primit de la mineralea saxon la tungsten in forma pură.

Este minat acest element și minereurile sale în Portugalia, Bolivia, Coreea de Sud, Rusia, Uzbekistan și cele mai mari rezerve au fost găsite în Canada, Statele Unite, Kazahstan și China. Un total de 50 de tone de acest element sunt exploatate pe an, deci costă costisitoare. Luați în considerare mai detaliat faptul că pentru Tungsten Metal.

Proprietățile elementului

Așa cum am menționat mai devreme, Tungsten este unul dintre cele mai refractare metale. Are o culoare gri strălucitoare. Punctul său de topire este de 3422 ° C și fierbere - 5555 ° C, densitate în formă pură - 19,25 g / cm3 și o duritate de 488 kg / mm². Acesta este unul dintre cele mai grele metale cu rezistență ridicată la coroziune. Este practic solubil în sulf, acizi clorhidric și hidrofluoric, dar reacționează rapid cu peroxid de hidrogen. Ce fel de tungsten metalic, dacă nu reacționează cu Alkalis Molten? Atunci când reacționează cu hidroxid de sodiu și oxigen, acesta formează doi compuși - tungsten de sodiu și apă convențională N 2 O. Este interesant faptul că atunci când temperatura este ridicată, tungsten se auto-vade, atunci procesul este mult mai activ.

Obținerea Tungsten.

Cu privire la problema grupului de metale sunt tungsten, este posibil să se răspundă că este inclusă în categoria elementelor rare, cum ar fi Rubidium și Molybdenum. Și acest lucru, la rândul său, înseamnă că se caracterizează printr-o scară mică de producție. În plus, un astfel de metal nu este obținut prin recuperarea din materii prime, mai întâi este procesat pe compuși chimici. Cum este primirea de metal rar?

1. Din materialul de minereu, elementul necesar este izolat și concentrat în soluție sau precipitat.
2. Următorul pas este obținut printr-o conexiune chimică pură prin curățare.
3. Din substanța rezultată, metalul pur rar - tungsten.

Pentru a îmbogăți minereurile, gravitatea, flotarea, separarea magnetică sau electrostatică. Ca rezultat, se obține un concentrat, care conține anhidridă de 55-65% WO 3. Se restabilește pentru a obține o pulbere cu hidrogen sau carbon. Pentru unele produse, acest proces de obținere a unui element se încheie. Deci, pulberea de tungsten este utilizată pentru a prepara aliaje solide.

Fabricarea campacurilor

Am aflat deja că pentru Tungsten Metal și acum vom afla ce fel de zoom este fabricat. Lingourile compacte sunt fabricate din compuși pulverulenți - Campații. Pentru aceasta, se utilizează numai pulbere, care a fost restabilită de hidrogen. Ele sunt fabricate prin presare și sinterizare. Se dovedește destul de durabile, dar fragile bare. Cu alte cuvinte, ele sunt prost forțate. Pentru a îmbunătăți această proprietate tehnologică, capetele sunt supuse procesării la temperaturi ridicate. Din acest produs faceți o altă sortare.

Tungsten Rods.

Desigur, acesta este unul dintre cele mai frecvente tipuri de produse din acest metal. Ce fel de tungsten este folosit pentru a le face? Acestea sunt campacurile descrise mai sus care sunt supuse forjării pe o mașină de forjare rotativă. Este important de observat că procesul apare în starea încălzită (1450-1500 ° C). Tijele obținute sunt utilizate într-o mare varietate de industrii. De exemplu, pentru fabricarea de electrozi de sudură. În plus, tijele de tungsten au fost utilizate pe scară largă în încălzitoare. Lucrează în cuptoare la temperaturi de până la 3000 ° C în vid, gaz inert sau hidrogen. Tijele pot fi, de asemenea, utilizate ca catozi de dispozitive electronice și de evacuare a gazelor, radiolmp.

Interesant, electrozii înșiși sunt necomplicați și, prin urmare, în timpul sudării, este necesar un material de hrănire (firul, tija). Când se topește cu un material sud înainte, creează o baie de sudură. Acești electrozi sunt utilizați, de obicei, pentru sudarea metalelor neferoase.

Tungsten și sârmă

Iată un alt tip de produse pe scară largă. Sârmă de tungsten este făcută din tije falsificate discutate de noi mai devreme. Montarea se face cu o scădere treptată a temperaturii de la 1000 ° C la 400 ° C. Apoi, produsul este purificat prin recoacere, lustruire electrolitică sau gravură electrolitică. Deoarece tungsten - metal refractar, firul este utilizat în elemente de rezistență în cuptoarele de încălzire la temperaturi de până la 3000 ° C. Traductoarele termoelectrice sunt realizate, precum și spirala lămpilor cu incandescență, încălzitoare de buclă și multe altele.

Compușii de tungsten cu carbon

Carburile de tungsten sunt considerate foarte importante din punct de vedere practic. Acestea sunt utilizate pentru fabricarea aliajelor solide. Compușii cu carbon au un coeficient de rezistivitate electrică pozitiv și o bună conductivitate metalică. Carbidele de tungsten sunt formate din două tipuri: WC și W2 C. Ele diferă în comportamentele lor în acizi, precum și în solubilitatea altor compuși cu carbon.

Pe baza carburilor de tungsten, sunt fabricate două tipuri de aliaje solide: sinterizate și distribuite. Acestea din urmă sunt obținute dintr-un compus sub formă de pulbere și un carbid cu un dezavantaj de (mai puțin de 3%) prin turnare. Al doilea tip este realizat din monocarbidele de tungsten WC și din metalul de cimentare, care pot fi nichel sau cobalt. Aliajele sinterizate sunt obținute numai prin metalurgie pulbere. Pulberea de cimentare metalică și carbură de tungsten este amestecată, presată și păcat. Astfel de aliaje au o rezistență ridicată, duritate de rezistență la uzură.

În industria metalurgică modernă, acestea sunt utilizate pentru a procesa tăierea metalelor și pentru fabricarea instrumentelor de foraj. Una dintre cele mai comune aliaje sunt VK6 și VK8. Acestea sunt utilizate pentru fabricarea de tăietori, tăietoare, burghie și alte unelte de tăiere.

Domeniul de aplicare al carburilor de tungsten este suficient de volumetric. Deci, acestea sunt utilizate pentru fabricare:

• armare-piercing;
• părți de motoare, avioane, nave spațiale și rachete;
• echipamente în industria nucleară;
• instrumente chirurgicale.

În vest, carburi de tungsten în bijuterii, în special pentru fabricarea inelelor de nuntă, sunt utilizate în mod special pe scară largă. Metalul arată frumos, estetic, este ușor să o descurci.

Acest lucru se explică prin faptul că sunt incredibil de uzură rezistentă. Pentru a zgâria un astfel de produs, trebuie să faceți o mulțime de eforturi. Chiar și în câțiva ani, inelul va arăta ca nou. Nu se ascunde, modelul de relief va deteriora, iar partea lustruită nu își va pierde luciul.

Tungsten și Rhenium.

Aliajul acestor două elemente este foarte utilizat pe scară largă pentru fabricarea termocuplurilor de temperatură ridicată. Wolfram - ce Metal? Ca și renum, este un metal rezistent la căldură, iar dopajul elementelor reduce această proprietate. Dar dacă luați două substanțe aproape aceleași substanțe? Apoi, temperatura topiturii lor nu va scădea.

Dacă utilizați Rhenium ca aditiv, se va observa o creștere a rezistenței la căldură și plasticitate a tungstenului. Acest aliaj este obținut prin topirea în metalurgie pulbere. Termocuplurile fabricate din aceste materiale sunt rezistente la căldură și pot măsura temperatura mai mare de 2000 ° C, dar numai într-un mediu inert. Desigur, astfel de produse sunt scumpe, deoarece într-un an există doar 40 de tone de reniu și doar 51 de tone de tungsten.

Tungsten. Element chimic, simbolW (Lat. Wolframium, engleză. Tungsten, Franz, Tungstene, It. Wolfram, de la el. Wolf Rahm - wolf Saliva, spumă). Are un număr de secvență74, greutate atomică 183, 85, densitate 19, 30 g / cm 3, temperatură de topire3380 °. C, punct de fierbere5680 ° C.

Tungsten - gri deschis metalic, la temperatura camerei are o rezistență ridicată la coroziune în apă și în aer, precum și în acizi și alcalii. Începe să o oxideze puțin în aer când400-500 °. C (la o temperatură roșie) și oxidată intens la temperaturi mai ridicate. Tungsten formează doi oxizi stabili:WO 3 și WO 2 . Cu hidrogen, tungstenul nu interacționează în aproape topirea însăși, iar cu azot începe să intre în reacție numai la temperaturi mai mult2000 °. S. cu forme de tungsten de clor cloruriWCL 2, WCL 4, WCL 5, WCL 6. Carbon solid și unele gaze care le conțin1100-1200 °. C reacționează cu tungsten, formând carburiWC și W 2 C.

Tungsten se dizolvă în amestecurile de topire șiacitrici De asemenea, dizolvat în alcalii topite atunci când accesează aerul și în special agenții oxidanți. Acizii separați pe tungsten nu sunt valide.

Wolfram este o plastic foarte mare de puritate la temperatura camerei. Pentru rezistență la temperaturi ridicate, Tungsten depășește toate celelalte metale. Peproprietăți mecanice Wolframa este grav influențată de impurități. Conținutul din metalul cantităților mici de impurități îl face foarte fragil (rece). Cel mai influenta negativa Oxigen, azot, carbon, fier, fosfor, siliciu sunt aplicate la proprietățile tungstenului.

Tungsten sunt utilizate pe scară largă în industria radiomagică, radiotehnică și electronică pentru fabricarea filamentelor de incandescență, încălzitoare și ecrane de cuptoare cu vid cu temperatură ridicată, contacte electrice, catozi cu raze X.

În metalurgie, oțel dop de tungsten și utilizat în fabricarea aliajelor solide (de exemplu, va câștiga un aliaj metalic bazat pe carbură de tungsten), în industria chimică, vopselele și catalizările sunt făcute, în tehnicile de rachete - produsele care lucrează la foarte mult Temperaturi ridicate în industria nucleară - Tigli pentru stocarea materialelor radioactive, deoarece acțiune de protecție la aliaj tungsten,nichel și cupru mai mare decât plumbul . Aliajele metalice sunt obținute prin sinterizare și nu prin presiune, deoarece la punctul de topire a tungstenului, multe metale sunt convertite în abur.

Tungsten sunt de asemenea folosite pentru a aplica acoperiri: pe piese care funcționează la temperaturi foarte ridicate în reducerea și neutre medii; pe forme de turnătorie de lamolibden. utilizate pentru a obține tije puternice metale radioactive; Cu privire la detaliile care lucrează pentru frecare.

De asemenea, aliaje larg răspândite pe bază de tungsten cu reniu. A adăuga20-25%) reduce temperatura de tranziție a tungsten într-o stare fragilă, mărește dramatic plasticul la temperatura normală și îmbunătățește proprietățile tehnologice. Aliajele sunt obținute prin metalurgie pulbere și topirea în cuptoarele de vid cu arc electric. Din aceste aliaje produce termocupluri, contacte electrice.

Aliaje de tungsten S.molibden. Potrivit pentru lucrul la temperaturi3000 °. C, aplicați-le pentru duzele motoarelor cu jet.

Când a încălzit tungsten mai sus400 °. Cu pe suprafața sa, se formează oxidul de culoare pulbere de culoare galbenă, care se evaporă considerabil la temperaturi800 °. C. Prin urmare, Tungsten poate fi utilizat ca material de înaltă rezistență la temperaturi ridicate numai cu protecția fiabilă a suprafeței produsului de expunerea unui mediu oxidant sau când lucrați într-un mediu neutru sau în vid. Pentru protecția pe termen scurt a tungstenului de la oxidare când2000-3000 °. C este utilizat acoperiri enhaide ceramice care conțin compuși refractari ca fiind agregatul principal la ele un geam de liant refractar.