Tungsten, molybdeen: legeringstoepassing

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-02 14:00

Natuurlijke minerale formaties die wolfraam bevatten in verschillende verbindingen en industriële concentraties, wanneer mijnbouw technisch mogelijk en economisch haalbaar is - wolfraam, molybdeen in ertsen, evenals beryllium, tin, koper, bismut, soms kwik, antimoon, zilver, goud, arseen, tantaal, zwavel, scandium, niobium - de planeet, te oordelen naar de naam van hun groep, is niet rijk aan dergelijke zeldzame aardmetalen. Een bijbehorend bestanddeel van wolfraamerts - molybdeen, zoals de meeste andere, wordt tijdens de verrijking gewonnen en omgezet in selectieve of collectieve concentraten.

Hoe wolfraam verscheen

Zweedse chemicus Karl Scheele, apotheker van opleiding, voerde experimenten uit in zijn eigen laboratorium. Daar ontdekte hij mangaan, barium, chloor en zelfs zuurstof voor de mensheid. Zijn hele leven deed hij niets anders dan ontdekkingen doen, waarvoor hij werd toegelaten tot de Stockholm Academy of Sciences. En zelfs kort voor zijn dood in 1781 deed hij niet zijn favoriete bezigheid.gestopt, waardoor we weer een prachtig cadeau krijgen.

Tijdens het experimenteren ontdekte Karl Scheele dat wolfraam (een mineraal dat later scheeliet naar hem wordt genoemd) een zout is van een nog onbekend zuur. Het was een enorme ontdekking, maar slechts twee jaar later isoleerden scheikundigen uit Spanje en zijn studenten een volledig nieuw element uit dit mineraal, dat alle veronderstellingen in de industrie op zijn kop zette. Deze revolutie vond echter niet onmiddellijk plaats, er ging een eeuw voorbij voordat duidelijk werd welke uitzonderlijke eigenschappen wolfraam heeft.

Scheiding

Afhankelijk van de afzetting zijn alle wolfraamertsen verdeeld in twee soorten: exogeen en endogeen. Onder de laatste zijn skarn, pegmatiet, ader-ader (hydrothermisch), grazer soorten genetische ertsen, die worden gecombineerd tot drie belangrijke ertsformaties. Dit zijn wolfraam - tin, wolfraam - molybdeen, wolfraam - polymetalen.

Soms wordt wolfraam gevonden in pegmatieten, waaruit zowel het als scheeliet wordt gewonnen, waarbij beryl, cassiteriet, tantaal, niobaten of spodumeen worden gewonnen. Pegmatietafzettingen - bronnen van alluviale placervorming - worden vooral ontwikkeld in Zuidoost-Azië en Afrika.

Aandelen

Tungsten, molybdeen in ertsen zijn nauw verwant aan graniet-intrusies, hun apicale delen, waar dakafzettingen worden waargenomen, vaak vergezeld van ertsvoorraden, zowel intra- als supra-intrusief.

Het zijn mantelachtige afzettingen in vorm,isometrisch en ovaal met meestal plat beddengoed. Er zijn ook zuilvormige ertslichamen en onregelmatig gevormde magazijnen. De reserves van afzettingen waar molybdeen, wolfraam en andere zeldzame aardmineralen aanwezig zijn, hebben bijna nooit grote reserves. Erts wordt geschat op slechts tientallen, zeer zelden honderdduizenden tonnen.

Productie

Molybdeen, wolfraam en andere hydrothermische ertsen bevinden zich in de zones van exo- en endocontact van granietmassieven, die zich vrij uitgebreid in diepte vormen - tot een kilometer - hele reeks aderen van steile helling, veel minder vaak daar is een gemiddelde dip van de ader. Er zijn ook stockwerken. Ertslichamen zijn samengesteld uit kwarts-wolframiet-cassiteriet, kwarts-wolframiet-insluitsels, vaak met molybdeen, beryl en bismut, afgewisseld met kwarts-molybdeniet-scheeliet of kwarts-scheeliet-erts.

Gewoonlijk bevatten dergelijke ertsen wolfraam, molybdeen en andere zeldzame aardmetalen in kleine hoeveelheden: wolfraam van een half procent tot anderhalf procent, vaker - minder. En dit is met ertsreserves van enkele duizenden of enkele tienduizenden tonnen, wat ook heel erg klein is. Mijnbouw wordt meestal uitgevoerd door ondergrondse of open pit-methoden.

Mijnbouwmethoden

Tungsten-afzettingen omvatten mijnbouwmethoden door lagen in te klappen of door erts horizontaal te vergroten in lagen in gedolven blokken. De goaf-aanvulmethode wordt ook gebruikt, wat goed is bij het delven van aderen, skarn of greisenafzettingen.

Open wegsuggereert de aanwezigheid van shutterworks, skarn of greisen deposito's of placers. In steengroeven waar wolfraam, molybdeenerts wordt gewonnen, is er meestal een transportsysteem en externe dumping. In deze gevallen is mijnbouw bijna volledig gemechaniseerd - vijfennegentig procent. Maar het werk stopt hier niet. Ertsen vereisen verrijking, aangezien ze slechts voor maximaal anderhalf procent zeldzame aardmetalen bevatten - wolfraam, molybdeen.

Stortingen

Op het grondgebied van de voormalige USSR zijn de belangrijkste afzettingen van wolfraamerts onderzocht in Kazachstan, Oost-Siberië en het Verre Oosten, de Kaukasus en Centraal-Azië. Ze worden niet allemaal ontwikkeld. In het buitenland vindt de verwerking van wolfraam en molybdeen vooral plaats in Zuid-Korea en China. Er zijn de belangrijkste deposito's ter wereld. Daarnaast wordt wolfraam gewonnen in Portugal, Australië, Canada, Bolivia, de VS, Frankrijk, Oostenrijk en Turkije.

Hier moet worden gezegd dat Zuidoost-Azië en zijn ertsgordel in de Stille Oceaan meer dan zestig procent van alle wolfraamreserves op aarde hebben. In totaal zijn de totale wolfraamreserves in de onderzochte afzettingen van de planeet veel minder dan anderhalf miljoen ton. Zo wordt er jaarlijks ongeveer 4.278.200 ton goud gewonnen (niet in reserves, maar in gebruik genomen)

Eigenschappen

Als een van de meest vuurvaste metalen is wolfraam letterlijk onmisbaar in alle gebieden die met hoge temperaturen te maken hebben. Hoe het scheikundige element Wolframium (W) in de vierde groep zitperiodiek systeem. De atoommassa is 183, 85 en nummer 74. Het dankt zijn naam aan zijn lichtgrijze kleur - van het Duitse Wolf en Rahm worden vertaald als "wolf" en "room", letterlijk - "wolfschuim". Ondanks zijn vuurvastheid is het stabiel bij normale temperaturen. De mineralen die wolfraam leveren zijn scheeliet en wolframiet.

Tungsten is een van de belangrijkste componenten van superhard hittebestendig staal - hogesnelheids- en gereedschapsstaal, evenals legeringen met dezelfde eigenschappen - stelliet, win enzovoort. Maar puur wolfraam zien we elke dag, omdat het veel wordt gebruikt in de elektrotechniek. Bijvoorbeeld wolfraamfilamenten in gloeilampen. Ook in radio-elektronica is het onmisbaar. Elektronische apparaten hebben kathoden en anodes gemaakt van dit metaal.

legeringskwaliteiten

De verwerking van wolfraam en molybdeen is moeilijk maar uiterst winstgevend. De branche kent meerdere merken, waarvan er meer en minder zijn. Wolfraam is puur, met toevoegingen en in legeringen met andere metalen. Zo verschillen BP-kwaliteiten - een legering van wolfraam en rhenium; VL - met lanthaanoxide als additief; VI - met yttriumoxide; VT - thoriumoxide als additief; VM - met silica- en thorium-additief; VA - met silicium-alkali- en aluminiumadditieven; HF - puur wolfraam.

Tungsten dient als basis voor harde legeringen, en een legering van wolfraam en molybdeen is hittebestendig, zoals sommige andere. Ook wordt met zijn deelname slijtvast gereedschapsstaal geprepareerd. Van deze legeringenveel onderdelen van motoren worden gemaakt - luchtvaart en ruimtevaart, in elektrovacuümapparaten - verschillende onderdelen en filamenten. Omdat de dichtheid van dit metaal erg hoog is, wordt het gebruikt voor contragewichten, voor kogels en artilleriegranaten, voor ballistische raketten (vluchtstabilisatie, wolfraam kan alle honderdtachtigduizend omwentelingen per minuut weerstaan), voor ultrasnelle rotors, metalen zoals wolfraam, molybdeen worden ook gebruikt. Hun toepassing is, zoals we zien, erg breed en zelfs, zou je kunnen zeggen, elegant.

Toepassingsgebieden

Zonder deze zeldzame aardmetalen, namelijk chroom, molybdeen en wolfraam, kunnen medicijnen noch kernfysica vandaag de dag. Eenkristallen van alle wolfstaten dienen als scintillatiedetectoren van röntgenstralen, evenals andere ioniserende stralingen. Tungsten ditelluride (WTe_{2) wordt gebruikt bij de omzetting van thermische energie in elektrische energie. Zelfs TIG-lassen gebruikt wolfraam als elektrode.}

Tungsten-verbindingen worden vooral veel gebruikt. Voor het bewerken van zowel metalen als niet-metalen constructies zijn composietmaterialen en harde legeringen op basis van wolfraamcarbide nodig. Dit is vooral nodig in de machinebouw: frezen, draaien, beitelen, schaven. Harde legeringen zijn nu onmisbaar voor het boren van putten en in de mijnbouw, en hiervoor hebben we wolfraam, molybdeen nodig - de productie beheerst met hun hulp nieuwe technologieën.

Soorten zeldzame aardmetalen producten

WS_{2 (wolfraamsulfide) is een vet voor hoge temperaturen dat tot vijfhonderd graden Celsius kan weerstaan. Waar een vast elektrolyt wordt geproduceerd (brandstofcellen voor hoge temperaturen), wordt wolfraamtrioxide gebruikt. De textiel-, verf- en lakindustrieën hebben de technologieën aanzienlijk verbeterd en gecompliceerder, waarbij wolfraamverbindingen worden gebruikt als katalysator en pigment in organische synthese.}

De industrie produceert een enorme verscheidenheid aan producten die wolfraam, molybdeen en andere zeldzame aardmetalen bevatten. De meest voorkomende zijn elektroden, draad, wolfraampoeder, plaat en staaf. De elektroden smelten nooit en kunnen daarom worden gebruikt voor het lassen van hooggelegeerde staalsoorten, non-ferrometalen en materialen met verschillende chemische samenstelling. Geen enkele andere elektrode levert zo'n hoge sterkte las.

Molybdeen

Molybdeenlegeringen en molybdeen zelf zijn vuurvaste materialen. In zijn pure vorm wordt het gebruikt in de vorm van een draad of tape voor verwarmingsapparaten - elektrische ovens, zelfs ovens die op waterstof werken bij een temperatuur van 1600 ° C. Molybdeentin en draad zijn nodig in de radio-elektronische industrie, ze worden ook gebruikt in röntgentechniek, molybdeen wordt gebruikt om verschillende onderdelen te maken voor röntgenbuizen, elektronische lampen en vacuümapparaten.

Bovendien wordt molybdeen, net als wolfraam, veel gebruikt om staal te verbeteren. Molybdeenadditief verhoogt de sterkte, hardbaarheid, corrosieweerstand, taaiheid. Daarom worden wolfraam en molybdeen gebruikt om de meest kritische producten te maken en de meestbelangrijkste details. Voor hardheid worden stellieten - chroom en kob alt - in een dergelijke legering ingebracht om de randen van slijtdelen te lassen. Chroom, molybdeen, wolfraam - zo'n legering is bijna onmogelijk te wissen. Ook behaalde hij een van de eerste plaatsen in een aantal zuurbestendige en hittebestendige legeringen.

Ruimte

Een legering van wolfraam en molybdeen in de huid van de kop van een raket en vliegtuig. Qua sterkte staat wolfraam op de eerste plaats en molybdeen op de tweede plaats. De specifieke sterkte bij temperaturen van ongeveer anderhalfduizend graden Celsius brengt legeringen met molybdeen echter op de eerste plaats. Als de temperaturen nog hoger zijn, zijn wolfraam en tantaal onoverwinnelijk. Molybdeen wordt gebruikt om honingraatpanelen te maken van alle vliegende ruimtevaartuigen, omhulsels van capsules en raketten die terugkeren naar de aarde, warmtewisselaars, hitteschilden, vleugelrandafwerking, stabilisatoren.

Waar de werkomstandigheden moeilijk zijn, helpen zeldzame aardmetalen. Van een dergelijk materiaal kan men een hoge weerstand tegen oxidatie en gaserosie, hoge sterkte en slagvastheid verwachten. Veel onderdelen van turbojet- en raketmotoren, staartschorten, turbinebladen, mondstukluiken, stuurvlakken, raketmotormondstukken enzovoort - molybdeen kan al deze moeilijke klussen aan.

Op aarde

Veelbelovende materialen voor apparatuur die werkt met fosfor-, zwavel- en zoutzuur zijn gemaakt van molybdeen en zijn legeringen. Het is stabiel, zelfs in gesmolten glas, en daarom wordt de glasindustrie veel gebruiktmolybdeen als elektroden om te smelten.

Staven en mallen voor het onder hoge druk gieten van koper, zink en aluminiumlegeringen worden gemaakt van zijn legeringen. Met molybdeen wordt staal onder druk verwerkt - persmatrijzen, matrijzen, doornen van piercingmolens. Molybdeenstaal zelf is ook sterk verbeterd.