Tungsten, molibdenum: aplikasi aloi

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-02 14:00

Pembentukan mineral semula jadi yang mengandungi tungsten dalam pelbagai sebatian dan kepekatan industri, apabila perlombongan secara teknikal mungkin dan boleh dilaksanakan secara ekonomi - tungsten, molibdenum dalam bijih, serta berilium, timah, tembaga, bismut, kadangkala merkuri, antimoni, perak, emas, arsenik, tantalum, sulfur, skandium, niobium - planet ini, berdasarkan nama kumpulan mereka, tidak kaya dengan logam nadir bumi sedemikian. Komponen bijih tungsten yang berkaitan - molibdenum, seperti kebanyakan yang lain, diekstrak semasa pengayaan dan ditukar kepada pekat terpilih atau kolektif.

Cara tungsten muncul

Ahli kimia Sweden Karl Scheele, seorang ahli farmasi melalui latihan, menjalankan eksperimen di makmalnya sendiri. Di sana dia menemui mangan, barium, klorin, malah oksigen untuk manusia. Sepanjang hidupnya dia tidak melakukan apa-apa selain membuat penemuan, yang mana dia diterima masuk ke Akademi Sains Stockholm. Dan walaupun sejurus sebelum kematiannya pada tahun 1781, dia tidak melakukan perkara kegemarannya.berhenti, sekali gus memberikan kami satu lagi hadiah yang menarik.

Semasa bereksperimen, Karl Scheele mendapati bahawa tungsten (mineral yang kemudiannya dinamakan scheelite sebagai penghormatannya) ialah garam daripada beberapa asid yang masih tidak diketahui. Ia adalah penemuan yang besar, tetapi hanya dua tahun kemudian, ahli kimia dari Sepanyol dan pelajarnya mengasingkan unsur yang sama sekali baru daripada mineral ini, yang menjadikan semua postulat dalam industri terbalik. Walau bagaimanapun, revolusi ini tidak berlaku serta-merta, satu abad berlalu sebelum menjadi jelas sifat luar biasa yang dimiliki tungsten.

Perpisahan

Bergantung pada deposit, semua bijih tungsten dibahagikan kepada dua jenis: eksogen dan endogen. Antara yang terakhir ialah skarn, pegmatite, vein-vein (hydrothermal), jenis grazer bijih genetik, yang digabungkan menjadi tiga pembentukan bijih utama. Ini ialah tungsten - timah, tungsten - molibdenum, tungsten - polimetal.

Kadangkala tungsten ditemui dalam pegmatit, dari mana ia dan scheelite diekstrak di sepanjang jalan, melombong beryl, kasiterit, tantalum, niobates atau spodumene. Mendapan pegmatit - sumber pembentukan pelekat aluvium - dibangunkan kebanyakannya di Asia Tenggara dan Afrika.

Stok

Tungsten, molibdenum dalam bijih berkait rapat dengan pencerobohan granit, bahagian apikalnya, di mana mendapan bumbung diperhatikan, selalunya disertai dengan kerja stok bijih, kedua-dua intra dan supra-intrusive.

Ia adalah endapan seperti jubah dalam bentuk,isometrik dan bujur dengan peralatan tempat tidur rata yang paling kerap. Terdapat juga badan bijih kolumnar dan stok kerja berbentuk tidak teratur. Rizab deposit di mana molibdenum, tungsten dan mineral nadir bumi lain hadir hampir tidak pernah mempunyai rizab yang besar. Bijih dianggarkan hanya berpuluh-puluh, jarang sekali ratusan ribu tan.

Pengeluaran

Molibdenum, tungsten dan bijih hidroterma lain terletak di zon exo- dan endokontact jisim granit, yang membentuk kedalaman yang agak panjang - sehingga satu kilometer - keseluruhan siri urat curam, lebih-lebih lagi di sana. adalah penurunan purata vena. Terdapat juga kerja-kerja stok. Badan bijih terdiri daripada kuarza-wolframite-cassiterite, kemasukan kuarza-wolframit, selalunya dengan molibdenum, beryl dan bismut, diselangi dengan bijih kuarza-molibdenit-scheelite atau kuarza-scheelite.

Bijih seperti itu mengandungi tungsten, molibdenum, logam nadir bumi lain dalam kuantiti yang kecil: tungsten daripada setengah peratus kepada satu setengah peratus, lebih kerap - kurang. Dan ini adalah dengan rizab bijih beberapa ribu atau beberapa puluhan ribu tan, yang juga sangat, sangat kecil. Perlombongan biasanya dilakukan dengan kaedah bawah tanah atau lubang terbuka.

Kaedah perlombongan

Endapan tungsten melibatkan kaedah perlombongan sama ada dengan meruntuhkan lapisan atau dengan membesarkan bijih secara mendatar dalam lapisan dalam blok yang dilombong. Kaedah timbus kambing juga digunakan, yang bagus apabila melombong urat, skarn atau greisen deposit.

Jalan terbukamencadangkan kehadiran pengatup, skarn atau greisen deposit atau placer. Di kuari di mana tungsten, bijih molibdenum dilombong, sistem pengangkutan dan lambakan luar biasanya beroperasi. Dalam kes ini, perlombongan hampir sepenuhnya dijenterakan - sembilan puluh lima peratus. Tetapi kerja tidak berakhir di sini. Bijih memerlukan benefisiasi, kerana hanya maksimum satu setengah peratus ia mengandungi logam nadir bumi - tungsten, molibdenum.

Deposit

Di wilayah bekas USSR, deposit bijih tungsten yang paling ketara telah diterokai di Kazakhstan, Siberia Timur dan Timur Jauh, Caucasus dan Asia Tengah. Tidak semuanya sedang dibangunkan. Di luar negara, pemprosesan tungsten dan molibdenum dijalankan terutamanya di Korea Selatan dan China. Terdapat deposit paling ketara di dunia. Selain itu, tungsten dilombong di Portugal, Australia, Kanada, Bolivia, Amerika Syarikat, Perancis, Austria dan Turki.

Mesti dikatakan di sini bahawa Asia Tenggara dan tali pinggang bijih Pasifiknya mempunyai lebih daripada enam puluh peratus daripada semua rizab tungsten di bumi. Secara keseluruhan, dalam deposit yang diterokai di planet ini, jumlah rizab tungsten adalah kurang daripada satu setengah juta tan. Sebagai contoh, kira-kira 4,278,200 tan emas dilombong setiap tahun (bukan dalam rizab, tetapi digunakan)

Properties

Menjadi salah satu logam yang paling tahan api, tungsten sememangnya amat diperlukan dalam semua kawasan yang dikaitkan dengan suhu tinggi. Bagaimana unsur kimia Wolframium (W) berada dalam kumpulan keempatsistem berkala. Jisim atomnya ialah 183, 85, dan nombor 74. Ia mendapat namanya kerana warna kelabu mudanya - dari Serigala Jerman dan Rahm diterjemahkan sebagai "serigala" dan "krim", secara literal - "buih serigala". Walaupun refraktorinya, ia stabil pada suhu biasa. Mineral yang membekalkan tungsten ialah scheelite dan wolframite.

Tungsten ialah salah satu komponen terpenting bagi keluli tahan haba superhard - keluli berkelajuan tinggi dan perkakas, serta aloi dengan sifat yang sama - stellite, win dan sebagainya. Tetapi kita melihat tungsten tulen setiap hari, kerana ia digunakan secara meluas dalam kejuruteraan elektrik. Contohnya, filamen tungsten dalam lampu pijar. Ia juga amat diperlukan dalam elektronik radio. Peranti elektronik mempunyai katod dan anod yang diperbuat daripada logam ini.

Gred aloi

Pemprosesan Tungsten dan molibdenum adalah sukar tetapi amat menguntungkan. Industri mengetahui beberapa jenama, antaranya terdapat lebih biasa dan kurang. Tungsten adalah tulen, dengan bahan tambahan dan dalam aloi dengan logam lain. Oleh itu, gred BP berbeza - aloi tungsten dan renium; VL - dengan lanthanum oksida sebagai bahan tambahan; VI - dengan yttrium oksida; VT - torium oksida sebagai bahan tambahan; VM - dengan bahan tambahan silika dan torium; VA - dengan bahan tambahan silikon-alkali dan aluminium; HF - tungsten tulen.

Tungsten berfungsi sebagai asas untuk aloi keras, dan aloi tungsten dan molibdenum adalah kalis haba, seperti yang lain. Juga, dengan penyertaannya, keluli alat tahan haus disediakan. Daripada aloi inibanyak bahagian enjin dibuat - penerbangan dan ruang, dalam peranti elektrovakum - pelbagai bahagian dan filamen. Oleh kerana ketumpatan logam ini sangat tinggi, ia digunakan untuk pengimbang, untuk peluru dan peluru artileri, untuk peluru berpandu balistik (penstabilan penerbangan, tungsten boleh menahan semua seratus lapan puluh ribu pusingan seminit), untuk pemutar berkelajuan tinggi., logam seperti tungsten, molibdenum juga digunakan. Aplikasi mereka, seperti yang kita lihat, sangat luas dan sekata, boleh dikatakan, elegan.

Kawasan permohonan

Tanpa logam nadir bumi ini, iaitu kromium, molibdenum, tungsten, perubatan mahupun fizik nuklear tidak boleh lakukan hari ini. Hablur tunggal semua tungstate berfungsi sebagai pengesan kilauan sinar-X, serta sinaran mengion yang lain. Tungsten ditellurida (WTe_{2) digunakan dalam penukaran tenaga haba kepada tenaga elektrik. Kimpalan TIG pun menggunakan tungsten sebagai elektrod.}

Kompaun tungsten digunakan secara meluas terutamanya. Bahan komposit dan aloi keras berasaskan tungsten karbida diperlukan untuk pemesinan kedua-dua struktur logam dan bukan logam. Ini amat diperlukan dalam kejuruteraan mekanikal: pengilangan, memusing, memahat, mengetam. Aloi keras kini amat diperlukan untuk menggerudi telaga dan dalam industri perlombongan, dan untuk ini kami memerlukan tungsten, molibdenum - pengeluaran menguasai teknologi baharu dengan bantuan mereka.

Jenis produk logam nadir bumi

WS_{2 (tungsten sulfida) ialah gris suhu tinggi yang boleh menahan sehingga lima ratus darjah Celsius. Di mana elektrolit pepejal dihasilkan (sel bahan api suhu tinggi), tungsten trioksida digunakan. Industri tekstil, cat dan varnis telah meningkat dengan ketara dan teknologi yang rumit, menggunakan sebatian tungsten sebagai pemangkin dan pigmen dalam sintesis organik.}

Industri menghasilkan pelbagai jenis produk yang mengandungi tungsten, molibdenum dan logam nadir bumi yang lain. Yang paling biasa ialah elektrod, wayar, serbuk tungsten, kepingan dan rod. Elektrod tidak pernah cair dan oleh itu boleh digunakan untuk mengimpal keluli aloi tinggi, logam bukan ferus dan bahan dengan komposisi kimia yang berbeza. Tiada elektrod lain yang akan memberikan kimpalan berkekuatan tinggi.

Molibdenum

Ali molibdenum dan molibdenum itu sendiri adalah bahan tahan api. Dalam bentuk tulennya, ia digunakan dalam bentuk wayar atau pita untuk peranti pemanasan - relau elektrik, walaupun yang beroperasi dalam hidrogen pada suhu 1600 ° C. Timah dan wayar molibdenum diperlukan dalam industri radio-elektronik, ia juga digunakan dalam kejuruteraan sinar-X, molibdenum digunakan untuk membuat pelbagai bahagian untuk tiub sinar-X, lampu elektronik dan peranti vakum.

Selain itu, molibdenum, seperti tungsten, digunakan secara meluas untuk menambah baik keluli. Bahan tambahan molibdenum meningkatkan kekuatan, kebolehkerasan, rintangan kakisan, keliatan. Oleh itu, tungsten dan molibdenum digunakan untuk mencipta produk yang paling kritikal dan paling banyakbutiran utama. Untuk kekerasan, stellite - kromium dan kob alt - dimasukkan ke dalam aloi sedemikian untuk mengimpal tepi bahagian haus. Chrome, molibdenum, tungsten - aloi sedemikian hampir mustahil untuk dipadamkan. Selain itu, dia diberi salah satu tempat pertama dalam beberapa aloi tahan asid dan tahan haba.

Ruang

Aloi tungsten dan molibdenum dalam kulit kepala mana-mana roket dan pesawat. Dari segi kekuatan, tungsten berada di tempat pertama, dan molibdenum berada di tempat kedua. Walau bagaimanapun, kekuatan khusus pada suhu kira-kira satu setengah ribu darjah Celsius membawa aloi dengan molibdenum ke tempat pertama. Sekiranya suhu lebih tinggi, maka tungsten dan tantalum tidak dapat dikalahkan. Molibdenum digunakan untuk membuat panel sarang lebah bagi semua kapal angkasa terbang, cangkerang kapsul dan roket yang kembali ke Bumi, penukar haba, perisai haba, trim tepi sayap, penstabil.

Di mana keadaan kerja sukar, logam nadir bumi membantu. Daripada bahan sedemikian seseorang boleh mengharapkan rintangan yang tinggi terhadap pengoksidaan dan hakisan gas, kekuatan tinggi dan keupayaan untuk menahan hentaman. Banyak bahagian enjin turbojet dan roket, skirt ekor, bilah turbin, pengatup muncung, permukaan kawalan, muncung enjin roket dan sebagainya - molibdenum mengatasi semua pekerjaan yang sukar ini.

Di Bumi

Bahan yang menjanjikan untuk peralatan yang beroperasi dalam asid fosforik, sulfurik dan hidroklorik diperbuat daripada molibdenum dan aloinya. Ia stabil walaupun dalam kaca cair, dan oleh itu industri kaca digunakan secara meluasmolibdenum sebagai elektrod untuk lebur.

Rod dan acuan untuk tuangan tekanan tinggi aloi kuprum, zink dan aluminium diperbuat daripada aloinya. Dengan molibdenum, keluli diproses di bawah tekanan - cetakan tekan, cetakan, mandrel kilang menindik. Keluli molibdenum itu sendiri juga bertambah baik.