Volframs, molibdēns: sakausējuma pielietojums

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-02 13:59

Dabiski minerālu veidojumi, kas satur volframu dažādos savienojumos un rūpnieciskā koncentrācijā, kad ieguve ir tehniski iespējama un ekonomiski iespējama - volframs, molibdēns rūdās, kā arī berilijs, alva, varš, bismuts, reizēm dzīvsudrabs, antimons, sudrabs, zelts, arsēns, tantals, sērs, skandijs, niobijs - planēta, spriežot pēc to grupas nosaukuma, nav bagāta ar tik retzemju metāliem. Saistītā volframa rūdas sastāvdaļa - molibdēns, tāpat kā lielākā daļa citu, tiek iegūta bagātināšanas laikā un pārvērsta selektīvos vai kolektīvos koncentrātos.

Kā parādījās volframs

Zviedru ķīmiķis Karls Šēle, pēc izglītības farmaceits, veica eksperimentus savā laboratorijā. Tur viņš atklāja mangānu, bāriju, hloru, pat skābekli cilvēcei. Visu mūžu viņš neko citu nedarīja, kā vien veica atklājumus, kuru dēļ tika uzņemts Stokholmas Zinātņu akadēmijā. Un pat īsi pirms nāves 1781. gadā viņš nedarīja savu iecienītāko lietu.apstājās, tādējādi sniedzot mums vēl vienu brīnišķīgu dāvanu.

Eksperimentējot Karls Šēle atklāja, ka volframs (minerāls, kas vēlāk viņam par godu nosaukts par šeelītu) ir kādas vēl nezināmas skābes sāls. Tas bija milzīgs atklājums, taču tikai divus gadus vēlāk ķīmiķi no Spānijas un viņa skolēni no šī minerāla izdalīja pilnīgi jaunu elementu, kas apgrieza kājām gaisā visus postulātus rūpniecībā. Tomēr šī revolūcija nenotika uzreiz, pagāja gadsimts, pirms kļuva skaidrs, kādas izcilas īpašības piemīt volframam.

Atdalīšana

Atkarībā no atradnes visas volframa rūdas iedala divos veidos: eksogēnā un endogēnā. Starp pēdējiem ir skarns, pegmatīts, vēnu vēnu (hidrotermiskais), grazer tipa ģenētiskās rūdas, kas apvienotas trīs galvenajos rūdas veidojumos. Tie ir volframs - alva, volframs - molibdēns, volframs - polimetāli.

Dažreiz volframs ir atrodams pegmatītos, no kurienes pa ceļam iegūst gan to, gan šeelītu, iegūstot berilu, kasiterītu, tantalu, niobātus vai spodumēnu. Pegmatīta nogulsnes - aluviālo vietu veidošanās avoti - visvairāk veidojas Dienvidaustrumāzijā un Āfrikā.

Akcijas

Volframs, molibdēns rūdās ir cieši saistīts ar granīta iebrukumiem, to apikālajām daļām, kur novērojamas jumtu nogulsnes, ko diezgan bieži pavada rūdas krājumi, gan iekšēji, gan virsintruzīvi.

Tie ir apmetņiem līdzīgi nosēdumi,izometriski un ovāli ar visbiežāk plakaniem pakaišiem. Ir arī kolonnu rūdas korpusi un neregulāras formas krājumi. To atradņu rezervēm, kurās atrodas molibdēns, volframa un citi retzemju minerāli, gandrīz nekad nav lielu rezervju. Rūda tiek lēsta tikai desmitos, ļoti reti simtos tūkstošu tonnu.

Ražošana

Molibdēna, volframa un citas hidrotermālās rūdas atrodas granīta masīvu ekso- un endokontakta zonās, kas dziļumā veido diezgan paplašinātas - līdz kilometram - veselas stāvu iegrimumu dzīslu sērijas, daudz retāk tur ir vidējais vēnas kritums. Ir arī krājumi. Rūdas ķermeņi sastāv no kvarca-volframīta-kasiterīta, kvarca-volframīta ieslēgumiem, bieži vien ar molibdēnu, berilu un bismutu, mijas ar kvarca-molibdenīta-šeelīta vai kvarca-šeelīta rūdām.

Parasti šādas rūdas satur volframu, molibdēnu, citus retzemju metālus nelielos daudzumos: volframs no pusprocenta līdz pusotram procentam, biežāk – mazāk. Un tas ir ar vairāku tūkstošu vai vairāku desmitu tūkstošu tonnu rūdas rezervēm, kas arī ir ļoti, ļoti mazas. Ieguve parasti tiek veikta ar pazemes vai atklātās bedres metodēm.

Ieguves metodes

Volframa atradnes ietver ieguves metodes, vai nu sabrūkot slāņiem, vai horizontāli palielinot rūdas slāņos raktos blokos. Tiek izmantota arī goaf aizpildīšanas metode, kas ir laba, iegūstot dzīslas, skarnu vai greisena nogulsnes.

Atvērts ceļšliecina par slēģu, skarnu vai greisen nosēdumu vai ieliktņu klātbūtni. Karjeros, kur iegūst volframu, molibdēna rūdu, parasti darbojas transporta sistēma un ārējā izgāšana. Šajos gadījumos ieguve ir gandrīz pilnībā mehanizēta - deviņdesmit pieci procenti. Bet ar to darbs nebeidzas. Rūdām ir nepieciešama bagātināšana, jo retzemju metālu - volframa, molibdēna - sastāvā ir tikai pusotrs procents.

Depozīti

Bijušās PSRS teritorijā nozīmīgākās volframa rūdas atradnes ir izpētītas Kazahstānā, Austrumsibīrijā un Tālajos Austrumos, Kaukāzā un Vidusāzijā. Ne visi no tiem tiek izstrādāti. Ārzemēs volframa un molibdēna apstrāde tiek veikta īpaši Dienvidkorejā un Ķīnā. Ir pasaulē nozīmīgākie noguldījumi. Turklāt volframs tiek iegūts Portugālē, Austrālijā, Kanādā, Bolīvijā, ASV, Francijā, Austrijā un Turcijā.

Šeit jāsaka, ka Dienvidaustrumāzijā un tās Klusā okeāna rūdas joslā ir vairāk nekā sešdesmit procenti no visām volframa rezervēm uz zemes. Kopumā izpētītajās planētas atradnēs kopējās volframa rezerves ir daudz mazākas par pusotru miljonu tonnu. Piemēram, gadā tiek iegūtas aptuveni 4 278 200 tonnas zelta (nevis rezervēs, bet tiek nodotas lietošanā)

Properties

Tā kā volframs ir viens no ugunsizturīgākajiem metāliem, tas ir burtiski neaizstājams visās jomās, kas saistītas ar augstu temperatūru. Kā ķīmiskais elements Volframijs (W) atrodas ceturtajā grupāperiodiska sistēma. Tā atommasa ir 183, 85 un skaitlis 74. Savu nosaukumu tas ieguvis gaiši pelēkās krāsas dēļ - no vācu valodas Wolf un Rahm tiek tulkoti kā "vilks" un "krējums", burtiski - "vilku putas". Neskatoties uz ugunsizturību, tas ir stabils parastā temperatūrā. Minerāli, kas nodrošina volframu, ir šelīts un volframīts.

Volframs ir viens no svarīgākajiem supercieto karstumizturīgo tēraudu komponentiem – ātrgaitas un instrumentu tēraudiem, kā arī sakausējumiem ar tādām pašām īpašībām – stelītu, winu un tā tālāk. Bet tīru volframu mēs redzam katru dienu, jo to plaši izmanto elektrotehnikā. Piemēram, volframa pavedieni kvēlspuldzēs. Tas ir neaizstājams arī radio elektronikā. Elektroniskajām ierīcēm ir katodi un anodi, kas izgatavoti no šī metāla.

Sakausējuma kategorijas

Volframa un molibdēna apstrāde ir sarežģīta, taču ārkārtīgi izdevīga. Nozare zina vairākus zīmolus, starp kuriem ir biežāk un mazāk. Volframs ir tīrs, ar piedevām un sakausējumos ar citiem metāliem. Tādējādi BP pakāpes atšķiras - volframa un rēnija sakausējums; VL - ar lantāna oksīdu kā piedevu; VI - ar itrija oksīdu; VT - torija oksīds kā piedeva; VM - ar silīcija dioksīda un torija piedevu; VA - ar silīcija-sārmu un alumīnija piedevām; HF - tīrs volframs.

Volframs kalpo par pamatu cietajiem sakausējumiem, un volframa un molibdēna sakausējums, tāpat kā daži citi, ir karstumizturīgs. Tāpat ar viņa līdzdalību tiek sagatavots nodilumizturīgs instrumentu tērauds. No šiem sakausējumiemtiek izgatavotas daudzas dzinēju daļas - aviācija un kosmoss, elektrovakuuma ierīcēs - dažādas detaļas un pavedieni. Tā kā šī metāla blīvums ir ļoti augsts, to izmanto pretsvariem, lodēm un artilērijas lādiņiem, ballistiskajām raķetēm (lidojuma stabilizācija, volframs var izturēt visus simt astoņdesmit tūkstošus apgriezienu minūtē), īpaši ātrgaitas rotoriem., tiek izmantoti arī tādi metāli kā volframs, molibdēns. To pielietojums, kā redzam, ir ļoti plašs un vienmērīgs, varētu teikt, elegants.

Lietošanas jomas

Bez šiem retzemju metāliem, kas ir hroms, molibdēns, volframs, mūsdienās nevar iztikt ne medicīna, ne kodolfizika. Visu volframātu atsevišķi kristāli kalpo kā rentgenstaru, kā arī cita jonizējošā starojuma scintilācijas detektori. Volframa ditelurīdu (WTe_{2) izmanto siltumenerģijas pārvēršanai elektroenerģijā. Pat TIG metināšanā kā elektrods tiek izmantots volframs.}

Īpaši plaši tiek izmantoti volframa savienojumi. Kompozītmateriāli un cietie sakausējumi uz volframa karbīda bāzes ir nepieciešami gan metālu, gan nemetālisku konstrukciju apstrādei. Tas ir īpaši nepieciešams mašīnbūvē: frēzēšana, virpošana, kalšana, ēvelēšana. Cietie sakausējumi tagad ir neaizstājami urbumu urbšanai un kalnrūpniecībā, un šim nolūkam mums ir nepieciešams volframs, molibdēns - ražošanā ar to palīdzību tiek apgūtas jaunas tehnoloģijas.

Retzemju metālu izstrādājumu veidi

WS_{2 (volframa sulfīds) ir augstas temperatūras smērviela, kas var izturēt līdz pat piecsimt grādiem pēc Celsija. Ja tiek ražots ciets elektrolīts (augstas temperatūras degvielas šūnas), izmanto volframa trioksīdu. Tekstila, krāsu un laku rūpniecībā ir būtiski uzlabotas un sarežģītas tehnoloģijas, izmantojot volframa savienojumus kā katalizatoru un pigmentu organiskajā sintēzē.}

Rūpniecība ražo ļoti dažādus produktus, kas satur volframu, molibdēnu un citus retzemju metālus. Visizplatītākie ir elektrodi, stieple, volframa pulveris, loksne un stienis. Elektrodi nekad nekūst, tāpēc tos var izmantot ļoti leģētu tēraudu, krāsaino metālu un dažādu ķīmisko sastāvu materiālu metināšanai. Neviens cits elektrods nenodrošinās tik augstas stiprības metināšanu.

Molibdēns

Molibdēna sakausējumi un pats molibdēns ir ugunsizturīgi materiāli. Tīrā veidā to izmanto stieples vai lentes veidā apkures ierīcēm - elektriskajām krāsnīm, pat tām, kas darbojas ūdeņražā 1600 ° C temperatūrā. Molibdēna alva un stieple ir nepieciešama radioelektronikas rūpniecībā, tos izmanto arī rentgena inženierijā, no molibdēna izgatavo dažādas detaļas rentgenstaru lampām, elektroniskām lampām un vakuumierīcēm.

Turklāt molibdēnu, tāpat kā volframu, plaši izmanto tēraudu uzlabošanai. Molibdēna piedeva palielina izturību, rūdāmību, izturību pret koroziju, stingrību. Tāpēc volframs un molibdēns tiek izmantoti, lai radītu viskritiskākos produktus un visvairākgalvenās detaļas. Cietības labad šādā sakausējumā tiek ievadīti stelīti - hroms un kob alts, lai metinātu dilstošo detaļu malas. Hroms, molibdēns, volframs - šādu sakausējumu ir gandrīz neiespējami izdzēst. Turklāt viņam tika piešķirta viena no pirmajām vietām vairākos skābju un karstumizturīgos sakausējumos.

Space

Volframa un molibdēna sakausējums jebkuras raķetes un lidmašīnas galvas ādā. Stiprības ziņā pirmajā vietā ir volframs, bet otrajā vietā ir molibdēns. Tomēr īpatnējā stiprība aptuveni pusotra tūkstoša grādu pēc Celsija temperatūrā pirmajā vietā izvirza sakausējumus ar molibdēnu. Ja temperatūra ir vēl augstāka, tad volframs un tantals ir neuzvarami. Molibdēnu izmanto, lai izgatavotu šūnveida paneļus visiem lidojošiem kosmosa kuģiem, kapsulu apvalkus un raķešu apvalkus, kas atgriežas uz Zemes, siltummaiņus, siltuma vairogus, spārnu malu apdari, stabilizatorus.

Ja darba apstākļi ir sarežģīti, retzemju metāli palīdz. No šāda materiāla var sagaidīt augstu izturību pret oksidāciju un gāzu eroziju, augstu izturību un spēju izturēt triecienu. Daudzas turboreaktīvo un raķešu dzinēju daļas, astes apmales, turbīnu lāpstiņas, sprauslu aizbīdņi, vadības virsmas, raķešu dzinēju sprauslas un tā tālāk - molibdēns tiek galā ar visiem šiem sarežģītajiem darbiem.

Uz Zemes

Perspektīvi materiāli iekārtām, kas darbojas fosforskābē, sērskābē un sālsskābē, ir izgatavoti no molibdēna un tā sakausējumiem. Tas ir stabils pat izkausētā stiklā, un tāpēc stikla rūpniecība tiek plaši izmantotamolibdēns kā kausēšanas elektrodi.

Stieņi un veidnes vara, cinka un alumīnija sakausējumu augstspiediena liešanai ir izgatavotas no tā sakausējumiem. Ar molibdēnu tēraudus apstrādā zem spiediena - presformas, presformas, caurduršanas dzirnavu serdeņi. Arī pats molibdēna tērauds ir ievērojami uzlabots.