Tungsten, molibden: alaşım uygulaması

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-02 14:04

Madenciliğin teknik olarak mümkün ve ekonomik olarak mümkün olduğu durumlarda, çeşitli bileşiklerde ve endüstriyel konsantrasyonlarda tungsten içeren doğal mineral oluşumları - tungsten, cevherlerde molibden, ayrıca berilyum, kalay, bakır, bizmut, bazen cıva, antimon, gümüş, altın, arsenik, tantal, kükürt, skandiyum, niyobyum - gruplarının adına bakılırsa gezegen, bu tür nadir toprak metalleri açısından zengin değildir. Tungsten cevherinin ilişkili bir bileşeni - molibden, diğerleri gibi, zenginleştirme sırasında çıkarılır ve seçici veya toplu konsantrelere dönüştürülür.

Tungsten nasıl ortaya çıktı

İsveçli kimyager Karl Scheele, eğitim almış bir eczacı, kendi laboratuvarında deneyler yaptı. Orada insanlık için manganez, baryum, klor, hatta oksijen keşfetti. Hayatı boyunca keşifler yapmaktan başka bir şey yapmadı ve bunun için Stockholm Bilimler Akademisi'ne kabul edildi. Ve 1781'deki ölümünden kısa bir süre önce bile en sevdiği şeyi yapmadı.durdu, böylece bize harika bir hediye daha verdi.

Deney yaparken, Karl Scheele tungstenin (daha sonra onuruna şelit olarak adlandırılan bir mineral) hala bilinmeyen bir asidin tuzu olduğunu keşfetti. Bu çok büyük bir keşifti, ancak sadece iki yıl sonra İspanya'dan kimyagerler ve öğrencileri bu mineralden endüstrideki tüm varsayımları alt üst eden tamamen yeni bir elementi izole ettiler. Ancak bu devrim hemen gerçekleşmedi, tungstenin hangi istisnai özelliklere sahip olduğunun netleşmesi için bir asır geçti.

Ayrılık

Depozitoya bağlı olarak, tüm tungsten cevherleri iki türe ayrılır: eksojen ve endojen. İkincisi arasında, üç ana cevher oluşumunda birleştirilen skarn, pegmatit, damar-damar (hidrotermal), grazer türleri genetik cevher bulunur. Bunlar tungsten - kalay, tungsten - molibden, tungsten - polimetallerdir.

Bazen tungsten, hem kendisinin hem de şelitin yol boyunca çıkarıldığı pegma titlerde bulunur; beril, kasiterit, tantal, niyobatlar veya spodümen madenciliği yapar. Pegmatit yatakları - alüvyon plaser oluşumunun kaynakları - en çok Güneydoğu Asya ve Afrika'da gelişmiştir.

Hisse senetleri

Tungsten, cevherlerdeki molibden, granit intrüzyonları ile yakından ilişkilidir, bunların çatı birikintilerinin gözlendiği apikal kısımları, oldukça sık olarak hem iç hem de üst müdahaleci cevher stokları ile birlikte bulunur.

Şeklinde pelerin benzeri tortulardır,çoğunlukla düz yataklı izometrik ve oval. Sütunlu cevher kütleleri ve düzensiz şekilli ağlar da vardır. Molibden, tungsten ve diğer nadir toprak minerallerinin bulunduğu yatak rezervleri neredeyse hiçbir zaman büyük rezervlere sahip değildir. Cevherin sadece onlarca, çok nadiren yüz binlerce ton olduğu tahmin ediliyor.

Üretim

Molibden, tungsten ve diğer hidrotermal cevherler, derinlikte oldukça geniş olan - bir kilometreye kadar - tüm dik daldırma damarları serisini oluşturan granit masiflerinin ekzo ve endokontak bölgelerinde bulunur, çok daha az sıklıkla orada ortalama bir damar dalışıdır. Stok işleri de var. Cevher kütleleri, kuvars-molibdenit-şelit veya kuvars-şelit cevherleri ile serpiştirilmiş, genellikle molibden, beril ve bizmut ile kuvars-wolframit-kasiterit, kuvars-volframit kapanımlarından oluşur.

Genellikle bu tür cevherler küçük miktarlarda tungsten, molibden ve diğer nadir toprak metalleri içerir: tungsten yüzde yarımdan yüzde bir buçuka, daha sık olarak - daha az. Ve bu, aynı zamanda çok, çok küçük olan birkaç bin veya birkaç on binlerce ton cevher rezervi ile. Madencilik genellikle yer altı veya açık ocak yöntemleriyle yapılır.

Madencilik yöntemleri

Tungsten yatakları, ya katmanları çökerterek ya da mayınlı bloklardaki katmanlardaki cevheri yatay olarak büyüterek madencilik yöntemlerini içerir. Damarlar, skarn veya greisen birikintileri madenciliği yaparken iyi olan keçi dolgusu yöntemi de kullanılır.

Açık yolpanjur, skarn veya greisen tortuları veya plaserlerinin varlığını düşündürür. Tungsten, molibden cevherinin çıkarıldığı taş ocaklarında genellikle bir taşıma sistemi ve harici damping çalışır. Bu durumlarda, madencilik neredeyse tamamen mekanize edilir - yüzde doksan beş. Ancak iş burada bitmiyor. Cevherler zenginleştirme gerektirir, çünkü yalnızca en fazla yüzde bir buçuk oranında nadir toprak metalleri içerirler - tungsten, molibden.

Mevduat

Eski SSCB topraklarında, en önemli tungsten cevheri yatakları Kazakistan, Doğu Sibirya ve Uzak Doğu, Kafkaslar ve Orta Asya'da keşfedildi. Hepsi geliştirilmiyor. Yurtdışında özellikle Güney Kore ve Çin'de tungsten ve molibdenin işlenmesi yapılmaktadır. Dünyanın en önemli mevduatları var. Ayrıca tungsten Portekiz, Avustralya, Kanada, Bolivya, ABD, Fransa, Avusturya ve Türkiye'de çıkarılmaktadır.

Burada, Güneydoğu Asya ve Pasifik cevher kuşağının dünyadaki tüm tungsten rezervlerinin yüzde altmışından fazlasına sahip olduğu söylenmelidir. Toplamda, gezegenin keşfedilen yataklarında, toplam tungsten rezervleri bir buçuk milyon tondan çok daha azdır. Örneğin, yılda yaklaşık 4.278.200 ton altın çıkarılıyor (rezervlerde değil, kullanıma sunuluyor)

Özellikler

En refrakter metallerden biri olan tungsten, yüksek sıcaklıklarla ilişkili tüm alanlarda kelimenin tam anlamıyla vazgeçilmezdir. Wolframium (W) kimyasal elementi dördüncü grupta nasıldır?periyodik sistem. Atom kütlesi 183, 85 ve 74 numaradır. Açık gri renginden dolayı adını almıştır - Alman Kurt ve Rahm'dan "kurt" ve "krem", kelimenin tam anlamıyla "kurt köpüğü" olarak çevrilir. Refrakterliğine rağmen normal sıcaklıklarda stabildir. Tungsten sağlayan mineraller şelit ve volframittir.

Tungsten, süper sert ısıya dayanıklı çeliklerin en önemli bileşenlerinden biridir - yüksek hız ve takım çeliklerinin yanı sıra aynı özelliklere sahip alaşımlar - stellit, win vb. Ancak elektrik mühendisliğinde yaygın olarak kullanıldığı için her gün saf tungsten görüyoruz. Örneğin, akkor lambalardaki tungsten filamanları. Radyo elektroniğinde de vazgeçilmezdir. Elektronik cihazların bu metalden yapılmış katotları ve anotları vardır.

Alaşım kaliteleri

Tungsten ve molibden işleme zor ama son derece karlı. Endüstri, aralarında daha yaygın ve daha az olan birkaç marka biliyor. Tungsten, katkı maddeleri ile ve diğer metallerle alaşımlarda saftır. Bu nedenle, BP kaliteleri farklıdır - bir tungsten ve renyum alaşımı; VL - katkı maddesi olarak lantan oksit ile; VI - itriyum oksit ile; VT - katkı maddesi olarak toryum oksit; VM - silika ve toryum katkılı; VA - silikon-alkali ve alüminyum katkı maddeleri ile; HF - saf tungsten.

Tungsten sert alaşımlar için temel görevi görür ve tungsten ve molibden alaşımı diğerleri gibi ısıya dayanıklıdır. Ayrıca katılımıyla aşınmaya dayanıklı takım çeliği hazırlanır. Bu alaşımlardanmotorların birçok parçası yapılır - havacılık ve uzay, elektrovakum cihazlarında - çeşitli parçalar ve filamentler. Bu metalin yoğunluğu çok yüksek olduğu için, karşı ağırlıklar, mermiler ve topçu mermileri, balistik füzeler (uçuş stabilizasyonu, tungsten dakikada yüz seksen bin devire dayanabilir), ultra yüksek hızlı rotorlar için kullanılır. tungsten, molibden gibi metaller de kullanılmaktadır. Uygulamaları, gördüğümüz gibi, çok geniş ve hatta denilebilir ki, zarif.

Uygulama alanları

Krom, molibden, tungsten olan bu nadir toprak metalleri olmadan bugün ne tıp ne de nükleer fizik yapamaz. Tüm tungstatların tek kristalleri, diğer iyonlaştırıcı radyasyonların yanı sıra X ışınlarının sintilasyon dedektörleri olarak hizmet eder. Tungsten ditellürid (WTe_{2) termal enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülmesinde kullanılır. TIG kaynağı bile elektrot olarak tungsten kullanır.}

Tungsten bileşikleri özellikle yaygın olarak kullanılmaktadır. Hem metallerin hem de metalik olmayan yapıların işlenmesi için tungsten karbür bazlı kompozit malzemeler ve sert alaşımlar gereklidir. Bu özellikle makine mühendisliğinde gereklidir: frezeleme, tornalama, keskileme, planya. Sert alaşımlar artık sondaj kuyuları için ve madencilik endüstrisinde vazgeçilmezdir ve bunun için tungsten, molibdene ihtiyacımız var - üretim onların yardımıyla yeni teknolojilerde ustalaşıyor.

Nadir toprak metal ürünleri türleri

WS_{2 (tungsten sülfür), beş yüz santigrat dereceye kadar dayanabilen yüksek sıcaklık gresidir. Katı bir elektrolit üretildiğinde (yüksek sıcaklıklı yakıt hücreleri), tungsten trioksit kullanılır. Tekstil, boya ve vernik endüstrileri, organik sentezde katalizör ve pigment olarak tungsten bileşiklerini kullanarak önemli ölçüde gelişmiş ve karmaşık teknolojilere sahiptir.}

Endüstri, tungsten, molibden ve diğer nadir toprak metallerini içeren çok çeşitli ürünler üretir. En yaygın olanları elektrotlar, tel, tungsten tozu, levha ve çubuktur. Elektrotlar asla erimez ve bu nedenle yüksek alaşımlı çeliklerin, demir dışı metallerin ve farklı kimyasal bileşime sahip malzemelerin kaynağında kullanılabilir. Başka hiçbir elektrot bu kadar yüksek mukavemetli bir kaynak sağlamaz.

Molibden

Molibden alaşımları ve molibdenin kendisi refrakter malzemelerdir. Saf haliyle, ısıtma cihazları için bir tel veya bant şeklinde kullanılır - elektrikli fırınlar, hatta 1600 ° C sıcaklıkta hidrojende çalışanlar bile. Radyo-elektronik endüstrisinde molibden kalay ve tel gereklidir, bunlar ayrıca X-ray mühendisliğinde kullanılır, molibden X-ray tüpleri, elektronik lambalar ve vakum cihazları için çeşitli parçalar yapmak için kullanılır.

Ayrıca molibden, tungsten gibi, çelikleri geliştirmek için yaygın olarak kullanılır. Molibden katkısı mukavemeti, sertleşebilirliği, korozyon direncini, tokluğu arttırır. Bu nedenle, en kritik ürünleri oluşturmak için tungsten ve molibden kullanılır ve enana detaylar. Sertlik için, aşınma parçalarının kenarlarını kaynaklamak için stelitler - krom ve kob alt - böyle bir alaşıma eklenir. Krom, molibden, tungsten - böyle bir alaşımın silinmesi neredeyse imkansızdır. Ayrıca, bir dizi aside dayanıklı ve ısıya dayanıklı alaşımda ilk sıralardan biri verildi.

Uzay

Herhangi bir roket ve uçağın kafasının derisinde bulunan tungsten ve molibden alaşımı. Mukavemet açısından tungsten ilk sırada ve molibden ikinci sırada. Bununla birlikte, yaklaşık bir buçuk bin santigrat derece sıcaklıktaki özgül mukavemet, molibdenli alaşımları ilk sıraya getirir. Sıcaklıklar daha da yüksekse, tungsten ve tantal yenilmezdir. Molibden, tüm uçan uzay araçlarının petek panellerini, Dünya'ya dönen kapsül ve roket kabuklarını, ısı eşanjörlerini, ısı kalkanlarını, kanat kenarı trimlerini, dengeleyicileri yapmak için kullanılır.

Çalışma koşullarının zor olduğu yerlerde, nadir toprak metalleri yardımcı olur. Böyle bir malzemeden oksidasyona ve gaz erozyonuna karşı yüksek direnç, yüksek mukavemet ve darbeye dayanma yeteneği beklenebilir. Turbojet ve roket motorlarının birçok parçası, kuyruk etekleri, türbin kanatları, nozul kepenkleri, kontrol yüzeyleri, roket motoru nozulları vb. - molibden tüm bu zor işlerin üstesinden gelir.

Yeryüzünde

Fosforik, sülfürik ve hidroklorik asitlerde çalışan ekipman için umut verici malzemeler molibden ve alaşımlarından yapılmıştır. Erimiş camda bile kararlıdır ve bu nedenle cam endüstrisi yaygın olarak kullanır.eritme elektrotları olarak molibden.

Bakır, çinko ve alüminyum alaşımlarının yüksek basınçlı dökümü için çubuklar ve kalıplar, alaşımlarından yapılır. Molibden ile çelikler basınç altında işlenir - pres kalıpları, kalıplar, delici değirmenlerin mandrelleri. Molibden çeliğinin kendisi de büyük ölçüde geliştirildi.