טונגסטן, מוליבדן: יישום סגסוגת

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-02 13:54

תצורות מינרלים טבעיים המכילים טונגסטן בתרכובות שונות ובריכוזים תעשייתיים, כאשר הכרייה אפשרית מבחינה טכנית וכלכלית - טונגסטן, מוליבדן בעפרות, כמו גם בריליום, בדיל, נחושת, ביסמוט, מדי פעם כספית, אנטימון, כסף, זהב, ארסן, טנטלום, גופרית, סקנדיום, ניוביום - כוכב הלכת, אם לשפוט לפי שם הקבוצה שלהם, אינו עשיר במתכות אדמה נדירות כל כך. מרכיב קשור של עפרות טונגסטן - מוליבדן, כמו רוב האחרים, מופק במהלך העשרה ומומר לתרכיזים סלקטיביים או קולקטיביים.

איך הופיע טונגסטן

הכימאי השבדי קארל שילה, רוקח בהכשרתו, ערך ניסויים במעבדה שלו. שם הוא גילה מנגן, בריום, כלור, אפילו חמצן עבור האנושות. כל חייו לא עשה דבר מלבד גילוי תגליות, שבגינן התקבל לאקדמיה למדעים בשטוקהולם. ואפילו זמן קצר לפני מותו בשנת 1781, הוא לא עשה את הדבר האהוב עליו.נעצר, ובכך העניק לנו עוד מתנה נפלאה.

תוך כדי ניסוי, קארל שילה גילה שטונגסטן (מינרל שנקרא מאוחר יותר שיליט לכבודו) הוא מלח של חומצה כלשהי שעדיין לא ידועה. זה היה תגלית ענקית, אבל רק שנתיים לאחר מכן, כימאים מספרד ותלמידיו בודדו יסוד חדש לחלוטין מהמינרל הזה, מה שהפך את כל ההנחות בתעשייה. עם זאת, המהפכה הזו לא התרחשה מיד, מאה שנה חלפה לפני שהתברר אילו תכונות יוצאות דופן יש לטונגסטן.

הפרדה

בהתאם להפקדה, כל עפרות הטונגסטן מחולקות לשני סוגים: אקסוגניים ואנדוגניים. בין האחרונים ניתן למצוא סוגים סקרן, פגמטיט, וריד-ווריד (הידרותרמי), גראז'רים של עפרות גנטיות, המשולבים לשלוש תצורות עפרות עיקריות. אלו הם טונגסטן - פח, טונגסטן - מוליבדן, טונגסטן - פולי מתכות.

לפעמים נמצא טונגסטן בפגמטיטים, ומשם מופקים גם אותו וגם סכילייט בדרך, כורים בריל, קסטיריט, טנטלום, ניובטים או ספודומן. מרבצי פגמטיט - מקורות להיווצרות סחף - מפותחים יותר מכל בדרום מזרח אסיה ואפריקה.

Stocks

טונגסטן, מוליבדן בעפרות קשורים קשר הדוק לחדירות גרניט, חלקיהם הקודקודים, שבהם נצפים מרבצי גג, מלווה לעתים קרובות בעבודות עפרות, הן תוך-חודרניות והן על-פולשניות.

צורתם משקעים דמויי גלימה,איזומטרי וסגלגל עם מצעים שטוחים לרוב. ישנם גם גופי עפרות עמודים ומפעלי מלאי בעלי צורה לא סדירה. במאגרי המרבצים שבהם נמצאים מוליבדן, טונגסטן ומינרלים נדירים אחרים כמעט אף פעם אין עתודות גדולות. עפרות מוערכות בעשרות בלבד, לעתים רחוקות מאוד מאות אלפי טונות.

Production

מוליבדן, טונגסטן ועפרות הידרותרמיות אחרות ממוקמים באזורי מגע אקסו-ואנדו-מגע של מאסי גרניט, שנוצרים די ממושכים לעומק - עד קילומטר - סדרה שלמה של ורידים של טבילה תלולה, הרבה פחות לעתים קרובות שם. הוא טבילה ממוצעת של הווריד. יש גם מפעלי מלאי. גופי עפרות מורכבים מתכלילים של קוורץ-וולפרמיט-קסיטיריט, קוורץ-וולפרמיט, לרוב עם מוליבדן, בריל וביסמוט, משובצים בעפרות קוורץ-מוליבדניט-שחלייט או קוורץ-שחלייט.

בדרך כלל עפרות כאלה מכילות טונגסטן, מוליבדן, מתכת אדמה נדירה אחרת בכמויות קטנות: טונגסטן מחצי אחוז עד אחוז וחצי, לעתים קרובות יותר - פחות. וזה עם מאגרי עפרות של כמה אלפי או כמה עשרות אלפי טונות, וזה גם מאוד מאוד קטן. הכרייה מתבצעת בדרך כלל בשיטות תת קרקעיות או בורות פתוחים.

שיטות כרייה

מרבצי טונגסטן כוללים שיטות כרייה או על ידי קריסת שכבות או על ידי הגדלה אופקית של עפרות בשכבות בלוקים ממוקרים. נעשה שימוש גם בשיטת מילוי הגפה, וזה טוב בעת כריית ורידים, משקעי skarn או גריסן.

דרך פתוחהמרמז על נוכחות של עבודות תריסים, משקעי סקרן או גריסן או מניחים. במחצבות שבהן כורים טונגסטן, עפרות מוליבדן, פועלת בדרך כלל מערכת הובלה והשלכה חיצונית. במקרים אלו הכרייה ממוכנת כמעט לחלוטין - תשעים וחמישה אחוזים. אבל העבודה לא מסתיימת כאן. עפרות דורשות הטבה, מכיוון שרק אחוז וחצי לכל היותר הן מכילות מתכות אדמה נדירות - טונגסטן, מוליבדן.

הפקדות

בשטחה של ברית המועצות לשעבר, המרבצים המשמעותיים ביותר של עפרות טונגסטן נחקרו בקזחסטן, מזרח סיביר והמזרח הרחוק, הקווקז ומרכז אסיה. לא כולם מפותחים. בחו"ל, העיבוד של טונגסטן ומוליבדן מתבצע במיוחד בדרום קוריאה ובסין. יש את הפיקדונות הכי משמעותיים בעולם. בנוסף, טונגסטן נכרה בפורטוגל, אוסטרליה, קנדה, בוליביה, ארה"ב, צרפת, אוסטריה וטורקיה.

יש לומר כאן שלדרום מזרח אסיה וחגורת העפרות השקט שלה יש יותר משישים אחוזים מכל מאגרי הטונגסטן על פני כדור הארץ. בסך הכל, במרבצים שנחקרו של כוכב הלכת, הרזרבות הכוללות של טונגסטן הם הרבה פחות ממיליון וחצי טון. לדוגמה, כ-4,278,200 טון זהב נכרים מדי שנה (לא ברזרבות, אלא מופעל)

Properties

בהיותה אחת המתכות העמידות ביותר, טונגסטן הוא ממש הכרחי בכל האזורים הקשורים לטמפרטורות גבוהות. כיצד היסוד הכימי וולפריום (W) נמצא בקבוצה הרביעיתמערכת תקופתית. המסה האטומית שלו היא 183, 85, ומספר 74. הוא קיבל את שמו בשל צבעו האפור הבהיר - מהגרמנית וולף ורהם מתורגמים ל"זאב" ו"שמנת", מילולית - "קצף זאב". למרות עמידותו, הוא יציב בטמפרטורות רגילות. המינרלים המספקים טונגסטן הם scheelite ו-wolframite.

טונגסטן הוא אחד המרכיבים החשובים ביותר של פלדות עמידות חום סופר-קשות - מהירות גבוהה ופלדות כלי עבודה, כמו גם סגסוגות בעלות אותן תכונות - stellite, win וכן הלאה. אבל אנחנו רואים טונגסטן טהור כל יום, מכיוון שהוא נמצא בשימוש נרחב בהנדסת חשמל. לדוגמה, חוטי טונגסטן במנורות ליבון. זה גם הכרחי באלקטרוניקה רדיו. למכשירים אלקטרוניים יש קתודות ואנודות העשויות ממתכת זו.

ציוני סגסוגת

עיבוד טונגסטן ומוליבדן הוא קשה אך רווחי ביותר. התעשייה מכירה מספר מותגים, ביניהם נפוצים יותר ופחות. טונגסטן הוא טהור, עם תוספים ובסגסוגות עם מתכות אחרות. לפיכך, דרגות BP שונות - סגסוגת של טונגסטן ורניום; VL - עם תחמוצת לנתנום כתוסף; VI - עם תחמוצת איטריום; VT - תחמוצת תוריום כתוסף; VM - עם תוסף סיליקה ותוריום; VA - עם תוספי סיליקון-אלקלי ואלומיניום; HF - טונגסטן טהור.

טונגסטן משמש כבסיס לסגסוגות קשות, וסגסוגת של טונגסטן ומוליבדן עמידה בחום, כמו כמה אחרות. כמו כן, בהשתתפותו מכינים פלדת כלים עמידה בפני שחיקה. מסגסוגות אלוחלקים רבים של מנועים עשויים - תעופה וחלל, במכשירי אלקטרו-וואקום - חלקים וחוטים שונים. מכיוון שהצפיפות של מתכת זו גבוהה מאוד, היא משמשת למשקל נגד, לכדורים ולפגזי ארטילריה, לטילים בליסטיים (ייצוב טיסה, טונגסטן יכול לעמוד בכל מאה ושמונים אלף סיבובים לדקה), לרוטורים בעלי מהירות גבוהה במיוחד., מתכות כגון טונגסטן, מוליבדן משמשים גם. היישום שלהם, כפי שאנו רואים, רחב מאוד ואפילו, אפשר לומר, אלגנטי.

אזורי יישום

ללא מתכות האדמה הנדירות הללו, שהן כרום, מוליבדן, טונגסטן, לא הרפואה או הפיזיקה הגרעינית יכולות לעשות היום. גבישים בודדים של כל הטונגסטטים משמשים כגלאי נצנוץ של קרני רנטגן, כמו גם קרינות מייננות אחרות. טונגסטן דיטלוריד (WTe_{2) משמש בהמרה של אנרגיה תרמית לאנרגיה חשמלית. אפילו ריתוך TIG משתמש בטונגסטן כאלקטרודה.}

תרכובות טונגסטן נמצאות בשימוש נרחב במיוחד. יש צורך בחומרים מרוכבים וסגסוגות קשות המבוססות על טונגסטן קרביד לעיבוד מתכות ומבנים לא מתכתיים כאחד. זה נחוץ במיוחד בהנדסת מכונות: כרסום, חריטה, סיתות, הקצעה. סגסוגות קשות הן חיוניות כיום לקידוח בארות ובתעשיית הכרייה, ולשם כך אנו זקוקים לטונגסטן, מוליבדן - הייצור שולט בטכנולוגיות חדשות בעזרתן.

סוגי מוצרי מתכת אדמה נדירים

WS_{2 (טונגסטן גופרתי) הוא גריז בטמפרטורה גבוהה שיכול לעמוד עד חמש מאות מעלות צלזיוס. כאשר מיוצר אלקטרוליט מוצק (תאי דלק בטמפרטורה גבוהה), נעשה שימוש בטריאוקסיד טונגסטן. תעשיות הטקסטיל, הצבע והלכה שיפרו באופן משמעותי טכנולוגיות מסובכות, תוך שימוש בתרכובות טונגסטן כזרז ופיגמנט בסינתזה אורגנית.}

התעשייה מייצרת מגוון עצום של מוצרים המכילים טונגסטן, מוליבדן ומתכות נדירות אחרות. הנפוצים ביותר הם אלקטרודות, תיל, אבקת טונגסטן, יריעה ומוט. האלקטרודות לעולם אינן נמסות ולכן ניתן להשתמש בהן לריתוך פלדות מסגסוגת גבוהה, מתכות לא ברזליות וחומרים בעלי הרכב כימי שונה. אף אלקטרודה אחרת לא תספק ריתוך בעל חוזק כה גבוה.

מוליבדן

סגסוגות מוליבדן והמוליבדן עצמו הם חומרים עקשן. בצורתו הטהורה, הוא משמש בצורה של חוט או סרט למכשירי חימום - תנורים חשמליים, אפילו אלה הפועלים במימן בטמפרטורה של 1600 מעלות צלזיוס. דרושים פח וחוט מוליבדן בתעשיית הרדיו-אלקטרונית, הם משמשים גם בהנדסת קרני רנטגן, מוליבדן משמש לייצור חלקים שונים לשפופרות רנטגן, מנורות אלקטרוניות ומכשירי ואקום.

בנוסף, מוליבדן, כמו טונגסטן, נמצא בשימוש נרחב לשיפור פלדות. תוסף מוליבדן מגביר חוזק, יכולת התקשות, עמידות בפני קורוזיה, קשיחות. לכן, טונגסטן ומוליבדן משמשים ליצירת המוצרים הקריטיים ביותר והכי הרבה ביותרפרטים עיקריים. עבור קשיות, סטליטים - כרום וקובלט - מוכנסים לסגסוגת כזו על מנת לרתך את הקצוות של חלקי שחיקה. כרום, מוליבדן, טונגסטן - סגסוגת כזו כמעט בלתי אפשרי למחוק. כמו כן, הוא קיבל את אחד המקומות הראשונים במספר סגסוגות עמידות חומצה ועמידות בחום.

Space

סגסוגת של טונגסטן ומוליבדן בעור הראש של כל רקטה וכלי טיס. מבחינת חוזק, טונגסטן נמצא במקום הראשון, והמוליבדן במקום השני. עם זאת, חוזק ספציפי בטמפרטורות של כאלף וחצי מעלות צלזיוס מביא סגסוגות עם מוליבדן למקום הראשון. אם הטמפרטורות גבוהות עוד יותר, אז טונגסטן וטנטלום הם בלתי מנוצחים. מוליבדן משמש לייצור לוחות חלת דבש של כל החללית המעופפת, קונכיות של קפסולות ורקטות שחוזרות לכדור הארץ, מחליפי חום, מגיני חום, חיתוך קצוות כנפיים, מייצבים.

במקומות שבהם תנאי העבודה קשים, מתכות אדמה נדירות עוזרות. מחומר כזה ניתן לצפות לעמידות גבוהה בפני חמצון ושחיקת גזים, חוזק גבוה ויכולת עמידה בפני פגיעה. חלקים רבים של מנועי טורבו-סילון ורקטות, חצאיות זנב, להבי טורבינה, תריסי פיות, משטחי בקרה, חרירי מנועי רקטות וכן הלאה - מוליבדן מתמודד עם כל העבודות הקשות הללו.

בכדור הארץ

חומרים מבטיחים לציוד הפועל בחומצות זרחתיות, גופריתיות והידרוכלוריות עשויים ממוליבדן וסגסוגותיו. זה יציב אפילו בזכוכית מותכת, ולכן תעשיית הזכוכית עושה שימוש נרחבמוליבדן כאלקטרודות להתכה.

מוטות ותבניות ליציקה בלחץ גבוה של סגסוגות נחושת, אבץ ואלומיניום עשויות מסגסוגותיה. עם מוליבדן, פלדות מעובדות בלחץ - מתות עיתונות, מתות, מדרסים של טחנות נוקבות. גם פלדת המוליבדן עצמה השתפרה מאוד.