Wolfram, molybden: aplikace slitiny

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-02 13:51

Přírodní minerální útvary, které obsahují wolfram v různých sloučeninách a průmyslových koncentracích, kdy je těžba technicky možná a ekonomicky proveditelná - wolfram, molybden v rudách, dále berylium, cín, měď, vizmut, příležitostně rtuť, antimon, stříbro, zlato, arsen, tantal, síra, skandium, niob - planeta, soudě podle názvu jejich skupiny, není bohatá na takové kovy vzácných zemin. Přidružená složka wolframové rudy - molybden, stejně jako většina ostatních, je extrahována během obohacování a přeměněna na selektivní nebo hromadné koncentráty.

Jak se objevil wolfram

Švédský chemik Karl Scheele, vystudovaný farmaceut, prováděl experimenty ve své vlastní laboratoři. Tam objevil mangan, baryum, chlór, dokonce i kyslík pro lidstvo. Celý život nedělal nic jiného, než že dělal objevy, za což byl přijat do Stockholmské akademie věd. A ani krátce před svou smrtí v roce 1781 svou oblíbenou věc neudělal.zastavil, čímž nám dal další úžasný dárek.

Karl Scheele při experimentování zjistil, že wolfram (minerál později nazvaný na jeho počest scheelit) je sůl nějaké dosud neznámé kyseliny. Byl to obrovský objev, ale jen o dva roky později chemici ze Španělska a jeho studenti izolovali z tohoto minerálu zcela nový prvek, který obrátil všechny postuláty v průmyslu naruby. Tato revoluce však nenastala hned, uplynulo století, než se ukázalo, jaké výjimečné vlastnosti wolfram má.

Oddělení

V závislosti na ložisku se všechny wolframové rudy dělí na dva typy: exogenní a endogenní. Mezi posledně jmenované patří skarnové, pegmatitové, žilno-žilní (hydrotermální), grazerové typy genetických rud, které jsou spojeny do tří hlavních rudních formací. Jedná se o wolfram - cín, wolfram - molybden, wolfram - polymetaly.

Někdy se wolfram nachází v pegmatitech, odkud se cestou získává on i scheelit, těží se beryl, kassiterit, tantal, niobáty nebo spodumen. Ložiska pegmatitu – zdroje tvorby aluviálních rozsypů – jsou vyvinuta především v jihovýchodní Asii a Africe.

Akcie

Tungsten, molybden v rudách úzce souvisí s žulovými intruzemi, jejich vrcholovými částmi, kde jsou pozorovány střešní nánosy, poměrně často doprovázené skladištěm rud, intra- i supraintruzivní.

Jsou to ve tvaru pláště podobné nánosy,izometrické a oválné s nejčastěji plochým lůžkem. Jsou zde také sloupcová rudní tělesa a nepravidelně tvarované zásobárny. Zásoby ložisek, kde se vyskytuje molybden, wolfram a další nerosty vzácných zemin, téměř nikdy nemají velké zásoby. Ruda se odhaduje pouze na desítky, velmi zřídka stovky tisíc tun.

Produkce

Molybden, wolfram a další hydrotermální rudy se nacházejí v zónách exo- a endokontaktu žulových masivů, které tvoří do hloubky značně rozšířené - až kilometr - celé řady žil strmého spádu, mnohem méně často tam je průměrný pokles žíly. Existují také sklady. Rudná tělesa jsou složena z křemen-wolframit-kasiterit, křemen-wolframitové inkluze, často s molybdenem, berylem a vizmutem, proložené křemenno-molybdenit-scheelitovými nebo křemenno-scheelitovými rudami.

Takové rudy obvykle obsahují wolfram, molybden, další kovy vzácných zemin v malých množstvích: wolfram od půl procenta do jednoho a půl procenta, častěji - méně. A to se zásobami rudy v řádu několika tisíc nebo několika desítek tisíc tun, což je také velmi, velmi malé. Těžba se obvykle provádí podzemními nebo otevřenými jámy.

Metody těžby

Ložiska wolframu zahrnují těžební metody buď srážení vrstev, nebo horizontální zvětšování rudy ve vrstvách v těžených blocích. Používá se také metoda goaf backfill, která je dobrá při těžbě žil, ložisek skarnu nebo greisenu.

Otevřená cestanaznačuje přítomnost okenic, nánosů skarnu nebo greisenu nebo rýhovačů. V lomech, kde se těží wolframová, molybdenová ruda, obvykle funguje dopravní systém a externí skládky. Těžba je v těchto případech téměř kompletně mechanizovaná – z devadesáti pěti procent. Tím ale práce nekončí. Rudy vyžadují beneficiaci, protože pouze maximálně jeden a půl procenta obsahují kovy vzácných zemin - wolfram, molybden.

Vklady

Na území bývalého SSSR byla prozkoumána nejvýznamnější ložiska wolframové rudy v Kazachstánu, na východní Sibiři a na Dálném východě, na Kavkaze a ve střední Asii. Ne všechny se vyvíjejí. V zahraničí se zpracování wolframu a molybdenu provádí zejména v Jižní Koreji a Číně. Jsou zde nejvýznamnější ložiska na světě. Kromě toho se wolfram těží v Portugalsku, Austrálii, Kanadě, Bolívii, USA, Francii, Rakousku a Turecku.

Zde je třeba říci, že jihovýchodní Asie a její tichomořský rudní pás mají více než šedesát procent všech zásob wolframu na Zemi. Celkově jsou v prozkoumaných ložiskách planety celkové zásoby wolframu mnohem menší než jeden a půl milionu tun. Například se ročně vytěží asi 4 278 200 tun zlata (ne v rezervách, ale dá se do užívání)

Vlastnosti

Temto wolframem je jeden z nejvíce žáruvzdorných kovů doslova nepostradatelný ve všech oblastech, které jsou spojeny s vysokými teplotami. Jak je chemický prvek Wolframium (W) ve čtvrté skupiněperiodický systém. Jeho atomová hmotnost je 183, 85 a číslo 74. Svůj název dostal díky své světle šedé barvě - z němčiny Wolf a Rahm se překládají jako "vlk" a "krém", doslova - "vlčí pěna". Navzdory své žáruvzdornosti je stabilní za běžných teplot. Minerály, které dodávají wolfram, jsou scheelit a wolframit.

wolfram je jednou z nejdůležitějších součástí supertvrdých žáruvzdorných ocelí - rychlořezných a nástrojových ocelí, stejně jako slitin se stejnými vlastnostmi - stelit, win a tak dále. Čistý wolfram ale vidíme každý den, protože se hojně používá v elektrotechnice. Například wolframová vlákna v žárovkách. Je také nepostradatelný v radioelektronice. Elektronická zařízení mají katody a anody vyrobené z tohoto kovu.

Třídy slitin

Zpracování wolframu a molybdenu je obtížné, ale extrémně ziskové. Průmysl zná několik značek, mezi nimiž je běžnějších i méně. Wolfram je čistý, s přísadami a ve slitinách s jinými kovy. Třídy BP se tedy liší - slitina wolframu a rhenia; VL - s oxidem lanthanitým jako přísadou; VI - s oxidem yttritým; VT - oxid thorium jako přísada; VM - s přísadou oxidu křemičitého a thoria; VA - s přísadami křemíku, alkálií a hliníku; HF - čistý wolfram.

wolfram slouží jako základ pro tvrdé slitiny a slitina wolframu a molybdenu je tepelně odolná, stejně jako některé další. Za jeho účasti je také připravena nástrojová ocel odolná proti opotřebení. Z těchto slitinvyrábí se mnoho částí motorů - letectví a kosmonautiky, v elektrovakuových zařízeních - různé části a vlákna. Protože hustota tohoto kovu je velmi vysoká, používá se pro protizávaží, pro střely a dělostřelecké granáty, pro balistické střely (stabilizace letu, wolfram vydrží všech sto osmdesát tisíc otáček za minutu), pro ultrarychlé rotory používají se také kovy jako wolfram, molybden. Jejich použití, jak vidíme, je velmi široké a dokonce, dalo by se říci, elegantní.

Oblasti použití

Bez těchto kovů vzácných zemin, kterými jsou chrom, molybden, wolfram, se dnes neobejde ani medicína, ani jaderná fyzika. Monokrystaly všech wolframanů slouží jako scintilační detektory rentgenového záření, ale i jiného ionizujícího záření. Ditellurid wolframu (WTe_{2) se používá při přeměně tepelné energie na elektrickou energii. I svařování TIG používá jako elektrodu wolfram.}

Sloučeniny wolframu jsou obzvláště široce používány. Pro obrábění kovů i nekovových konstrukcí jsou zapotřebí kompozitní materiály a tvrdé slitiny na bázi karbidu wolframu. To je nutné zejména ve strojírenství: frézování, soustružení, sekání, hoblování. Tvrdé slitiny jsou dnes nepostradatelné pro vrtání studní a v těžebním průmyslu, a k tomu potřebujeme wolfram, molybden - výroba s jejich pomocí ovládá nové technologie.

Typy výrobků z kovů vzácných zemin

WS_{2 (sulfid wolframu) je vysokoteplotní mazivo, které vydrží až pět set stupňů Celsia. Tam, kde se vyrábí pevný elektrolyt (vysokoteplotní palivové články), se používá oxid wolframový. Textilní průmysl, průmysl barev a laků výrazně zlepšil a zkomplikoval technologie využívající sloučeniny wolframu jako katalyzátor a pigment v organické syntéze.}

Průmysl vyrábí obrovské množství produktů obsahujících wolfram, molybden a další kovy vzácných zemin. Nejběžnější jsou elektrody, drát, wolframový prášek, plech a tyč. Elektrody se nikdy neroztaví, a proto je lze použít pro svařování vysoce legovaných ocelí, neželezných kovů a materiálů s různým chemickým složením. Žádná jiná elektroda nezajistí tak vysokou pevnost svaru.

Molybden

Slitiny molybdenu a samotný molybden jsou žáruvzdorné materiály. Ve své čisté formě se používá ve formě drátu nebo pásky pro topná zařízení - elektrické pece, dokonce i ty, které pracují na vodík při teplotě 1600 ° C. Molybdenový cín a drát jsou potřebné v radioelektronickém průmyslu, používají se také v rentgenovém inženýrství, molybden se používá k výrobě různých dílů pro rentgenky, elektronické lampy a vakuová zařízení.

Kromě toho se molybden, stejně jako wolfram, široce používá ke zlepšení ocelí. Přísada molybden zvyšuje pevnost, prokalitelnost, odolnost proti korozi, houževnatost. Proto se wolfram a molybden používají k výrobě nejkritičtějších produktů a nejvícehlavní detaily. Pro tvrdost se do takové slitiny zavádějí stelity - chrom a kob alt, aby se svařily hrany opotřebitelných dílů. Chrom, molybden, wolfram - takovou slitinu je téměř nemožné vymazat. Také získal jedno z prvních míst v řadě slitin odolných vůči kyselinám a teplu.

Mezerník

Slitina wolframu a molybdenu v kůži hlavy jakékoli rakety a letadla. Z hlediska pevnosti je na prvním místě wolfram a na druhém molybden. Měrná pevnost při teplotách kolem jednoho a půl tisíce stupňů Celsia však přivádí slitiny s molybdenem na první místo. Pokud jsou teploty ještě vyšší, pak jsou wolfram a tantal neporazitelné. Molybden se používá k výrobě voštinových panelů všech létajících kosmických lodí, plášťů kapslí a raket, které se vracejí na Zemi, výměníků tepla, tepelných štítů, obložení hran křídel, stabilizátorů.

Tam, kde jsou pracovní podmínky obtížné, pomáhají kovy vzácných zemin. Od takového materiálu lze očekávat vysokou odolnost proti oxidaci a plynové erozi, vysokou pevnost a schopnost odolávat nárazům. Mnoho částí proudových a raketových motorů, ocasních zástěrek, lopatek turbín, uzávěrů trysek, řídicích ploch, trysek raketových motorů a tak dále – molybden si poradí se všemi těmito obtížnými úkoly.

Na Zemi

Slibné materiály pro zařízení, která pracují s kyselinou fosforečnou, sírovou a chlorovodíkovou, jsou vyrobeny z molybdenu a jeho slitin. Je stabilní i v roztaveném skle, a proto se ve sklářském průmyslu široce používámolybden jako elektrody pro tavení.

Z jeho slitin jsou vyrobeny tyče a formy pro vysokotlaké lití slitin mědi, zinku a hliníku. S molybdenem se oceli zpracovávají pod tlakem - lisovací zápustky, zápustky, trny děrovacích mlýnů. Samotná molybdenová ocel je také výrazně vylepšena.