Volframi, molybdeeni: seossovellus

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-02 13:54

Luonnollisia mineraalimuodostelmia, jotka sisältävät volframia erilaisissa yhdisteissä ja teollisissa pitoisuuksissa, kun louhinta on teknisesti mahdollista ja taloudellisesti mahdollista - volframi, molybdeeni malmeissa sekä beryllium, tina, kupari, vismutti, joskus elohopea, antimoni, hopea, kulta, arseeni, tantaali, rikki, skandium, niobium - planeetalla, heidän ryhmänsä nimestä päätellen, ei ole runsaasti tällaisia harvinaisia maametalleja. Volframimalmiin liittyvä komponentti - molybdeeni, kuten useimmat muutkin, uutetaan rikastamisen aikana ja muunnetaan selektiivisiksi tai kollektiivisiksi rikasteiksi.

Kuinka volframi ilmestyi

Ruotsalainen kemisti Karl Scheele, koulutukseltaan farmaseutti, suoritti kokeita omassa laboratoriossaan. Siellä hän löysi mangaania, bariumia, klooria ja jopa happea ihmiskunnalle. Koko ikänsä hän ei tehnyt muuta kuin löytöjä, joita varten hänet hyväksyttiin Tukholman tiedeakatemiaan. Ja edes vähän ennen kuolemaansa vuonna 1781, hän ei tehnyt suosikkiasiaansa.pysähtyi, antaen näin meille toisen upean lahjan.

Kokeilun aikana Karl Scheele havaitsi, että volframi (mineraali, joka nimettiin myöhemmin hänen kunniakseen scheeliitiksi) on jonkin vielä tuntemattoman hapon suola. Se oli v altava löytö, mutta vasta kaksi vuotta myöhemmin espanjalaiset kemistit ja hänen oppilaansa eristivät tästä mineraalista täysin uuden alkuaineen, joka käänsi kaikki teollisuuden oletukset ylösalaisin. Tämä vallankumous ei kuitenkaan tapahtunut heti, kului vuosisata ennen kuin kävi selväksi, mitä poikkeuksellisia ominaisuuksia volframilla on.

Erotus

Esiintymästä riippuen kaikki volframimalmit jaetaan kahteen tyyppiin: eksogeenisiin ja endogeenisiin. Jälkimmäisten joukossa ovat skarn, pegmatite, vein-venin (hydrotermiset), grazer-tyyppiset geneettiset malmit, jotka on yhdistetty kolmeen päämalmimuodostelmaan. Nämä ovat volframi - tina, volframi - molybdeeni, volframi - polymetallit.

Joskus volframia löytyy pegmatiiteista, joista sekä sitä että scheeliittiä louhitaan matkan varrella kaivosten berylliä, kasiteriittia, tantaalia, niobaatteja tai spodumeenia. Pegmatiittiesiintymiä - tulvapesäkkeiden muodostumisen lähteitä - kehittyy eniten Kaakkois-Aasiassa ja Afrikassa.

Osakkeet

Malmeissa oleva volframi, molybdeeni liittyvät läheisesti graniitin tunkeutumiseen, niiden apikaalisiin osiin, joissa havaitaan kattokertymiä, joihin liittyy melko usein sekä sisä- että supraintrusiivisia malmivarastoja.

Ne ovat muodoltaan viittamaisia kerrostumia,isometrinen ja soikea, useimmiten tasainen vuode. Siellä on myös pylväsmalmikappaleita ja epäsäännöllisen muotoisia varastoja. Molybdeenin, volframin ja muiden harvinaisten maametallien mineraalivarannot eivät juuri koskaan ole suuria. Malmin arvioidaan olevan vain kymmeniä, hyvin harvoin satoja tuhansia tonneja.

Tuotanto

Molybdeeni, volframi ja muut hydrotermiset malmit sijaitsevat graniittimassiivien ekso- ja endokosketusvyöhykkeillä, jotka muodostavat melko laajoja syvyyksiä - jopa kilometriin - koko sarjan jyrkkiä suonia, paljon harvemmin siellä on suonen keskimääräinen lasku. Siellä on myös varastotiloja. Malmikappaleet koostuvat kvartsi-volframiitti-kasiteriitti-, kvartsi-volframiitti-inkluusioista, joissa on usein molybdeeniä, berylliä ja vismuttia, ja niiden välissä on kvartsi-molybdeniitti-scheeliitti- tai kvartsi-scheeliittimalmeja.

Yleensä tällaiset malmit sisältävät volframia, molybdeeniä ja muita harvinaisia maametalleja pieninä määrinä: volframia puolitoista prosentista puoleentoista prosenttiin, useammin - vähemmän. Ja tämä on useiden tuhansien tai useiden kymmenien tuhansien tonnin malmivarannot, mikä on myös hyvin, hyvin pientä. Kaivostoiminta suoritetaan yleensä maanalaisilla tai avolouhoksilla.

Louhintamenetelmät

Volframiesiintymät sisältävät louhintamenetelmiä joko murtamalla kerroksia tai suurentamalla malmia vaakasuunnassa kerroksittain louhituissa lohkoissa. Käytetään myös goaf-täyttömenetelmää, joka on hyvä suonten, skarn- tai greisen-esiintymien louhintaan.

Avoin tapaviittaa ikkunaluukkujen, skarn- tai greisen-kerrostumien tai paikkojen esiintymiseen. Kaivoksissa, joissa louhitaan volframia, molybdeenimalmia, toimii yleensä kuljetusjärjestelmä ja ulkoinen upotus. Näissä tapauksissa kaivostoiminta on lähes täysin koneistettu - yhdeksänkymmentäviisi prosenttia. Mutta työ ei lopu tähän. Malmit vaativat rikastamista, sillä vain korkeintaan puolitoista prosenttia niistä sisältää harvinaisia maametalleja - volframia, molybdeeniä.

Talletukset

Entisen Neuvostoliiton alueella merkittävimmät volframimalmiesiintymät on tutkittu Kazakstanissa, Itä-Siperiassa ja Kaukoidässä, Kaukasuksella ja Keski-Aasiassa. Niitä kaikkia ei kehitetä. Ulkomailla volframia ja molybdeeniä prosessoidaan erityisesti Etelä-Koreassa ja Kiinassa. Siellä on maailman merkittävimmät talletukset. Lisäksi volframia louhitaan Portugalissa, Australiassa, Kanadassa, Boliviassa, Yhdysvalloissa, Ranskassa, Itävallassa ja Turkissa.

Tässä on sanottava, että Kaakkois-Aasiassa ja sen Tyynenmeren malmivyöhykkeessä on yli kuusikymmentä prosenttia kaikista maan volframivaroista. Kaiken kaikkiaan planeetan tutkituissa esiintymissä volframin kokonaisvarannot ovat paljon vähemmän kuin puolitoista miljoonaa tonnia. Esimerkiksi kultaa louhitaan vuosittain noin 4 278 200 tonnia (ei varastoissa, vaan otetaan käyttöön)

Ominaisuudet

Yksi tulenkestävimmistä metalleista volframi on kirjaimellisesti välttämätön kaikilla korkeisiin lämpötiloihin liittyvillä alueilla. Kuinka kemiallinen alkuaine Wolframium (W) on neljännessä ryhmässäjaksollinen järjestelmä. Sen atomimassa on 183, 85 ja numero 74. Se sai nimensä vaaleanharmaasta väristään - saksasta Wolf ja Rahm on käännetty "susi" ja "kerma", kirjaimellisesti "susivaahto". Tulenkestävyydestään huolimatta se on vakaa tavallisissa lämpötiloissa. Volframia tuottavat mineraalit ovat scheeliitti ja volframiitti.

Volframi on yksi tärkeimmistä komponenteista superkovissa kuumuutta kestävissä teräksissä - pika- ja työkaluteräksissä sekä seoksissa, joilla on samat ominaisuudet - stelliitti, win ja niin edelleen. Mutta näemme puhdasta volframia joka päivä, koska sitä käytetään laaj alti sähkötekniikassa. Esimerkiksi hehkulamppujen volframilangat. Se on myös välttämätön radioelektroniikassa. Elektronisissa laitteissa on katodit ja anodit, jotka on valmistettu tästä metallista.

Seoslaadut

Volframin ja molybdeenin käsittely on vaikeaa, mutta erittäin kannattavaa. Toimiala tuntee useita brändejä, joiden joukossa on yleisempiä ja vähemmän. Volframi on puhdasta, lisäaineita ja seoksia muiden metallien kanssa. Siten BP-laadut eroavat toisistaan - volframin ja reniumin seos; VL - lantaanioksidin kanssa lisäaineena; VI - yttriumoksidin kanssa; VT - toriumoksidi lisäaineena; VM - piidioksidi- ja toriumlisäaineella; VA - pii-alkali- ja alumiinilisäaineilla; HF - puhdas volframi.

Volframi toimii kovien metalliseosten perustana, ja volframin ja molybdeenin seos on lämmönkestävä, kuten jotkut muutkin. Hänen osallistumisellaan valmistetaan myös kulutusta kestävä työkaluteräs. Näistä seoksistavalmistetaan monia moottoreiden osia - ilmailua ja avaruutta, sähkötyhjiölaitteissa - erilaisia osia ja filamentteja. Koska tämän metallin tiheys on erittäin korkea, sitä käytetään vastapainoissa, luoteissa ja tykistökuorissa, ballistisissa ohjuksissa (lennon stabilointi, volframi kestää kaikki satakahdeksankymmentätuhatta kierrosta minuutissa), erittäin nopeille roottoreille, käytetään myös metalleja, kuten volframia, molybdeeniä. Niiden käyttöalue, kuten näemme, on hyvin laaja ja tasainen, voisi sanoa, elegantti.

Sovellusalueet

Ilman näitä harvinaisia maametalleja, joita ovat kromi, molybdeeni ja volframi, lääketiede tai ydinfysiikka eivät voi tehdä nykyään. Kaikkien volframaattien yksittäiskiteet toimivat röntgensäteiden ja muiden ionisoivan säteilyn tuikeilmaisimina. Volframiditelluridia (WTe_{2) käytetään lämpöenergian muuntamiseen sähköenergiaksi. Jopa TIG-hitsauksessa käytetään volframia elektrodina.}

Volframiyhdisteitä käytetään erityisen laaj alti. Komposiittimateriaaleja ja volframikarbidiin perustuvia kovia seoksia tarvitaan sekä metallien että ei-metallisten rakenteiden koneistukseen. Tämä on erityisen tarpeellista koneenrakennuksessa: jyrsintä, sorvaus, t alttaus, höyläys. Kovat seokset ovat nyt välttämättömiä kaivojen porauksessa ja kaivosteollisuudessa, ja tähän tarvitaan volframia, molybdeeniä - tuotanto hallitsee uusia teknologioita heidän avullaan.

Harvinaisten maametallituotteiden tyypit

WS_{2 (volframisulfidi) on korkean lämpötilan rasva, joka kestää jopa viisisataa celsiusastetta. Kun tuotetaan kiinteää elektrolyyttiä (korkean lämpötilan polttokennot), käytetään volframitrioksidia. Tekstiili-, maali- ja lakkateollisuus on merkittävästi parantunut ja monimutkaisempi teknologia, joka käyttää volframiyhdisteitä katalyyttinä ja pigmenttinä orgaanisessa synteesissä.}

Teollisuus tuottaa v altavan valikoiman tuotteita, jotka sisältävät volframia, molybdeeniä ja muita harvinaisia maametalleja. Yleisimmät ovat elektrodit, lanka, volframijauhe, levy ja sauva. Elektrodit eivät koskaan sula, joten niitä voidaan käyttää runsasseosteisten terästen, ei-rautametallien ja materiaalien, joiden kemiallinen koostumus on erilainen, hitsaukseen. Mikään muu elektrodi ei tarjoa näin lujaa hitsausta.

Molybdeeni

Molybdeenilejeeringit ja molybdeeni itsessään ovat tulenkestäviä materiaaleja. Puhtaassa muodossaan sitä käytetään langan tai nauhan muodossa lämmityslaitteisiin - sähköuuneihin, jopa sellaisiin, jotka toimivat vedyssä 1600 ° C:n lämpötilassa. Molybdeenitinaa ja -lankaa tarvitaan radioelektroniikkateollisuudessa, niitä käytetään myös röntgentekniikassa, molybdeenistä valmistetaan erilaisia osia röntgenputkiin, elektronisiin lamppuihin ja tyhjiölaitteisiin.

Lisäksi molybdeeniä, kuten volframia, käytetään laaj alti terästen parantamiseen. Molybdeenilisäaine lisää lujuutta, kovettuvuutta, korroosionkestävyyttä ja sitkeyttä. Siksi volframia ja molybdeeniä käytetään kriittisimpien tuotteiden luomiseen ja enitentärkeimmät yksityiskohdat. Kovuuden vuoksi sellaiseen seokseen lisätään stelliittejä - kromia ja kobolttia kuluvien osien reunojen hitsaamiseksi. Kromi, molybdeeni, volframi - tällaista seosta on lähes mahdotonta poistaa. Hänelle annettiin myös yksi ensimmäisistä paikoista useissa haponkestävissä ja kuumuutta kestävissä metalliseoksissa.

Space

Volframin ja molybdeenin seos minkä tahansa raketin ja lentokoneen pään ihossa. Vahvuudeltaan volframi on ensimmäisellä sijalla ja molybdeeni toisella sijalla. Kuitenkin ominaislujuus noin puolentoista tuhannen celsiusasteen lämpötiloissa nostaa molybdeenipitoiset seokset etusijalle. Jos lämpötilat ovat vielä korkeammat, volframi ja tantaali ovat voittamattomia. Molybdeenistä valmistetaan kaikkien lentävien avaruusalusten hunajakennopaneeleja, maahan palaavien kapselien ja rakettien kuoria, lämmönvaihtimia, lämpösuojuksia, siiven reunan verhoiluja, stabilaattoreita.

Vaikeissa työoloissa harvinaiset maametallit auttavat. Tällaiselta materiaalilta voidaan odottaa suurta kestävyyttä hapettumista ja kaasueroosiota vastaan, suurta lujuutta ja kykyä kestää iskuja. Monet suihkuturbiini- ja rakettimoottorien osat, takareunat, turbiinien siivet, suutinluukut, ohjauspinnat, rakettimoottorien suuttimet ja niin edelleen – molybdeeni selviää kaikista näistä vaikeista töistä.

Maan päällä

Molybdeenista ja sen seoksista valmistetaan lupaavia materiaaleja fosfori-, rikki- ja suolahapolla toimiviin laitteisiin. Se on vakaa jopa sulassa lasissa, ja siksi lasiteollisuudessa sitä käytetään laajastimolybdeeni sulatuselektrodeina.

Tangot ja muotit kuparin, sinkin ja alumiiniseosten korkeapainevalua varten valmistetaan sen seoksista. Molybdeenin avulla teräkset käsitellään paineen alaisena - puristusmuotit, meistit, lävistysmyllyjen tuurnat. Molybdeeniteräs itsessään on myös huomattavasti parantunut.