Volfram, molübdeen: sulami kasutamine

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-02 13:53

Looduslikud mineraalsed moodustised, mis sisaldavad volframi erinevates ühendites ja tööstuslikes kontsentratsioonides, kui kaevandamine on tehniliselt võimalik ja majanduslikult otstarbekas - volfram, molübdeen maakides, samuti berüllium, tina, vask, vismut, aeg-aj alt elavhõbe, antimon, hõbe, kuld, arseen, tantaal, väävel, skandium, nioobium - planeet ei ole nende rühma nime järgi otsustades selliste haruldaste muldmetallide poolest rikas. Volframimaagi seotud komponent – molübdeen – nagu enamik teisigi, ekstraheeritakse rikastamise käigus ja muudetakse selektiivseteks või kollektiivseteks kontsentraatideks.

Kuidas volfram ilmus

Rootsi keemik Karl Scheele, hariduselt proviisor, viis läbi katseid omaenda laboris. Seal avastas ta inimkonna jaoks mangaani, baariumi, kloori ja isegi hapniku. Kogu oma elu ei teinud ta muud, kui tegi avastusi, mille jaoks ta võeti vastu Stockholmi Teaduste Akadeemiasse. Ja isegi vahetult enne oma surma 1781. aastal ei teinud ta oma lemmiktegevust.peatus, andes meile seega veel ühe suurepärase kingituse.

Katsetades avastas Karl Scheele, et volfram (mineraal, mida tema auks hiljem nimetati scheeliidiks) on mõne seni tundmatu happe sool. See oli tohutu avastus, kuid alles kaks aastat hiljem eraldasid Hispaania keemikud ja tema õpilased sellest mineraalist täiesti uue elemendi, mis pööras kõik tööstuse postulaadid pea peale. See revolutsioon ei toimunud aga kohe, möödus sajand, enne kui sai selgeks, millised erakordsed omadused on volframil.

Lahkumine

Sõltuv alt maardlast jagunevad kõik volframimaagid kahte tüüpi: eksogeensed ja endogeensed. Viimaste hulka kuuluvad skarn-, pegmatiit-, veenisoon- (hüdrotermilised), grazer-tüüpi geneetilised maagid, mis on ühendatud kolmeks peamiseks maagivormiks. Need on volfram – tina, volfram – molübdeen, volfram – polümetallid.

Mõnikord leidub volframi pegmatiitides, kust ammutatakse nii seda kui ka šeeliiti, kaevandades berülli, kassiteriiti, tantaali, niobaate või spodumeeni. Pegmatiidi ladestused – loopealsete moodustumise allikad – arenevad kõige enam Kagu-Aasias ja Aafrikas.

Varud

Maagides sisalduv volfram, molübdeen on tihed alt seotud graniidi sissetungidega, nende tipuosadega, kus täheldatakse katuseladestumist, millega sageli kaasnevad nii sise- kui ka supraintrusioonilised maagivarud.

Need on kujuga mantlilaadsed ladestused,isomeetrilised ja ovaalsed, enamasti lameda voodipesuga. Leidub ka sammaskujulisi maagikehasid ja ebakorrapärase kujuga varusid. Molübdeeni, volframi ja teiste haruldaste muldmetallide maardlate varud ei oma peaaegu kunagi suuri varusid. Maagi hinnatakse vaid kümnetesse, väga harva sadadesse tuhandetesse tonnidesse.

Tootmine

Molübdeen, volfram ja muud hüdrotermilised maagid paiknevad graniidimassiivide ekso- ja endokontakti vööndites, mis moodustavad üsna ulatuslikult sügavuselt - kuni kilomeetrini - terve jada järsu langusega veene, palju harvemini seal on veeni keskmine langus. Samuti on laoseisud. Maagikehad koosnevad kvarts-volframiit-kassiteriidi, kvarts-volframiidi inklusioonidest, sageli molübdeeni, berüüli ja vismutiga, mis on segatud kvarts-molübdeniidi-šeeliidi või kvartsšeeliidi maakidega.

Tavaliselt sisaldavad sellised maagid väikestes kogustes volframi, molübdeeni ja muid haruldasi muldmetalle: volfram pool protsenti kuni poolteist protsenti, sagedamini vähem. Ja seda mitme tuhande või mitmekümne tuhande tonni suuruste maagivarudega, mis on samuti väga-väga väike. Kaevandamine toimub tavaliselt allmaa- või avatud kaevandusmeetodil.

Kaevandamise meetodid

Volframi leiukohad hõlmavad kaevandamismeetodeid kas kihtide kokkuvarisemise või maagi horisontaalse suurendamise teel kaevandatud plokkide kihtidena. Kasutatakse ka goaf backfill meetodit, mis on hea veenide, skarni või greiseni lademete kaevandamiseks.

Avatud teeviitab aknaluukide, skarnide või greiseni lademete või asetajate olemasolule. Karjäärides, kus kaevandatakse volframi, molübdeenimaaki, toimib tavaliselt transpordisüsteem ja väline kaadamine. Nendel juhtudel on kaevandamine peaaegu täielikult mehhaniseeritud - üheksakümmend viis protsenti. Kuid töö ei lõpe siin. Maagid vajavad rikastamist, kuna ainult maksimaalselt poolteist protsenti sisaldavad haruldasi muldmetalle – volframi, molübdeeni.

Sissemaksed

Endise NSV Liidu territooriumil on olulisimaid volframimaagi leiukohti uuritud Kasahstanis, Ida-Siberis ja Kaug-Idas, Kaukaasias ja Kesk-Aasias. Kõiki neid ei arendata. Välismaal toimub volframi ja molübdeeni töötlemine eelkõige Lõuna-Koreas ja Hiinas. Seal on maailma kõige olulisemad maardlad. Lisaks kaevandatakse volframit Portugalis, Austraalias, Kanadas, Boliivias, USA-s, Prantsusmaal, Austrias ja Türgis.

Siinkohal tuleb öelda, et Kagu-Aasias ja selle Vaikse ookeani maagivööndis on rohkem kui kuuskümmend protsenti kõigist maakera volframivarudest. Kokku on planeedi uuritud maardlates volframi koguvarud palju vähem kui poolteist miljonit tonni. Näiteks kaevandatakse aastas umbes 4 278 200 tonni kulda (mitte varudes, vaid võetakse kasutusele)

Atribuudid

Kuna üks kõige tulekindlamaid metalle, on volfram sõna otseses mõttes asendamatu kõikides kõrge temperatuuriga seotud piirkondades. Kuidas keemiline element Wolframium (W) on neljandas rühmasperioodiline süsteem. Selle aatommass on 183, 85 ja number 74. Oma nime sai see helehalli värvi tõttu - saksa keelest Wolf ja Rahm on tõlgitud kui "hunt" ja "koor", sõna-sõn alt - "hundivaht". Vaatamata tulekindlusele on see tavalistel temperatuuridel stabiilne. Volframi varustavad mineraalid on šeeliit ja volframiit.

Volfram on ülikõvade kuumakindlate teraste – kiir- ja tööriistateraste, aga ka samade omadustega sulamite – stellite, win ja nii edasi – üks olulisemaid komponente. Kuid puhast volframi näeme iga päev, sest seda kasutatakse laialdaselt elektrotehnikas. Näiteks hõõglampides olevad volframniidid. See on asendamatu ka raadioelektroonikas. Elektroonikaseadmetel on sellest metallist valmistatud katoodid ja anoodid.

sulami klassid

Volframi ja molübdeeni töötlemine on keeruline, kuid äärmiselt tulus. Tööstus tunneb mitmeid kaubamärke, mille hulgas on rohkem levinud ja vähem. Volfram on puhas, lisanditega ja sulamites teiste metallidega. Seega erinevad BP klassid - volframi ja reeniumi sulam; VL - lisandina lantaanoksiidiga; VI - ütriumoksiidiga; VT - lisandina tooriumoksiid; VM - ränidioksiidi ja tooriumi lisandiga; VA - räni-leelise ja alumiiniumi lisanditega; HF – puhas volfram.

Volfram on kõvasulamite alus ning volframi ja molübdeeni sulam on kuumakindel, nagu mõned teisedki. Samuti valmistatakse tema osalusel kulumiskindel tööriistateras. Nendest sulamitestvalmistatakse palju mootorite osi - lennundus ja kosmos, elektrovaakumseadmetes - erinevad osad ja hõõgniidid. Kuna selle metalli tihedus on väga suur, kasutatakse seda vastukaalude, kuulide ja suurtükimürskude jaoks, ballistiliste rakettide jaoks (lennu stabiliseerimine, volfram talub kõiki sada kaheksakümmend tuhat pööret minutis), ülikiirete rootorite jaoks, kasutatakse ka metalle nagu volfram, molübdeen. Nagu näeme, on nende kasutusala väga lai ja ühtlane, võiks öelda, elegantne.

Kasutusvaldkonnad

Ilma nende haruldaste muldmetallideta, milleks on kroom, molübdeen ja volfram, ei saa tänapäeval hakkama ei meditsiin ega tuumafüüsika. Kõikide volframaatide üksikkristallid toimivad röntgenikiirguse ja ka muu ioniseeriva kiirguse stsintillatsioonidetektorina. Volframditellüüriidi (WTe_{2) kasutatakse soojusenergia muundamiseks elektrienergiaks. Isegi TIG-keevitus kasutab elektroodina volframi.}

Eriti laialdaselt kasutatakse volframiühendeid. Volframkarbiidil põhinevaid komposiitmaterjale ja kõvasulameid on vaja nii metallide kui ka mittemetalliliste konstruktsioonide töötlemiseks. See on eriti vajalik masinaehituses: freesimine, treimine, meiseldamine, hööveldamine. Kõvad sulamid on nüüd puuraukude puurimisel ja kaevandustööstuses asendamatud ning selleks vajame volframi, molübdeeni – tootmine omandab nende abiga uusi tehnoloogiaid.

Haruldaste muldmetallide toodete tüübid

WS_{2 (volframsulfiid) on kõrge temperatuuriga määre, mis talub kuni viissada kraadi Celsiuse järgi. Kui toodetakse tahket elektrolüüti (kõrgtemperatuurilised kütuseelemendid), kasutatakse volframtrioksiidi. Tekstiili-, värvi- ja lakitööstus on märkimisväärselt täiustanud ja keerukaid tehnoloogiaid, kasutades orgaanilises sünteesis katalüsaatorina ja pigmendina volframiühendeid.}

Tööstus toodab tohutul hulgal volframi, molübdeeni ja muid haruldasi muldmetalle sisaldavaid tooteid. Kõige tavalisemad on elektroodid, traat, volframipulber, leht ja varras. Elektroodid ei sula kunagi ja seetõttu saab neid kasutada kõrglegeeritud teraste, värviliste metallide ja erineva keemilise koostisega materjalide keevitamiseks. Ükski teine elektrood ei taga nii tugevat keevisõmblust.

Molübdeen

Molübdeensulamid ja molübdeen ise on tulekindlad materjalid. Puhtal kujul kasutatakse seda traadi või lindi kujul kütteseadmete jaoks - elektriahjud, isegi need, mis töötavad vesinikus temperatuuril 1600 ° C. Molübdeeni tina ja traat on vajalikud raadioelektroonikatööstuses, neid kasutatakse ka röntgenitehnikas, molübdeeni kasutatakse erinevate osade valmistamiseks röntgentorudele, elektroonikalampidele ja vaakumseadmetele.

Lisaks kasutatakse molübdeeni, nagu ka volframit, laialdaselt teraste täiustamiseks. Molübdeeni lisand suurendab tugevust, kõvenevust, korrosioonikindlust, sitkust. Seetõttu kasutatakse kõige kriitilisemate toodete loomiseks ja kõige rohkem volframi ja molübdeenipeamised üksikasjad. Kõvaduse tagamiseks lisatakse sellisesse sulamisse stelliite - kroomi ja koob altit, et keevitada kuluvate osade servi. Kroom, molübdeen, volfram - sellist sulamit on peaaegu võimatu kustutada. Samuti anti talle üks esimesi kohti mitmete happe- ja kuumakindlate sulamite osas.

Tühik

Volframi ja molübdeeni sulam mis tahes raketi ja lennuki pea nahas. Tugevuse poolest on esikohal volfram ja teisel kohal molübdeen. Eritugevus umbes pooleteise tuhande Celsiuse kraadi juures toob aga esikohale molübdeeniga sulamid. Kui temperatuurid on veelgi kõrgemad, on volfram ja tantaal võitmatud. Molübdeeni kasutatakse kõikide lendavate kosmoselaevade kärgpaneelide, Maale naasvate kapslite ja rakettide kestade, soojusvahetite, soojuskilpide, tiivaservade viimistluse, stabilisaatorite valmistamiseks.

Keeruliste töötingimuste korral aitavad haruldased muldmetallid. Selliselt materjalilt võib oodata suurt vastupidavust oksüdatsioonile ja gaasierosioonile, suurt tugevust ja löögikindlust. Paljud turboreaktiiv- ja rakettmootorite osad, sabaääred, turbiinilabad, düüside luugid, juhtpinnad, rakettmootori düüsid ja nii edasi – molübdeen tuleb toime kõigi nende raskete töödega.

Maa peal

Molübdeenist ja selle sulamitest valmistatakse paljulubavaid materjale fosfor-, väävel- ja vesinikkloriidhappes töötavate seadmete jaoks. See on stabiilne isegi sulaklaasis ja seetõttu kasutatakse seda klaasitööstuses laialdaseltsulatuselektroodidena molübdeen.

Vase, tsingi ja alumiiniumisulamite kõrgsurvevalamiseks mõeldud vardad ja vormid on valmistatud selle sulamitest. Molübdeeniga töödeldakse teraseid rõhu all - pressstantsid, stantsid, augustusveskite südamikud. Molübdeenteras ise on samuti oluliselt täiustatud.