تنگستن، مولیبدن: کاربرد آلیاژ

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-02 13:53

تشکیلات معدنی طبیعی که حاوی تنگستن در ترکیبات مختلف و غلظت‌های صنعتی هستند، زمانی که استخراج از نظر فنی امکان‌پذیر و مقرون به صرفه باشد - تنگستن، مولیبدن در سنگ معدن، و همچنین بریلیم، قلع، مس، بیسموت، گاهی اوقات جیوه، آنتیموان، نقره. ، طلا، آرسنیک، تانتالیم، گوگرد، اسکاندیم، نیوبیم - این سیاره، با قضاوت بر اساس نام گروه آنها، غنی از چنین فلزات خاکی کمیاب نیست. یک جزء مرتبط از سنگ معدن تنگستن - مولیبدن، مانند بسیاری دیگر، در طول غنی سازی استخراج می شود و به کنسانتره های انتخابی یا جمعی تبدیل می شود.

چگونه تنگستن ظاهر شد

شیمی‌دان سوئدی، کارل شیله، داروساز تحصیل کرده، آزمایش‌هایی را در آزمایشگاه خود انجام داد. او در آنجا منگنز، باریم، کلر و حتی اکسیژن را برای بشر کشف کرد. او در تمام زندگی‌اش کاری جز اکتشافات انجام نداد و به همین دلیل در آکادمی علوم استکهلم پذیرفته شد. و حتی کمی قبل از مرگش در سال 1781، او کار مورد علاقه خود را انجام نداد.متوقف شد، بنابراین یک هدیه شگفت انگیز دیگر به ما داد.

کارل شیل در حین آزمایش متوجه شد که تنگستن (یک ماده معدنی که بعداً به افتخار او شلیت نامیده شد) نمک اسیدی است که هنوز ناشناخته است. این یک کشف بزرگ بود، اما تنها دو سال بعد، شیمیدانان اسپانیایی و شاگردانش عنصر کاملاً جدیدی را از این ماده معدنی جدا کردند، که همه اصول صنعت را وارونه کرد. با این حال، این انقلاب بلافاصله رخ نداد، یک قرن گذشت تا مشخص شود که تنگستن چه خواص استثنایی دارد.

جدایی

بسته به ذخایر، همه سنگ‌های تنگستن به دو نوع اگزوژن و درون‌زا تقسیم می‌شوند. در میان دومی ها می توان به انواع سنگ های ژنتیکی اسکارن، پگماتیت، رگه ای (هیدروترمال)، گرازر اشاره کرد که در سه تشکل سنگ اصلی ترکیب می شوند. اینها تنگستن - قلع، تنگستن - مولیبدن، تنگستن - پلی فلزات هستند.

گاهی اوقات تنگستن در پگماتیت ها یافت می شود، جایی که هم آن و هم شیلیت در طول مسیر استخراج می شوند، بریل، کاسیتریت، تانتالیوم، نیوبات ها یا اسپودومن استخراج می شوند. نهشته های پگماتیت - منابع تشکیل آبرفت های آبرفتی - بیش از همه در آسیای جنوب شرقی و آفریقا توسعه یافته اند.

سهام

تنگستن، مولیبدن در سنگ معدن ارتباط نزدیکی با توده های گرانیتی دارد، بخش های رأسی آنها، جایی که رسوبات سقف مشاهده می شود، اغلب با سنگ معدن، هم درون و هم فوق نفوذی همراه است.

شکل آنها رسوبات شنل مانندی هستند،ایزومتریک و بیضی شکل با بستر اغلب مسطح. همچنین بدنه های سنگی ستونی و استوکورک هایی با شکل نامنظم وجود دارد. ذخایر ذخایری که در آنها مولیبدن، تنگستن و سایر مواد معدنی کمیاب خاکی وجود دارند تقریباً هرگز ذخایر زیادی ندارند. سنگ معدن فقط ده ها و به ندرت صدها هزار تن تخمین زده می شود.

تولید

مولیبدن، تنگستن و سایر سنگ‌های هیدروترمال در نواحی تماس بیرونی و درونی توده‌های گرانیتی قرار دارند که در عمق - تا یک کیلومتر - مجموعه‌ای از رگه‌های شیب تند تشکیل می‌دهند، بسیار کمتر. شیب متوسط ورید است. انبارها هم هست. توده‌های سنگی از کوارتز-ولفرامیت-کاسیتریت، کوارتز-ولفرامیت، اغلب با مولیبدن، بریل و بیسموت، در هم آمیخته با سنگ‌های کوارتز-مولیبدنیت-شیلیت یا کوارتز-شلیت تشکیل شده‌اند.

معمولاً چنین سنگ‌هایی حاوی تنگستن، مولیبدن، سایر فلزات خاکی کمیاب در مقادیر کم هستند: تنگستن از نیم درصد تا یک و نیم درصد، اغلب - کمتر. و این با ذخایر سنگ معدن چند هزار یا چند ده هزار تنی است که آن هم بسیار بسیار کم است. استخراج معادن معمولاً با روش‌های زیرزمینی یا روباز انجام می‌شود.

روشهای استخراج

نهشته های تنگستن شامل روش های استخراج از طریق ریزش لایه ها یا با بزرگنمایی افقی سنگ معدن در لایه های بلوک های استخراج شده است. روش پر کردن گواف نیز استفاده می شود که برای استخراج رگه ها، اسکارن یا رسوبات گریزن خوب است.

راه بازوجود کرکره ها، رسوبات اسکارن یا گریزن یا پلاسرها را نشان می دهد. در معادنی که تنگستن، سنگ معدن مولیبدن استخراج می شود، معمولاً یک سیستم حمل و نقل و تخلیه خارجی کار می کند. در این موارد، استخراج تقریباً کاملاً مکانیزه است - نود و پنج درصد. اما کار به اینجا ختم نمی شود. سنگ معدن ها نیاز به غنی سازی دارند، زیرا تنها حداکثر یک و نیم درصد آنها حاوی فلزات خاکی کمیاب هستند - تنگستن، مولیبدن.

سپرده

در قلمرو اتحاد جماهیر شوروی سابق، مهمترین ذخایر سنگ معدن تنگستن در قزاقستان، سیبری شرقی و خاور دور، قفقاز و آسیای مرکزی اکتشاف شده است. همه آنها در حال توسعه نیستند. در خارج از کشور، پردازش تنگستن و مولیبدن به ویژه در کره جنوبی و چین انجام می شود. مهم ترین ذخایر در جهان وجود دارد. علاوه بر این، تنگستن در پرتغال، استرالیا، کانادا، بولیوی، ایالات متحده آمریکا، فرانسه، اتریش و ترکیه استخراج می شود.

در اینجا باید گفت که آسیای جنوب شرقی و کمربند معدنی آن در اقیانوس آرام بیش از شصت درصد کل ذخایر تنگستن روی زمین را دارند. در مجموع، در ذخایر اکتشاف شده سیاره، کل ذخایر تنگستن بسیار کمتر از یک و نیم میلیون تن است. به عنوان مثال، سالانه حدود 4278200 تن طلا استخراج می شود (نه در ذخایر، بلکه مورد استفاده قرار می گیرد)

خواص

به عنوان یکی از نسوزترین فلزات، تنگستن به معنای واقعی کلمه در همه مناطقی که با دمای بالا مرتبط هستند ضروری است. چگونه عنصر شیمیایی Wolframium (W) در گروه چهارم قرار داردسیستم دوره ای جرم اتمی آن 183، 85 و عدد 74 است. نام خود را به دلیل رنگ خاکستری روشن - از Wolf آلمانی و Rahm به عنوان "گرگ" و "کرم"، به معنای واقعی کلمه - "فوم گرگ" ترجمه شده است. با وجود نسوز بودن، در دماهای معمولی پایدار است. مواد معدنی تامین کننده تنگستن شیلیت و ولفرامیت هستند.

تنگستن یکی از مهمترین اجزای فولادهای فوق سخت مقاوم در برابر حرارت - فولادهای پرسرعت و ابزار و همچنین آلیاژهایی با همان خواص - استلیت، برد و غیره است. اما ما هر روز تنگستن خالص را می بینیم، زیرا در مهندسی برق بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال، رشته های تنگستن در لامپ های رشته ای. همچنین در الکترونیک رادیویی ضروری است. دستگاه های الکترونیکی دارای کاتد و آند ساخته شده از این فلز هستند.

نمرات آلیاژ

فرآوری تنگستن و مولیبدن دشوار است اما بسیار سودآور است. این صنعت برندهای مختلفی را می شناسد که در میان آنها رایج تر و کمتر هستند. تنگستن خالص، با مواد افزودنی و آلیاژی با فلزات دیگر است. بنابراین، نمرات BP متفاوت است - آلیاژ تنگستن و رنیوم. VL - با اکسید لانتانیم به عنوان یک افزودنی؛ VI - با اکسید ایتریم؛ VT - اکسید توریم به عنوان یک افزودنی؛ VM - با افزودنی سیلیس و توریم؛ VA - با افزودنی های سیلیکون قلیایی و آلومینیوم؛ HF - تنگستن خالص.

تنگستن به عنوان پایه ای برای آلیاژهای سخت عمل می کند و آلیاژ تنگستن و مولیبدن مانند برخی دیگر در برابر حرارت مقاوم است. همچنین با مشارکت وی فولاد ابزار مقاوم در برابر سایش تهیه می شود. از این آلیاژهابسیاری از قطعات موتورها ساخته می شوند - هوانوردی و فضا، در دستگاه های الکترووکیوم - قطعات و رشته های مختلف. از آنجایی که چگالی این فلز بسیار زیاد است، برای وزنه های تعادل، گلوله ها و گلوله های توپخانه، موشک های بالستیک (تثبیت کننده پرواز، تنگستن می تواند تمام صد و هشتاد هزار دور در دقیقه را تحمل کند)، برای روتورهای بسیار سریع استفاده می شود. ، فلزاتی مانند تنگستن، مولیبدن نیز استفاده می شود. کاربرد آنها، همانطور که می بینیم، بسیار گسترده و حتی شاید بتوان گفت ظریف است.

حوزه های کاربردی

بدون این فلزات خاکی کمیاب، که کروم، مولیبدن، تنگستن هستند، امروز نه پزشکی و نه فیزیک هسته ای نمی توانند کار کنند. تک بلورهای تمام تنگستات ها به عنوان آشکارسازهای سوسوزن اشعه ایکس و همچنین سایر تشعشعات یونیزان عمل می کنند. دیتلورید تنگستن (WTe_{2) در تبدیل انرژی حرارتی به انرژی الکتریکی استفاده می شود. حتی در جوشکاری TIG از تنگستن به عنوان الکترود استفاده می شود.}

ترکیبات تنگستن به ویژه به طور گسترده استفاده می شود. مواد کامپوزیتی و آلیاژهای سخت مبتنی بر کاربید تنگستن برای ماشینکاری فلزات و سازه‌های غیرفلزی مورد نیاز است. این امر به ویژه در مهندسی مکانیک ضروری است: فرزکاری، تراشکاری، حفاری، تراشکاری. آلیاژهای سخت اکنون برای حفاری چاه‌ها و در صنعت معدن ضروری هستند و برای این منظور ما به تنگستن، مولیبدن نیاز داریم - تولید با کمک آنها بر فناوری‌های جدید تسلط دارد.

انواع محصولات فلزی خاکی کمیاب

WS_{2 (سولفید تنگستن) یک گریس با دمای بالا است که می تواند تا پانصد درجه سانتیگراد را تحمل کند. در جایی که یک الکترولیت جامد تولید می شود (پیل های سوختی با دمای بالا)، از تری اکسید تنگستن استفاده می شود. صنایع نساجی، رنگ و لاک با استفاده از ترکیبات تنگستن به‌عنوان کاتالیزور و رنگدانه در سنتز آلی، فناوری‌ها را به‌طور قابل توجهی بهبود بخشیده و پیچیده کرده‌اند.}

صنعت طیف عظیمی از محصولات حاوی تنگستن، مولیبدن و سایر فلزات خاکی کمیاب را تولید می کند. رایج ترین آنها الکترود، سیم، پودر تنگستن، ورق و میله است. الکترودها هرگز ذوب نمی شوند و بنابراین می توانند برای جوشکاری فولادهای آلیاژی بالا، فلزات غیرآهنی و مواد با ترکیب شیمیایی متفاوت استفاده شوند. هیچ الکترود دیگری چنین جوش با استحکام بالایی را ارائه نخواهد کرد.

مولیبدن

آلیاژهای مولیبدن و خود مولیبدن مواد نسوز هستند. در شکل خالص آن به شکل سیم یا نوار برای وسایل گرمایشی - کوره های الکتریکی، حتی آنهایی که در هیدروژن در دمای 1600 درجه سانتیگراد کار می کنند، استفاده می شود. قلع و سیم مولیبدن در صنعت رادیو الکترونیک مورد نیاز است، آنها همچنین در مهندسی اشعه ایکس استفاده می شوند، مولیبدن برای ساخت قطعات مختلف برای لوله های اشعه ایکس، لامپ های الکترونیکی و دستگاه های خلاء استفاده می شود.

علاوه بر این، مولیبدن، مانند تنگستن، به طور گسترده ای برای بهبود فولادها استفاده می شود. افزودنی مولیبدن استحکام، سختی پذیری، مقاومت در برابر خوردگی، چقرمگی را افزایش می دهد. بنابراین از تنگستن و مولیبدن برای ایجاد بحرانی ترین و بیشترین محصولات استفاده می شودجزئیات اصلی برای سختی، استلیت ها - کروم و کبالت - به چنین آلیاژی وارد می شوند تا لبه های قطعات سایش را جوش دهند. کروم، مولیبدن، تنگستن - پاک کردن چنین آلیاژی تقریبا غیرممکن است. همچنین، یکی از اولین مکان ها در تعدادی از آلیاژهای مقاوم در برابر اسید و مقاوم در برابر حرارت به او داده شد.

فضا

آلیاژی از تنگستن و مولیبدن در پوست سر هر موشک و هواپیما. از نظر استحکام، تنگستن در رتبه اول و مولیبدن در رتبه دوم قرار دارد. با این حال، استحکام ویژه در دمای حدود یک و نیم هزار درجه سانتیگراد، آلیاژهای با مولیبدن را در رتبه اول قرار می دهد. اگر دما حتی بالاتر باشد، پس تنگستن و تانتالیوم شکست ناپذیر هستند. مولیبدن برای ساخت پانل های لانه زنبوری تمام فضاپیماهای پرنده، پوسته کپسول ها و موشک هایی که به زمین بازمی گردند، مبدل های حرارتی، سپرهای حرارتی، تزئینات لبه بال ها، تثبیت کننده ها استفاده می شود.

جایی که شرایط کار دشوار است، فلزات خاکی کمیاب کمک می کنند. از چنین ماده ای می توان انتظار مقاومت بالا در برابر اکسیداسیون و فرسایش گازی، استحکام بالا و توانایی مقاومت در برابر ضربه را داشت. بسیاری از قسمت های موتورهای توربوجت و موشک، دم دم، پره های توربین، دریچه های نازل، سطوح کنترلی، نازل های موتور موشک و غیره - مولیبدن با تمام این کارهای دشوار مقابله می کند.

روی زمین

مواد امیدوارکننده برای تجهیزاتی که در اسیدهای فسفریک، سولفوریک و هیدروکلریک کار می کنند از مولیبدن و آلیاژهای آن ساخته می شوند. حتی در شیشه مذاب نیز پایدار است و بنابراین صنعت شیشه به طور گسترده ای استفاده می کندمولیبدن به عنوان الکترود برای ذوب.

میله ها و قالب ها برای ریخته گری فشار بالا آلیاژهای مس، روی و آلومینیوم از آلیاژهای آن ساخته می شوند. با مولیبدن، فولادها تحت فشار پردازش می شوند - قالب های پرس، قالب ها، سنبه های آسیاب های سوراخ کننده. خود فولاد مولیبدن نیز بسیار بهبود یافته است.