Vonfram, molypden: ứng dụng hợp kim

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-02 14:05

Thành tạo khoáng chất tự nhiên có chứa vonfram trong các hợp chất khác nhau và nồng độ công nghiệp, khi khai thác có thể về mặt kỹ thuật và khả thi về mặt kinh tế - vonfram, molypden trong quặng, cũng như berili, thiếc, đồng, bitmut, đôi khi là thủy ngân, antimon, bạc, vàng, asen, tantali, lưu huỳnh, scandium, niobi - hành tinh, xét theo tên nhóm của chúng, không giàu kim loại đất hiếm như vậy. Một thành phần liên quan của quặng vonfram - molypden, giống như hầu hết các loại khác, được chiết xuất trong quá trình làm giàu và chuyển đổi thành các chất cô đặc chọn lọc hoặc tập thể.

Vonfram xuất hiện như thế nào

Nhà hóa học Thụy Điển Karl Scheele, một dược sĩ được đào tạo, đã tiến hành các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm của chính mình. Ở đó, ông đã phát hiện ra mangan, bari, clo, thậm chí cả oxy cho nhân loại. Trong suốt cuộc đời, ông không làm gì khác ngoài việc thực hiện những khám phá, nhờ đó ông được nhận vào Học viện Khoa học Stockholm. Và thậm chí không lâu trước khi qua đời vào năm 1781, ông đã không làm điều mình yêu thích.đã dừng lại, do đó mang đến cho chúng tôi một món quà tuyệt vời khác.

Trong khi thử nghiệm, Karl Scheele phát hiện ra rằng vonfram (một khoáng chất sau này được đặt tên là scheelite để vinh danh ông) là muối của một số axit vẫn chưa được biết đến. Đó là một khám phá to lớn, nhưng chỉ hai năm sau, các nhà hóa học từ Tây Ban Nha và các sinh viên của ông đã phân lập được một nguyên tố hoàn toàn mới từ khoáng chất này, điều này đã làm đảo lộn tất cả các định đề trong công nghiệp. Tuy nhiên, cuộc cách mạng này không xảy ra ngay lập tức, một thế kỷ trôi qua trước khi người ta thấy rõ vonfram có những đặc tính đặc biệt nào.

Tách

Tùy thuộc vào lượng tiền gửi, tất cả các loại quặng vonfram được chia thành hai loại: ngoại sinh và nội sinh. Trong số đó có các loại quặng di truyền skarn, pegmatit, vân mạch (thủy nhiệt), grazer, được kết hợp thành ba dạng quặng chính. Đây là vonfram - thiếc, vonfram - molypden, vonfram - đa kim.

Đôi khi vonfram được tìm thấy trong pegmatit, từ đó cả nó và scheelite đều được khai thác trên đường đi, khai thác beryl, cassiterit, tantali, niobat hoặc spodumene. Trầm tích pegmatit - nguồn hình thành sa khoáng phù sa - được phát triển hầu hết ở Đông Nam Á và Châu Phi.

Kho

Vonfram, molypden trong quặng có liên quan mật thiết đến sự xâm nhập của đá granit, phần đỉnh của chúng, nơi có thể quan sát thấy trầm tích trên mái, thường đi kèm với quá trình dự trữ quặng, cả xâm nhập trong và xâm nhập siêu.

Chúng có hình dạng giống như một chiếc áo choàng,isometric và oval với hầu hết các giường phẳng. Ngoài ra còn có các thân quặng hình cột và các bãi tập kết có hình dạng bất thường. Các mỏ có trữ lượng molypden, vonfram và các khoáng chất đất hiếm khác hầu như không bao giờ có trữ lượng lớn. Quặng ước tính chỉ hàng chục, rất hiếm khi hàng trăm nghìn tấn.

Sản xuất

Molypden, vonfram và các quặng thủy nhiệt khác nằm trong các khu vực tiếp xúc bên ngoài và bên trong của các khối đá granit, chúng hình thành ở độ sâu khá rộng - lên đến một km - toàn bộ chuỗi mạch của sự nhúng dốc, ít thường xuyên hơn ở đó là độ nhúng trung bình của tĩnh mạch. Ngoài ra còn có các kho dự trữ. Thân quặng được cấu tạo từ các thể vùi thạch anh-wolframite-cassiterite, thạch anh-wolframite, thường có molypden, beryl và bitmut, xen kẽ với quặng thạch anh-molybdenite-scheelite hoặc thạch anh-scheelite.

Thông thường những loại quặng như vậy chứa vonfram, molypden, kim loại đất hiếm khác với số lượng nhỏ: vonfram từ nửa phần trăm đến một phần trăm rưỡi, thường xuyên hơn - ít hơn. Còn đây là với trữ lượng quặng vài nghìn hoặc vài chục nghìn tấn, cũng rất rất nhỏ. Khai thác thường được thực hiện bằng phương pháp hầm lò hoặc lộ thiên.

Phương pháp khai thác

Các mỏ vonfram liên quan đến các phương pháp khai thác bằng cách thu gọn các lớp hoặc bằng cách phóng đại quặng theo chiều ngang theo từng lớp trong các khối được khai thác. Phương pháp chèn lấp của goaf cũng được sử dụng, rất tốt khi khai thác các tĩnh mạch, cặn trượt hoặc mỡ.

Lối mởgợi ý về sự hiện diện của các sản phẩm cửa chớp, cặn hoặc chất tạo lớp mỡ hoặc chất đệm. Tại các mỏ đá khai thác quặng vonfram, molypden, hệ thống vận chuyển và bãi thải bên ngoài thường hoạt động. Trong những trường hợp này, việc khai thác hầu như được cơ giới hóa hoàn toàn - chín mươi lăm phần trăm. Nhưng công việc không kết thúc ở đây. Quặng yêu cầu người thụ hưởng, vì chỉ tối đa một phần trăm rưỡi chúng chứa kim loại đất hiếm - vonfram, molypden.

Đặt cọc

Trên lãnh thổ của Liên Xô cũ, các mỏ quặng vonfram quan trọng nhất đã được khám phá ở Kazakhstan, Đông Siberia và Viễn Đông, Caucasus và Trung Á. Không phải tất cả chúng đều đang được phát triển. Ở nước ngoài, quá trình chế biến vonfram và molypden được thực hiện đặc biệt ở Hàn Quốc và Trung Quốc. Có những khoản tiền gửi đáng kể nhất trên thế giới. Ngoài ra, vonfram được khai thác ở Bồ Đào Nha, Úc, Canada, Bolivia, Mỹ, Pháp, Áo và Thổ Nhĩ Kỳ.

Ở đây phải nói rằng Đông Nam Á và vành đai quặng Thái Bình Dương của nó có hơn 60% trữ lượng vonfram trên trái đất. Tổng cộng, trong các mỏ đã được thăm dò trên hành tinh, tổng trữ lượng vonfram ít hơn nhiều, một triệu rưỡi tấn. Ví dụ, khoảng 4.278.200 tấn vàng được khai thác hàng năm (không phải để dự trữ, nhưng đã được đưa vào sử dụng)

Thuộc tính

Là một trong những kim loại chịu lửa nhất, vonfram thực sự không thể thiếu trong mọi lĩnh vực liên quan đến nhiệt độ cao. Nguyên tố hóa học Wolframium (W) nằm trong nhóm thứ tư như thế nào?hệ thống tuần hoàn. Khối lượng nguyên tử của nó là 183, 85 và số 74. Nó có tên do màu xám nhạt - từ tiếng Đức Wolf và Rahm được dịch là "sói" và "kem", nghĩa đen - "bọt sói". Mặc dù có tính khúc xạ, nó ổn định ở nhiệt độ bình thường. Các khoáng chất cung cấp vonfram là scheelite và wolframite.

Vonfram là một trong những thành phần quan trọng nhất của thép chịu nhiệt siêu cứng - thép công cụ và tốc độ cao, cũng như các hợp kim có cùng đặc tính - stellite, win, v.v. Nhưng chúng ta thấy vonfram nguyên chất hàng ngày, vì nó được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện. Ví dụ, dây tóc vonfram trong đèn sợi đốt. Nó cũng không thể thiếu trong điện tử vô tuyến. Các thiết bị điện tử có cực âm và cực dương làm bằng kim loại này.

Lớp hợp kim

Vonfram và molypden chế biến rất khó nhưng cực kỳ có lãi. Ngành công nghiệp biết đến một số thương hiệu, trong đó có nhiều thương hiệu phổ biến hơn và ít thương hiệu hơn. Vonfram là nguyên chất, với các chất phụ gia và hợp kim với các kim loại khác. Do đó, các cấp của BP khác nhau - một hợp kim của vonfram và zirini; VL - với ôxít Lantan làm chất phụ gia; VI - với oxit yttri; VT - ôxít thori làm chất phụ gia; VM - với phụ gia silica và thori; VA - với phụ gia silic-kiềm và nhôm; HF - vonfram nguyên chất.

Vonfram dùng làm cơ sở cho hợp kim cứng và hợp kim của vonfram và molypden có khả năng chịu nhiệt, giống như một số loại khác. Ngoài ra, với sự tham gia của ông, thép công cụ chống mài mòn được chuẩn bị. Từ những hợp kim nàynhiều bộ phận của động cơ được chế tạo - hàng không và vũ trụ, trong các thiết bị điện chân không - các bộ phận và dây tóc khác nhau. Vì tỷ trọng của kim loại này rất cao, nó được sử dụng làm đối trọng, cho đạn và đạn pháo, cho tên lửa đạn đạo (ổn định bay, vonfram có thể chịu được tất cả một trăm tám mươi nghìn vòng / phút), cho rôto tốc độ cực cao., các kim loại như vonfram, molypden cũng được sử dụng. Ứng dụng của họ, như chúng ta thấy, rất rộng và thậm chí, người ta có thể nói, thanh lịch.

Khu vực ứng dụng

Nếu không có những kim loại đất hiếm này, đó là crom, molypden, vonfram, thì ngày nay y học và vật lý hạt nhân đều không thể làm được. Các tinh thể đơn của tất cả các vonfram đóng vai trò là máy dò tia X, cũng như các bức xạ ion hóa khác. Tungsten ditelluride (WTe_{2) được sử dụng trong việc chuyển đổi nhiệt năng thành điện năng. Ngay cả hàn TIG cũng sử dụng vonfram làm điện cực.}

Hợp chất vonfram đặc biệt được sử dụng rộng rãi. Vật liệu composite và hợp kim cứng dựa trên cacbua vonfram cần thiết để gia công cả kim loại và kết cấu phi kim loại. Điều này đặc biệt cần thiết trong ngành cơ khí: phay, tiện, đục, bào. Các hợp kim cứng giờ đây không thể thiếu trong các giếng khoan và trong ngành khai thác mỏ, và để làm được điều này, chúng ta cần vonfram, molypden - sản xuất đang làm chủ các công nghệ mới với sự giúp đỡ của họ.

Các loại sản phẩm kim loại đất hiếm

WS_{2(vonfram sulfua) là loại mỡ chịu nhiệt độ cao có thể chịu được nhiệt độ lên đến 500 độ C. Trong trường hợp sản xuất chất điện phân rắn (pin nhiên liệu nhiệt độ cao), vonfram trioxit được sử dụng. Các ngành công nghiệp dệt, sơn và vecni đã có những cải tiến đáng kể và công nghệ phức tạp, sử dụng các hợp chất vonfram làm chất xúc tác và chất màu trong tổng hợp hữu cơ.}

Ngành công nghiệp sản xuất rất nhiều sản phẩm có chứa vonfram, molypden và các kim loại đất hiếm khác. Phổ biến nhất là điện cực, dây, bột vonfram, tấm và thanh. Các điện cực không bao giờ nóng chảy và do đó có thể được sử dụng để hàn thép hợp kim cao, kim loại màu và các vật liệu có thành phần hóa học khác nhau. Không có điện cực nào khác cung cấp mối hàn có độ bền cao như vậy.

Molypden

Hợp kim molypden và bản thân molypden là vật liệu chịu lửa. Ở dạng tinh khiết, nó được sử dụng dưới dạng dây hoặc băng cho các thiết bị đốt nóng - lò điện, thậm chí cả những thiết bị hoạt động bằng hydro ở nhiệt độ 1600 ° C. Molypden thiếc và dây cần thiết trong ngành công nghiệp vô tuyến điện tử, chúng cũng được sử dụng trong kỹ thuật tia X, molypden được sử dụng để chế tạo các bộ phận khác nhau cho ống tia X, đèn điện tử và thiết bị chân không.

Ngoài ra, molypden, giống như vonfram, được sử dụng rộng rãi để cải tiến thép. Phụ gia molypden làm tăng độ bền, độ cứng, chống ăn mòn, độ dẻo dai. Do đó, vonfram và molypden được sử dụng để tạo ra các sản phẩm quan trọng nhất vàchi tiết chính. Đối với độ cứng, các stellite - crom và coban - được đưa vào một hợp kim như vậy để hàn các cạnh của các bộ phận bị mài mòn. Chrome, molypden, vonfram - những hợp kim như vậy gần như không thể xóa được. Ngoài ra, anh ấy đã được trao một trong những vị trí đầu tiên trong một số hợp kim chịu axit và chịu nhiệt.

Không gian

Một hợp kim của vonfram và molypden trong vỏ của phần đầu của bất kỳ tên lửa và máy bay nào. Về sức mạnh, vonfram đứng ở vị trí đầu tiên và molypden đứng ở vị trí thứ hai. Tuy nhiên, sức mạnh cụ thể ở nhiệt độ khoảng một nghìn rưỡi độ C đưa các hợp kim với molypden lên vị trí đầu tiên. Nếu nhiệt độ cao hơn nữa, thì vonfram và tantali là bất khả chiến bại. Molypden được sử dụng để làm tấm tổ ong của tất cả các tàu vũ trụ bay, vỏ của viên nang và tên lửa quay trở lại Trái đất, bộ trao đổi nhiệt, tấm chắn nhiệt, viền cánh, bộ ổn định.

Ở những nơi điều kiện làm việc khó khăn, kim loại đất hiếm sẽ giúp đỡ. Từ một vật liệu như vậy, người ta có thể mong đợi khả năng chống oxy hóa và ăn mòn khí cao, độ bền cao và khả năng chịu va đập. Nhiều bộ phận của động cơ tuốc bin phản lực và tên lửa, váy đuôi, cánh tuabin, cửa chớp vòi phun, bề mặt điều khiển, vòi phun của động cơ tên lửa, v.v. - molypden có thể đương đầu với tất cả những công việc khó khăn này.

Trên Trái đất

Vật liệu đầy hứa hẹn cho thiết bị hoạt động trong axit photphoric, sulfuric và hydrochloric được làm từ molypden và các hợp kim của nó. Nó ổn định ngay cả trong thủy tinh nóng chảy, và do đó ngành công nghiệp thủy tinh sử dụng rộng rãimolypden làm điện cực để nấu chảy.

Thanh và khuôn đúc áp suất cao hợp kim đồng, kẽm và nhôm được làm từ hợp kim của nó. Với molypden, thép được xử lý dưới áp suất - khuôn dập, khuôn dập, trục của các nhà máy xuyên thấu. Bản thân thép molypden cũng được cải thiện rất nhiều.