Вольфрам, молибден: қорытпаны қолдану

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-02 13:58

Тау-кен өндіру техникалық мүмкін және экономикалық мақсатқа сай болған кезде әртүрлі қосылыстарда және өнеркәсіптік концентрацияда вольфрам бар табиғи минералды түзілімдер – вольфрам, рудалардағы молибден, сонымен қатар берилий, қалайы, мыс, висмут, кейде сынап, сурьма, күміс, алтын, мышьяк, тантал, күкірт, скандий, ниобий – планета, олардың тобының атына қарағанда, мұндай сирек кездесетін металдарға бай емес. Вольфрам рудасының ілеспе құрамдас бөлігі – молибден, басқалары сияқты, байыту кезінде алынады және селективті немесе ұжымдық концентраттарға айналады.

Вольфрам қалай пайда болды

Швед химигі Карл Шееле, мамандығы бойынша фармацевт, өз зертханасында тәжірибелер жүргізді. Онда ол марганец, барий, хлор, тіпті адамзат үшін оттегін ашты. Өмір бойы ол жаңалық жасаудан басқа ештеңе істемеді, ол үшін Стокгольм ғылым академиясына қабылданды. Тіпті 1781 жылы қайтыс болғанға дейін ол өзінің сүйікті ісімен айналыспады.тоқтады, осылайша бізге тағы бір тамаша сыйлық берді.

Тәжірибе жасау барысында Карл Шееле вольфрам (кейінірек оның құрметіне шеелит деп аталған минерал) әлі белгісіз қышқылдың тұзы екенін анықтады. Бұл үлкен жаңалық болды, бірақ екі жылдан кейін ғана Испанияның химиктері мен оның шәкірттері бұл минералдан өнеркәсіптегі барлық постулаттарды төңкеріп тастаған мүлдем жаңа элементті бөліп алды. Алайда бұл революция бірден болған жоқ, вольфрамның қандай ерекше қасиеттері бар екені белгілі болғанға дейін бір ғасыр өтті.

Ажырату

Кен орнына байланысты барлық вольфрам кендері екі түрге бөлінеді: экзогендік және эндогендік. Соңғыларының ішінде үш негізгі кен түзіліміне біріктірілген генетикалық кендердің скарндық, пегматитті, вена-веналық (гидротермиялық), грейзерлік түрлері бар. Бұл вольфрам - қалайы, вольфрам - молибден, вольфрам - полиметалдар.

Кейде вольфрам пегматиттерде кездеседі, олардан ол да, шеелит те жол бойында алынады, берилл, касситерит, тантал, ниобат немесе сподумен өндіріледі. Пегматит шөгінділері – аллювиальды шөгінділердің түзілу көздері – негізінен Оңтүстік-Шығыс Азия мен Африкада дамыған.

Акциялар

Вольфрам, рудалардағы молибден гранит интрузияларымен, олардың төбе шөгінділері байқалатын апикальды бөліктерімен тығыз байланысты, олар көбінесе ішкі және интрузивті емес рудалық шөгінділермен бірге жүреді.

Пішіні бойынша олар жадағай тәрізді шөгінділер,көбінесе жалпақ төсек-орындары бар изометриялық және сопақ. Сондай-ақ, бағаналы кен денелері мен дұрыс емес пішінді штокверктер бар. Молибден, вольфрам және басқа да сирек жер пайдалы қазбалары бар кен орындарының қорларында ешқашан үлкен қор болмайды. Руда тек ондаған, өте сирек жүздеген мың тоннаға бағаланады.

Өндіріс

Молибден, вольфрам және басқа да гидротермалдық кендер гранитті массивтердің экзо- және эндоконтакт аймақтарында орналасқан, олар тереңдікте біршама созылған – бір километрге дейін – тік құлама тамырлардың тұтас сериясы, әлдеқайда сирек кездеседі. тамырдың орташа түсуі болып табылады. Сондай-ақ стокворктар бар. Кен денелері кварц-волфрамит-касситерит, кварц-волфрамит қосындыларынан тұрады, көбінесе молибден, берилл және висмут бар, кварц-молибденит-шеелит немесе кварц-шеелит кендерімен қиылысады.

Әдетте мұндай кендерде вольфрам, молибден, басқа да сирек жер металдары аз мөлшерде болады: вольфрам жарты пайыздан бір жарым пайызға дейін, жиі - азырақ. Бұл бірнеше мың немесе бірнеше ондаған мың тонна кен қорымен, бұл да өте, өте аз. Кенді өндіру әдетте жерасты немесе ашық әдіспен жүзеге асырылады.

Тау-кен өндіру әдістері

Вольфрам кен орындары қабаттарды шөгу арқылы немесе өндірілген блоктардағы қабаттарда кенді көлденең үлкейту арқылы өндіру әдістерін қамтиды. Тамырларды, скарнды немесе грейзенді шөгінділерді өндіру кезінде жақсы нәтиже беретін гофты толтыру әдісі де қолданылады.

Ашық жолжапқыштардың, скарндық немесе грейзендік шөгінділердің немесе шөгінділердің болуын болжайды. Вольфрам, молибден рудалары өндірілетін карьерлерде әдетте көлік жүйесі мен сыртқы төгінді жұмыс істейді. Бұл жағдайларда тау-кен ісі толығымен дерлік механикаландырылған - тоқсан бес пайыз. Бірақ жұмыс мұнымен бітпейді. Рудалар байытуды қажет етеді, өйткені олардың құрамында сирек кездесетін металдар – вольфрам, молибден бар.

Депозиттер

Бұрынғы КСРО аумағында вольфрам рудасының аса маңызды кен орындары Қазақстанда, Шығыс Сібір мен Қиыр Шығыста, Кавказда және Орталық Азияда барланған. Олардың барлығы әзірленіп жатқан жоқ. Шетелде вольфрам мен молибденді өңдеу әсіресе Оңтүстік Корея мен Қытайда жүргізіледі. Әлемдегі ең маңызды кен орындары бар. Сонымен қатар вольфрам Португалия, Австралия, Канада, Боливия, АҚШ, Франция, Австрия және Түркияда өндіріледі.

Бұл жерде Оңтүстік-Шығыс Азия мен оның Тынық мұхитындағы кен белдеуінде жердегі вольфрам қорының алпыс пайыздан астамы бар екенін айту керек. Жалпы алғанда, планетаның барланған кен орындарында вольфрамның жалпы қоры бір жарым миллион тоннадан әлдеқайда аз. Мысалы, жылына шамамен 4 278 200 тонна алтын өндіріледі (қорда емес, пайдалануға беріледі)

Сипаттар

Отқа төзімді металдардың бірі бола отырып, вольфрам жоғары температурамен байланысты барлық аймақтарда сөзбе-сөз таптырмас. Wolframium (W) химиялық элементі төртінші топқа қалай кіредіпериодтық жүйе. Оның атомдық массасы 183, 85 және саны 74. Ол өзінің ашық сұр түсіне байланысты өз атауын алды - неміс тілінен Wolf және Rahm «қасқыр» және «кілегей» деп аударылады, сөзбе-сөз - «қасқыр көбік». Оның отқа төзімділігіне қарамастан, ол қарапайым температурада тұрақты. Вольфрамды беретін минералдар шеелит пен вольфрамит болып табылады.

Вольфрам аса қатты ыстыққа төзімді болаттардың - жоғары жылдамдықты және аспаптық болаттардың, сондай-ақ бірдей қасиеттері бар қорытпалардың - стеллит, винт және т.б. маңызды құрамдас бөліктерінің бірі болып табылады. Бірақ біз күнделікті таза вольфрамды көреміз, өйткені ол электротехникада кеңінен қолданылады. Мысалы, қыздыру шамдарындағы вольфрам жіптері. Бұл радиоэлектроникада да таптырмас нәрсе. Электрондық құрылғыларда осы металдан жасалған катодтар мен анодтар бар.

Қорытпа сорттары

Вольфрам мен молибденді өңдеу қиын, бірақ өте тиімді. Өнеркәсіп бірнеше брендтерді біледі, олардың арасында кең таралған және азырақ. Вольфрам таза, қоспалары бар және басқа металдармен қорытпалары бар. Осылайша, BP маркалары ерекшеленеді - вольфрам мен рений қорытпасы; VL - қоспа ретінде лантан оксидімен; VI - иттрий оксидімен; VT – қоспа ретінде торий оксиді; VM - кремнезем және торий қоспасымен; VA - кремний-сілті және алюминий қоспаларымен; HF - таза вольфрам.

Вольфрам қатты қорытпалар үшін негіз болады, ал вольфрам мен молибден қорытпасы басқалары сияқты ыстыққа төзімді. Сондай-ақ оның қатысуымен тозуға төзімді аспаптық болат дайындалады. Осы қорытпаларданқозғалтқыштардың көптеген бөліктері - авиациялық және ғарыштық, электровакуумдық құрылғыларда - әртүрлі бөлшектер мен жіптер жасалады. Бұл металдың тығыздығы өте жоғары болғандықтан, ол қарсы салмақтар үшін, оқтар мен артиллериялық снарядтар үшін, баллистикалық зымырандар үшін (ұшуды тұрақтандыру, вольфрам минутына жүз сексен мың айналымға төтеп бере алады), өте жоғары жылдамдықты роторлар үшін қолданылады., вольфрам, молибден сияқты металдар да қолданылады. Олардың қолдану аясы, біз көріп отырғанымыздай, өте кең және біркелкі, талғампаз деуге болады.

Қолдану аймақтары

Хром, молибден, вольфрам сияқты сирек кездесетін металдарсыз бүгінде медицина да, ядролық физика да жасай алмайды. Барлық вольфраматтардың монокристалдары рентген сәулелерінің, сондай-ақ басқа иондаушы сәулелердің сцинтилляциялық детекторлары ретінде қызмет етеді. Вольфрам дителлюриді (WTe_{2) жылу энергиясын электр энергиясына түрлендіруде қолданылады. Тіпті TIG дәнекерлеуінде электрод ретінде вольфрам қолданылады.}

Вольфрам қосылыстары әсіресе кеңінен қолданылады. Композиттік материалдар мен вольфрам карбидіне негізделген қатты қорытпалар металдарды да, металл емес құрылымдарды да өңдеу үшін қажет. Бұл әсіресе машина жасауда қажет: фрезерлеу, токарлық өңдеу, қашау, сүргілеу. Қатты қорытпалар қазір ұңғымаларды бұрғылау үшін де, тау-кен өнеркәсібінде де таптырмас, ол үшін вольфрам, молибден қажет – өндіріс солардың көмегімен жаңа технологияларды игеруде.

Сирек жер металдарының түрлері

WS_{2 (вольфрам сульфиді) - бес жүз градус Цельсийге дейін шыдайтын жоғары температуралы май. Қатты электролит өндірілетін жерде (жоғары температуралы отын элементтері) вольфрам триоксиді қолданылады. Тоқыма, бояу және лак өнеркәсібі вольфрам қосылыстарын катализатор және органикалық синтезде пигмент ретінде пайдалана отырып, айтарлықтай жетілдірілген және күрделі технологияларға ие болды.}

Өнеркәсіп құрамында вольфрам, молибден және басқа да сирек жер металдары бар өнімдердің алуан түрін шығарады. Ең көп таралған электродтар, сым, вольфрам ұнтағы, парақ және штанга. Электродтар ешқашан балқымайды, сондықтан жоғары легирленген болаттарды, түсті металдарды және әртүрлі химиялық құрамы бар материалдарды дәнекерлеу үшін қолдануға болады. Ешбір электрод мұндай жоғары беріктік дәнекерлеуін қамтамасыз ете алмайды.

Молибден

Молибден қорытпалары және молибденнің өзі отқа төзімді материалдар болып табылады. Оның таза түрінде ол қыздыру құрылғылары үшін сым немесе таспа түрінде қолданылады - электр пештері, тіпті 1600 ° C температурада сутегіде жұмыс істейтіндер. Молибден қалайы мен сым радиоэлектроника өнеркәсібінде қажет, олар рентгендік техникада да қолданылады, молибден рентгендік түтіктердің, электронды лампалардың, вакуумдық құрылғылардың әртүрлі бөлшектерін жасау үшін қолданылады.

Сонымен қатар, молибден вольфрам сияқты болаттарды жақсарту үшін кеңінен қолданылады. Молибден қоспасы беріктікті, беріктікті, коррозияға төзімділікті, қаттылықты арттырады. Сондықтан вольфрам мен молибден ең маңызды өнімдерді жасау үшін қолданылады және ең көпнегізгі мәліметтер. Қаттылық үшін тозған бөлшектердің шеттерін дәнекерлеу үшін мұндай қорытпаға стеллиттерді - хром мен кобальтты енгізеді. Хром, молибден, вольфрам - мұндай қорытпаны өшіру мүмкін емес. Сондай-ақ оған қышқылға төзімді және ыстыққа төзімді қорытпалар бойынша бірінші орындардың бірі берілді.

Бос орын

Кез келген зымыран мен ұшақтың басының терісіндегі вольфрам мен молибден қорытпасы. Беріктілігі бойынша бірінші орында вольфрам, екінші орында молибден. Дегенмен, шамамен бір жарым мың градус Цельсий температурасындағы меншікті беріктік молибденмен қорытпаларды бірінші орынға шығарады. Егер температура одан да жоғары болса, онда вольфрам мен тантал жеңілмейді. Молибден барлық ұшатын ғарыш кемелерінің ұялы панельдерін, Жерге оралатын капсулалар мен зымырандардың қабықтарын, жылу алмастырғыштарды, жылу қалқандарын, қанат жиектерін, тұрақтандырғыштарды жасау үшін қолданылады.

Еңбек жағдайы қиын жерде сирек жер металдары көмектеседі. Мұндай материалдан тотығуға және газ эрозиясына жоғары төзімділікті, жоғары беріктік пен соққыға төтеп беру қабілетін күтуге болады. Турбореактивті және зымыран қозғалтқыштарының көптеген бөліктері, құйрық етектері, турбина қалақтары, саптама жапқыштары, басқару беттері, зымыран қозғалтқышының саптамалары және т.б. - молибден осы қиын жұмыстардың барлығын жеңеді.

Жерде

Фосфор, күкірт және тұз қышқылдарында жұмыс істейтін жабдыққа арналған перспективалы материалдар молибден мен оның қорытпаларынан жасалған. Ол балқытылған шыныда да тұрақты, сондықтан шыны өнеркәсібінде кеңінен қолданыладымолибден балқытуға арналған электродтар ретінде.

Мыс, мырыш және алюминий қорытпаларын жоғары қысыммен құюға арналған өзектер мен қалыптар оның қорытпаларынан жасалған. Молибденмен болаттар қысыммен өңделеді - пресс-штампиттер, штамптар, пирсинг диірмендерінің оправкалары. Молибден болатының өзі де айтарлықтай жақсартылған.