Вольфрам: қолданылуы, қасиеттері және химиялық сипаттамалары

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Табиғат-Ана адамзатты пайдалы химиялық элементтермен байытқан. Олардың кейбіреулері оның ішектерінде жасырылған және салыстырмалы түрде аз мөлшерде қамтылған, бірақ олардың маңыздылығы өте маңызды. Солардың бірі вольфрам. Оның қолданылуы оның ерекше қасиеттеріне байланысты.

Шығу тарихы

XVIII ғасыр – периодтық жүйенің ашылған ғасыры – бұл металдың тарихында іргелі болды.

Бұрын минералды жыныстардың құрамына кіретін белгілі бір заттың болуы қабылданған, олардан қажетті металдарды балқытуға кедергі болатын. Мысалы, руданың құрамында мұндай элемент болса, қалайы алу қиын болды. Балқу температурасының айырмашылығы мен химиялық реакциялардың нәтижесінде шлак көбік пайда болды, бұл қалайы шығымының мөлшерін азайтты.

VIII ғасырда металды швед ғалымы Шееле мен испандық ағайынды Элюардтар дәйекті түрде ашты. Бұл минералды жыныстардың - шеелит пен вольфрамиттің тотығуы бойынша химиялық тәжірибелердің нәтижесінде болды.

Атомдық нөмірі 74-ке сәйкес элементтердің периодтық жүйесінде тіркелген. Атомдық қасиеті бар сирек балқитын металлмассасы 183,84 вольфрам. Оның қолданылуы 20 ғасырда табылған ерекше қасиеттерге байланысты.

Қайда іздеу керек?

Жер қойнауындағы саны жағынан «халқы аз» және 28-орында. Ол шамамен 22 түрлі минералдың құрамдас бөлігі болып табылады, бірақ олардың 4-еуі ғана оны алу үшін маңызды: шеелит (құрамында 80% жуық триоксид бар), вольфрамит, ферберит және губнерит (олардың әрқайсысында 75-77%). Кендердің құрамында көбінесе қоспалар болады, кейбір жағдайларда молибден, қалайы, тантал және т.б. сияқты металдарды параллельді «алу» жүргізіледі. Ең ірі кен орындары Қытайда, Қазақстанда, Канадада, АҚШ-та, сонымен қатар Ресейде, Португалияда, Өзбекстанда бар.

Олар оны қалай алады?

Тау жыныстарындағы ерекше қасиеттерге, сондай-ақ аз мөлшерде болуына байланысты таза вольфрамды алу технологиясы өте күрделі.

1. Магниттік бөлу, электростатикалық бөлу немесе руданы 50-60% вольфрам оксиді концентрациясына дейін байыту үшін флотация.
2. Сілтілі немесе қышқыл реагенттермен химиялық реакциялар арқылы 99% оксидті оқшаулау және алынған тұнбаны кезең-кезеңімен тазарту.
3. Көміртек немесе сутегі бар металды қалпына келтіру, сәйкес металл ұнтағының шығуы.
4. Құймалар немесе ұнтақталған брикеттерді өндіру.

Металлургиялық өнімдерді өндірудегі маңызды кезеңдердің бірі – ұнтақ металлургиясы. Ол ұнтақ тәрізді отқа төзімді металдарды араластыруға, оларды престеуге және кейіннен агломерациялауға негізделген. Осылайша, технологиялық маңызды қорытпалардың үлкен саны, соның ішінде вольфрам карбиді алынады, олардың қолданылуы негізінен қуаттылығы мен төзімділігі жоғары кескіш құралдардың өнеркәсіптік өндірісінде кездеседі.

Физикалық және химиялық қасиеттері

Вольфрам - денеге бағытталған кристалдық торы бар күміс түсті, отқа төзімді және ауыр металл.

• Балу температурасы - 3422 ˚С.
• Қайнау температурасы - 5555 ˚С.
• Тығыздығы - 19,25 г/см3.

Бұл электр тогын жақсы өткізеді. Магниттелмейді. Кейбір минералдар (мысалы, шеелит) люминесцентті.

Қышқылдарға, жоғары температурада агрессивті заттарға, коррозияға және қартаюға төзімді. Вольфрам сонымен қатар болаттардағы теріс қоспалардың әсерін сөндіруге, оның ыстыққа төзімділігін, коррозияға төзімділігін және сенімділігін арттыруға ықпал етеді. Мұндай темір-көміртекті қорытпаларды пайдалану олардың дайындалу қабілетімен және тозуға төзімділігімен негізделген.

Механикалық және технологиялық қасиеттері

Вольфрам - қатты, төзімді металл. Оның қаттылығы 488 НБ, созылу күші 1130-1375 МПа. Суық болған кезде ол пластик емес. 1600 ˚С температурада пластикалық қысыммен өңдеуге абсолютті бейімділік жағдайына дейін артады: соғу, илемдеу, тарту. Бұл металдың 1 кг жалпы ұзындығы 3 км-ге дейінгі жіп шығаруға мүмкіндік беретіні белгілі.

Өңдеу шамадан тыс қаттылыққа байланысты қиын жәнесынғыштық. Бұрғылау, токарлық өңдеу, фрезерлеу үшін ұнтақ металлургияда жасалған карбидті вольфрам-кобальт материалдары қолданылады. Төмен жылдамдықта және ерекше жағдайларда жоғары жылдамдықты легирленген вольфрамды болаттан жасалған құралдар сирек қолданылады. Стандартты кесу принциптері қолданылмайды, өйткені жабдық өте тез тозады және өңделген вольфрам жарылып кетеді. Келесі технологиялар қолданылады:

1. Бет қабатын химиялық өңдеу және сіңдіру, соның ішінде осы мақсат үшін күмісті пайдалану.
2. Бетті пештердің, газ жалынының, 0,2 А электр тоғының көмегімен жылыту. Икемділіктің шамалы жоғарылауы және сәйкесінше кесу жақсаратын рұқсат етілген температура 300-450 ˚С құрайды..
3. Балқығыш материалдармен вольфрам кесу.

Тегістеу және тегістеу гауһар және иілгіш құралдарды, сирек корундты пайдаланып жүргізілуі керек.

Бұл отқа төзімді металды дәнекерлеу негізінен электр доғасының, вольфрамның немесе көміртекті электродтардың әсерінен инертті газ немесе сұйық экранда жүзеге асырылады. Контактілі дәнекерлеу де мүмкін.

Бұл ерекше химиялық элементтің басқалардан ерекшеленетін сипаттамалары бар. Сонымен, мысалы, жоғары ыстыққа төзімділігімен және тозуға төзімділігімен сипатталады, ол құрамында вольфрам бар легирленген болаттардың сапасы мен кесу қасиеттерін жақсартады, ал оның жоғары балқу температурасы электр шамдары мен дәнекерлеуге арналған электродтарға арналған жіптерді шығаруға мүмкіндік береді.

Қолданба

Сиректік, ерекшелік және маңыздылық қазіргі заманғы технологияда вольфрам – вольфрам деп аталатын металдың кеңінен қолданылуын анықтайды. Сипаттар мен қолдану жоғары баға мен сұранысты негіздейді. Жоғары балқу температурасы, қаттылығы, беріктігі, ыстыққа төзімділігі және химиялық әсерге және коррозияға төзімділігі, тозуға төзімділігі және кесу ерекшеліктері оның негізгі тұғыры болып табылады. Қолдану жағдайлары:

1. Жіптер.
2. Бұрғылар мен басқа құралдарды, пуансондарды, серіппелерді және серіппелерді өндіру үшін қолданылатын жоғары жылдамдықты, тозуға төзімді, ыстыққа төзімді және ыстыққа төзімді темір-көміртекті қорытпаларды алу үшін болаттарды легирлеу; рельстер.
3. Негізінен тозуға төзімділігі жоғары кесу, бұрғылау немесе престеу құралдары ретінде пайдаланылатын «ұнтақ» қатты қорытпаларды өндіру.
4. TIG және қарсылық дәнекерлеуге арналған электродтар.
5. Рентген және радиотехникаға арналған бөлшектерді, әртүрлі техникалық шамдарды өндіру.
6. Арнайы жарық беретін бояулар.
7. Химия өнеркәсібіне арналған сым және бөлшектер.
8. Әртүрлі практикалық ұсақ-түйектер, мысалы, балық аулауға арналған айлабұйымдар.

Құрамында вольфрам бар әртүрлі қорытпалар танымал болуда. Мұндай материалдардың ауқымы кейде таң қалдырады - ауыр машина жасаудан жеңіл өнеркәсіпке дейін, мұнда ерекше қасиеттері бар (мысалы, отқа төзімді) маталар жасалады.

Әмбебап материалдар жоқ. Әрбір белгілі элемент және жасалған қорытпалар өмірдің және өндірістің белгілі бір салаларына бірегейлігімен және қажеттілігімен ерекшеленеді. Дегенмен, олардың кейбіреулері бұрын орындалмайтын процестерді мүмкін ететін ерекше қасиеттерге ие. Сондай металдардың бірі вольфрам болып табылады. Оның қолданылу аясы болат сияқты жеткілікті кең емес, бірақ опциялардың әрқайсысы адамзат үшін өте пайдалы және қажет.