Вальфрам, малібдэн: прымяненне сплаву

Прыроднымі мінеральнымі ўтварэннямі, якія ўтрымліваюць вальфрам ў розных спалучэннях і прамысловых канцэнтрацыях, калі здабыча тэхнічна магчымая і эканамічна мэтазгодная, - вальфрам, малібдэн ў рудах, а таксама берылій, волава, медзь, вісмута, зрэдку ртуць, сурма, срэбра, золата, мыш'як, тантал, сера, Сканда, ніёбія - такімі рэдказямельных металамі планета, мяркуючы па назве іх групы, не багатая на. Спадарожны кампанент руды вальфраму - малібдэн, як і большасць іншых, здабываецца пры ўзбагачэнні і перакладаецца ў селектыўныя або калектыўныя канцэнтраты.

Як з'явіўся вальфрам

Шведскі хімік Карл Шэель, па адукацыі аптэкар, праводзіў вопыты ва ўласнай лабараторыі. Там ён адкрыў для чалавецтва марганец, барый, хлор, нават кісларод. Усё сваё жыццё ён толькі і рабіў, што здзяйсняў адкрыцця, за што яго прынялі ў Стакгольмскую акадэмію навук. І нават незадоўга да свайго скону ў 1781 годзе ён любімай справай займацца не перастаў, такім чынам зрабіўшы нам яшчэ адзін выдатны падарунак.

Вырабляючы вопыт, Карл Шэель выявіў, што тунгстен (мінерал, пасля названы ў яго гонар шеелитом) - гэта соль нейкі яшчэ невядомай кіслаты. Гэта была велізарная адкрыццё, але толькі праз два гады хімікі з Іспаніі і яго вучні вылучылі з дадзенага мінерала зусім новы элемент, што пераварочвалі ўсё пастулаты ў прамысловасці. Аднак пераварот гэты адбыўся далёка не адразу, прайшло стагоддзе, перш чым стала зразумела, якімі выключнымі ўласцівасцямі валодае вальфрам.

падзел

У залежнасці ад радовішча ўсе вальфрамавай руды падпадзяляюцца на два тыпу: экзагенныя і эндагенныя. Сярод апошніх знаходзяцца скарновые, пегматитовые, прожилково-жыльных (гидротермальные), грейзеровые тыпы генетычных руд, якія аб'ядноўваюцца ў тры асноўныя рудныя фармацыі. Гэта вальфрам - волава, вальфрам - малібдэн, вальфрам - полиметаллы.

Часам вальфрам сустракаецца ў пегматитах, адкуль і яго, і Шэель здабываюць адначасна, ведучы здабычу берылію, касситерита, тантала, ниобатов або сподумена. Пегматитные радовішча - крыніцы адукацыі алювіяльных россыпаў - распрацоўваюцца больш за ўсё на Паўднёва-Усходзе Азіі і ў Афрыцы.

запасы

Вальфрам, малібдэн ў рудах найцяснейшым чынам звязаны з гранітнымі интрузивами, іх апікальнае часткамі, дзе назіраюцца прикровлевые паклады, даволі часта суправаджаюцца руднымі штокверками як унутры-, так і надинтрузивными.

Яны па форме ўяўляюць сабой плащеобразные паклады, изометричные і авальныя пры часцей за ўсё полагам заляганні. Таксама адзначаны і рудныя цела столбообразного выгляду і штокверки няправільнай формы. Запасы радовішчаў, дзе прысутнічаюць малібдэн, вальфрам і іншыя рэдказямельныя выкапні, амаль ніколі не маюць вялікіх запасаў. Руда ацэньваецца ўсяго толькі ў дзесяткі, вельмі рэдка ў сотні тысяч тон.

здабыча

Малібдэн, вальфрам і іншыя гидротермальные руды знаходзяцца ў зонах экзо- і эндоконтакта масіваў граніту, якія ўтвараюць даволі працяглыя ў глыбіню - да кіламетру - цэлыя серыі жыў стромкага падзення, значна радзей бывае сярэдняе падзенне жылы. Таксама сустракаюцца і штокверки. Рудныя цела складаюцца з кварц-вальфраму-касситеритовыми, кварц-вольфрамитовыми ўключэннямі, часта з малібдэнам, берылію і висмутином, перамяжоўваючыся з кварц-малібдэне-шеелитовыми або кварц-шеелитовыми рудамі.

Звычайна ў такіх рудах ўтрымліваюцца вальфрам, малібдэн, метал іншы з рэдказямельных ў невялікіх колькасцях: вальфраму ад полупроцента да паўтары адсоткаў, часцей - менш. І гэта пры запасах руды ў некалькі тысяч ці некалькі дзясяткаў тысяч тон, што таксама вельмі і вельмі мала. Здабыча вырабляецца звычайна падземным або адкрытым спосабамі.

спосабы здабычы

Вальфрамавай радовішча мяркуюць спосабы здабычы альбо абвальваннем слаёў або гарызантальным маганизированием руды пластамі ў адпрацаваных блоках. Таксама ўжываецца спосаб закладкі выпрацаванага прасторы, што добра пры распрацоўцы жыў, скарновых або грейзеновых пакладаў.

Адкрыты спосаб мяркуе наяўнасць шторкверков, скарновых або грейзеновых пакладаў або россыпаў. На кар'ерах, дзе здабываецца руда вальфраму, малібдэна, звычайна дзейнічае транспартная сістэма і знешняе отвалообразование. У гэтых выпадках здабыча механізуюць амаль цалкам - на дзевяноста пяць працэнтаў. Але тут працы не сканчаюцца. Руды патрабуюць ўзбагачэння, паколькі толькі на максімум паўтара працэнта яны ўтрымліваюць рэдказямельныя металы - вальфрам, малібдэн.

Месца нараджэння

На тэрыторыі былога СССР самыя значныя радовішчы руды вальфраму разведаны ў Казахстане, Усходняй Сібіры і Далёкім Усходзе, на Каўказе і ў Сярэдняй Азіі. Далёка не ўсе з іх распрацоўваюцца. За мяжой перапрацоўка вальфраму і малібдэна вядзецца асабліва шмат у Паўднёвай Карэі і Кітаі. Там знаходзяцца самыя значныя радовішчы ў свеце. Акрамя таго, здабываюць вальфрам ў Партугаліі, Аўстраліі, Канадзе, Балівіі, ЗША, Францыі, Аўстрыі і Турцыі.

Тут неабходна сказаць, што Паўднёва-Усходняя Азія і яе Ціхаакіянскі Рудных пояс маюць больш за шэсцьдзесят адсоткаў усіх запасаў вальфраму на зямлі. Усяго ж у разведаных радовішчах планеты сумарныя запасы вальфраму значна менш за паўтары мільёнаў тон. Да прыкладу, золата штогод здабываецца (не ў запасах, а менавіта пускаецца ў ход) каля 4 278 200 тон.

ўласцівасці

Будучы адным з самых тугаплаўкіх металаў, вальфрам становіцца літаральна незаменным ва ўсіх абласцях, якія звязаны з высокімі тэмпературамі. Як хімічны элемент Wolframium (W) знаходзіцца ў чацвёртай групе перыядычнай сістэмы. Яго атамная маса 183,85, а нумар 74. Назва ён атрымаў дзякуючы свайму светла-шэрым колеры - з нямецкага Wolf і Rahm перакладаюцца як "воўк" і "вяршкі", калі літаральна - "ваўчыная пена". Нягледзячы на тугаплаўкія, пры звычайнай тэмпературы ўстойлівы. Мінералы, якія пастаўляюць вальфрам, - Шэель і вальфраму.

Вальфрам - адзін з самых галоўных кампанентаў сверхтвёрдых гарачатрывалых сталей - хуткарэзнай і інструментальных, а таксама сплаваў, якія валодаюць тымі ж ўласцівасцямі - Стэла, пераможа і гэтак далей. А вось чысты вальфрам мы бачым штодня, паколькі ён шырока выкарыстоўваецца ў электратэхніцы. Напрыклад, у лямпах напальвання ніткі з вальфраму. Таксама незаменны ён у радыёэлектроніцы. Электронныя прыборы маюць катоды і аноды з гэтага металу.

маркі сплаваў

Перапрацоўка вальфраму і малібдэна складаная, але надзвычай выгадная. Прамысловасць ведае некалькі марак, сярод якіх ёсць больш распаўсюджаныя і менш. Вальфрам бывае чысты, з асадкамі і ў сплавах з іншымі металамі. Такім чынам, адрозніваюцца маркі ВР - сплаў вальфраму і рения; ВЛ - з вокісам лантана як асадкі; Ві - з вокісам ітрый; ВТ - у якасці асадкі вокіс торыя; ВМ - з кремнещелочной і прысадкай торыя; ВА - з кремнещелочной і алюмініевай асадкамі; ВЧ - чысты вальфрам.

Вальфрам служыць асновай для цвёрдых сплаваў, а сплаў вальфраму і малібдэна - гарачатрывалы, як і некаторыя іншыя. Таксама з яго удзелам рыхтуюць зносаўстойлівае інструментальную сталь. З такіх сплаваў робяцца многія дэталі рухавікоў - авіяцыйных і касмічных, у электравакуумныя прыборах - розныя дэталі і ніткі напальвання. Паколькі шчыльнасць гэтага металу вельмі высокая, яго выкарыстоўваюць для проціваг, для куль і артылерыйскіх снарадаў, для балістычных ракет (стабілізацыя палёту, вальфрам вытрымлівае ўсе сто восемдзесят тысяч абаротаў у хвіліну) для звышхуткасных ротараў таксама выкарыстоўваюцца такія металы, як вальфрам, малібдэн. Ужыванне іх, як мы бачым, вельмі шырока і нават, можна сказаць, вытанчана.

сферы ўжывання

Без гэтых рэдказямельных металаў, якімі з'яўляюцца хром, малібдэн, вальфрам, сёння не абыходзіцца ні медыцына, ні ядзерная фізіка. Монакрышталі усіх вольфраматов служаць сцинтилляционными дэтэктарамі рэнтгенаўскага выпраменьвання, а таксама і іншых іанізуючых выпраменьванняў. Дителлурид вальфраму (WTe ₂₎ ужываюць пры пераўтварэнні цеплавой энергіі ў электрычную. Нават аргон-дугавая зварка выкарыстоўвае вальфрам як электрод.

Асабліва шырока прымяняюцца злучэння вальфраму. Кампазітныя матэрыялы і цвёрдыя сплавы, якія маюць асновай карбід вальфраму, патрэбныя для механічнай апрацоўкі як металаў, так і канструкцый неметалічных. Асабліва гэта неабходна ў машынабудаванні: фрэзераванне, тачэнне, дзяўбаны, габлёўка. Не абысціся цяпер без цвёрдых сплаваў пры свідраванні свідравін і ў горназдабыўной прамысловасці, а для гэтага патрэбныя вальфрам, малібдэн - вытворчасць асвойвае ўсё новыя тэхналогіі з іх дапамогай.

Віды прадукцыі з рэдказямельных металаў

WS ₂ (сульфід вальфраму) - высокатэмпературных змазка, вытрымлівае да пяцісот градусаў па Цэльсіі. Там, дзе вырабляецца цвёрды электраліт (высокатэмпературныя паліўныя элементы), ужываюць трёхокись вальфраму. Тэкстыльная, лакафарбавая прамысловасці значна палепшылі і ўскладнілі тэхналогіі, выкарыстоўваючы злучэння вальфраму як каталізатар і пігмент пры арганічным сінтэзе.

Прамысловасцю выпускаецца вялікая колькасць разнастайнай прадукцыі, дзе ўтрымліваюцца вальфрам, малібдэн і іншыя рэдказямельныя металы. Самае распаўсюджанае - гэта электроды, дрот, вальфрамавай парашок, ліст і штабик. Электроды ніколі не плавяцца і таму могуць выкарыстоўвацца для зваркі высоколегированных сталей, каляровых металаў і матэрыялаў з розным хімічным складам. Ні адзін электрод не забяспечыць такой высокай трываласці зварнога шва.

малібдэн

Сплавы малібдэна і сам ён ставяцца да матэрыялаў тугаплаўкім. У чыстым выглядзе ўжываецца ў выглядзе дроту або стужкі для награвальных прыбораў - электрапечак, нават якія працуюць у вадародзе з тэмпературай 1600 ° С. Жесть з малібдэна і дрот патрэбныя ў радыёэлектроннай прамысловасці, іх выкарыстоўваюць і ў рентгенотехнике, з малібдэна вырабляюць разнастайныя дэталі для рэнтгенаўскіх трубак, электронных лямпаў, вакуумных прыбораў.

Акрамя таго, малібдэн, як і вальфрам, вельмі шырока ўжываецца для паляпшэння сталей. Прысадка малібдэна павялічвае трываласць, прокаливаемость, каразійную стойкасць, глейкасць. Таму вальфрам і малібдэн выкарыстоўваюцца пры стварэнні самых адказных вырабаў і самых галоўных дэталяў. Для цвёрдасці ў такі сплаў ўводзяцца стеллиты - хром і кобальт, каб наплыву абзы дэталяў, якія працуюць на знос. Хром, малібдэн, вальфрам - такі сплаў практычна немагчыма сцерці. Таксама яму аддадзена адно з першых месцаў у шэрагу кіслотоустойчівості і цеплатрывалых сплаваў.

космас

Сплаў вальфраму і малібдэна ў складзе ашалёўкі галаўной часткі любой ракеты і самалёта. Па трываласці на першым месцы вальфрам, на другім - малібдэн. Аднак удзельная трываласць пры тэмпературах каля паўтары тысячы градусаў па Цэльсіі выводзіць сплавы з малібдэнам на першае месца. Калі тэмпературы яшчэ вышэй - то вальфрам і тантал непераможныя. З малібдэна выраблены сотавыя панэлі ўсіх лятальных касмічных апаратаў, абалонкі капсул і ракет, якія вяртаюцца на Зямлю, цеплаабменнікі, цеплавыя экраны, абшыўка беражкоў крылаў, стабілізатары.

Там, дзе ўмовы працы цяжкія, дапамагаюць рэдказямельныя металы. Ад такога матэрыялу можна чакаць высокага супраціву акіслення і газавай эрозіі, высокай трываласці і здольнасці трымаць удар. Многія дэталі турбарэактыўных і ракетных рухавікоў, хваставыя спадніцы, лапаткі турбін, засланкі фарсунак, паверхні кіравання, сопла ракетных рухавікоў і гэтак далей - на ўсіх гэтых цяжкіх працах спраўляецца малібдэн.

На зямлі

Перспектыўныя матэрыялы для абсталявання, якія працуюць у асяроддзі фосфарнай, сернай і салянай кіслот, робяцца з малібдэна і яго сплаваў. Ён стоек нават у расплаўленым шкле, і таму шкляная прамысловасць шырока выкарыстоўвае малібдэн у якасці электродаў для плаўкі.

З сплаваў яго выраблены стрыжні і прэс-формы для ліцця пад высокім ціскам медных, цынкавых і алюмініевых сплаваў. З малібдэнам апрацоўваюць сталі пад ціскам - прессштемпели, матрыцы, апраўкі прашыўнымі постацяў. Самі сталі малібдэн таксама значна паляпшае.