ทังสเตน โมลิบดีนัม : โลหะผสม

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-02 14:03

การก่อตัวของแร่ธรรมชาติที่ประกอบด้วยทังสเตนในสารประกอบต่างๆ และความเข้มข้นทางอุตสาหกรรม เมื่อการขุดเป็นไปได้ทางเทคนิคและเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจ - ทังสเตน โมลิบดีนัมในแร่ เช่นเดียวกับเบริลเลียม ดีบุก ทองแดง บิสมัท ปรอท พลวง เงิน, ทอง, สารหนู, แทนทาลัม, กำมะถัน, สแกนเดียม, ไนโอเบียม - ดาวเคราะห์ที่ตัดสินโดยชื่อกลุ่มของพวกเขานั้นไม่อุดมไปด้วยโลหะหายากเช่นนี้ ส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องของแร่ทังสเตน - โมลิบดีนัม เช่นเดียวกับส่วนประกอบอื่นๆ ส่วนใหญ่ จะถูกสกัดในระหว่างการเสริมสมรรถนะและแปลงเป็นสารสกัดเข้มข้นแบบคัดเลือกหรือแบบรวม

ทังสเตนปรากฏอย่างไร

นักเคมีชาวสวีเดน Karl Scheele เภสัชกรโดยการฝึกอบรม ได้ทำการทดลองในห้องปฏิบัติการของเขาเอง ที่นั่นเขาค้นพบแมงกานีส แบเรียม คลอรีน หรือแม้แต่ออกซิเจนสำหรับมนุษย์ ตลอดชีวิตของเขาเขาไม่ได้ทำอะไรเลยนอกจากค้นพบซึ่งเขาได้รับการยอมรับจากสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งสตอกโฮล์ม และแม้ไม่นานก่อนที่เขาจะเสียชีวิตในปี พ.ศ. 2324 เขาไม่ได้ทำสิ่งที่ชอบหยุดจึงมอบของขวัญที่ยอดเยี่ยมอีกชิ้นให้เรา

ขณะทำการทดลอง Karl Scheele ค้นพบว่าทังสเตน (แร่ที่ต่อมาเรียกว่า scheelite เพื่อเป็นเกียรติแก่เขา) เป็นเกลือของกรดบางชนิดที่ยังไม่รู้จัก เป็นการค้นพบครั้งใหญ่ แต่เพียงสองปีต่อมา นักเคมีจากสเปนและนักเรียนของเขาได้แยกองค์ประกอบใหม่ทั้งหมดออกจากแร่นี้ ซึ่งทำให้สมมติฐานทั้งหมดในอุตสาหกรรมกลับหัวกลับหาง อย่างไรก็ตาม การปฏิวัตินี้ไม่ได้เกิดขึ้นทันที หนึ่งศตวรรษผ่านไปก่อนที่จะเป็นที่ชัดเจนว่าทังสเตนมีคุณสมบัติพิเศษอย่างไร

แยก

แร่ทังสเตนทั้งหมดแบ่งออกเป็นสองประเภทขึ้นอยู่กับเงินฝาก: ภายนอกและภายใน กลุ่มหลัง ได้แก่ skarn, pegmatite, vein-vein (hydrothermal), แร่พันธุกรรมประเภท grazer ซึ่งรวมกันเป็นแร่หลักสามรูปแบบ ได้แก่ ทังสเตน - ดีบุก ทังสเตน - โมลิบดีนัม ทังสเตน - โพลิเมทัล

บางครั้งทังสเตนจะพบในเพกมาไทต์ โดยจะสกัดทั้งทังสเตนและ scheelite ระหว่างทาง แร่เบริล แคสซิเทอไรต์ แทนทาลัม ไนโอเบต หรือสปอดูมีน แหล่ง Pegmatite - แหล่งที่มาของการก่อตัวของตะกอนลุ่มน้ำ - ได้รับการพัฒนาส่วนใหญ่ในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้และแอฟริกา

หุ้น

ทังสเตน โมลิบดีนัมในแร่มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการบุกรุกของหินแกรนิต ส่วนปลายของพวกมันซึ่งพบการสะสมของหลังคา มักมาพร้อมกับแร่ในสต็อก ทั้งในและนอกเหนือการล่วงล้ำ

มีรูปร่างเหมือนเสื้อคลุมมีมิติเท่ากันและวงรีกับชุดเครื่องนอนส่วนใหญ่มักจะแบน นอกจากนี้ยังมีแร่เรียงเป็นแนวและสต็อกที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ ปริมาณสำรองของเงินฝากที่มีแร่โมลิบดีนัม ทังสเตน และแร่หายากอื่น ๆ แทบไม่เคยมีปริมาณสำรองขนาดใหญ่ แร่ประมาณการได้เพียงหลักสิบ น้อยมากที่หลายแสนตัน

การผลิต

โมลิบดีนัม ทังสเตน และแร่ไฮโดรเทอร์มอลอื่น ๆ ตั้งอยู่ในโซน exo- และ endocontact ของหินแกรนิตแมสซิฟ ซึ่งมีความลึกค่อนข้างยาว - สูงถึงหนึ่งกิโลเมตร - เส้นเลือดทั้งชุดของการจุ่มที่สูงชัน ซึ่งน้อยกว่านั้นมาก เป็นการจุ่มเฉลี่ยของหลอดเลือดดำ มีสต๊อกสินค้าด้วย แร่ประกอบด้วยแร่ควอทซ์-วูลฟราไมต์-แคสซิเทอไรต์, การรวมแร่ควอทซ์-วูลฟราไมต์ มักมีโมลิบดีนัม เบริลและบิสมัท สลับกับแร่ควอทซ์-โมลิบดีไนต์-ชีไลต์หรือควอตซ์-ชีไลต์

โดยปกติแร่ดังกล่าวประกอบด้วยทังสเตน โมลิบดีนัม โลหะหายากอื่น ๆ ในปริมาณเล็กน้อย: ทังสเตนจากครึ่งเปอร์เซ็นต์ถึงหนึ่งเปอร์เซ็นต์ครึ่ง บ่อยขึ้น - น้อยกว่า และนี่คือปริมาณแร่สำรองหลายพันหรือหลายหมื่นตัน ซึ่งก็น้อยมากเช่นกัน การขุดมักจะทำโดยวิธีใต้ดินหรือหลุมเปิด

วิธีการขุด

เงินฝากทังสเตนเกี่ยวข้องกับวิธีการขุดโดยการยุบชั้นหรือโดยการขยายแร่ในแนวนอนในชั้นในบล็อกที่ขุด นอกจากนี้ยังใช้วิธีการทดแทนของ goaf ซึ่งดีเมื่อทำการขุดเส้นเลือด skarn หรือ greisen deposits

เปิดทางบ่งบอกถึงการมีอยู่ของบานประตูหน้าต่าง คราบสการ์น หรือคราบน้ำมันหรือเพลทเซอร์ ในเหมืองหินที่มีการขุดทังสเตน แร่โมลิบดีนัม ระบบขนส่งและการทุ่มตลาดมักจะดำเนินการ ในกรณีเหล่านี้ การขุดเป็นเครื่องจักรเกือบทั้งหมด - เก้าสิบห้าเปอร์เซ็นต์ แต่งานไม่ได้จบที่นี่ แร่จำเป็นต้องได้รับผลประโยชน์ เนื่องจากมีเพียงร้อยละครึ่งเท่านั้นที่มีโลหะหายาก เช่น ทังสเตน โมลิบดีนัม

เงินฝาก

ในอาณาเขตของอดีตสหภาพโซเวียต มีการสำรวจแหล่งแร่ทังสเตนที่สำคัญที่สุดในคาซัคสถาน ไซบีเรียตะวันออกและตะวันออกไกล คอเคซัส และเอเชียกลาง ไม่ได้มีการพัฒนาทั้งหมด ในต่างประเทศการประมวลผลของทังสเตนและโมลิบดีนัมจะดำเนินการโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเกาหลีใต้และจีน มีเงินฝากที่สำคัญที่สุดในโลก นอกจากนี้ ทังสเตนยังมีการขุดในโปรตุเกส ออสเตรเลีย แคนาดา โบลิเวีย สหรัฐอเมริกา ฝรั่งเศส ออสเตรีย และตุรกี

ต้องบอกว่าที่นี่เอเชียตะวันออกเฉียงใต้และแถบแร่แปซิฟิกมีแร่ทังสเตนสำรองมากกว่าหกสิบเปอร์เซ็นต์ในโลก โดยรวมแล้วในแหล่งสะสมที่สำรวจของโลกปริมาณสำรองของทังสเตนทั้งหมดนั้นน้อยกว่าหนึ่งล้านครึ่งล้านตัน ตัวอย่างเช่น มีการขุดทองประมาณ 4,278,200 ตันต่อปี (ไม่ใช่สำรอง แต่นำไปใช้)

คุณสมบัติ

เนื่องจากเป็นโลหะที่ทนไฟได้มากที่สุดชนิดหนึ่ง ทังสเตนจึงเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้อย่างแท้จริงในทุกพื้นที่ที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิสูง องค์ประกอบทางเคมี Wolframium (W) อยู่ในกลุ่มที่สี่อย่างไรระบบเป็นระยะ มวลอะตอมของมันคือ 183, 85 และหมายเลข 74 มันมีชื่อมาจากสีเทาอ่อน - จาก German Wolf และ Rahm แปลว่า "หมาป่า" และ "ครีม" ตามตัวอักษร - "โฟมหมาป่า" แม้จะมีการหักเหของแสง แต่ก็มีความเสถียรที่อุณหภูมิปกติ แร่ธาตุที่จัดหาทังสเตนคือ scheelite และ wolframite

ทังสเตนเป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของเหล็กกล้าทนความร้อนสูง - เหล็กกล้าความเร็วสูงและเหล็กกล้าเครื่องมือ เช่นเดียวกับโลหะผสมที่มีคุณสมบัติเหมือนกัน - สเตลไลต์ วิน และอื่นๆ แต่เราเห็นทังสเตนบริสุทธิ์ทุกวันเพราะมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิศวกรรมไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น ไส้หลอดทังสเตนในหลอดไส้ นอกจากนี้ยังขาดไม่ได้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์วิทยุ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีแคโทดและแอโนดที่ทำด้วยโลหะนี้

เกรดอัลลอย

การแปรรูปทังสเตนและโมลิบดีนัมนั้นยากแต่ให้ผลกำไรมหาศาล อุตสาหกรรมนี้รู้จักแบรนด์ต่างๆ มากมาย ซึ่งแบรนด์ดังกล่าวมีแบรนด์ทั่วไปและแบรนด์อื่นๆ น้อยลง ทังสเตนบริสุทธิ์ มีสารเติมแต่งและโลหะผสมกับโลหะอื่นๆ ดังนั้นเกรด BP ต่างกัน - โลหะผสมของทังสเตนและรีเนียม VL - มีแลนทานัมออกไซด์เป็นสารเติมแต่ง VI - ด้วยอิตเทรียมออกไซด์ VT - ทอเรียมออกไซด์เป็นสารเติมแต่ง VM - ด้วยสารเติมซิลิกาและทอเรียม VA - พร้อมสารเติมแต่งซิลิกอนอัลคาไลและอลูมิเนียม HF - ทังสเตนบริสุทธิ์

ทังสเตนทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับโลหะผสมแข็ง และโลหะผสมของทังสเตนและโมลิบดีนัมนั้นทนความร้อนได้เช่นเดียวกับบางประเภท ด้วยการมีส่วนร่วมของเขาจึงมีการเตรียมเหล็กกล้าเครื่องมือที่ทนต่อการสึกหรอ จากโลหะผสมเหล่านี้เครื่องยนต์หลายส่วนถูกสร้างขึ้น - การบินและอวกาศในอุปกรณ์ไฟฟ้า - ชิ้นส่วนและเส้นใยต่างๆ เนื่องจากโลหะนี้มีความหนาแน่นสูงมาก จึงใช้สำหรับถ่วงน้ำหนัก สำหรับกระสุนและกระสุนปืนใหญ่ สำหรับขีปนาวุธนำวิถี (เสถียรภาพในการบิน ทังสเตนสามารถทนต่อรอบหนึ่งแสนแปดหมื่นต่อนาที) สำหรับโรเตอร์ความเร็วสูงพิเศษ นอกจากนี้ยังใช้โลหะเช่นทังสเตนโมลิบดีนัม แอปพลิเคชันของพวกเขา อย่างที่เราเห็น กว้างมากและแม้กระทั่งใครๆ ก็พูดได้ว่า สง่างาม

พื้นที่สมัคร

หากไม่มีโลหะแรร์เอิร์ธเหล่านี้ ซึ่งก็คือโครเมียม โมลิบดีนัม ทังสเตน ยาและฟิสิกส์นิวเคลียร์ก็ไม่สามารถทำได้ในปัจจุบัน ผลึกเดี่ยวของทังสเตนทั้งหมดทำหน้าที่เป็นตัวตรวจจับการเรืองแสงวาบของรังสีเอกซ์ เช่นเดียวกับการแผ่รังสีไอออไนซ์อื่นๆ ทังสเตนไดเทลลูไรด์ (WTe_{2) ใช้ในการแปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้า แม้แต่การเชื่อม TIG ก็ใช้ทังสเตนเป็นอิเล็กโทรด}

สารประกอบทังสเตนมีการใช้กันอย่างแพร่หลายโดยเฉพาะ วัสดุคอมโพสิตและโลหะผสมแข็งที่ใช้ทังสเตนคาร์ไบด์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการตัดเฉือนทั้งโลหะและโครงสร้างที่ไม่ใช่โลหะ นี่เป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งในด้านวิศวกรรมเครื่องกล: การกัด การกลึง การสกัด การไส โลหะผสมแข็งเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับการขุดเจาะหลุมและในอุตสาหกรรมเหมืองแร่ และด้วยเหตุนี้ เราจึงต้องการทังสเตน โมลิบดีนัม - การผลิตกำลังควบคุมเทคโนโลยีใหม่ ๆ ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา

ประเภทโลหะแรร์เอิร์ธ

WS_{2 (ทังสเตน ซัลไฟด์) เป็นจาระบีที่มีอุณหภูมิสูงซึ่งสามารถทนต่ออุณหภูมิได้ถึงห้าร้อยองศาเซลเซียส ในกรณีที่มีการผลิตอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็ง (เซลล์เชื้อเพลิงที่มีอุณหภูมิสูง) จะใช้ทังสเตนไตรออกไซด์ อุตสาหกรรมสิ่งทอ สี และน้ำยาเคลือบเงามีเทคโนโลยีที่ดีขึ้นและซับซ้อนขึ้นอย่างเห็นได้ชัด โดยใช้สารประกอบทังสเตนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาและเม็ดสีในการสังเคราะห์สารอินทรีย์}

อุตสาหกรรมผลิตผลิตภัณฑ์ที่หลากหลายซึ่งประกอบด้วยทังสเตน โมลิบดีนัม และโลหะหายากอื่นๆ ที่พบมากที่สุดคืออิเล็กโทรด, ลวด, ผงทังสเตน, แผ่นและแท่ง อิเล็กโทรดไม่มีวันละลาย ดังนั้นจึงสามารถใช้สำหรับการเชื่อมเหล็กกล้าที่มีโลหะผสมสูง โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก และวัสดุที่มีองค์ประกอบทางเคมีต่างกัน ไม่มีอิเล็กโทรดอื่นใดที่จะให้การเชื่อมที่มีความแข็งแรงสูงเช่นนี้ได้

โมลิบดีนัม

โลหะผสมโมลิบดีนัมและโมลิบดีนัมนั้นเป็นวัสดุทนไฟ ในรูปแบบบริสุทธิ์ ใช้ในรูปแบบของลวดหรือเทปสำหรับอุปกรณ์ทำความร้อน - เตาไฟฟ้า แม้แต่เตาที่ใช้ไฮโดรเจนที่อุณหภูมิ 1600 ° C โมลิบดีนัมดีบุกและลวดเป็นสิ่งจำเป็นในอุตสาหกรรมวิทยุ-อิเล็กทรอนิกส์ นอกจากนี้ยังใช้ในวิศวกรรมเอ็กซ์เรย์ โมลิบดีนัมใช้ทำชิ้นส่วนต่างๆ สำหรับหลอดเอ็กซ์เรย์ หลอดไฟฟ้า และอุปกรณ์สูญญากาศ

นอกจากนี้ โมลิบดีนัม เช่น ทังสเตน ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการปรับปรุงเหล็กกล้า สารเติมแต่งโมลิบดีนัมช่วยเพิ่มความแข็งแรง ความแข็ง ความต้านทานการกัดกร่อน ความเหนียว ดังนั้นทังสเตนและโมลิบดีนัมจึงถูกนำมาใช้เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่สำคัญที่สุดและมากที่สุดรายละเอียดหลัก สำหรับความแข็งนั้น โลหะผสมดังกล่าวจะใส่สเตลไลต์ - โครเมียมและโคบอลต์เพื่อเชื่อมขอบของชิ้นส่วนสึกหรอ Chrome, โมลิบดีนัม, ทังสเตน - โลหะผสมดังกล่าวแทบจะเป็นไปไม่ได้ที่จะลบออก นอกจากนี้ เขายังได้รับรางวัลอันดับหนึ่งในด้านโลหะผสมที่ทนกรดและทนความร้อนได้

อวกาศ

โลหะผสมของทังสเตนและโมลิบดีนัมในผิวหนังของส่วนหัวของจรวดและเครื่องบินใดๆ ในแง่ของความแข็งแกร่งทังสเตนอยู่ในอันดับแรกและโมลิบดีนัมอยู่ในอันดับที่สอง อย่างไรก็ตาม ความแรงจำเพาะที่อุณหภูมิประมาณหนึ่งและครึ่งพันองศาเซลเซียสทำให้โลหะผสมที่มีโมลิบดีนัมเป็นอันดับแรก หากอุณหภูมิสูงขึ้นทังสเตนและแทนทาลัมก็อยู่ยงคงกระพัน โมลิบดีนัมใช้ทำแผงรังผึ้งของยานอวกาศที่บินได้ทั้งหมด เปลือกของแคปซูลและจรวดที่กลับสู่พื้นโลก เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน แผ่นกันความร้อน แผ่นปิดขอบปีก สารกันโคลง

ในที่ที่สภาพการทำงานยาก แรร์เอิร์ธเมทัลช่วยได้ จากวัสดุดังกล่าว เราสามารถคาดหวังความต้านทานสูงต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนของก๊าซ มีความแข็งแรงสูง และทนต่อแรงกระแทก ชิ้นส่วนต่างๆ ของเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทและจรวด กระโปรงท้าย ใบพัดเทอร์ไบน์ บานประตูหน้าต่างหัวฉีด พื้นผิวการควบคุม หัวฉีดเครื่องยนต์จรวด และอื่นๆ โมลิบดีนัมรับมือกับงานที่ยากลำบากเหล่านี้ได้

บนโลก

วัสดุที่น่าสนใจสำหรับอุปกรณ์ที่ทำงานในกรดฟอสฟอริก ซัลฟิวริก และไฮโดรคลอริก ทำจากโมลิบดีนัมและโลหะผสม มีความเสถียรแม้ในแก้วหลอมเหลว ดังนั้นอุตสาหกรรมแก้วจึงใช้กันอย่างแพร่หลายโมลิบดีนัมเป็นอิเล็กโทรดสำหรับการหลอม

แท่งและแม่พิมพ์สำหรับการหล่อแรงดันสูงของโลหะผสมทองแดง สังกะสี และอลูมิเนียมทำจากโลหะผสม ด้วยโมลิบดีนัม เหล็กจะถูกแปรรูปภายใต้แรงดัน - แม่พิมพ์กด, ดาย, แมนเดรลของโรงสีเจาะ เหล็กกล้าโมลิบดีนัมเองก็ได้รับการปรับปรุงอย่างมากเช่นกัน