Добыча вольфрама: способы, переработка и применение

Светло-серый металл, обладающий очень высокой твёрдостью, тугоплавкостью и тяжестью – это вольфрам. Вдобавок к этому он имеет очень высокую химическую стойкость.

Содержание

• Добыча вольфрамовых руд
  • В шахтах
  • В карьерах
• Процессы получения вольфрама
• Соединения вольфрама
• Хранение и транспортировка
• Продукция переработки
  • Осветительные приборы
  • Снаряды
  • Электроды
• Нахождение в природе
  • Месторождения
  • В космосе
• Мировые запасы
• Страны, добывающие вольфрам

Добыча вольфрамовых руд

Содержание вольфрама в земной коре составляет чуть более одной десятитысячной доли процента, что делает его достаточно редким природным ископаемым. В чистом виде он не встречается, поэтому для его добычи используют такие минералы, как вольфрамиты и шеелит. Это вольфрамовые руды, имеющие в своём составе кроме основного металла целый ряд примесей.

В шахтах

Подземный способ добычи руд, содержащих вольфрам, заключается в последовательном обрушении горизонтальных слоёв шахты с дальнейшим накоплением материала в отработанных блоках (так называемое «магазинирование»). Затем собранная выработка грузится на транспорт и извлекается на поверхность.

В карьерах

В них добыча вольфрамовых руд выполняется открытым способом. Путём обваливания внешнего грунта с погружением его на транспортные системы и отправкой на переработку.

Процессы получения вольфрама

Так как ископаемые минералы содержат достаточное количество примесей, то для получения непосредственно самого вольфрама приходится применять трёхэтапную технологию:

• Обогащение добытых руд с целью образования раствора или осадка нужной концентрации. В этот процесс входят гравитация, флотация, магнитная или электростатическая сепарация. Итогом становится получение 60% концентрата вольфрамового ангидрита WO₃.
• Химическое соединение высокой чистоты получают за счёт реакции восстановления под воздействием водорода или углерода. Для получения вольфрамового порошка этого бывает достаточно.
• Но, чтобы изготовить компактные твёрдые слитки – штабики, более удобные для дальнейшей переработки, применяют прессование и спекание. Чтобы они хорошо поддавались ковке, их подвергают высокотемпературному воздействию.

Однако, и это ещё не всё. Для получения столь востребованных изделий, какими являются металлические прутки, вольфрам при температуре порядка 1500⁰C обрабатывают на ротационно-ковочной машине.

Для выпуска проволоки из вышеупомянутых прутков их подвергают волочению, сначала нагрев до 1000⁰ C, а затем постепенно остудив до 400⁰ C. После чего готовую проволоку отжигают, полируют и травят электролитическим способом.

Соединения вольфрама

Самыми распространёнными соединениями вольфрама являются его оксиды, хлориды, карбиды.

Оксид вольфрама, содержащий в своём составе два атома кислорода, является кристаллом тёмно-коричневого цвета. Трёх кислородный вольфрам представляет собой порошок лимонного цвета.

Вольфрам

Вольфрамовые карбиды – соединения вольфрама с углеродом – нашли очень широкое применение в ряде отраслей промышленности благодаря своей твёрдости. Это, прежде всего композитные материалы и твёрдые сплавы типа победита, а также смеси карбидов: вольфрама, тантала и титана.

Сплав вольфрама и рения используется в изготовлении термопар, позволяющих измерять температуру свыше 2000⁰C. Правда, в химически неагрессивных средах.

В качестве высокотемпературной смазки употребляется сульфид вольфрама.

Некоторые соединения вольфрама используются в качестве пигментных красителей и катализаторов химических реакций. Вольфрамовая кислота применяется как адсорбент и катализатор при производстве бензина. Монокристаллы из вольфраматов управляют потоками ионизирующих излучений, столь востребованных в медицине и ядерной физике.

Хранение и транспортировка

Условия хранения и транспортировки порошкообразного вольфрама и продукции, содержащей его в своём составе (штабиков, пластин, прутков, проволоки, электродов) определятся требованиями соответствующих государственных стандартов и технических условий, находящих своё отражение в документации на изготавливаемые изделия.

Так как концентрат вольфрама не токсичен, взрывобезопасен и не представляет пожарной опасности, то его хранение и транспортировка не представляют значительной сложности. Проблему представляет лишь его возможность пылеобразования и необходимость защиты изделий от внешних механических воздействий и агрессивных сред.

Поэтому вольфрамовый порошок необходимо упаковывать в специализированные контейнеры или двойные мешки массой не более 50 кг, наружный слой которых должен быть изготовлен из синтетической ткани или полипропилена, внутренний – из бумаги или полиэтилена. Для длительного хранения мешки формируют в транспортные пакеты. Перевозку концентрата производят в открытом подвижном составе, а хранение выполняется в упакованном виде на территории закрытых складских помещений.

Вольфрамовые электроды для хранения и перевозки упаковывают в картонные коробки с пенопластовыми или плотными бумажными ложементами. Затем коробки укладывают в деревянные ящики, защищённые водонепроницаемой бумагой, с дальнейшим уплотнением ватой или бумагой. Электроды, в отличие от концентрата, необходимо перемещать в крытом транспорте.

Аналогичные меры защиты применяют и для сохранности и перемещения других изделий из этого металла.

Продукция переработки

Благодаря своим уникальным свойствам, – прежде всего твёрдости и тугоплавкости, вольфрам с самого момента своего открытия нашёл широкую сферу применения. В качестве тугоплавкого материала он широко используется в металлургии. Хотя и другие отрасли не могут обходиться без столь ценного материала.

Осветительные приборы

Благодаря малой электропроводности и низкой скорости испарения, в своё время вольфрамовые нити накаливания позволили совершить технический переворот во всей индустрии создания электрических осветительных приборов, а также начали использоваться при изготовлении электронно-вакуумных приборов.

Снаряды

Высокий уровень плотности этого материала, доходящий до 19,3 г/см³, наряду с прочностью, предоставил в распоряжение оружейников отличное средство разрушения брони. Сегодня вольфрам – один из основных химических элементов, входящих в состав тяжёлых сплавов сердечников бронебойных пуль и снарядов.

Лом вольфрама

Электроды

Неплавящиеся электроды из вольфрама используются как сварочный материал для процесса, выполняемого с использованием газов. Гелий или аргон защищают место соединения от атмосферного воздействия, а электрод в это время выдерживает значительную температуру и длительный срок эксплуатации. Это позволяет создавать оптимальные условия работы, избегая ненужных затрат.

Нахождение в природе

Месторождения

Геологическое строение земной коры таково, что наибольшие залежи вольфрамовых руд расположены в районах Альп, Гималаев, горных цепей региона Тихого океана. Это территории Казахстана (крупнейшее месторождение – Верхние Кайракты), Китая (наиболее продуктивное месторождение – Жианьши), Канады (месторождение Тангстен) и США (значительные запасы разведаны в месторождении Клаймакс).

Также имеются районы сосредоточения вольфрамитов и шеелитов на территории Боливии, Португалии, Великобритании, Турции, России, Узбекистана, Южной Кореи, Австралии.

В космосе

Прогресс не стоит на месте, а земные ресурсы распределены крайне неравномерно и достаточно ограничены. Освоение космического пространства, позволившее взять пробы с поверхностей ряда небесных тел близлежащих объектов Солнечной системы, дают все основания предполагать наличие огромного количества полезных ископаемых на астероидах, кометах и планетах.

Что открывает очень заманчивые перспективы их будущего освоения. Предполагается, что именно на астероидах содержится огромное количество минералов, причём очень высокой концентрации. В том числе и вольфрам. В связи с тем, что часть этих небесных тел вращаются в близости от Земли, перспективы их освоения становятся очень и очень заманчивыми.

Правительства целого ряда стран, международные космические сообщества и частные агентства активно формируют правовую базу, разрабатывают программы, отправляют миссии. Так Люксембург первым принял закон, разрешающий частную добычу полезных ископаемых в космосе. Активность в этом вопросе проявляют не только ведущие космические державы мира, но и Япония, Индия, Австралия, Израиль. Проводятся активные исследования поверхности Луны, Марса, Венеры.

Пока трудно ставить какую-либо оценку этим усилиям, так как на этом пути стоит множество организационных, технических и финансовых проблем. Хотя многие специалисты считают возможной добычу вольфрама в космосе в 21 веке.

Мировые запасы

Мировые подтверждённые запасы вольфрама составляют 2,6 млн. т. Выявленные ресурсы составляют 12,5 млн. т. Прогнозные ресурсы оцениваются в 9,5 млн. т. Свыше 60 стран мира обладают месторождениями данного металла:

• Китай – 7,5 млн. т.
• Казахстан – 3,1 млн. т.
• Россия – 3 млн. т.
• Канада – 1,7 млн. т.
• США – 0,8 млн. т.
• Австралия – 0,7 млн. т.
• Боливия – 0,5 млн. т.

Надо отметить, что целый ряд стран мирового сообщества обладает месторождениями, непригодными для освоения, вследствие своей нерентабельности. В то время как пять ведущих имеют на своих территориях более 70% осваиваемых запасов.

Страны, добывающие вольфрам

Абсолютным лидером по добыче и экспорту вольфрама на мировом рынке является Китай. Доля этого государства составляет – 82,7% (70 тыс. т) по данным 2019 года. Значительно меньше производят:

• Вьетнам – 4,8 тыс. т.
• Монголия – 1,9 тыс. т.
• Россия – 1,5 тыс. т.
• Боливия – 1,2 тыс. т.

Очевидно, что европейские страны уступили этот сегмент рынка металлов своим азиатским конкурентам, так объём их добычи в 2019 году резко снизился. Австрия, Португалия и Испания совместно произвели в 2019 году 2,14 тыс. т., а Великобритания полностью прекратила добычу, удовлетворяя свои запросы импортом металла.

Автор:
Юрий Флоринских
Все статьи этого автора

Последние статьи автора:
Крупнейшие производители молока и молочной продукции в мире Алмазы: свойства, способы добычи и применение

Как и где в Бурятии добывают вольфрам без вреда для экологии

28.09.2021 в 17:29

Общество

1080

Поделиться

После развала Советского Союза промышленность всей страны подверглась критическим изменениям. Спад экономической привлекательности заводов и фабрик повлек за собой снижение уровня жизни населения, отсутствие массового производства, кризис.

фото: Санжи Шагжин

В советское время флагман производства — Джидинский вольфрамо-молибденовый комбинат — внес большой вклад в укрепление обороноспособности нашей страны. Вольфрам — стратегически значимый металл, используется при создании военной техники, благодаря его высокой прочности применяется в промышленности основой сплавов для бронетехники, бронебойных снарядов и других видов техники и вооружений.

Акционерное общество «Закаменск» с 1997 года начало деятельность по добыче золота. До 2006 года предприятие разведало и включило в отработку порядка 10 россыпных месторождений, им было добыто более 2 тонн драгоценного металла.

Новый этап развития предприятия начался с вовлечения и повторной переработки техногенных песков от Джидинского комбината и с разработки Инкурской вольфрамовой россыпи. С 2006 года предприятие полностью перепрофилировалось на добычу вольфрамового концентрата. В 2010 году после реорганизации и смены руководства инвестиции новых акционеров позволили получить первый вольфрамовый концентрат из техногенного сырья.

— На данный момент работают два объекта. Отрабатывается россыпное месторождение вольфрама — «Инкурское», а также техногенное месторождение «Барун-Нарын», — рассказал Сергей Спицын, главный геолог АО «Закаменск».

Работы на техногенном месторождении достаточно сложные. Необходимо заново переработать руду, которая уже была ранее переработана и складирована как отходы. Помимо добычи предприятие решает вопросы экологии. Так, в течение нескольких лет АО «Закаменск» вывозило огромные переработанные песчаные насыпи из центра города за его пределы. Теперь на этом месте высажено большое количество молодых деревьев и кустов.

— АО «Закаменск» — градообразующее предприятие, на котором трудятся порядка 260 человек. Компания выплачивает налоги в федеральный, региональный и местный бюджеты, поэтому для района это очень значимое предприятие, — рассказывает главный маркшейдер АО «Закаменск» Светлана Булатова.

В настоящее время АО «Закаменск» занимается добычей вольфрама на россыпном месторождении. Чтобы получить килограмм металла, необходимо переработать один кубометр породы. Добыча ведется экскаваторным способом. Всего на россыпях работают восемь самосвалов, которые доставляют погруженную в них массу на промприбор. За сутки перевозится порядка 3000 кубометров породы. Затем на специальном оборудовании — грохоте — она классифицируется. Благодаря сеткам с ячейками по 50 и 10 мм мелкая фракция вольфрамосодержащей массы уходит на обогащение. Именно на осадочных машинах масса приобретает качество вольфрамового промпродукта с содержанием трехокиси вольфрама 20 процентов.

Фото: АО «Закаменск».

В цехе доводки на концентрационных столах вольфрамовый концентрат доводят до 60 процентов — трехокиси вольфрама — и после сушки получается готовый продукт, который шихтуется в партии весом 4 тонны и продается покупателям.

— Для меня работать в АО «Закаменск» — огромный и бесценный опыт. Мне нравится эта работа. С опытом я понял, что от геологов зависит многое, что именно мы начинаем этот долгий путь — от поиска полезных ископаемых до получения продукции. И чем больше полезных ископаемых мы находим в недрах, тем больше появляется азарт, мотивация для дальнейшей плодотворной работы, — рассказывает Илья Дунянин, участковый геолог АО «Закаменск».

Закамна богата природными ресурсами. Запасов вольфрама здесь тоже более чем достаточно. На одном только карьере, работы которого временно приостановлены, его хватит еще на 100 лет.

В сложном производственном процессе участвуют сотрудники химической лаборатории.

— В пробирно-аналитической лаборатории мы проводим анализы содержания вольфрама, серы, фосфора, магнетита и других сопутствующих элементов. Используем различные методы при анализе вольфрама, а также используются экспресс-методы на новом оборудовании. Эти методы позволяют достаточно быстро провести анализ, — делится Юлия Шеховцова, начальник пробирно-аналитической лаборатории АО «Закаменск».

В настоящий момент идет подготовка документации для вовлечения в эксплуатацию месторождений вольфрама — «Холтосонское» и «Инкурское». Благодаря их разработке будет увеличено количество рабочих мест и налоговых отчислений, что окажет позитивное влияние на повышение уровня жизни местного населения и экономики региона в целом.

Подписаться

Авторы:

• Юлия Туманова

• 21 окт

  Креативные индустрии Сибири могут получить новый импульс развития благодаря культурным событиям

• 20 окт

  Решить кадровую проблему поможет цифровизация

• 17 окт

  Новые медиа: кто и как формирует современное инфополе

Что еще почитать

• Разговор о важном: за что Бурятия отмечена тремя высшими наградами государства

  248

  Арнольд Тулохонов, академик РАН, почетный гражданин Бурятии и Улан-Удэ, лауреат премии Ленинского комсомола в области науки.

  Улан-Удэ

• Куклы из холодца: как бабушкины идеи вдохновили воспитателя детского сада

  Фото

  174

  Елена Кокорина

  Улан-Удэ

• Зеленский фактически согласился разблокировать отношения с Россией

  45197

  Дмитрий Истров

• Sky News: экипаж авианосца «Джордж Буш» заявил о готовности начать бой с Россией

  31081

  Артем Кошеленко

• Назван возраст, с которого рядовой снимается с воинского учета

  78075

  Дмитрий Ерусалимский

Что почитать:Ещё материалы

В регионах

• Мобилизация в Петербурге: хронология событий и рекомендации

  Фото

  48671

  Санкт-Петербург

  Лаврентий Белый

• Ещё трое арестованы в Москве по делу о подрыве Крымского моста

  24123

  Крым

  Фото пресс-службы Главы Республики Крым

• «Чувствовала себя ничтожеством»: почему молодые педагоги не хотят работать в псковских школах

  Фото

  22427

  Псков

  Светлана Пикалёва

• В Ярославле элитный комплекс остался без воды и отопления

  9426

  Ярославль

• В коллекции крымской красавицы появилась еще одна корона

  Фото

  5441

  Крым

  Олеся Гончарова, фото из архива Анастасии Божковой.

• Мобилизация в Ленобласти: хронология и рекомендации

  3104

  Ленинградская область

  Регина Маринец

В регионах:Ещё материалы

Как добывают вольфрам — вольфрамовые кольца и компания

После долгих исследований и просмотров решение выбрать кольцо из карбида вольфрама для обручального кольца или для любого другого украшения было очень разумным выбором. В то время как ваши исследования для вашего кольца, возможно, привели вас к некоторым другим фактам о вольфраме. В то время как в США есть месторождения, и в других странах они тоже есть.

Это может вас удивить, но металл вольфрама, выходя из-под земли, не получился в виде красивого идеального круга, который вскоре станет вольфрамовым кольцом на вашем пальце. Как вы понимаете, большую часть вольфрама можно найти под землей. Шеелит и вольфрамит, как вы помните, названия минералов, в которых можно найти вольфрам, находятся под землей в длинных узких жилах. Чтобы добраться до этих вен, существует множество различных методов добычи, используемых для производства ювелирных изделий, которые вы можете найти в Интернете и в ювелирных магазинах по всей территории Соединенных Штатов.

Существует несколько способов добычи вольфрамовой руды открытым способом. Открытые методы добычи применяются, когда минералы вольфрама находятся на поверхности земли, не требуя выемки грунта. Районы, где ведется открытая добыча полезных ископаемых, обычно называют карьерами. Эти карьеры или большие карьеры расширяются до тех пор, пока не перестанут извлекаться полезные полезные ископаемые. Этот метод чаще используется в Австралии и Канаде для добычи минералов вольфрама. Однако большинство месторождений вольфрама находится под землей, что требует подземных методов добычи.

Используемый метод подземной добычи во многом зависит от шахты и, по сути, от того, какой путь окажется более рентабельным и безопасным. Один из методов добычи вольфрамовой руды заключается в том, что часто называют «вырубкой руды». По сути, горняки будут бурить прямо в месторождении вольфрамовой руды, чтобы вырезать большие куски руды. В то время как другие операции по добыче полезных ископаемых могут использовать то, что в горнодобывающем мире часто называют «камерно-столбовыми» методами добычи. Этот метод включает в себя вырезание помещений из вольфрамовой руды, оставляя при этом множество столбов для поддержки крыши. По мере того, как процесс продолжается в этом методе, развивается ряд комнат и столбов. По сути, из каждой области извлекается большая комната, полная минус несколько колонн.

Несмотря на большое количество руды, извлекаемой при использовании упомянутого или любого другого метода добычи, удивительно узнать, что большинство вольфрамовых минералов содержат менее 1,5% полезного вольфрама. Это найдено в триоксиде вольфрама. Чтобы извлечь полезные минералы из горной породы, дробильные машины разбивают руду на гораздо более мелкие куски. После этого эти куски отправляются на обогатительную фабрику. В конце концов, в зависимости от назначения руды, то, что получится, станет вашим новым украшением.

От земли до пальца, вольфрамовый процесс — очень сложный и трудоемкий процесс. Очень легко не думать о том, как кольцо попало к вам на палец, но как только вы это поймете, вы еще больше оцените свой выбор. Было проделано много тяжелой горной работы, чтобы найти материал, используемый для изготовления ваших и многих других прекрасных украшений из карбида вольфрама.

Украшения из вольфрама

До прихода в Tungsten Rings & Co. Зак Мейсон несколько лет работал в ювелирной отрасли. Мейсон выполнял работы по гравировке, изменению размера и ювелирной обработке нескольких типов драгоценных металлов, таких как золото, платина и даже альтернативные металлы, такие как палладий. До работы в ювелирной отрасли Мейсон работал штатным репортером в местной газете, где развивал и улучшал свои писательские навыки. В отрасли мало ювелиров с таким опытом. Подробнее

обработка вольфрама | Британника

Похожие темы:

обработка материалов
вольфрам

См. все связанные материалы →

переработка вольфрама , подготовка руды для использования в различных продуктах.

Вольфрам имеет объемно-центрированную кубическую (ОЦК) кристаллическую решетку. Он имеет самую высокую температуру плавления среди всех металлов, 3410°C (6170°F), и обладает высокой электропроводностью. Благодаря этому уникальному сочетанию свойств он широко используется в качестве нити накала для ламп накаливания, электрических контактов и эмиттеров электронов для электронных устройств. Вольфрам также нашел широкое применение в качестве легирующего элемента для инструментальных сталей и износостойких сплавов. Карбиды вольфрама используются для режущих инструментов и наплавочных материалов благодаря их твердости и износостойкости. Металл хрупок при комнатной температуре, но пластичен и прочен при повышенных температурах. Его сплавы используются в соплах ракетных двигателей и других аэрокосмических устройствах.

История

Вольфрам в одной из своих минеральных форм получил свое название (означающее «тяжелый камень») шведским минералогом А. Ф. Кронштедтом в 1755 г. В 1781 г. другой швед, Карл Вильгельм Шееле, проанализировал минерал и определил известь и кислоту, которую он назвал вольфрамовой. кислота; позже минерал был назван шеелитом. В 1783 г. испанские химики Хуан Хосе и Фаусто Эльхуяр получили металлический вольфрам восстановлением его оксида углеродом; он был назван вольфрамом (отсюда его химический символ W) в честь минерала вольфрамита, из которого он был извлечен. В 1847 году Роберт Оксленд запатентовал в Великобритании свой процесс производства вольфрамата натрия, вольфрамовой кислоты и чистого металла, а в 1857 году он запатентовал свой процесс производства вольфрамовой стали. Но не раньше 1908, когда Уильям Дэвид Кулидж получил свой британский патент на производство гибкой вольфрамовой проволоки, началась индустрия нити. Вольфрамсодержащая быстрорежущая инструментальная сталь привлекла внимание общественности, когда компания Bethlehem Steel Company представила свою продукцию на Всемирной выставке 1900 года в Париже. В 1927 году лаборатория Круппа в Эссене, Германия, обнаружила, что при смешивании обычно хрупкого карбида вольфрама со сцементированным материалом может быть получен пригодный для использования продукт.

Основные минералы вольфрама по существу делятся на две категории. Первый – вольфрамит [(Fe, Mn)WO ₄ ], который содержит вольфраматы железа и марганца во всех соотношениях от 20 до 80 процентов каждого. Второй — шеелит (CaWO ₄ ), который флуоресцирует ярким голубоватым цветом в ультрафиолетовом свете.

Месторождения вольфрама встречаются в ассоциации с метаморфическими породами и гранитными магматическими породами. Важнейшие рудники находятся в горах Нань в провинциях Цзянси, Хунань и Гуандун Китая, на долю которых приходится около 50% мировых запасов. В России шахты расположены на Северном Кавказе и вокруг озера Байкал. Есть месторождения и в Казахстане. Около 90 процентов вольфрама Южной Кореи находится в Сангдонге. На Северо-Западных территориях Канады находится крупнейший вольфрамовый рудник в западном мире, а рудник в Чойлле, Бол., является крупнейшим производителем вольфрама в Южной Америке. Месторождения в США разбросаны вдоль Скалистых гор.

Добыча и обогащение

Месторождения гор Нан представляют собой в основном жилы с высоким содержанием вольфрамита, которые в большом количестве обнаруживаются на обнажениях во многих отдельных областях. Эти условия благоприятны для эксплуатации мелкомасштабными операциями. Открытые методы использовались в Австралии и Канаде, в то время как подземная добыча обычно необходима для других шахт в мире.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Вольфрамовые руды обогащаются путем дробления с последующим гравитационным обогащением. Флотационное разделение используется для шеелита, который был измельчен до мелкого размера для высвобождения вольфрама; это дополнительно дополняется выщелачиванием, обжигом и, при необходимости, магнитной сепарацией или сепарацией под высоким напряжением.

Добыча и очистка

Паравольфрамат аммония

Вольфрамовые руды часто встречаются вместе с сульфидами и арсенидами, которые можно удалить путем прокаливания на воздухе в течение двух-четырех часов при температуре 800°C (1450°F). Для получения паравольфрамата аммония (АПТ), промежуточного соединения в производстве чистого металла, руды могут быть разложены кислотным выщелачиванием или автоклавно-содовым процессом. В последнем процессе измельченная руда выдерживается в течение 1 ¹ / ₂ до 4 часов в 10-18-процентном растворе карбоната натрия при температуре от 190° до 230° C (от 375° до 445° F) и давлении 14,1-24,6 кг/см2 ( 200–350 фунтов на квадратный дюйм). Перед удалением непрореагировавшей пустой породы фильтрованием доводят кислотность до pH 9–9,5, добавляют сульфаты алюминия и марганца при температуре 70–80 °C (160–175 °F) и перемешивают в течение часа. Это может устранить фосфор и мышьяк и снизить содержание кремнезема до уровня 0,03–0,06 процента. Молибден удаляют добавлением сульфида натрия при температуре 80–85 °С (175–185 °F) при рН 10, выдержке в течение часа, затем подкислении раствора до рН 2,5–3 и перемешивании в течение семи–девяти часов. для осаждения сульфида молибдена. Оставшийся раствор вольфрамата натрия можно дополнительно очистить жидкостным ионообменным процессом с использованием органического экстрагента, состоящего из 7 % аламина-336, 7 % деканола и 86 % керосина. При противотоке экстрагента через раствор ионы вольфрамата переходят из водной фазы в органическую. Затем вольфрам отделяют от экстрагента раствором аммиака, содержащим вольфрамат аммония. Полученный раствор АФТ направляют в испаритель для кристаллизации.

В процессе кислотного выщелачивания шеелитовый концентрат разлагается соляной кислотой в присутствии нитрата натрия в качестве окислителя. Эту загрузку перемешивают распылением пара и выдерживают при 70°C (160°F) в течение 12 часов. Полученную суспензию, содержащую вольфрам в виде твердой вольфрамовой кислоты, разбавляют и дают отстояться. Затем вольфрамовую кислоту растворяют в водном растворе аммиака при 60°С (140°F) в течение двух часов при перемешивании. Кальций из полученного раствора осаждается в виде оксалата кальция, а фосфор и мышьяк удаляются добавлением окиси магния, которая образует нерастворимые фосфаты и арсенаты аммония и магния. Железо, кремнезем и подобные примеси, образующие коллоидные гидроксиды, удаляют добавлением небольшого количества активированного угля и выдержкой в ​​течение одного-двух часов. Раствор очищают через напорные фильтры и упаривают, получая кристаллы АПТ.

Вольфрамовый порошок

Когда АПТ разлагается на оксиды вольфрама, он окрашивается в разные цвета в зависимости от своего состава: триоксид желтый, диоксид коричневый, а промежуточный оксид пурпурно-синий. АПТ может разлагаться до желтого оксида при нагревании выше 250°C (480°F) в печи в потоке воздуха. Однако при промышленном производстве вольфрама АПТ обычно разлагают до промежуточного оксида во вращающейся печи в потоке водорода, который частично разлагает аммиак в кристаллах на азот и водород при сохранении восстановительной атмосферы. Вращающаяся печь разделена перегородками на три зоны, выдерживаемые соответственно на 850°, 875° и 9°.00 ° C (1550 °, 1600 ° и 1650 ° F). Печь наклоняют под небольшим углом и поворачивают, чтобы обеспечить непрерывный поток порошка через центральные отверстия перегородок.

Синий оксид затем восстанавливают водородом до порошка металлического вольфрама в стационарных печах при температуре от 550° до 850° C (от 1025° до 1550° F). В этом процессе оксид загружается в «лодочки» из инконеля, сплава на основе никеля, известного своей прочностью при высоких температурах. Они загружаются в трубы, обычно расположенные в два ряда, и трубы нагреваются в трех отдельных зонах по их длине.

APT также может быть восстановлен углеродом, хотя порошок обычно загрязнен карбидом вольфрама и некоторыми минеральными элементами, содержащимися в углероде. Когда APT и углерод смешиваются и реагируют при 650–850 ° C (1200–1550 ° F), продукт представляет собой синий оксид. При нагревании в диапазоне 900—1050°С (1650—1925°F) образуется коричневый оксид. Для полного восстановления до металла требуется температура выше 1050°С. Чистота металла составляет около 95 процентов.

Консолидация

Порошок вольфрама прессуется в бруски или заготовки с помощью механического или изостатического пресса перед спеканием. «Необожженная», или необожженная, плотность этих прессовок, полученных из частиц порошка размером от 1 до 10 микрометров, обычно составляет от 65 до 75 процентов от теоретической. После предварительного спекания при 1000–1200°С (1800–2200°F) вольфрамовые прутки малого диаметра спекают в атмосфере водорода с нагреванием методом прямого сопротивления, т. е. пропусканием электрического тока. через бар. Пружинное крепление к зажимам с водяным охлаждением, удерживающим каждый стержень, необходимо, чтобы один конец мог свободно двигаться, когда стержень сжимается во время спекания. Ток постепенно увеличивают, чтобы поднять температуру от комнатной до 2700–3100°С (4,900°–5600°F). После выдержки при конечной температуре от 30 до 60 минут плотность достигает 88,5-96 процентов от теоретической.

Процесс непрямого спекания используется для больших вольфрамовых заготовок. Нагревательные элементы печи изготовлены из молибденовых полос и поддерживаются молибденовыми или вольфрамовыми рамами и окружены молибденовыми тепловыми экранами. Медленный нагрев на ранней стадии спекания необходим для раскисления материала и выделения газов с контролируемой скоростью. При более высоких температурах — , т. е. от 800°C до конечной температуры спекания 2400°C (4350°F) — скорость нагрева также следует контролировать, так как слишком быстрое повышение температуры внутри заготовки вызовет термические напряжения и приведет к растрескивание материала. Для уплотнения требуется окончательное спекание в течение 10 часов.

Металл и его сплавы

Вольфрамовые нити, легированные примерно по 0,05% оксида алюминия, кремнезема и оксида калия, не дают провисания и используются в лампах накаливания. Добавление 1-2% тория или диоксида циркония увеличивает эмиссию электронов и жаропрочность вольфрамовой проволоки, что делает ее полезной для электронных устройств и электродов для дуговой сварки вольфрамом и инертным газом.

Вольфрам, пропитанный серебром и медью, обладает отличной стойкостью к дуге, высокой стойкостью к сварке, высокой проводимостью и допустимым током. Следовательно, он широко используется для электрических контактов, полупроводниковых опор и сопел ракет.

Вольфрам является важной добавкой к инструментальным сталям, суперсплавам и тугоплавким сплавам. Кобальт-хром-вольфрамовые сплавы, выпускаемые под торговой маркой стеллиты, применяются для наплавки износостойких клапанов, подшипников, карданных валов, режущего и высокотемпературного инструмента.

Химические соединения

Карбиды вольфрама делятся на две категории. Во-первых, это цементированные карбиды вольфрама, также называемые твердыми металлами, которые по существу представляют собой WC, получаемый путем спекания смеси углеродной сажи и восстановленного водородом порошка вольфрама при температуре 1500°C (2700°F). Они цементируются с использованием кобальтового или никелевого связующего с другими тугоплавкими карбидами или без них. В основном цементированные карбиды используются для режущих и сверлильных инструментов, формовочных и волочильных штампов и шипов шин.

Вторая группа, называемая плавленым или литым карбидом, состоит из W ₂ C и эвтектической смеси WC и W ₂ C. Более твердый, но более хрупкий, чем цементированный карбид, он используется в износостойких изделиях, таких как наковальни, направляющие втулки в машинах, зубья и челюсти для экскаваторов.

Другие соединения

Вольфрамовая бронза, состоящая из вольфраматов щелочных и щелочноземельных металлов, используется в качестве заменителя бронзы в декоративных красках. Вольфрамат натрия также используется для производства органических красителей и пигментов типа фосфорно-вольфрамовой кислоты, которые являются блестящими, светостойкими и нерастворимыми в воде и льняном масле. Вольфраматы кальция и магния используются в качестве люминофоров в люминесцентных и телевизионных лампах. Вольфрамат аммония и другие соединения используются в качестве катализаторов в нефтяной промышленности для гидроочистки, гидрокрекинга и полимеризации.