Η ιστορία της ανακάλυψης του βολφραμίου. Τι είναι το βολφράμιο; Τι είδους υλικό είναι αυτό; Μέθοδος μεταλλουργίας σκόνης

Ιδιότητες του βολφραμίου

Βολφράμιο- είναι μέταλλο. Δεν βρίσκεται στο θαλασσινό νερό, ούτε στον αέρα, και στον φλοιό της γης είναι μόνο 0,0055%. Ετσι βολφράμιο, στοιχείο, βρίσκεται στην 74η θέση του. «Άνοιξε» για τη βιομηχανία η Παγκόσμια Έκθεση στη γαλλική πρωτεύουσα. Έγινε το 1900. Η έκθεση παρουσιάστηκε χάλυβας βολφραμίου.

Η σύνθεση ήταν τόσο σκληρή που μπορούσε να κόψει οποιοδήποτε υλικό. παρέμενε «αήττητο» ακόμη και σε θερμοκρασίες χιλιάδων βαθμών, γι' αυτό και ονομάστηκε ερυθρόανθεκτο. Κατασκευαστές από διαφορετικές χώρες που επισκέφτηκαν την έκθεση υιοθέτησαν την εξέλιξη. Η παραγωγή κραματοποιημένου χάλυβα έχει αποκτήσει παγκόσμια κλίμακα.

Είναι ενδιαφέρον ότι το ίδιο το στοιχείο ανακαλύφθηκε τον 18ο αιώνα. Το 1781, ο Σουηδός Scheeler πραγματοποίησε πειράματα με το ορυκτό βολφράμιο. Ο χημικός αποφάσισε να το τοποθετήσει σε νιτρικό οξύ. Στα προϊόντα αποσύνθεσης, ο επιστήμονας ανακάλυψε ένα άγνωστο γκρι μέταλλο με ασημί απόχρωση. Το ορυκτό στο οποίο έγιναν τα πειράματα μετονομάστηκε αργότερα σε σχελίτης και το νέο στοιχείο που ονομάζεται βολφράμιο.

Ωστόσο, χρειάστηκε πολύς χρόνος για να μελετηθούν οι ιδιότητές του, επομένως η αξιοποίηση του μετάλλου βρέθηκε πολύ αργότερα. Το όνομα επιλέχθηκε αμέσως. Η λέξη βολφράμιουπήρχε πριν. Οι Ισπανοί το ονόμασαν αυτό ένα από τα ορυκτά που βρέθηκαν στα κοιτάσματα της χώρας.

Η σύνθεση της πέτρας περιλάμβανε πράγματι το στοιχείο Νο. 74. Εξωτερικά, το μέταλλο είναι πορώδες, σαν να έχει αφρό. Επομένως, μια άλλη αναλογία ήταν χρήσιμη. Στα γερμανικά, βολφράμιο κυριολεκτικά σημαίνει «αφρός λύκου».

Το σημείο τήξης του μετάλλου ανταγωνίζεται αυτό του υδρογόνου, το οποίο είναι το πιο ανθεκτικό στη θερμοκρασία στοιχείο. Επομένως, εγκαταστήστε δείκτης μαλακώματος βολφραμίουΔεν μπορούσαν για εκατό χρόνια. Δεν υπήρχαν κλίβανοι ικανοί να θερμάνουν έως και αρκετές χιλιάδες βαθμούς.

Όταν τα «πλεονεκτήματα» του ασημί-γκρι στοιχείου «διαπιστώθηκαν», άρχισαν να το εξορύσσουν σε βιομηχανική κλίμακα. Για την έκθεση του 1900, το μέταλλο εξήχθη με τον παλιό τρόπο χρησιμοποιώντας νιτρικό οξύ. Ωστόσο, το βολφράμιο εξακολουθεί να εξορύσσεται με αυτόν τον τρόπο.

Εξόρυξη βολφραμίου

Τις περισσότερες φορές, η ουσία τριοξειδίου λαμβάνεται πρώτα από απόβλητα μεταλλεύματος. Επεξεργάζεται στους 700 βαθμούς, λαμβάνοντας καθαρό μέταλλο σε μορφή σκόνης. Για να μαλακώσει κανείς τα σωματίδια πρέπει να καταφύγει στο υδρογόνο. Μέσα σε αυτό βολφράμιο λιώνειστους τρεις χιλιάδες βαθμούς Κελσίου.

Το κράμα χρησιμοποιείται για κόπτες, κοπτήρες σωλήνων και φρέζες. για επεξεργασία μετάλλων με χρησιμοποιώντας βολφράμιοαύξηση της ακρίβειας της κατασκευής εξαρτημάτων. Όταν εκτίθενται σε μεταλλικές επιφάνειες, η τριβή είναι υψηλή, πράγμα που σημαίνει ότι τα επίπεδα εργασίας γίνονται πολύ ζεστά. Οι μηχανές κοπής και στίλβωσης χωρίς στοιχείο Νο. 74 ενδέχεται να λιώσουν από μόνες τους. Αυτό κάνει την κοπή ανακριβή και ατελής.

Το βολφράμιο δεν είναι μόνο δύσκολο να λιώσει, αλλά και δύσκολο να το επεξεργαστεί. Στην κλίμακα σκληρότητας, το μέταλλο καταλαμβάνει την ένατη θέση. Το κορούνδιο έχει τον ίδιο αριθμό πόντων, τα ψίχουλα του οποίου χρησιμοποιούνται για την κατασκευή, για παράδειγμα, γυαλόχαρτου. Μόνο το διαμάντι είναι πιο σκληρό. Ως εκ τούτου, το βολφράμιο επεξεργάζεται με τη βοήθειά του.

Εφαρμογές βολφραμίου

Η «σταθερότητα» του 74ου στοιχείου ελκύει. Τα προϊόντα που κατασκευάζονται από κράματα με γκρι-ασημί μέταλλο δεν μπορούν να γρατσουνιστούν, να λυγίσουν ή να σπάσουν, εκτός αν, φυσικά, τα ξύσετε στην επιφάνεια ή με τα ίδια διαμάντια.

Τα κοσμήματα βολφραμίου έχουν ένα άλλο αναμφισβήτητο πλεονέκτημα. Δεν προκαλούν αλλεργικές αντιδράσεις, σε αντίθεση με τον χρυσό, το ασήμι, την πλατίνα και, ακόμη περισσότερο, τα κράματά τους με ή. Για κοσμήματα χρησιμοποιείται καρβίδιο βολφραμίου, δηλαδή η ένωση του με άνθρακα.

Αναγνωρίζεται ως το πιο σκληρό κράμα στην ανθρώπινη ιστορία. Η γυαλισμένη επιφάνειά του αντανακλά τέλεια το φως. Οι κοσμηματοπώλες τον αποκαλούν «γκρίζο καθρέφτη».

Παρεμπιπτόντως, κοσμήματα οι δάσκαλοι έδωσαν προσοχή στο βολφράμιοαφού οι πυρήνες των σφαιρών, τα κοχύλια και οι πλάκες για θωράκιση σώματος άρχισαν να κατασκευάζονται από αυτή την ουσία στα μέσα του 20ου αιώνα.

Τα παράπονα των πελατών για την ευθραυστότητα των ασημένιων κοσμημάτων υψηλής ποιότητας ανάγκασαν τους κοσμηματοπώλες να θυμούνται το νέο στοιχείο και να προσπαθήσουν να το εφαρμόσουν στον κλάδο τους. Επιπλέον, οι τιμές άρχισαν να κυμαίνονται. Το βολφράμιο έχει γίνει μια εναλλακτική λύση στο κίτρινο μέταλλο, το οποίο δεν θεωρείται πλέον ως επενδυτικό στοιχείο.

Όντας ένα πολύτιμο μέταλλο, κόστος βολφραμίουπολλά λεφτά. Ανά κιλό ζητούν τουλάχιστον 50 δολάρια στη χονδρική αγορά. Η παγκόσμια βιομηχανία ξοδεύει 30 χιλιάδες τόνους στοιχείου Νο. 74 ετησίως. Πάνω από το 90% απορροφάται από τη μεταλλουργική βιομηχανία.

Μόνο κατασκευασμένο από βολφράμιοδοχεία για την αποθήκευση πυρηνικών αποβλήτων. Το μέταλλο δεν μεταδίδει καταστροφικές ακτίνες. Το σπάνιο στοιχείο προστίθεται σε κράματα για την κατασκευή χειρουργικών εργαλείων.

Ό,τι δεν χρησιμοποιείται για μεταλλουργικούς σκοπούς λαμβάνεται από τη χημική βιομηχανία. Οι ενώσεις βολφραμίου με φώσφορο, για παράδειγμα, είναι η βάση των βερνικιών και των χρωμάτων. Δεν καταρρέουν ούτε ξεθωριάζουν από το φως του ήλιου.

ΕΝΑ διάλυμα βολφραμικού νατρίουανθεκτικό στην υγρασία και τη φωτιά. Γίνεται σαφές με ποια αδιάβροχα και πυρίμαχα υφάσματα για στολές δυτών και πυροσβεστών είναι εμποτισμένα.

Κοιτάσματα βολφραμίου

Υπάρχουν πολλά κοιτάσματα βολφραμίου στη Ρωσία. Βρίσκονται στο Αλτάι, την Άπω Ανατολή, τον Βόρειο Καύκασο, την Τσουκότκα και την Μπουριάτια. Εκτός της χώρας, το μέταλλο εξορύσσεται στην Αυστραλία, τις ΗΠΑ, τη Βολιβία, την Πορτογαλία, τη Νότια Κορέα και την Κίνα.

Στην Ουράνια Αυτοκρατορία υπάρχει ακόμη και ένας θρύλος για έναν νεαρό εξερευνητή που ήρθε στην Κίνα για να ψάξει για μια τσίγκινη πέτρα. Ο φοιτητής εγκαταστάθηκε σε ένα από τα σπίτια στο Πεκίνο.

Μετά από μια άκαρπη αναζήτηση, ο τύπος άρεσε να ακούει τις ιστορίες της κόρης του ιδιοκτήτη. Ένα βράδυ είπε την ιστορία των σκοτεινών λίθων από τις οποίες χτίστηκε η οικιακή σόμπα. Αποδείχθηκε ότι τα τετράγωνα έπεφταν από τον γκρεμό στην πίσω αυλή του κτιρίου. Έτσι, ο μαθητής δεν το βρήκε, αλλά βρήκε βολφράμιο.

Βολφράμιο(λατ. Wolframium), W, χημικό στοιχείο της ομάδας VI του περιοδικού συστήματος Mendeleev, αύξων αριθμός 74, ατομική μάζα 183,85; πυρίμαχο βαρύ μέταλλο ανοιχτού γκρι χρώματος. Το φυσικό βολφράμιο αποτελείται από ένα μείγμα πέντε σταθερών ισοτόπων με αριθμούς μάζας 180, 182, 183, 184 και 186. Το βολφράμιο ανακαλύφθηκε και απομονώθηκε ως ανυδρίτης βολφραμίου WO 3 το 1781 από τον Σουηδό χημικό K. Scheele από το ορυκτό βολφράμιο, που αργότερα ονομάστηκε scheelite . Το 1783, οι Ισπανοί χημικοί, οι αδελφοί d'Eluyar, απομόνωσαν το WO 3 από το ορυκτό βολφραμίτη και, έχοντας αναγάγει το WO 3 με άνθρακα, πήραν για πρώτη φορά το ίδιο το μέταλλο, το οποίο ονόμασαν Tungsten. Ο ορυκτός βολφραμίτης ήταν γνωστός από τον Agricola. 16ος αιώνας) και ονομάζεται «Spuma lupi» από αυτόν. - αφρός λύκου (γερμανικός λύκος - λύκος, Rahm - αφρός) λόγω του γεγονότος ότι το βολφράμιο, που πάντα συνόδευε τα μεταλλεύματα κασσίτερου, παρενέβαινε στην τήξη του κασσίτερου, μετατρέποντάς τον σε αφρό σκωρίας ("καταβροχθίζει τον κασσίτερο όπως ο λύκος καταβροχθίζει ένα πρόβατο"). Στις ΗΠΑ και σε ορισμένες Σε άλλες χώρες, το στοιχείο ονομαζόταν επίσης "βολφράμιο" (στα σουηδικά - βαριά πέτρα). Το βολφράμιο δεν βρήκε βιομηχανική χρήση για μεγάλο χρονικό διάστημα. Μόνο στο δεύτερο μισό του 19ου αιώνα άρχισαν να μελετούν την επίδραση των προσθέτων βολφραμίου στις ιδιότητες του χάλυβα.

Το βολφράμιο είναι σπάνιο στη φύση. Η περιεκτικότητά του στον φλοιό της γης είναι 1·10 -4% κατά μάζα. Δεν βρίσκεται σε ελεύθερη κατάσταση· σχηματίζει τα δικά του ορυκτά, κυρίως βολφραμικά, από τα οποία ο βολφραμίτης (Fe, Mn)WO 4 και ο σχελίτης CaWO 4 είναι βιομηχανικής σημασίας.

Φυσικές ιδιότητες του βολφραμίου.Το βολφράμιο κρυσταλλώνεται σε ένα κυβικό πλέγμα με κέντρο το σώμα με περίοδο a = 3,1647 Å. πυκνότητα 19,3 g/cm 3, σημείο τήξεως 3410°C, σημείο βρασμού 5900°C. Θερμική αγωγιμότητα (cal/cm·sec·°С) 0,31 (20°С); 0,26 (1300°C). Ηλεκτρική ειδική αντίσταση (ohm cm 10 -6) 5,5 (20°C); 90,4 (2700°C). Συνάρτηση εργασίας ηλεκτρονίων 7,21·10 -19 J (4,55 eV), ισχύς ενέργειας ακτινοβολίας σε υψηλές θερμοκρασίες (W/cm2): 18,0 (1000°C); 64,0 (2200°C); 153,0 (2700°C); 255,0 (3030°C). Οι μηχανικές ιδιότητες του βολφραμίου εξαρτώνται από την προηγούμενη επεξεργασία. Αντοχή σε εφελκυσμό (kgf/mm 2) για πυροσυσσωματωμένη ράβδο 11, για κατεργασία πίεσης από 100 έως 430. μέτρο ελαστικότητας (kgf/mm 1) 35000-38000 για σύρμα και 39000-41000 για μονοκρυσταλλικό νήμα. Σκληρότητα Brinell (kgf/mm2) για πυροσυσσωματωμένο πλινθίο 200-230, για σφυρήλατο πλινθίο 350-400 (1 kgf/mm2 = 10 MN/m2). Σε θερμοκρασία δωματίου, το βολφράμιο είναι χαμηλής περιεκτικότητας σε πλαστικό.

Χημικές ιδιότητες του βολφραμίου.Υπό κανονικές συνθήκες, το βολφράμιο είναι χημικά ανθεκτικό. Στους 400-500°C, το συμπαγές μέταλλο οξειδώνεται αισθητά στον αέρα σε WO 3. Οι υδρατμοί το οξειδώνουν έντονα πάνω από τους 600°C σε WO 3 . Τα αλογόνα, το θείο, ο άνθρακας, το πυρίτιο, το βόριο αλληλεπιδρούν με το βολφράμιο σε υψηλές θερμοκρασίες (φθόριο με βολφράμιο σε σκόνη - σε θερμοκρασία δωματίου). Το βολφράμιο δεν αντιδρά με το υδρογόνο μέχρι το σημείο τήξης. με άζωτο πάνω από 1500°C σχηματίζει νιτρίδιο. Υπό κανονικές συνθήκες, το βολφράμιο είναι ανθεκτικό στα υδροχλωρικά, θειικά, νιτρικά και υδροφθορικά οξέα, καθώς και στο aqua regia. στους 100°C αλληλεπιδρά ασθενώς μαζί τους. διαλύεται γρήγορα σε μείγμα υδροφθορικού και νιτρικού οξέος. Σε αλκαλικά διαλύματα όταν θερμαίνεται, το βολφράμιο διαλύεται ελαφρά και σε λιωμένα αλκάλια με πρόσβαση αέρα ή παρουσία οξειδωτικών παραγόντων διαλύεται γρήγορα. σε αυτή την περίπτωση σχηματίζονται βολφραμίδια. Στις ενώσεις, το βολφράμιο εμφανίζει σθένος από 2 έως 6· οι ενώσεις με υψηλότερο σθένος είναι οι πιο σταθερές.

Το βολφράμιο σχηματίζει τέσσερα οξείδια: το υψηλότερο - WO 3 (ανυδρίτης βολφραμίου), το χαμηλότερο - WO 2 και δύο ενδιάμεσα W 10 O 29 και W 4 O 11. Ο ανυδρίτης βολφραμίου είναι μια κίτρινη κρυσταλλική σκόνη που διαλύεται σε αλκαλικά διαλύματα για να σχηματίσει βολφραμικά άλατα. Όταν ανάγεται με υδρογόνο, σχηματίζονται διαδοχικά κατώτερα οξείδια και βολφράμιο. Ο ανυδρίτης βολφραμίου αντιστοιχεί στο βολφραμικό οξύ H 2 WO 4 - μια κίτρινη σκόνη, πρακτικά αδιάλυτη σε νερό και οξέα. Όταν αλληλεπιδρά με διαλύματα αλκαλίων και αμμωνίας, σχηματίζονται διαλύματα βολφραμικών. Στους 188°C, το H2WO4 διασπά το νερό για να σχηματίσει WO3. Με το χλώριο, το βολφράμιο σχηματίζει έναν αριθμό χλωριδίων και οξυχλωριδίων. Τα σημαντικότερα από αυτά: WCl 6 (τήγμα 275°C, βρασμός 348°C) και WO 2 Cl 2 (τήγμα 266°C, εξαχνώνεται πάνω από 300°C), που λαμβάνεται από τη δράση του χλωρίου σε ανυδρίτη βολφραμίου παρουσία κάρβουνο. Με το θείο, το βολφράμιο σχηματίζει δύο σουλφίδια WS 2 και WS 3. Τα καρβίδια βολφραμίου WC (τήγμα 2900°C) και W 2 C (τήγμα 2750°C) είναι σκληρές, πυρίμαχες ενώσεις. λαμβάνονται με την αλληλεπίδραση βολφραμίου με άνθρακα στους 1000-1500°C.

Λήψη βολφραμίου.Οι πρώτες ύλες για την παραγωγή βολφραμίου είναι συμπυκνώματα βολφραμίτη και σχελίτη (50-60% WO 3). Σιδηροτυγφράμιο (κράμα σιδήρου με 65-80% βολφράμιο), που χρησιμοποιείται στην παραγωγή χάλυβα, τήκεται απευθείας από τα συμπυκνώματα. Για τη λήψη του βολφραμίου, των κραμάτων και των ενώσεων του, απομονώνεται ανυδρίτης βολφραμίου από το συμπύκνωμα. Στη βιομηχανία χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι για την παραγωγή WO 3. Τα συμπυκνώματα Scheelite αποσυντίθενται σε αυτόκλειστα με διάλυμα σόδας στους 180-200°C (λαμβάνουμε τεχνικό διάλυμα βολφραμικού νατρίου) ή υδροχλωρικό οξύ (λαμβάνουμε ένα τεχνικό βολφραμικό οξύ):

1. CaWO 4 tv + Na 2 CO 3 l = Na 2 WO 4 l + CaCO 3 tv

2. CaWO 4 tv + 2HCl l = H 2 WO 4 tv + διάλυμα CaCl 2.

Τα συμπυκνώματα βολφραμίτη αποσυντίθενται είτε με πυροσυσσωμάτωση με σόδα στους 800-900°C, ακολουθούμενη από έκπλυση Na 2 WO 4 με νερό, είτε με επεξεργασία με θέρμανση με διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου. Όταν αποσυντίθεται από αλκαλικούς παράγοντες (σόδα ή υδροξείδιο του νατρίου), σχηματίζεται ένα διάλυμα Na 2 WO 4 μολυσμένο με ακαθαρσίες. Μετά τον διαχωρισμό τους, το H2WO4 διαχωρίζεται από το διάλυμα. Για να ληφθούν χονδρότερα, εύκολα φιλτραρισμένα και πλυμένα ιζήματα, το CaWO 4 καταβυθίζεται πρώτα από ένα διάλυμα Na 2 WO 4, το οποίο στη συνέχεια αποσυντίθεται με υδροχλωρικό οξύ.) Το ξηρό H 2 WO 4 περιέχει 0,2 - 0,3% ακαθαρσίες. Με φρύξη του H2WO4 στους 700-800°C, λαμβάνεται το WO3 και από αυτό λαμβάνονται σκληρά κράματα. Για την παραγωγή μεταλλικού βολφραμίου, το H 2 WO 4 καθαρίζεται επιπρόσθετα χρησιμοποιώντας τη μέθοδο αμμωνίας - διάλυση σε αμμωνία και κρυστάλλωση παραβολφραμικού αμμωνίου 5(NH 4) 2 O·12WO 3 ·nH 2 O. Η φρύξη αυτού του άλατος δίνει καθαρό WO 3. Η σκόνη βολφραμίου λαμβάνεται με αναγωγή του WO 3 με υδρογόνο (και στην παραγωγή σκληρών κραμάτων, επίσης με άνθρακα) σε σωληνωτούς ηλεκτρικούς κλιβάνους στους 700-850°C. Το συμπαγές μέταλλο παράγεται από σκόνη με τη μέθοδο της μεταλλοκεραμικής, δηλαδή συμπίεσης σε ατσάλινα καλούπια υπό πίεση 3000-5000 kgf/cm 2 και θερμική επεξεργασία συμπιεσμένων τεμαχίων - ράβδων. Το τελευταίο στάδιο της θερμικής επεξεργασίας - θέρμανση στους 3000°C περίπου - πραγματοποιείται σε ειδική συσκευή με απευθείας διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος μέσω μιας ράβδου σε ατμόσφαιρα υδρογόνου. Το αποτέλεσμα είναι βολφράμιο, το οποίο μπορεί εύκολα να υποστεί επεξεργασία με πίεση (σφυρηλάτηση, έλξη, κύλιση κ.λπ.) όταν θερμαίνεται. Οι απλοί κρύσταλλοι βολφραμίου λαμβάνονται από τις ράβδους χρησιμοποιώντας τήξη ζώνης δέσμης ηλεκτρονίων χωρίς χωνευτήριο.

Εφαρμογή βολφραμίου.Το βολφράμιο χρησιμοποιείται ευρέως στη σύγχρονη τεχνολογία με τη μορφή καθαρού μετάλλου και σε ορισμένα κράματα, τα σημαντικότερα από τα οποία είναι οι κραματοποιημένοι χάλυβες, τα σκληρά κράματα με βάση το καρβίδιο του βολφραμίου, τα ανθεκτικά στη φθορά και τα ανθεκτικά στη θερμότητα κράματα. Το βολφράμιο είναι μέρος μιας σειράς ανθεκτικών στη φθορά κραμάτων που χρησιμοποιούνται για την επίστρωση των επιφανειών των εξαρτημάτων της μηχανής (βαλβίδες κινητήρα αεροσκαφών, πτερύγια στροβίλου και άλλα). Στην τεχνολογία της αεροπορίας και των πυραύλων, χρησιμοποιούνται ανθεκτικά στη θερμότητα κράματα βολφραμίου με άλλα πυρίμαχα μέταλλα. Η ανθεκτικότητα και η χαμηλή πίεση ατμών σε υψηλές θερμοκρασίες καθιστούν το βολφράμιο απαραίτητο για νήματα ηλεκτρικών λαμπτήρων, καθώς και για την κατασκευή εξαρτημάτων για ηλεκτρικές συσκευές κενού στη ραδιοηλεκτρονική και τη μηχανική ακτίνων Χ. Σε διάφορους τομείς της τεχνολογίας, χρησιμοποιούνται ορισμένες χημικές ενώσεις βολφραμίου, για παράδειγμα Na 2 WO 4 (στις βιομηχανίες χρωμάτων και βερνικιών και κλωστοϋφαντουργίας), WS 2 (καταλύτης στην οργανική σύνθεση, αποτελεσματικό στερεό λιπαντικό για μέρη τριβής).

Φυσικές ιδιότητες του βολφραμίου.

Βολφράμιο.

Βολφράμιο(Wolframium) W - στοιχείο της ομάδας VI, 6η περίοδος του περιοδικού συστήματος του D.I. Mendeleev, p.n. 74, ατομική μάζα 183,85. Άνοιξε το 1781 από τον K. Scheele. Το βολφράμιο είναι σπάνιο στη φύση. Σχηματίζει τα δικά του ορυκτά - βολφραμίτη και σχελίτη. που βρίσκεται ως πρόσμειξη στα ορυκτά κασσίτερος, μολυβδαίνιο, τιτάνιο. Το βολφράμιο είναι ένα ανοιχτό γκρι μέταλλο που είναι χημικά ανθεκτικό υπό κανονικές συνθήκες. Σε υψηλές θερμοκρασίες, αντιδρά με οξυγόνο, άνθρακα και άλλα στοιχεία. Αντιδρά με το φθόριο στους 20° C, με άλλα αλογόνα - όταν θερμαίνεται. Τα οξέα, με εξαίρεση το υδροφθορικό και το νιτρικό οξύ, δεν έχουν καμία επίδραση στο βολφράμιο. Στις ενώσεις εμφανίζει μεταβλητό σθένος. Οι πιο σταθερές ενώσεις είναι το εξασθενές βολφράμιο. Το βολφράμιο χρησιμοποιείται για την κραματοποίηση χάλυβα, για την κατασκευή σκληρών κραμάτων για νημάτια πυρακτώσεως ηλεκτρικών λαμπτήρων, θερμαντήρες σε ηλεκτρικούς κλιβάνους, ηλεκτρόδια για συγκόλληση, καθόδους λαμπτήρων γεννήτριας και ανορθωτές υψηλής τάσης.

Το βολφράμιο κρυσταλλώνεται σε ένα κυβικό πλέγμα με κέντρο το σώμα με περίοδο a = 3,1647 Å. πυκνότητα 19,3 g/cm3, σημείο τήξεως 3410°C, σημείο βρασμού 5900°C. Θερμική αγωγιμότητα (cal/cm·sec·°С) 0,31 (20°С); 0,26 (1300°C). Ηλεκτρική ειδική αντίσταση (ohm cm 10-6) 5,5 (20°C); 90,4 (2700°C). Συνάρτηση εργασίας ηλεκτρονίων 7,21·10-19 J (4,55 eV), ισχύς ενέργειας ακτινοβολίας σε υψηλές θερμοκρασίες (W/cm2): 18,0 (1000°C); 64,0 (2200°C); 153,0 (2700°C); 255,0 (3030°C). Οι μηχανικές ιδιότητες του βολφραμίου εξαρτώνται από την προηγούμενη επεξεργασία. Αντοχή εφελκυσμού (kgf/mm2) για πυροσυσσωματωμένη ράβδο 11, για κατεργασία πίεσης από 100 έως 430. μέτρο ελαστικότητας (kgf/mm1) 35000-38000 για σύρμα και 39000-41000 για μονοκρυσταλλικό νήμα. Σκληρότητα Brinell (kgf/mm2) για πυροσυσσωματωμένο πλινθίο 200-230, για σφυρήλατο πλινθίο 350-400 (1 kgf/mm2 = 10 MN/m2). Σε θερμοκρασία δωματίου, το βολφράμιο είναι χαμηλής περιεκτικότητας σε πλαστικό.

Υπό κανονικές συνθήκες, το βολφράμιο είναι χημικά ανθεκτικό. Στους 400-500°C, το συμπαγές μέταλλο οξειδώνεται αισθητά στον αέρα σε WO3. Οι υδρατμοί το οξειδώνουν έντονα πάνω από τους 600°C σε WO3. Τα αλογόνα, το θείο, ο άνθρακας, το πυρίτιο, το βόριο αλληλεπιδρούν με το βολφράμιο σε υψηλές θερμοκρασίες (φθόριο με βολφράμιο σε σκόνη - σε θερμοκρασία δωματίου). Το βολφράμιο δεν αντιδρά με το υδρογόνο μέχρι το σημείο τήξης. με άζωτο πάνω από 1500°C σχηματίζει νιτρίδιο. Υπό κανονικές συνθήκες, το βολφράμιο είναι ανθεκτικό στα υδροχλωρικά, θειικά, νιτρικά και υδροφθορικά οξέα, καθώς και στο aqua regia. στους 100°C αλληλεπιδρά ασθενώς μαζί τους. διαλύεται γρήγορα σε μείγμα υδροφθορικού και νιτρικού οξέος. Σε αλκαλικά διαλύματα όταν θερμαίνεται, το βολφράμιο διαλύεται ελαφρά και σε λιωμένα αλκάλια με πρόσβαση αέρα ή παρουσία οξειδωτικών παραγόντων διαλύεται γρήγορα. σε αυτή την περίπτωση σχηματίζονται βολφραμίδια. Στις ενώσεις, το βολφράμιο εμφανίζει σθένος από 2 έως 6· οι ενώσεις με υψηλότερο σθένος είναι οι πιο σταθερές.

Το βολφράμιο σχηματίζει τέσσερα οξείδια: το υψηλότερο - WO3 (ανυδρίτης βολφραμίου), το χαμηλότερο - WO2 και δύο ενδιάμεσα W10O29 και W4O11. Ο ανυδρίτης βολφραμίου είναι μια κίτρινη κρυσταλλική σκόνη που διαλύεται σε αλκαλικά διαλύματα για να σχηματίσει βολφραμικά άλατα. Όταν ανάγεται με υδρογόνο, σχηματίζονται διαδοχικά κατώτερα οξείδια και βολφράμιο. Ο ανυδρίτης βολφραμίου αντιστοιχεί στο βολφραμικό οξύ H2WO4 - μια κίτρινη σκόνη, πρακτικά αδιάλυτη σε νερό και οξέα. Όταν αλληλεπιδρά με διαλύματα αλκαλίων και αμμωνίας, σχηματίζονται διαλύματα βολφραμικών. Στους 188°C, το H2WO4 διασπά το νερό για να σχηματίσει WO3. Με το χλώριο, το βολφράμιο σχηματίζει έναν αριθμό χλωριδίων και οξυχλωριδίων. Οι σημαντικότεροι από αυτούς: WCl6 (mp 275°C, bp 348°C) και WO2Cl2 (mp 266°C, εξαχνώσεις πάνω από 300°C), λαμβάνονται με τη δράση του χλωρίου σε ανυδρίτη βολφραμίου παρουσία άνθρακα. Με το θείο, το βολφράμιο σχηματίζει δύο σουλφίδια WS2 και WS3. Τα καρβίδια βολφραμίου WC (τήγμα 2900°C) και W2C (τήγμα 2750°C) είναι σκληρές, πυρίμαχες ενώσεις. λαμβάνονται με την αλληλεπίδραση βολφραμίου με άνθρακα στους 1000-1500°C.

Το βολφράμιο είναι ένα χημικό στοιχείο της 4ης ομάδας, με ατομικό αριθμό 74 στον περιοδικό πίνακα του Dmitri Ivanovich Mendeleev, που ονομάζεται W (Wolframium). Το μέταλλο ανακαλύφθηκε και απομονώθηκε από δύο Ισπανούς χημικούς, τους αδελφούς d'Eluyard, το 1783. Το ίδιο το όνομα "Wolframium" μεταφέρθηκε στο στοιχείο από το προηγουμένως γνωστό ορυκτό βολφραμίτη, το οποίο ήταν γνωστό τον 16ο αιώνα, τότε ονομαζόταν "αφρός λύκου" ή "Spuma lupi" στα λατινικά, στα γερμανικά αυτή η φράση ακούγεται σαν «Wolf Rahm» (Tungsten). Το όνομα οφειλόταν στο γεγονός ότι το βολφράμιο, όταν συνόδευε τα μεταλλεύματα κασσίτερου, παρενέβαινε σημαντικά στην τήξη του κασσίτερου, επειδή μετέτρεψε τον κασσίτερο σε αφρό σκωρίας (άρχισαν να λένε για αυτή τη διαδικασία: «Ο τενεκέ καταβροχθίζει τον κασσίτερο όπως ο λύκος τρώει το πρόβατο!»). Επί του παρόντος, στις ΗΠΑ, τη Γαλλία, τη Μεγάλη Βρετανία και ορισμένες άλλες χώρες, το όνομα "βολφράμιο" (από το σουηδικό tung sten, που μεταφράζεται ως "βαριά πέτρα") χρησιμοποιείται για την ονομασία του βολφραμίου.

Το βολφράμιο είναι ένα σκληρό, γκρι μεταβατικό μέταλλο. Η κύρια χρήση του βολφραμίου είναι ως υλικό βάσης σε πυρίμαχα υλικά στη μεταλλουργία. Το βολφράμιο είναι εξαιρετικά πυρίμαχο· υπό κανονικές συνθήκες, το μέταλλο είναι χημικά ανθεκτικό.

Το βολφράμιο διαφέρει από όλα τα άλλα μέταλλα στην ασυνήθιστη σκληρότητα, τη βαρύτητα και την ανθεκτικότητά του. Από την αρχαιότητα, οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν την έκφραση «βαρύς ως μόλυβδος» ή «βαρύτερος από τον μόλυβδο», «μολυβένια βλέφαρα» κ.λπ. Αλλά θα ήταν πιο σωστό να χρησιμοποιήσουμε τη λέξη «βολφράμιο» σε αυτές τις αλληγορίες. Η πυκνότητα αυτού του μετάλλου είναι σχεδόν διπλάσια από αυτή του μολύβδου, 1,7 φορές για την ακρίβεια. Με όλα αυτά, η ατομική μάζα του βολφραμίου είναι μικρότερη και έχει τιμή 184 έναντι 207 για τον μόλυβδο.

Το βολφράμιο είναι ένα ανοιχτό γκρι μέταλλο· τα σημεία τήξης και βρασμού αυτού του μετάλλου είναι τα υψηλότερα. Λόγω της ολκιμότητας και της ανθεκτικότητας του βολφραμίου, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως νήματα για συσκευές φωτισμού, σε σωλήνες εικόνας, καθώς και σε άλλους σωλήνες κενού.

Είναι γνωστά είκοσι ορυκτά βολφραμίου. Τα πιο κοινά: ορυκτά της ομάδας scheelite-wolframite, τα οποία είναι βιομηχανικής σημασίας. Λιγότερο συχνά βρίσκεται ο θειούχος βολφραμίτης, δηλ. βολφραμσίτης (WS2) και ενώσεις που μοιάζουν με οξείδια - σιδήρου - και χαλκοβολφραμίτης, βολφραμίτης, υδροβολφρίτης. Οι βάδες, ψιλομελάνες με υψηλή περιεκτικότητα σε βολφράμιο, είναι ευρέως διαδεδομένες.

Ανάλογα με τις συνθήκες εμφάνισης, τη μορφολογία και τον τύπο των κοιτασμάτων βολφραμίου, χρησιμοποιούνται ανοιχτές, υπόγειες και συνδυασμένες μέθοδοι για την ανάπτυξή τους.

Επί του παρόντος δεν υπάρχουν μέθοδοι για τη λήψη βολφραμίου απευθείας από συμπυκνώματα. Από αυτή την άποψη, πρώτα απομονώνονται ενδιάμεσες ενώσεις από το συμπύκνωμα και στη συνέχεια λαμβάνεται μεταλλικό βολφράμιο από αυτές. Η απομόνωση του βολφραμίου περιλαμβάνει: την αποσύνθεση των συμπυκνωμάτων, στη συνέχεια τη μετάβαση του μετάλλου σε ενώσεις, από τις οποίες διαχωρίζεται από τα υπόλοιπα στοιχεία που το συνοδεύουν. Απελευθέρωση βολφραμικού οξέος, δηλ. καθαρή χημική ένωση βολφραμίου, συνεχίζεται με την επακόλουθη παραγωγή βολφραμίου σε μεταλλική μορφή.

Το βολφράμιο χρησιμοποιείται στην παραγωγή μηχανημάτων και εξοπλισμού για τις βιομηχανίες μεταλλουργίας, κατασκευών και εξόρυξης, στην κατασκευή φωτιστικών και λαμπτήρων, στη βιομηχανία μεταφορών και ηλεκτρονικών, στη χημική βιομηχανία και σε άλλους τομείς.

Κατασκευασμένο από χάλυβα βολφραμίου, το εργαλείο είναι ικανό να αντέξει τις τεράστιες ταχύτητες των πιο έντονων διαδικασιών επεξεργασίας μετάλλων. Η ταχύτητα κοπής χρησιμοποιώντας ένα τέτοιο εργαλείο συνήθως μετριέται σε δεκάδες μέτρα ανά δευτερόλεπτο.

Το βολφράμιο είναι αρκετά σπάνιο στη φύση. Η περιεκτικότητα σε μέταλλα στο φλοιό της γης κατά μάζα είναι περίπου 1,3·10−4%. Τα κύρια ορυκτά που περιέχουν βολφράμιο είναι τα φυσικά βολφραμικά άλατα: ο σχελίτης, που αρχικά ονομαζόταν βολφράμιο και ο βολφραμίτης.

Βιολογικές ιδιότητες

Ο βιολογικός ρόλος του βολφραμίου είναι ασήμαντος. Το βολφράμιο είναι πολύ παρόμοιο σε ιδιότητες με το μολυβδαίνιο, αλλά, σε αντίθεση με το τελευταίο, το βολφράμιο δεν είναι απαραίτητο στοιχείο. Παρά το γεγονός αυτό, το βολφράμιο είναι αρκετά ικανό να αντικαταστήσει το μολυβδαίνιο σε ζώα και φυτά, ως μέρος των βακτηρίων, ενώ αναστέλλει τη δραστηριότητα των ενζύμων που εξαρτώνται από το Mo, για παράδειγμα, την οξειδάση της ξανθίνης. Λόγω της συσσώρευσης αλάτων βολφραμίου στα ζώα, τα επίπεδα ουρικού οξέος μειώνονται και τα επίπεδα υποξανθίνης και ξανθίνης αυξάνονται. Η σκόνη βολφραμίου, όπως και άλλες μεταλλικές σκόνες, ερεθίζει το αναπνευστικό σύστημα.

Κατά μέσο όρο, το ανθρώπινο σώμα λαμβάνει περίπου 0,001-0,015 χιλιοστόγραμμα βολφραμίου την ημέρα με το φαγητό. Η πεπτικότητα του ίδιου του στοιχείου, καθώς και των αλάτων βολφραμίου, στον ανθρώπινο γαστρεντερικό σωλήνα είναι 1-10%, ελαφρώς διαλυτών οξέων βολφραμίου - έως και 20%. Το βολφράμιο συσσωρεύεται κυρίως στον οστικό ιστό και στα νεφρά. Τα οστά περιέχουν περίπου 0,00025 mg/kg και το ανθρώπινο αίμα περιέχει περίπου 0,001 mg/l βολφραμίου. Το μέταλλο συνήθως αποβάλλεται από το σώμα φυσικά, μέσω των ούρων. Όμως το 75% του ραδιενεργού ισοτόπου βολφραμίου 185W απεκκρίνεται στα κόπρανα.

Οι πηγές τροφίμων του βολφραμίου, καθώς και η καθημερινή του απαίτηση, δεν έχουν ακόμη μελετηθεί. Δεν έχει ακόμη εντοπιστεί τοξική δόση για το ανθρώπινο σώμα. Θανατηφόρα έκβαση σε αρουραίους εμφανίζεται από λίγο περισσότερο από 30 mg της ουσίας. Στην ιατρική, πιστεύεται ότι το βολφράμιο δεν έχει μεταβολικές, καρκινογόνες ή τερατογόνες επιδράσεις σε ανθρώπους και ζώα.

Δείκτης της στοιχειακής κατάστασης του βολφραμίου στο ανθρώπινο σώμα: ούρα, πλήρες αίμα. Δεν υπάρχουν δεδομένα για μείωση του επιπέδου του βολφραμίου στο αίμα.

Αυξημένη περιεκτικότητα σε βολφράμιο στο σώμα εμφανίζεται συχνότερα σε εργάτες μεταλλουργικών εργοστασίων που ασχολούνται με την παραγωγή πυρίμαχων και ανθεκτικών στη θερμότητα υλικών, κραματοποιημένων χάλυβων, καθώς και σε άτομα που έχουν έρθει σε επαφή με καρβίδιο βολφραμίου.

Το κλινικό σύνδρομο «νόσος των βαρέων μετάλλων» ή η πνευμονιοκονίαση μπορεί να προκύψει από χρόνια έκθεση σε σκόνη βολφραμίου. Τα σημάδια μπορεί να περιλαμβάνουν την εμφάνιση βήχα, αναπνευστικά προβλήματα, την ανάπτυξη ατοπικού άσθματος και αλλαγές στο εσωτερικό των πνευμόνων. Τα παραπάνω σύνδρομα συνήθως υποχωρούν μετά από πολύωρη ανάπαυση, και απλώς απουσία άμεσης επαφής με το βανάδιο. Στις πιο σοβαρές περιπτώσεις, όταν η νόσος διαγιγνώσκεται πολύ αργά, αναπτύσσεται η παθολογία «πνευμονική κόλλα», το εμφύσημα και η πνευμονική ίνωση.

Οι «ασθένειες των βαρέων μετάλλων» και οι προϋποθέσεις για την εμφάνισή τους εμφανίζονται συνήθως ως αποτέλεσμα της έκθεσης σε διάφορους τύπους μετάλλων και αλάτων (για παράδειγμα, κοβάλτιο, βολφράμιο κ.λπ.). Έχει διαπιστωθεί ότι η συνδυασμένη επίδραση βολφραμίου και κοβαλτίου στο ανθρώπινο σώμα αυξάνει την επιβλαβή επίδραση στο πνευμονικό σύστημα. Ο συνδυασμός καρβιδίων βολφραμίου και κοβαλτίου μπορεί να προκαλέσει τοπική φλεγμονή και δερματίτιδα εξ επαφής.

Στο παρόν στάδιο της ιατρικής ανάπτυξης, δεν υπάρχουν αποτελεσματικοί τρόποι για την επιτάχυνση του μεταβολισμού ή την εξάλειψη μιας ομάδας μεταλλικών ενώσεων που μπορεί να προκαλέσουν την εμφάνιση «ασθένειας των βαρέων μετάλλων». Γι' αυτό είναι τόσο σημαντικό να λαμβάνονται συνεχώς προληπτικά μέτρα και να εντοπίζονται έγκαιρα άτομα με υψηλή ευαισθησία στα βαρέα μέταλλα και να γίνεται διάγνωση στο αρχικό στάδιο της νόσου. Όλοι αυτοί οι παράγοντες καθορίζουν τις περαιτέρω πιθανότητες επιτυχίας στη θεραπεία της παθολογίας. Αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις, εάν είναι απαραίτητο, χρησιμοποιείται θεραπεία με συμπλοκοποιητικό παράγοντα και συμπτωματική θεραπεία.

Περισσότερο από το μισό (58% για την ακρίβεια) του συνόλου του παραγόμενου βολφραμίου χρησιμοποιείται για την παραγωγή καρβιδίου βολφραμίου και σχεδόν το ένα τέταρτο (για την ακρίβεια 23%) χρησιμοποιείται για την παραγωγή διαφόρων χάλυβων και κραμάτων. Η κατασκευή προϊόντων «έλασης» βολφραμίου (σε αυτά περιλαμβάνονται νήματα λαμπτήρων πυρακτώσεως, ηλεκτρικές επαφές κ.λπ.) αντιπροσωπεύει περίπου το 8% του βολφραμίου που καταναλώνεται στον κόσμο και το υπόλοιπο 9% χρησιμοποιείται για την παραγωγή καταλυτών και χρωστικών.

Το σύρμα βολφραμίου, το οποίο έχει βρει χρήση σε ηλεκτρικούς λαμπτήρες, απέκτησε πρόσφατα ένα νέο προφίλ: έχει προταθεί η χρήση του ως εργαλείο κοπής κατά την επεξεργασία εύθραυστων υλικών.

Η υψηλή αντοχή και η καλή ολκιμότητα του βολφραμίου καθιστούν δυνατή την κατασκευή μοναδικών αντικειμένων από αυτό. Για παράδειγμα, από αυτό το μέταλλο μπορείτε να τραβήξετε ένα τόσο λεπτό σύρμα που 100 km αυτού του σύρματος θα έχουν μάζα μόνο 250 kg.

Το λιωμένο υγρό βολφράμιο θα μπορούσε να παραμείνει σε αυτή την κατάσταση ακόμη και κοντά στην επιφάνεια του ίδιου του Ήλιου, επειδή το σημείο βρασμού του μετάλλου είναι πάνω από 5500 °C.

Πολλοί άνθρωποι γνωρίζουν ότι ο μπρούντζος αποτελείται από χαλκό, ψευδάργυρο και κασσίτερο. Αλλά ο λεγόμενος μπρούτζος βολφραμίου όχι μόνο δεν είναι εξ ορισμού μπρούτζος, γιατί... δεν περιέχει κανένα από τα παραπάνω μέταλλα· δεν είναι καθόλου κράμα, γιατί Δεν υπάρχουν αμιγώς μεταλλικές ενώσεις σε αυτό και το νάτριο και το βολφράμιο οξειδώνονται.

Η απόκτηση ροδακινί χρώματος ήταν πολύ δύσκολη και συχνά εντελώς αδύνατη. Αυτό δεν είναι ούτε κόκκινο ούτε ροζ, αλλά κάποιο είδος ενδιάμεσου χρώματος, ακόμη και με πρασινωπή απόχρωση. Ο θρύλος λέει ότι χρειάστηκαν περισσότερες από 8.000 προσπάθειες για να αποκτηθεί αυτό το χρώμα. Τον 17ο αιώνα, μόνο τα πιο ακριβά προϊόντα πορσελάνης ήταν διακοσμημένα με ροδακινί χρώμα για τον τότε Κινέζο αυτοκράτορα σε ένα ειδικό εργοστάσιο στην επαρχία Shanxi. Όταν όμως, μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, ανακαλύφθηκε το μυστικό της σπάνιας βαφής, αποδείχθηκε ότι δεν βασιζόταν σε τίποτα περισσότερο από το οξείδιο του βολφραμίου.

Αυτό συνέβη το 1911. Ένας μαθητής ήρθε στην επαρχία Γιουνάν από το Πεκίνο, το όνομά του ήταν Λι. Μέρα με τη μέρα εξαφανιζόταν στα βουνά, προσπαθώντας να βρει κάποια πέτρα, όπως εξήγησε, ήταν μια τσίγκινο πέτρα. Αλλά τίποτα δεν του λειτούργησε. Ο ιδιοκτήτης του σπιτιού στο οποίο ζούσε ο φοιτητής Λι ζούσε με μια μικρή κόρη που ονομαζόταν Xiao-mi. Το κορίτσι λυπήθηκε πολύ για τον άτυχο μαθητή και το βράδυ, κατά τη διάρκεια του δείπνου, του είπε απλές ιστορίες. Μια ιστορία αφηγήθηκε μια ασυνήθιστη σόμπα που χτίστηκε από μερικές σκούρες πέτρες που σκίστηκαν κατευθείαν από τον γκρεμό και τοποθετήθηκαν στην πίσω αυλή του σπιτιού τους. Αυτή η σόμπα αποδείχθηκε αρκετά επιτυχημένη και, κυρίως, ανθεκτική· εξυπηρέτησε καλά τους ιδιοκτήτες της για πολλά χρόνια. Ο νεαρός Xiao-mi μάλιστα χάρισε στον μαθητή έστω και μια τέτοια πέτρα ως δώρο. Ήταν μια τυλιγμένη καφέ πέτρα με βαρύ μόλυβδο. Αργότερα αποδείχθηκε ότι αυτή η πέτρα ήταν καθαρός βολφραμίτης...

Το 1900, στα εγκαίνια της Παγκόσμιας Μεταλλουργικής Έκθεσης στο Παρίσι, παρουσιάστηκαν για πρώτη φορά εντελώς νέα δείγματα χάλυβα υψηλής ταχύτητας (κράμα χάλυβα και βολφραμίου). Κυριολεκτικά αμέσως μετά από αυτό, το βολφράμιο άρχισε να χρησιμοποιείται ευρέως στη μεταλλουργική βιομηχανία όλων των πολύ ανεπτυγμένων χωρών. Αλλά υπάρχει ένα αρκετά ενδιαφέρον γεγονός: ο χάλυβας βολφραμίου εφευρέθηκε για πρώτη φορά στη Ρωσία το 1865 στο εργοστάσιο Motovilikha στα Ουράλια.

Στις αρχές του 2010, ένα ενδιαφέρον τεχνούργημα έπεσε στα χέρια των ουφολόγων του Περμ. Πιστεύεται ότι είναι ένα κομμάτι διαστημικού σκάφους. Μια ανάλυση του θραύσματος έδειξε ότι το αντικείμενο αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από καθαρό βολφράμιο. Μόνο το 0,1% της σύνθεσης αποτελείται από σπάνιες ακαθαρσίες. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, τα ακροφύσια πυραύλων είναι κατασκευασμένα από καθαρό βολφράμιο. Αλλά ένα γεγονός δεν μπορεί ακόμη να εξηγηθεί. Στον αέρα, το βολφράμιο οξειδώνεται γρήγορα και σκουριάζει. Αλλά για κάποιο λόγο αυτό το θραύσμα δεν διαβρώνεται.

Ιστορία

Η ίδια η λέξη «βολφράμιο» είναι γερμανικής προέλευσης. Προηγουμένως, το βολφράμιο δεν ονομαζόταν το ίδιο το μέταλλο, αλλά το κύριο ορυκτό του, δηλ. να βολφραμίτη. Κάποιοι προτείνουν ότι η λέξη χρησιμοποιήθηκε τότε σχεδόν ως βρισιά. Από τις αρχές του 16ου αιώνα έως το δεύτερο μισό του 17ου αιώνα, το βολφράμιο θεωρούνταν ορυκτό κασσίτερου. Αν και αρκετά συχνά συνοδεύει μεταλλεύματα κασσίτερου. Αλλά από μεταλλεύματα που περιελάμβαναν βολφραμίτη, τήχθηκε πολύ λιγότερος κασσίτερος. Ήταν σαν κάποιος ή κάτι να «έτρωγε» το χρήσιμο τενεκέ. Από εδώ προέρχεται το όνομα του νέου στοιχείου. Στα γερμανικά, Wolf σημαίνει λύκος και Ram σημαίνει κριός στα αρχαία γερμανικά. Εκείνοι. Η έκφραση «ο κασσίτερος τρώει τον κασσίτερο όπως ο λύκος τρώει ένα αρνί» έγινε το όνομα του μετάλλου.

Το γνωστό χημικό περιοδικό περίληψης των ΗΠΑ ή δημοσιεύσεις αναφοράς για όλα τα χημικά στοιχεία από τον Mellor (Αγγλία) και τον Pascal (Γαλλία) δεν περιέχουν καν αναφορά σε ένα τέτοιο στοιχείο όπως το βολφράμιο. Το χημικό στοιχείο με αριθμό 74 ονομάζεται βολφράμιο. Το σύμβολο W, που σημαίνει βολφράμιο, έχει γίνει ευρέως διαδεδομένο τα τελευταία χρόνια. Στη Γαλλία και την Ιταλία, μέχρι πολύ πρόσφατα, το στοιχείο ονομαζόταν με τα γράμματα Tu, δηλ. τα πρώτα γράμματα της λέξης βολφράμιο.

Η βάση για μια τέτοια σύγχυση βρίσκεται στην ιστορία της ανακάλυψης του στοιχείου. Το 1783, Ισπανοί χημικοί οι αδελφοί Eluard ανέφεραν ότι είχαν ανακαλύψει ένα νέο χημικό στοιχείο. Στη διαδικασία αποσύνθεσης του σαξονικού ορυκτού «βολφραμίου» με νιτρικό οξύ, κατάφεραν να λάβουν «όξινη γη», δηλ. ένα κίτρινο ίζημα οξειδίου ενός άγνωστου μετάλλου· το ίζημα αποδείχθηκε διαλυτό στην αμμωνία. Στο αρχικό υλικό, αυτό το οξείδιο υπήρχε μαζί με οξείδια του μαγγανίου και του σιδήρου. Οι αδελφοί Eluard ονόμασαν αυτό το στοιχείο βολφράμιο και το ορυκτό από το οποίο εξήχθη το μέταλλο βολφραμίτη.

Αλλά οι αδερφοί Eluard δεν μπορούν να αποκαλούνται 100% ανακαλυπτές του βολφραμίου. Φυσικά, ήταν οι πρώτοι που ανέφεραν την ανακάλυψή τους σε έντυπη μορφή, αλλά... Το 1781, δύο χρόνια πριν την ανακάλυψη των αδελφών, ο διάσημος Σουηδός χημικός Carl Wilhelm Scheele βρήκε ακριβώς την ίδια «κίτρινη γη» ενώ επεξεργαζόταν ένα άλλο ορυκτό με νιτρικό οξύ. Ο επιστήμονας το ονόμασε απλώς "βολφράμιο" (μετάφραση από τα σουηδικά tung - heavy, sten - stone, δηλ. "βαριά πέτρα"). Ο Karl Wilhelm Scheele διαπίστωσε ότι η «κίτρινη γη» διαφέρει στο χρώμα, καθώς και σε άλλες ιδιότητες, από παρόμοια μολυβδαίνιο γη. Ο επιστήμονας έμαθε επίσης ότι στο ίδιο το ορυκτό ήταν συνδεδεμένο με οξείδιο του ασβεστίου. Προς τιμήν του Scheele, το όνομα του ορυκτού "βολφράμιο" άλλαξε σε "scheelite". Είναι ενδιαφέρον ότι ένας από τους αδελφούς Eluard ήταν μαθητής του Scheele· το 1781 εργάστηκε στο εργαστήριο του δασκάλου. Ούτε ο Scheele ούτε οι αδερφοί Eluard συμμερίστηκαν την ανακάλυψη. Ο Scheele απλά δεν διεκδίκησε αυτή την ανακάλυψη και οι αδελφοί Eluard δεν επέμειναν στην προτεραιότητα της πρωτοκαθεδρίας τους.

Πολλοί άνθρωποι έχουν ακούσει για τους λεγόμενους «χάλκινους βολφραμίου». Αυτά είναι πολύ όμορφα μέταλλα στην εμφάνιση. Ο μπλε μπρούτζος βολφραμίου έχει την ακόλουθη σύνθεση Na2O · WO2 ·, και χρυσό – 4WO3Na2O · WO2 · WO3; Το βιολετί και το μωβ-κόκκινο καταλαμβάνουν μια ενδιάμεση θέση, σε αυτά η αναλογία WO3 προς WO2 είναι μικρότερη από τέσσερα και μεγαλύτερη από ένα. Όπως δείχνουν οι τύποι, αυτές οι ουσίες δεν περιέχουν ούτε κασσίτερο, ούτε χαλκό, ούτε ψευδάργυρο. Αυτά δεν είναι μπρούτζοι, ούτε καθόλου κράματα, γιατί... δεν περιέχουν καν μεταλλικές ενώσεις και το νάτριο και το βολφράμιο οξειδώνονται εδώ. Τέτοιοι «χάλκινοι» μοιάζουν με πραγματικό μπρούντζο όχι μόνο στην εμφάνιση, αλλά και στις ιδιότητές τους: σκληρότητα, αντοχή σε χημικά αντιδραστήρια και υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα.

Στην αρχαιότητα, το ροδακινί χρώμα ήταν ένα από τα πιο σπάνια, έλεγαν ότι έπρεπε να γίνουν 8.000 πειράματα για να το αποκτήσουν. Τον 17ο αιώνα, η πιο ακριβή πορσελάνη του Κινέζου αυτοκράτορα ήταν βαμμένη ροδακινί. Αλλά αφού αποκάλυψε το μυστικό αυτού του χρώματος, απροσδόκητα αποδείχθηκε ότι η βάση του ήταν το οξείδιο του βολφραμίου.

Όντας στη φύση

Το βολφράμιο είναι ανεπαρκώς κατανεμημένο στη φύση· η περιεκτικότητα σε μέταλλο στο φλοιό της γης είναι 1,3·10 -4% κατά μάζα. Το βολφράμιο βρίσκεται κυρίως σε σύνθετες οξειδωμένες ενώσεις, οι οποίες σχηματίζονται από το τριοξείδιο του βολφραμίου WO3, καθώς και από οξείδια σιδήρου και ασβεστίου ή μαγγανίου, μερικές φορές χαλκό, μόλυβδο, θόριο και διάφορα στοιχεία σπάνιων γαιών. Το πιο κοινό ορυκτό βολφραμίτη είναι ένα στερεό διάλυμα βολφραμικών, δηλ. άλατα βολφραμικού οξέος, μαγγανίου και σιδήρου (nMnWO 4 mFeWO 4). Το διάλυμα εμφανίζεται ως σκληροί και βαρείς κρύσταλλοι μαύρου ή καφέ χρώματος, ανάλογα με την επικράτηση διαφόρων ενώσεων στο διάλυμα. Εάν υπάρχουν περισσότερες ενώσεις μαγγανίου (Hübnerite), οι κρύσταλλοι θα είναι μαύροι, αλλά εάν κυριαρχούν οι ενώσεις σιδήρου (φερβερίτης), το διάλυμα θα είναι καφέ. Ο βολφραμίτης είναι εξαιρετικός αγωγός του ηλεκτρισμού και είναι παραμαγνητικός.

Όσο για άλλα ορυκτά βολφραμίου, ο σχελίτης είναι βιομηχανικής σημασίας, δηλ. βολφραμικό ασβέστιο (τύπος CaWO 4). Το ορυκτό σχηματίζει γυαλιστερούς κρυστάλλους ανοιχτού κίτρινου και μερικές φορές σχεδόν λευκού χρώματος. Ο Scheelite δεν είναι καθόλου μαγνητικός, αλλά έχει ένα άλλο χαρακτηριστικό - την ικανότητα φωταύγειας. Μετά τον υπεριώδη φωτισμό στο σκοτάδι, θα φθορίσει με ένα έντονο μπλε χρώμα. Η παρουσία ακαθαρσιών από μολυβδαίνιο αλλάζει το χρώμα της λάμψης, αλλάζει σε απαλό μπλε, μερικές φορές σε κρεμ. Χάρη σε αυτή την ιδιότητα, τα γεωλογικά κοιτάσματα του ορυκτού μπορούν εύκολα να ανιχνευθούν.

Συνήθως, τα κοιτάσματα μεταλλεύματος βολφραμίου συνδέονται με την περιοχή του γρανίτη. Οι μεγάλοι κρύσταλλοι σχελίτη ή βολφραμίτη είναι πολύ σπάνιοι. Συνήθως τα ορυκτά απλώς ενσωματώνονται σε πετρώματα γρανίτη. Είναι αρκετά δύσκολο να εξαχθεί βολφράμιο από γρανίτη, γιατί... Η συγκέντρωσή του συνήθως δεν υπερβαίνει το 2%. Συνολικά, δεν είναι γνωστά περισσότερα από 20 ορυκτά βολφραμίου. Μεταξύ αυτών, μπορούμε να διακρίνουμε τον stolzite και τον rasoite, που είναι δύο διαφορετικές κρυσταλλικές τροποποιήσεις του βολφραμικού μολύβδου PbWO 4. Τα υπόλοιπα ορυκτά είναι προϊόντα αποσύνθεσης ή δευτερογενείς μορφές κοινών ορυκτών, για παράδειγμα, σχελίτης και βολφραμίτης (υδροτονγκστίτης, που είναι ενυδατωμένο οξείδιο βολφραμίου, που σχηματίζεται από βολφραμίτη· ώχρα βολφραμίου), Ρουσελίτης, ένα ορυκτό που περιέχει οξείδια βολφραμίου και βισμούθου. Το μόνο μη οξείδιο ορυκτό βολφραμίου είναι το βολφραμίου (WS 2) και τα κύρια αποθέματά του βρίσκονται στις Ηνωμένες Πολιτείες. Τυπικά, η περιεκτικότητα βολφραμίου είναι στην περιοχή από 0,3% έως 1,0% WO3.

Όλα τα κοιτάσματα βολφραμίου είναι υδροθερμικής ή μαγματικής προέλευσης. Ο σχελίτης και ο βολφραμίτης απαντώνται αρκετά συχνά με τη μορφή φλεβών, σε μέρη όπου το μάγμα έχει διεισδύσει σε ρωγμές του φλοιού της γης. Το μεγαλύτερο μέρος των κοιτασμάτων βολφραμίου συγκεντρώνεται σε περιοχές νεαρών οροσειρών - στις Άλπεις, στα Ιμαλάια και στη ζώνη του Ειρηνικού. Τα μεγαλύτερα κοιτάσματα βολφραμίτη και σχελίτη βρίσκονται στην Κίνα, τη Βιρμανία, τις ΗΠΑ, τη Ρωσία (Ουράλια, την Υπερβαϊκαλία και τον Καύκασο), την Πορτογαλία και τη Βολιβία. Η ετήσια παραγωγή μεταλλευμάτων βολφραμίου στον κόσμο είναι περίπου 5,95 104 τόνοι μετάλλου, εκ των οποίων οι 49,5 104 τόνοι (ή το 83%) εξορύσσονται στην Κίνα. Στη Ρωσία, περίπου 3.400 τόνοι εξορύσσονται ετησίως, στον Καναδά - 3.000 τόνοι ετησίως.

Η Κίνα παίζει το ρόλο του παγκόσμιου ηγέτη στην ανάπτυξη πρώτων υλών βολφραμίου (το κοίτασμα Jianshi αντιπροσωπεύει το 60 τοις εκατό της κινεζικής παραγωγής, το Χουνάν - 20 τοις εκατό, το Γιουνάν - 8 τοις εκατό, το Γκουαντόνγκ - 6 τοις εκατό, η Εσωτερική Μογγολία και το Γκουαντζί - 2% το καθένα , υπάρχουν και άλλα). Στη Ρωσία, τα μεγαλύτερα κοιτάσματα μεταλλεύματος βολφραμίου βρίσκονται σε 2 περιοχές: στον Βόρειο Καύκασο (Tyrnyauz, Kabardino-Balkaria) και στην Άπω Ανατολή. Οι εγκαταστάσεις του Nalchik επεξεργάζονται το μετάλλευμα βολφραμίου σε παραβολφραμικό αμμώνιο και οξείδιο του βολφραμίου.

Ο μεγαλύτερος καταναλωτής βολφραμίου είναι η Δυτική Ευρώπη (30%). ΗΠΑ και Κίνα - 25% έκαστη, 12%-13% - Ιαπωνία. Περίπου 3000 τόνοι μετάλλου καταναλώνονται ετησίως στην ΚΑΚ.

Εφαρμογή

Συνολικά, ο κόσμος παράγει περίπου 30 χιλιάδες τόνους βολφραμίου ετησίως. Ο χάλυβας βολφραμίου και άλλα κράματα που περιέχουν βολφράμιο και τα καρβίδια του χρησιμοποιούνται στην κατασκευή τεθωρακισμένων δεξαμενών, οβίδων και τορπιλών, των πιο σημαντικών μερών των αεροσκαφών και των κινητήρων εσωτερικής καύσης.

Οι καλύτεροι τύποι χάλυβα εργαλείων περιέχουν σίγουρα βολφράμιο. Η μεταλλουργία γενικά απορροφά περίπου το 95% του συνόλου του παραγόμενου βολφραμίου. Αυτό που είναι χαρακτηριστικό για τη μεταλλουργία, δεν χρησιμοποιείται μόνο καθαρό βολφράμιο, χρησιμοποιείται κυρίως φθηνότερο βολφράμιο - σιδηροτάγκραμι, δηλ. ένα κράμα που περιέχει περίπου 80% βολφράμιο και περίπου 20% σίδηρο. Παράγεται σε φούρνους ηλεκτρικού τόξου.

Τα κράματα βολφραμίου έχουν μια σειρά από αξιόλογες ιδιότητες. Ένα κράμα βολφραμίου, χαλκού και νικελίου, όπως αποκαλείται και «βαρύ» μέταλλο, είναι μια πρώτη ύλη για την κατασκευή δοχείων για την αποθήκευση ραδιενεργών ουσιών. Η προστατευτική δράση ενός τέτοιου κράματος είναι 40% μεγαλύτερη από αυτή του μολύβδου. Αυτό το κράμα χρησιμοποιείται επίσης στην ακτινοθεραπεία, επειδή το σχετικά μικρό πάχος της οθόνης παρέχει επαρκή προστασία.

Ένα κράμα καρβιδίου βολφραμίου και 16 τοις εκατό κοβαλτίου έχει τέτοια σκληρότητα που αντικαθιστά εν μέρει το διαμάντι σε γεωτρήσεις. Τα ψευδοκράματα βολφραμίου με ασήμι και χαλκό είναι ένα εξαιρετικό υλικό για διακόπτες και διακόπτες σε συνθήκες υψηλής ηλεκτρικής τάσης. Τέτοια προϊόντα διαρκούν 6 φορές περισσότερο από τις συμβατικές επαφές χαλκού.

Η χρήση καθαρού βολφραμίου ή κραμάτων που περιέχουν βολφράμιο βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στη σκληρότητα, την ανθεκτικότητα και τη χημική αντοχή τους. Το βολφράμιο στην καθαρή του μορφή χρησιμοποιείται ευρέως στην παραγωγή νημάτων για ηλεκτρικούς λαμπτήρες πυρακτώσεως, καθώς και σωλήνες καθόδου, που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή χωνευτηρίων για την εξάτμιση μετάλλων, που χρησιμοποιούνται σε επαφές διανομέων ανάφλεξης αυτοκινήτων, που χρησιμοποιούνται σε στόχους για Σωλήνες ακτίνων Χ; χρησιμοποιείται ως περιελίξεις και θερμαντικά στοιχεία ηλεκτρικών κλιβάνων, καθώς και ως δομικό υλικό για χώρο και αεροσκάφη που λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες.

Το βολφράμιο είναι μέρος των κραμάτων των χάλυβων υψηλής ταχύτητας (περιεκτικότητα σε βολφράμιο 17,5 - 18,5%), των στελλιτών (από κοβάλτιο με προσθήκες Cr, C, W), του hastalloy (ανοξείδωτους χάλυβες με βάση το Ni), καθώς και πολλών άλλων κραμάτων . Το βολφράμιο χρησιμοποιείται ως βάση για την παραγωγή ανθεκτικών στη θερμότητα και κραμάτων εργαλείων, συγκεκριμένα του σιδηροντουγκφράμιου (W 68–86%, Mo και σιδήρου έως 7%), το οποίο λαμβάνεται εύκολα με άμεση αναγωγή του συμπυκνώματος σχελίτη ή βολφραμίτη. Το βολφράμιο χρησιμοποιείται στην παραγωγή pobedit. Αυτό είναι ένα εξαιρετικά σκληρό κράμα που περιέχει 80–85% βολφράμιο, 7–14% κοβάλτιο, 5–6% άνθρακα. Η Pobedit είναι απλώς αναντικατάστατη στη διαδικασία επεξεργασίας μετάλλων, καθώς και στις βιομηχανίες πετρελαίου και εξόρυξης.

Τα βολφραμικά άλατα μαγνησίου και ασβεστίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε συσκευές φθορισμού. Άλλα άλατα βολφραμίου χρησιμοποιούνται στη βυρσοδεψία και στη χημική βιομηχανία. Το δισουλφίδιο βολφραμίου είναι ένα ξηρό λιπαντικό υψηλής θερμοκρασίας, σταθερό σε θερμοκρασίες έως 500 ° C. Οι μπρούτζοι βολφραμίου, καθώς και άλλες ενώσεις βολφραμίου, χρησιμοποιούνται για την κατασκευή χρωμάτων. Αρκετές ενώσεις βολφραμίου είναι εξαιρετικοί καταλύτες.

Στην παραγωγή ηλεκτρικών λαμπτήρων, το βολφράμιο είναι απαραίτητο γιατί δεν είναι μόνο ασυνήθιστα πυρίμαχο, αλλά και αρκετά όλκιμο. 1 κιλό βολφραμίου χρησιμεύει ως πρώτη ύλη για την κατασκευή σύρματος μήκους 3,5 χιλιομέτρων. Εκείνοι. Από 1 κιλό βολφραμίου μπορείτε να φτιάξετε νημάτια πυρακτώσεως για 23 χιλιάδες λαμπτήρες 60 watt. Χάρη σε αυτήν την ιδιότητα και μόνο, η ηλεκτρική βιομηχανία σε όλο τον κόσμο καταναλώνει περίπου εκατό τόνους βολφραμίου ετησίως.

Παραγωγή

Το πρώτο στάδιο στην απόκτηση βολφραμίου είναι ο εμπλουτισμός μεταλλεύματος, δηλ. διαχωρισμός πολύτιμων συστατικών από την κύρια μεταλλευτική μάζα, γάγγα. Οι μέθοδοι εμπλουτισμού που χρησιμοποιούνται είναι οι ίδιες όπως και για άλλα μεταλλεύματα βαρέων μετάλλων: άλεση και επίπλευση, ακολουθούμενη από μαγνητικό διαχωρισμό (μεταλλεύματα βολφραμίτη) και οξειδωτική καβούρδισμα. Το συμπύκνωμα που λαμβάνεται με αυτή τη μέθοδο συνήθως καίγεται με περίσσεια σόδας, φέρνοντας έτσι το βολφράμιο σε διαλυτή κατάσταση, δηλ. σε βολφραμίτη νατρίου.

Μια άλλη μέθοδος για τη λήψη αυτής της ουσίας είναι η έκπλυση. Το βολφράμιο εκχυλίζεται χρησιμοποιώντας ένα διάλυμα σόδας σε υψηλή θερμοκρασία και υπό πίεση, ακολουθούμενη από εξουδετέρωση και καθίζηση του βολφραμικού ασβεστίου, δηλ. σχηλίτιδα. Ο Scheelite λαμβάνεται επειδή είναι αρκετά εύκολο να εξαχθεί καθαρό οξείδιο του βολφραμίου.

CaWO 4 → H 2 WO 4 ή (NH 4) 2 WO 4 → WO 3

Το οξείδιο του βολφραμίου λαμβάνεται επίσης μέσω χλωριδίων. Το συμπύκνωμα βολφραμίου επεξεργάζεται με αέριο χλώριο σε υψηλές θερμοκρασίες. Σε αυτή την περίπτωση σχηματίζονται χλωρίδια βολφραμίου, τα οποία διαχωρίζονται εύκολα από άλλα χλωρίδια με εξάχνωση. Το προκύπτον χλωρίδιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή οξειδίου ή το μέταλλο μπορεί να εξαχθεί απευθείας από αυτό.

Στο επόμενο βήμα, τα οξείδια και τα χλωρίδια μετατρέπονται σε μέταλλο βολφραμίου. Ο καλύτερος τρόπος για τη μείωση του οξειδίου του βολφραμίου είναι η χρήση υδρογόνου. Με αυτή τη μείωση, το μέταλλο είναι το πιο καθαρό. Η αναγωγή του οξειδίου γίνεται σε ειδικό σωληνωτό κλίβανο, όπου το «βάρκα» του WO 3 κινείται μέσα από διάφορες ζώνες θερμοκρασίας. Ξηρό υδρογόνο ρέει προς το «σκάφος» Η αναγωγή του οξειδίου γίνεται σε θερμές (450-600°C) και ψυχρές ζώνες (750-1100°C). Σε ψυχρές ζώνες, η αναγωγή συμβαίνει στο WO 2 και στη συνέχεια στο μέταλλο. Καθώς ο χρόνος περνά μέσα από την καυτή ζώνη, οι κόκκοι σκόνης βολφραμίου αλλάζουν το μέγεθός τους.

Η μείωση μπορεί να πραγματοποιηθεί όχι μόνο όταν παρέχεται υδρογόνο. Ο άνθρακας χρησιμοποιείται συχνά. Λόγω του στερεού αναγωγικού παράγοντα, η παραγωγή απλοποιείται, αλλά η θερμοκρασία σε αυτή την περίπτωση πρέπει να φτάσει τους 1300°C. Ο ίδιος ο άνθρακας και οι ακαθαρσίες που περιέχει πάντα, αντιδρώντας με το βολφράμιο, σχηματίζουν καρβίδια άλλων ενώσεων. Ως αποτέλεσμα, το μέταλλο μολύνεται. Αλλά στην ηλεκτρική βιομηχανία χρησιμοποιείται μόνο βολφράμιο υψηλής ποιότητας. Ακόμη και 0,1% ακαθαρσίες σιδήρου κάνουν το βολφράμιο για την παραγωγή του λεπτότερου σύρματος, επειδή γίνεται πολύ πιο εύθραυστο.

Ο διαχωρισμός του βολφραμίου από τα χλωρίδια βασίζεται στην πυρόλυση. Το βολφράμιο και το χλώριο σχηματίζουν ορισμένες ενώσεις. Η περίσσεια χλωρίου επιτρέπει σε όλα αυτά να μετατραπούν σε WCl6, το οποίο με τη σειρά του αποσυντίθεται σε θερμοκρασία 1600°C σε χλώριο και βολφράμιο. Εάν υπάρχει υδρογόνο, η διαδικασία ξεκινά στους 1000°C.

Έτσι λαμβάνεται το βολφράμιο σε μορφή σκόνης, η οποία στη συνέχεια συμπιέζεται σε υψηλή θερμοκρασία σε ένα ρεύμα υδρογόνου. Το πρώτο στάδιο συμπίεσης (θέρμανση στους περίπου 1100-1300°C) παράγει ένα εύθραυστο, πορώδες πλινθίο. Στη συνέχεια το πάτημα συνεχίζεται και η θερμοκρασία αρχίζει να αυξάνεται σχεδόν στο σημείο τήξης του βολφραμίου. Σε ένα τέτοιο περιβάλλον, το μέταλλο αρχίζει να γίνεται στερεό και σταδιακά αποκτά τις ιδιότητες και τις ιδιότητές του.

Κατά μέσο όρο, το 30% του βολφραμίου που παράγεται στη βιομηχανία είναι βολφράμιο από ανακυκλωμένα υλικά. Τα θραύσματα βολφραμίου, το πριονίδι, τα ροκανίδια και η σκόνη οξειδώνονται και μετατρέπονται σε παραβολφραμικό αμμώνιο. Κατά κανόνα, οι χάλυβες κοπής σκραπ απορρίπτονται σε μια επιχείρηση που παράγει τους ίδιους χάλυβες. Τα σκραπ από ηλεκτρόδια, λαμπτήρες πυρακτώσεως και χημικά αντιδραστήρια δεν ανακυκλώνονται σχεδόν ποτέ.

Στη Ρωσική Ομοσπονδία, τα προϊόντα βολφραμίου παράγονται σε: Skopino Hydrometallurgical Plant "Metallurg", Vladikavkaz Plant "Pobedit", Nalchik Hydrometallurgical Plant, Kirovgrad Hard Alloy Plant, Elektrostal, Chelyabinsk Electrometallurgical Plant.

Φυσικές ιδιότητες

Το βολφράμιο είναι ένα ανοιχτό γκρι μέταλλο. Έχει το υψηλότερο σημείο τήξης από οποιοδήποτε γνωστό στοιχείο εκτός από τον άνθρακα. Η τιμή αυτού του δείκτη κυμαίνεται από περίπου 3387 έως 3422 βαθμούς Κελσίου. Το βολφράμιο έχει εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες όταν φτάνει σε υψηλές θερμοκρασίες· μεταξύ όλων των μετάλλων, το βολφράμιο έχει τη χαμηλότερη τιμή ενός τέτοιου δείκτη όπως ο συντελεστής διαστολής.

Το βολφράμιο είναι ένα από τα βαρύτερα μέταλλα, η πυκνότητά του είναι 19250 kg/m3. Το μέταλλο έχει κυβικό πλέγμα με κέντρο το σώμα με παράμετρο a = 0,31589 nm. Σε θερμοκρασία 0 βαθμών Κελσίου, η ηλεκτρική αγωγιμότητα του βολφραμίου είναι μόνο το 28% της τιμής του ίδιου δείκτη για το ασήμι (το ασήμι μεταφέρει το ρεύμα καλύτερα από οποιοδήποτε άλλο μέταλλο). Το καθαρό βολφράμιο είναι πολύ εύκολο στην επεξεργασία, αλλά σπάνια βρίσκεται στην καθαρή του μορφή· πιο συχνά έχει ακαθαρσίες άνθρακα και οξυγόνου, λόγω των οποίων αποκτά τη γνωστή σκληρότητά του. Η ηλεκτρική αντίσταση του μετάλλου σε θερμοκρασία 20 βαθμών Κελσίου είναι 5,5 * 10 -4, σε θερμοκρασία 2700 βαθμών Κελσίου - 90,4 * 10 -4.

Το βολφράμιο διαφέρει από όλα τα άλλα μέταλλα ως προς την ιδιαίτερη ανθεκτικότητα, τη βαρύτητα και τη σκληρότητά του. Η πυκνότητα αυτού του μετάλλου είναι σχεδόν διπλάσια από αυτή του ίδιου μολύβδου, ή ακριβέστερα 1,7 φορές. Αλλά η ατομική μάζα του στοιχείου, αντίθετα, είναι μικρότερη και είναι 184 έναντι 207.

Το βολφράμιο έχει ασυνήθιστα υψηλές τιμές συντελεστή εφελκυσμού και συμπίεσης, τεράστια αντίσταση στον ερπυσμό της θερμοκρασίας και το μέταλλο έχει υψηλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα. Το βολφράμιο έχει αρκετά υψηλό συντελεστή εκπομπής ηλεκτρονίων, ο οποίος μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά με το κράμα του στοιχείου με οξείδια ορισμένων άλλων μετάλλων.

Το χρώμα του προκύπτοντος βολφραμίου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη μέθοδο παραγωγής του. Το λιωμένο βολφράμιο είναι ένα γυαλιστερό, γκρι μέταλλο που μοιάζει πολύ με πλατίνα. Η σκόνη βολφραμίου μπορεί να είναι γκρι, σκούρο γκρι ακόμα και μαύρη: όσο μικρότερος είναι ο κόκκος της σκόνης, τόσο πιο σκούρος θα είναι.

Το βολφράμιο είναι εξαιρετικά ανθεκτικό: σε θερμοκρασία δωματίου δεν αλλάζει στον αέρα. Όταν η θερμοκρασία φτάσει σε κόκκινη θερμότητα, το μέταλλο αρχίζει να οξειδώνεται αργά, απελευθερώνοντας βολφραμικό ανυδρίτη. Το βολφράμιο είναι σχεδόν αδιάλυτο σε θειικό, υδροφθορικό και υδροχλωρικό οξύ. Στο aqua regia και στο νιτρικό οξύ, το μέταλλο οξειδώνεται από την επιφάνεια. Όταν βρίσκεται σε ένα μείγμα υδροφθορικού και νιτρικού οξέος, το βολφράμιο διαλύεται, σχηματίζοντας έτσι βολφραμικό οξύ. Από όλες τις ενώσεις βολφραμίου, τα μεγαλύτερα πρακτικά οφέλη είναι: ανυδρίτης ή τριοξείδιο του βολφραμίου, υπεροξείδια με γενικό τύπο ME2WOX, βολφραμικά άλατα, ενώσεις με άνθρακα, θείο και αλογόνα.

Το βολφράμιο, που βρίσκεται στη φύση, αποτελείται από 5 σταθερά ισότοπα των οποίων οι μαζικοί αριθμοί είναι 186.184, 183, 182, 181. Το πιο κοινό ισότοπο με αριθμό μάζας 184, το μερίδιό του είναι 30,64%. Από τη σχετική ποικιλία τεχνητών ραδιενεργών ισοτόπων του στοιχείου 74, μόνο τρία έχουν πρακτική σημασία: βολφράμιο-181 (ο χρόνος ημιζωής του είναι 145 ημέρες), βολφράμιο-185 (ο χρόνος ημιζωής του είναι 74,5 ημέρες), βολφράμιο-187 ( ο χρόνος ημιζωής του είναι 23,85 ώρες). Όλα αυτά τα ισότοπα σχηματίζονται μέσα σε πυρηνικούς αντιδραστήρες κατά τη διαδικασία βομβαρδισμού ισοτόπων βολφραμίου με νετρόνια από ένα φυσικό μείγμα.

Το σθένος του βολφραμίου είναι μεταβλητό - από 2 έως 6, το πιο σταθερό είναι το εξασθενές βολφράμιο· οι τρισθενείς και δισθενείς ενώσεις του χημικού στοιχείου είναι ασταθείς και δεν έχουν πρακτική σημασία. Η ακτίνα ενός ατόμου βολφραμίου είναι 0,141 nm.

Το βολφράμιο Clarke του φλοιού της γης σύμφωνα με τον Vinogradov είναι 0,00013 g/t. Η μέση περιεκτικότητά του σε πετρώματα, γραμμάρια/τόνο: υπερβασικό - 0,00001, βασικό - 0,00007, ενδιάμεσο - 0,00012, όξινο - 0,00019.

Χημικές ιδιότητες

Το βολφράμιο δεν επηρεάζεται από: aqua regia, θειικό, υδροχλωρικό, υδροφθορικό και νιτρικό οξύ, υδατικό διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου, υδράργυρο, ατμούς υδραργύρου, αμμωνία (έως 700°C), αέρα και οξυγόνο (έως 400°C), υδρογόνο, νερό, υδροχλώριο (έως 600° C), μονοξείδιο του άνθρακα (έως 800° C), άζωτο.

Μετά από λίγη θέρμανση, το ξηρό φθόριο αρχίζει να συνδυάζεται με λεπτά αλεσμένο βολφράμιο. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται εξαφθόριο (τύπος WF 6) - αυτή είναι μια πολύ ενδιαφέρουσα ουσία που έχει σημείο τήξης 2,5 ° C και σημείο βρασμού 19,5 ° C. Μετά από αντίδραση με χλώριο, σχηματίζεται μια παρόμοια ένωση, αλλά η Η αντίδραση είναι δυνατή μόνο σε θερμοκρασία 600 ° C. Το WC16, κρύσταλλοι μπλε-ατσάλι, αρχίζει να λιώνει σε θερμοκρασία 275 °C και βράζει όταν φτάσει τους 347 °C. Το βολφράμιο σχηματίζει ασθενώς σταθερές ενώσεις με ιώδιο και βρώμιο: τετρα- και διιωδίδιο, πεντα- και διβρωμίδιο.

Σε υψηλές θερμοκρασίες, το βολφράμιο μπορεί να συνδυαστεί με σελήνιο, θείο, άζωτο, βόριο, τελλούριο, πυρίτιο και άνθρακα. Ορισμένες από αυτές τις ενώσεις χαρακτηρίζονται από εκπληκτική σκληρότητα, καθώς και από άλλες εξαιρετικές ιδιότητες.

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει το καρβονύλιο (τύπος W(CO) 6). Το βολφράμιο εδώ συνδυάζεται με μονοξείδιο του άνθρακα και, επομένως, έχει μηδενικό σθένος. Το καρβονύλιο βολφραμίου παράγεται υπό ειδικές συνθήκες, γιατί είναι εξαιρετικά ασταθής. Σε θερμοκρασία 0° απελευθερώνεται από ένα ειδικό διάλυμα με τη μορφή άχρωμων κρυστάλλων· αφού φτάσει τους 50°C, το καρβονύλιο εξαχνώνεται· στους 100°C αποσυντίθεται πλήρως. Αλλά ακριβώς χάρη σε αυτή τη σύνδεση μπορούν να ληφθούν πυκνές και σκληρές επικαλύψεις βολφραμίου (από καθαρό βολφράμιο). Πολλές ενώσεις βολφραμίου, όπως το ίδιο το βολφράμιο, είναι πολύ δραστικές. Για παράδειγμα, το οξείδιο του βολφραμίου το οξείδιο του βολφραμίου WO 3 έχει την ικανότητα να πολυμερίζεται. Στην περίπτωση αυτή, σχηματίζονται οι λεγόμενες ετεροπολυενώσεις (τα μόριά τους μπορεί να περιέχουν περισσότερα από 50 άτομα) και ισοπολυενώσεις.

Το οξείδιο του βολφραμίου (VI)WO 3 είναι μια κρυσταλλική ουσία με ανοιχτό κίτρινο χρώμα που γίνεται πορτοκαλί όταν θερμαίνεται. Το οξείδιο έχει σημείο τήξης 1473 °C και σημείο βρασμού 1800 °C. Το βολφραμικό οξύ, που αντιστοιχεί σε αυτό, δεν είναι σταθερό· σε ένα υδατικό διάλυμα, το διένυδρο κατακρημνίζεται και χάνει ένα μόριο νερού σε θερμοκρασίες από 70 έως 100 ° C και το δεύτερο μόριο σε θερμοκρασίες από 180 έως 350 ° C.

Τα ανιόντα βολφρικού οξέος τείνουν να σχηματίζουν πολυενώσεις. Ως αποτέλεσμα της αντίδρασης με πυκνά οξέα, σχηματίζονται μικτοί ανυδρίτες:

12WO3 + H3PO4 = H3.

Η αντίδραση του οξειδίου του βολφραμίου και του μετάλλου νατρίου παράγει μη στοιχειομετρικό βολφραμικό νάτριο, το οποίο ονομάζεται «χάλκινο βολφραμίου»:

WO 3 + xNa = Na x WO 3.

Κατά τη διαδικασία αναγωγής του οξειδίου του βολφραμίου με υδρογόνο, κατά τον διαχωρισμό, λαμβάνονται ενυδατωμένα οξείδια που έχουν μικτή κατάσταση οξείδωσης, ονομάζονται "μπλουζ βολφραμίου":

WO3-n(OH)n, n = 0,5-0,1.

WO 3 + Zn + HCl = ("μπλε"), W 2 O 5 (OH) (καφέ)

Το οξείδιο του βολφραμίου (VI) είναι ένα ενδιάμεσο στη διαδικασία παραγωγής του βολφραμίου, καθώς και των ενώσεων του. Αποτελεί συστατικό επιλεγμένων κεραμικών χρωστικών και βιομηχανικά σημαντικών καταλυτών υδρογόνωσης.

WCl 6 – Ανώτερο χλωριούχο βολφράμιο, που σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταλλικού βολφραμίου ή οξειδίου του βολφραμίου με χλώριο, φθόριο ή τετραχλωράνθρακα. Μετά την αναγωγή του χλωριούχου βολφραμίου με αλουμίνιο, σχηματίζεται καρβονύλιο βολφραμίου μαζί με μονοξείδιο του άνθρακα:

WCl 6 + 2Al + 6CO = + 2AlCl 3 (σε αιθέρα)

Το βολφράμιο είναι ένα χημικό στοιχείο του περιοδικού πίνακα Mendeleev, το οποίο ανήκει στην ομάδα VI. Στη φύση, το βολφράμιο εμφανίζεται ως μείγμα πέντε ισοτόπων. Στη συνηθισμένη του μορφή και υπό κανονικές συνθήκες είναι ένα σκληρό μέταλλο ασημί-γκρι χρώματος. Είναι επίσης το πιο πυρίμαχο από όλα τα μέταλλα.

Βασικές ιδιότητες του βολφραμίου

Το βολφράμιο είναι ένα μέταλλο με αξιοσημείωτες φυσικές και χημικές ιδιότητες. Το βολφράμιο χρησιμοποιείται σχεδόν σε όλους τους κλάδους της σύγχρονης παραγωγής. Ο τύπος του εκφράζεται συνήθως με το σύμβολο του μεταλλικού οξειδίου - WO 3. Το βολφράμιο θεωρείται το πιο πυρίμαχο από τα μέταλλα. Υποτίθεται ότι μόνο το seaborgium μπορεί να είναι ακόμη πιο πυρίμαχο. Αλλά αυτό δεν μπορεί να δηλωθεί με βεβαιότητα ακόμη, αφού το seaborgium έχει πολύ μικρή διάρκεια ζωής.

Αυτό το μέταλλο έχει ειδικές φυσικές και χημικές ιδιότητες. Το βολφράμιο έχει πυκνότητα 19300 kg/m3, το σημείο τήξης του είναι 3410 °C. Ως προς αυτή την παράμετρο, κατέχει τη δεύτερη θέση μετά τον άνθρακα - γραφίτη ή το διαμάντι. Στη φύση, το βολφράμιο εμφανίζεται με τη μορφή πέντε σταθερών ισοτόπων. Οι μάζες τους κυμαίνονται από 180 έως 186. Το βολφράμιο έχει σθένος 6 και στις ενώσεις μπορεί να είναι 0, 2, 3, 4 και 5. Το μέταλλο έχει επίσης αρκετά υψηλό επίπεδο θερμικής αγωγιμότητας. Για το βολφράμιο αυτός ο αριθμός είναι 163 W/(m*deg). Όσον αφορά αυτή την ιδιότητα, υπερβαίνει ακόμη και τέτοιες ενώσεις όπως τα κράματα αλουμινίου. Η μάζα του βολφραμίου καθορίζεται από την πυκνότητά του, η οποία είναι 19 kg/m 3. Η κατάσταση οξείδωσης του βολφραμίου κυμαίνεται από +2 έως +6. Σε υψηλότερους βαθμούς οξείδωσης, το μέταλλο έχει όξινες ιδιότητες και σε χαμηλότερες καταστάσεις έχει βασικές ιδιότητες.

Στην περίπτωση αυτή, τα κράματα των ενώσεων κατώτερου βολφραμίου θεωρούνται ασταθή. Οι πιο ανθεκτικές είναι οι συνδέσεις με βαθμό +6. Παρουσιάζουν επίσης τις πιο χαρακτηριστικές χημικές ιδιότητες ενός μετάλλου. Το βολφράμιο έχει την ιδιότητα να σχηματίζει εύκολα σύμπλοκα. Αλλά το μέταλλο βολφραμίου είναι συνήθως πολύ ανθεκτικό. Αρχίζει να αλληλεπιδρά με το οξυγόνο μόνο σε θερμοκρασία +400 °C. Το κρυσταλλικό πλέγμα βολφραμίου είναι κυβικού τύπου με κέντρο το σώμα.

Αλληλεπίδραση με άλλες χημικές ουσίες

Εάν το βολφράμιο αναμιχθεί με ξηρό φθόριο, μπορείτε να πάρετε μια ένωση που ονομάζεται εξαφθόριο, το οποίο λιώνει σε θερμοκρασία 2,5 ° C και βράζει στους 19,5 ° C. Μια παρόμοια ουσία λαμβάνεται με συνδυασμό βολφραμίου με χλώριο. Αλλά μια τέτοια αντίδραση απαιτεί μια αρκετά υψηλή θερμοκρασία - περίπου 600 °C. Ωστόσο, η ουσία αντιστέκεται εύκολα στις καταστροφικές συνέπειες του νερού και πρακτικά δεν υπόκειται σε αλλαγές στο κρύο. Το βολφράμιο είναι ένα μέταλλο που, χωρίς οξυγόνο, δεν διαλύεται στα αλκάλια. Ωστόσο, διαλύεται εύκολα σε ένα μείγμα HNO 3 και HF. Οι πιο σημαντικές χημικές ενώσεις του βολφραμίου είναι το τριοξείδιο του WO 3, H 2 WO 4 - βολφραμικό οξύ, καθώς και τα παράγωγά του - βολφραμικά άλατα.

Μπορούμε να δούμε μερικές από τις χημικές ιδιότητες του βολφραμίου με εξισώσεις αντίδρασης. Για παράδειγμα, ο τύπος WO 3 + 3H 2 = W + 3H 2 O. Σε αυτό, το μεταλλικό βολφράμιο ανάγεται από το οξείδιο και εκδηλώνεται η ικανότητά του να αλληλεπιδρά με το υδρογόνο. Αυτή η εξίσωση αντανακλά τη διαδικασία λήψης βολφραμίου από το τριοξείδιο του. Ο ακόλουθος τύπος υποδηλώνει μια τέτοια ιδιότητα όπως η πρακτική αδιαλυτότητα του βολφραμίου σε οξέα: W + 2HNO3 + 6HF = WF6 + 2NO + 4H2O. Μία από τις πιο αξιοσημείωτες ουσίες που περιέχουν βολφράμιο είναι το καρβονύλιο. Παράγει πυκνές και εξαιρετικά λεπτές επικαλύψεις από καθαρό βολφράμιο.

Ιστορία της ανακάλυψης

Το βολφράμιο είναι ένα μέταλλο που πήρε το όνομά του από τη λατινική γλώσσα. Σε μετάφραση, αυτή η λέξη σημαίνει «αφρός λύκου». Αυτό το ασυνήθιστο όνομα εμφανίστηκε λόγω της συμπεριφοράς του μετάλλου. Συνοδεύοντας το μεταλλεύμα κασσίτερου που εξορύχθηκε, το βολφράμιο παρενέβη στην απελευθέρωση του κασσίτερου. Εξαιτίας αυτού, κατά τη διαδικασία της τήξης σχηματίστηκε μόνο σκωρία. Για αυτό το μέταλλο ειπώθηκε ότι «τρώει κασσίτερο όπως ο λύκος τρώει ένα πρόβατο». Πολλοί άνθρωποι αναρωτιούνται ποιος ανακάλυψε το χημικό στοιχείο βολφράμιο;

Αυτή η επιστημονική ανακάλυψη έγινε ταυτόχρονα σε δύο μέρη από διαφορετικούς επιστήμονες, ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο. Το 1781, ο Σουηδός χημικός Scheele απέκτησε τη λεγόμενη «βαριά πέτρα» πραγματοποιώντας πειράματα με νιτρικό οξύ και σχελίτη. Το 1783, αδελφοί χημικοί από την Ισπανία ονόματι Eluard ανέφεραν επίσης την ανακάλυψη ενός νέου στοιχείου. Πιο συγκεκριμένα, ανακάλυψαν οξείδιο του βολφραμίου, το οποίο διαλύθηκε στην αμμωνία.

Κράματα με άλλα μέταλλα

Επί του παρόντος, γίνεται διάκριση μεταξύ μονοφασικών και πολυφασικών κραμάτων βολφραμίου. Περιέχουν ένα ή περισσότερα ξένα στοιχεία. Η πιο διάσημη ένωση είναι ένα κράμα βολφραμίου και μολυβδαινίου. Η προσθήκη μολυβδαινίου δίνει στο βολφράμιο την αντοχή του σε εφελκυσμό. Στην κατηγορία των μονοφασικών κραμάτων περιλαμβάνονται επίσης ενώσεις βολφραμίου με τιτάνιο, άφνιο και ζιρκόνιο. Το ρήνιο δίνει στο βολφράμιο τη μεγαλύτερη ολκιμότητα. Ωστόσο, η πρακτικά χρήση ενός τέτοιου κράματος είναι μια διαδικασία αρκετά έντονης εργασίας, καθώς το ρήνιο είναι πολύ δύσκολο να ληφθεί.

Δεδομένου ότι το βολφράμιο είναι ένα από τα πιο πυρίμαχα υλικά, η παραγωγή κραμάτων βολφραμίου δεν είναι εύκολη υπόθεση. Όταν αυτό το μέταλλο μόλις αρχίζει να βράζει, άλλα μετατρέπονται ήδη σε υγρή ή αέρια κατάσταση. Αλλά οι σύγχρονοι επιστήμονες ξέρουν πώς να παράγουν κράματα χρησιμοποιώντας τη διαδικασία ηλεκτρόλυσης. Κράματα που περιέχουν βολφράμιο, νικέλιο και κοβάλτιο χρησιμοποιούνται για την εφαρμογή προστατευτικού στρώματος σε εύθραυστα υλικά.

Στη σύγχρονη μεταλλουργική βιομηχανία, τα κράματα παράγονται επίσης με τη χρήση σκόνης βολφραμίου. Για τη δημιουργία του απαιτούνται ειδικές συνθήκες, συμπεριλαμβανομένης της δημιουργίας περιβάλλοντος κενού. Λόγω ορισμένων χαρακτηριστικών της αλληλεπίδρασης του βολφραμίου με άλλα στοιχεία, οι μεταλλουργοί προτιμούν να δημιουργούν κράματα όχι με χαρακτηριστικά δύο φάσεων, αλλά με τη χρήση 3, 4 ή περισσότερων συστατικών. Αυτά τα κράματα είναι ιδιαίτερα ισχυρά, αλλά με αυστηρή τήρηση των τύπων. Στην παραμικρή απόκλιση στα ποσοστιαία συστατικά, το κράμα μπορεί να γίνει εύθραυστο και άχρηστο.

Το βολφράμιο είναι ένα στοιχείο που χρησιμοποιείται στην τεχνολογία

Τα νήματα των συνηθισμένων λαμπτήρων κατασκευάζονται από αυτό το μέταλλο. Καθώς και σωλήνες για μηχανήματα ακτίνων Χ, εξαρτήματα φούρνων κενού που πρέπει να χρησιμοποιούνται σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες. Ο χάλυβας, που περιέχει βολφράμιο, έχει πολύ υψηλό επίπεδο αντοχής. Τέτοια κράματα χρησιμοποιούνται για την κατασκευή εργαλείων σε μεγάλη ποικιλία πεδίων: γεωτρήσεις, ιατρική και μηχανολογία.

Το κύριο πλεονέκτημα της ένωσης χάλυβα και βολφραμίου είναι η αντοχή στη φθορά και η πιθανότητα βλάβης. Το πιο διάσημο κράμα βολφραμίου στην κατασκευή ονομάζεται "win". Αυτό το στοιχείο χρησιμοποιείται επίσης ευρέως στη χημική βιομηχανία. Με την προσθήκη του δημιουργούνται βαφές και χρωστικές. Το οξείδιο του βολφραμίου 6 χρησιμοποιείται ιδιαίτερα ευρέως σε αυτόν τον τομέα. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή καρβιδίων και αλογονιδίων βολφραμίου. Ένα άλλο όνομα αυτής της ουσίας είναι τριοξείδιο του βολφραμίου. Το 6 χρησιμοποιείται ως κίτρινη χρωστική σε κεραμικά και γυάλινα χρώματα.

Τι είναι τα βαριά κράματα;

Όλα τα κράματα με βάση το βολφράμιο που έχουν υψηλή πυκνότητα ονομάζονται βαριά. Λαμβάνονται μόνο με μεθόδους μεταλλουργίας σκόνης. Το βολφράμιο είναι πάντα η βάση των βαρέων κραμάτων, όπου η περιεκτικότητά του μπορεί να είναι έως και 98%. Εκτός από αυτό το μέταλλο, νικέλιο, χαλκός και σίδηρος προστίθενται σε βαριά κράματα. Ωστόσο, μπορεί επίσης να περιλαμβάνουν χρώμιο, ασήμι, κοβάλτιο και μολυβδαίνιο. Τα πιο δημοφιλή κράματα είναι το VMF (βολφράμιο - νικέλιο - σίδηρος) και το VNM (βολφράμιο - νικέλιο - χαλκός). Το υψηλό επίπεδο πυκνότητας τέτοιων κραμάτων τους επιτρέπει να απορροφούν επικίνδυνη ακτινοβολία γάμμα. Από αυτούς κατασκευάζονται σφόνδυλοι τροχών, ηλεκτρικές επαφές και ρότορες για γυροσκόπια.

Καρβίδιο του Wolfram

Περίπου το ήμισυ του συνόλου του βολφραμίου χρησιμοποιείται για την κατασκευή ισχυρών μετάλλων, ιδιαίτερα του καρβιδίου του βολφραμίου, το οποίο έχει σημείο τήξης 2770 C. Το καρβίδιο βολφραμίου είναι μια χημική ένωση που περιέχει ίσους αριθμούς ατόμων άνθρακα και βολφραμίου. Αυτό το κράμα έχει ειδικές χημικές ιδιότητες. Το βολφράμιο του δίνει τέτοια αντοχή που είναι δύο φορές πιο ισχυρό από το ατσάλι.

Το καρβίδιο βολφραμίου χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία. Από αυτό κατασκευάζονται αντικείμενα κοπής, τα οποία πρέπει να είναι πολύ ανθεκτικά στις υψηλές θερμοκρασίες και στην τριβή. Κατασκευάζεται επίσης από αυτό το στοιχείο:

• Ανταλλακτικά αεροσκαφών, κινητήρες αυτοκινήτων.
• Εξαρτήματα για διαστημόπλοια.
• Ιατρικά χειρουργικά εργαλεία που χρησιμοποιούνται στον τομέα της κοιλιακής χειρουργικής. Τέτοια όργανα είναι πιο ακριβά από τον συμβατικό ιατρικό χάλυβα, αλλά είναι πιο παραγωγικά.
• Κοσμήματα, ειδικά βέρες. Η δημοτικότητα του βολφραμίου συνδέεται με την αντοχή του, η οποία για όσους παντρεύονται συμβολίζει τη δύναμη της σχέσης, καθώς και την εμφάνισή του. Τα χαρακτηριστικά του βολφραμίου σε στιλβωμένη μορφή είναι τέτοια που διατηρεί μια καθρέφτη, λαμπερή εμφάνιση για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα.
• Μπάλες για στυλό πολυτελείας.

Θα κερδίσει - κράμα βολφραμίου

Γύρω στο δεύτερο μισό της δεκαετίας του 1920, πολλές χώρες άρχισαν να παράγουν κράματα για εργαλεία κοπής, τα οποία προέρχονταν από καρβίδια βολφραμίου και μέταλλο κοβαλτίου. Στη Γερμανία, ένα τέτοιο κράμα ονομαζόταν Vidia, στις Ηνωμένες Πολιτείες - carbola. Στη Σοβιετική Ένωση, ένα τέτοιο κράμα ονομαζόταν "νίκη". Αυτά τα κράματα έχουν αποδειχθεί εξαιρετικά για την κατεργασία προϊόντων από χυτοσίδηρο. Το Pobedit είναι ένα μεταλλικό-κεραμικό κράμα με εξαιρετικά υψηλό επίπεδο αντοχής. Κατασκευάζεται με τη μορφή πιάτων διαφόρων σχημάτων και μεγεθών.

Η διαδικασία κατασκευής ενός pobedit καταλήγει στα εξής: λαμβάνεται σκόνη καρβιδίου βολφραμίου, λεπτή σκόνη νικελίου ή κοβαλτίου και όλα αναμειγνύονται και συμπιέζονται σε ειδικές φόρμες. Οι πλάκες που συμπιέζονται με αυτόν τον τρόπο υποβάλλονται σε περαιτέρω θερμική επεξεργασία. Αυτό παράγει ένα πολύ σκληρό κράμα. Αυτά τα ένθετα χρησιμοποιούνται όχι μόνο για την κοπή χυτοσιδήρου, αλλά και για την κατασκευή εργαλείων διάτρησης. Οι πλάκες Pobedite συγκολλούνται σε εξοπλισμό διάτρησης χρησιμοποιώντας χαλκό.

Επικράτηση του βολφραμίου στη φύση

Αυτό το μέταλλο είναι πολύ σπάνιο στο περιβάλλον. Μετά από όλα τα στοιχεία, κατατάσσεται στην 57η θέση και βρίσκεται σε μορφή βολφραμίου clarke. Το μέταλλο σχηματίζει επίσης ορυκτά - σχελίτη και βολφραμίτη. Το βολφράμιο μεταναστεύει στα υπόγεια ύδατα είτε ως δικό του ιόν είτε με τη μορφή διαφόρων ενώσεων. Αλλά η υψηλότερη συγκέντρωσή του στα υπόγεια ύδατα είναι αμελητέα. Ανέρχεται σε εκατοστά mg/l και πρακτικά δεν αλλάζει τις χημικές τους ιδιότητες. Το βολφράμιο μπορεί επίσης να εισέλθει σε φυσικά υδάτινα σώματα από λύματα εργοστασίων και εργοστασίων.

Επίδραση στο ανθρώπινο σώμα

Το βολφράμιο πρακτικά δεν εισέρχεται στο σώμα με νερό ή φαγητό. Μπορεί να υπάρχει κίνδυνος εισπνοής σωματιδίων βολφραμίου στον αέρα κατά την εργασία. Ωστόσο, παρά το γεγονός ότι ανήκει στην κατηγορία των βαρέων μετάλλων, το βολφράμιο δεν είναι τοξικό. Η δηλητηρίαση βολφραμίου εμφανίζεται μόνο μεταξύ εκείνων που σχετίζονται με την παραγωγή βολφραμίου. Ταυτόχρονα, ο βαθμός επιρροής του μετάλλου στο σώμα ποικίλλει. Για παράδειγμα, η σκόνη βολφραμίου, το καρβίδιο του βολφραμίου και μια ουσία όπως ο ανυδρίτης βολφραμίου μπορεί να προκαλέσουν βλάβη στους πνεύμονες. Τα κύρια συμπτώματά του είναι η γενική κακουχία και ο πυρετός. Πιο σοβαρά συμπτώματα εμφανίζονται με δηλητηρίαση από κράματα βολφραμίου. Αυτό συμβαίνει κατά την εισπνοή σκόνης από κράμα και οδηγεί σε βρογχίτιδα και πνευμοσκλήρωση.

Το μεταλλικό βολφράμιο, που εισέρχεται στο ανθρώπινο σώμα, δεν απορροφάται στα έντερα και σταδιακά αποβάλλεται. Οι ενώσεις βολφραμίου, οι οποίες ταξινομούνται ως διαλυτές, μπορούν να αποτελέσουν μεγάλο κίνδυνο. Αποτίθενται στη σπλήνα, τα οστά και το δέρμα. Με παρατεταμένη έκθεση σε ενώσεις βολφραμίου, μπορεί να εμφανιστούν συμπτώματα όπως εύθραυστα νύχια, ξεφλούδισμα του δέρματος και διάφοροι τύποι δερματίτιδας.

Αποθέματα βολφραμίου σε διάφορες χώρες

Οι μεγαλύτεροι πόροι βολφραμίου βρίσκονται στη Ρωσία, τον Καναδά και την Κίνα. Σύμφωνα με τις προβλέψεις των επιστημόνων, περίπου 943 χιλιάδες τόνοι αυτού του μετάλλου βρίσκονται σε εγχώριες περιοχές. Αν πιστέψουμε αυτές τις εκτιμήσεις, η συντριπτική πλειοψηφία των αποθεμάτων βρίσκεται στη Νότια Σιβηρία και την Άπω Ανατολή. Το μερίδιο των εξερευνημένων πόρων είναι πολύ μικρό - είναι μόνο περίπου 7%.

Όσον αφορά τον αριθμό των εξερευνημένων κοιτασμάτων βολφραμίου, η Ρωσία είναι δεύτερη μόνο μετά την Κίνα. Τα περισσότερα από αυτά βρίσκονται στις περιοχές Kabardino-Balkaria και Buryatia. Όμως σε αυτά τα κοιτάσματα δεν εξορύσσεται καθαρό βολφράμιο, αλλά τα μεταλλεύματά του, τα οποία περιέχουν επίσης μολυβδαίνιο, χρυσό, βισμούθιο, τελλούριο, σκάνδιο και άλλες ουσίες. Τα δύο τρίτα των όγκων βολφραμίου που λαμβάνονται από εξερευνημένες πηγές περιέχονται σε δύσκολα επεξεργασμένα μεταλλεύματα, όπου το κύριο ορυκτό που περιέχει βολφράμιο είναι ο σχελίτης. Το μερίδιο των εύκολα επεξεργασμένων μεταλλευμάτων αντιπροσωπεύει μόνο το ένα τρίτο της συνολικής παραγωγής. Τα χαρακτηριστικά του βολφραμίου που εξορύσσεται στη Ρωσία είναι χαμηλότερα από ό,τι στο εξωτερικό. Τα μεταλλεύματα περιέχουν μεγάλο ποσοστό τριοξειδίου του βολφραμίου. Υπάρχουν πολύ λίγα κοιτάσματα μετάλλων πλαστών στη Ρωσία. Η άμμος βολφραμίου είναι επίσης χαμηλής ποιότητας, με πολλά οξείδια.

Βολφράμιο στα οικονομικά

Η παγκόσμια παραγωγή βολφραμίου άρχισε να αυξάνεται γύρω στο 2009, όταν η ασιατική βιομηχανία άρχισε να ανακάμπτει. Η Κίνα παραμένει ο μεγαλύτερος παραγωγός βολφραμίου. Για παράδειγμα, το 2013, η παραγωγή αυτής της χώρας αντιπροσώπευε το 81% της παγκόσμιας προσφοράς. Περίπου το 12% της ζήτησης βολφραμίου προέρχεται από τη βιομηχανία φωτισμού. Σύμφωνα με τους ειδικούς, η χρήση βολφραμίου σε αυτόν τον τομέα θα μειωθεί με φόντο τη χρήση λαμπτήρων LED και φθορισμού τόσο σε οικιακές συνθήκες όσο και στην παραγωγή.

Πιστεύεται ότι η ζήτηση για βολφράμιο στη βιομηχανία ηλεκτρονικών θα αυξηθεί. Η υψηλή αντοχή στη φθορά και η ικανότητα του βολφραμίου να αντέχει την ηλεκτρική ενέργεια το καθιστούν το πιο κατάλληλο μέταλλο για την παραγωγή ρυθμιστών τάσης. Ωστόσο, όσον αφορά τον όγκο, αυτή η ζήτηση παραμένει αρκετά μικρή και πιστεύεται ότι έως το 2018 θα αυξηθεί μόνο κατά 2%. Ωστόσο, σύμφωνα με τις προβλέψεις των επιστημόνων, στο εγγύς μέλλον θα πρέπει να υπάρξει αύξηση της ζήτησης για καρβίδιο με τσιμέντο. Αυτό οφείλεται στην αύξηση της παραγωγής αυτοκινήτων στις ΗΠΑ, την Κίνα, την Ευρώπη, καθώς και την αύξηση της εξορυκτικής βιομηχανίας. Πιστεύεται ότι έως το 2018, η ζήτηση για βολφράμιο θα αυξηθεί κατά 3,6%.