Վոլֆրամը ծանր մետաղ է։ Պատրաստման համար օգտագործվում է վոլֆրամի կարբիդ

Վոլֆրամը Մենդելեևի պարբերական համակարգի քիմիական տարր է, որը պատկանում է VI խմբին։ Բնության մեջ վոլֆրամը առաջանում է որպես հինգ իզոտոպների խառնուրդ։ իր սովորական ձևով և նորմալ պայմաններդա կարծր, արծաթամոխրագույն մետաղ է։ Այն նաև բոլոր մետաղներից առավել հրակայունն է:

Վոլֆրամի հիմնական հատկությունները

Վոլֆրամը ուշագրավ ֆիզիկական և քիմիական հատկություններով մետաղ է: Գործնականում բոլոր ոլորտները ժամանակակից արտադրությունօգտագործվում է վոլֆրամ. Դրա բանաձեւը սովորաբար արտահայտվում է որպես մետաղի օքսիդի նշանակում՝ WO 3: Վոլֆրամը համարվում է մետաղներից առավել հրակայունը: Ենթադրվում է, որ միայն ծովաբորգիումը կարող է ավելի հրակայուն լինել: Բայց միանշանակ ասել դեռ անհնար է, քանի որ ծովաբորգիան գոյության շատ կարճ ժամանակ ունի։

Այս մետաղն ունի հատուկ ֆիզիկական և Քիմիական հատկություններ. Վոլֆրամն ունի 19300 կգ / մ 3 խտություն, դրա հալման կետը 3410 ° C է: Ըստ այս պարամետրի՝ այն զբաղեցնում է երկրորդ տեղը ածխածնի՝ գրաֆիտից կամ ադամանդից հետո։ Բնության մեջ վոլֆրամը հանդիպում է հինգ կայուն իզոտոպների տեսքով։ Նրանց զանգվածային թիվը տատանվում է 180-ից 186-ի սահմաններում: Վոլֆրամն ունի 6-րդ վալենտություն, իսկ միացություններում այն ​​կարող է լինել 0, 2, 3, 4 և 5: Մետաղն ունի նաև բավականին բարձր ջերմահաղորդականություն: Վոլֆրամի համար այս ցուցանիշը 163 W/(m*deg): Այս հատկությամբ այն գերազանցում է նույնիսկ այնպիսի միացություններին, ինչպիսիք են ալյումինի համաձուլվածքները: Վոլֆրամի զանգվածը պայմանավորված է նրա խտությամբ, որը հավասար է 19կգ/մ3: Վոլֆրամի օքսիդացման աստիճանը տատանվում է +2-ից +6: Իր օքսիդացման ավելի բարձր աստիճաններում մետաղն ունի թթվային հատկություն, իսկ ցածրում՝ հիմնային։

Այս դեպքում ցածր վոլֆրամի միացությունների համաձուլվածքները համարվում են անկայուն։ Առավել դիմացկուն են +6 աստիճան ունեցող միացությունները։ Նրանք նաև ցուցադրում են մետաղի առավել բնորոշ քիմիական հատկությունները: Վոլֆրամը հակված է հեշտությամբ ստեղծել բարդույթներ: Բայց մետաղական վոլֆրամը սովորաբար շատ դիմացկուն է: Այն սկսում է փոխազդել թթվածնի հետ միայն +400 °C ջերմաստիճանում։ Վոլֆրամի բյուրեղյա վանդակը պատկանում է մարմնի կենտրոնակենտրոն տիպին:

Փոխազդեցություն այլ քիմիական նյութերի հետ

Եթե ​​վոլֆրամը խառնում են չոր ֆտորին, ապա կարելի է ստանալ «հեքսաֆտորիդ» կոչվող միացություն, որը հալչում է արդեն 2,5°C ջերմաստիճանում, իսկ եռում է 19,5°C-ում։ Նմանատիպ նյութ է ստացվում քլորի հետ վոլֆրամի համադրությամբ։ Բայց նման ռեակցիան պահանջում է բավականաչափ բարձր ջերմաստիճան՝ մոտ 600 ° C: Այնուամենայնիվ, նյութը հեշտությամբ դիմակայում է ջրի կործանարար գործողությանը և գործնականում չի ենթարկվում փոփոխությունների ցրտին: Վոլֆրամը մետաղ է, որն առանց թթվածնի չի առաջացնում լուծարման ռեակցիա ալկալիներում։ Այնուամենայնիվ, այն հեշտությամբ լուծվում է HNO 3-ի և HF-ի խառնուրդում: Վոլֆրամի քիմիական միացություններից ամենակարևորներն են նրա եռօքսիդը WO 3, H 2 WO 4՝ վոլֆրամաթթուն, ինչպես նաև դրա ածանցյալները՝ վոլֆրամի աղերը։

Դուք կարող եք դիտարկել վոլֆրամի որոշ քիմիական հատկություններ ռեակցիայի հավասարումներով: Օրինակ, բանաձևը WO 3 + 3H 2 = W + 3H 2 O. Նրանում վոլֆրամի մետաղը վերականգնվում է օքսիդից, դրսևորվում է ջրածնի հետ փոխազդեցության հատկությունը: Այս հավասարումն արտացոլում է դրա եռօքսիդից վոլֆրամ ստանալու գործընթացը։ Հետևյալ բանաձևը ցույց է տալիս այնպիսի հատկություն, ինչպիսին է վոլֆրամի գործնական անլուծելիությունը թթուներում. W + 2HNO3 + 6HF = WF6 + 2NO + 4H2O: Վոլֆրամ պարունակող ամենաուշագրավ նյութերից մեկը կարբոնիլն է։ Դրանից ստացվում են մաքուր վոլֆրամի խիտ և գերբարակ ծածկույթներ։

Հայտնաբերման պատմություն

Վոլֆրամը մետաղ է, որն իր անունը ստացել է լատիներեն լեզվից: Թարգմանության մեջ այս բառը նշանակում է «գայլի փրփուր»: Նման անսովոր անուն է հայտնվել մետաղի պահվածքի պատճառով։ Անագի արդյունահանված հանքաքարին ուղեկցող վոլֆրամը խանգարում էր անագի արտազատմանը: Դրա պատճառով հալման ընթացքում առաջացել են միայն խարամներ։ Ասում էին, որ այս մետաղը «անագ է ուտում, ինչպես գայլը ոչխարին է ուտում»։ Շատերի համար հետաքրքիր է, թե ով է հայտնաբերել վոլֆրամի քիմիական տարրը։

Սա գիտական ​​հայտնագործությունարվել է միաժամանակ երկու տեղում տարբեր գիտնականների կողմից՝ միմյանցից անկախ։ 1781 թվականին շվեդ քիմիկոս Շելեն ստացավ այսպես կոչված «ծանր քարը»՝ փորձարկելով ազոտաթթվի և շեյլիտի հետ։ 1783 թվականին Էլյուար անունով Իսպանիայից քիմիկոս եղբայրները նույնպես հայտարարեցին նոր տարրի հայտնաբերման մասին։ Ավելի ճիշտ՝ հայտնաբերել են վոլֆրամի օքսիդ, որը լուծվել է ամոնիակում։

Համաձուլվածքներ այլ մետաղների հետ

Ներկայումս առանձնանում են վոլֆրամի միաֆազ և բազմաֆազ համաձուլվածքներ։ Դրանք պարունակում են մեկ կամ մի քանի կողմնակի տարրեր: Ամենահայտնի միացությունը վոլֆրամի և մոլիբդենի համաձուլվածքն է։ Մոլիբդենի ավելացումը վոլֆրամին տալիս է առաձգական ուժ։ Նաև վոլֆրամի միացությունները տիտանի, հաֆնիումի և ցիրկոնիումի հետ պատկանում են միաֆազ համաձուլվածքների կատեգորիային։ Ռենիումը վոլֆրամին տալիս է ամենամեծ պլաստիկությունը։ Այնուամենայնիվ, նման համաձուլվածքի գործնական կիրառումը բավականին աշխատատար գործընթաց է, քանի որ ռենիումը շատ դժվար է ձեռք բերել:

Քանի որ վոլֆրամը առավել հրակայուն նյութերից է, վոլֆրամի համաձուլվածքներ ստանալը հեշտ գործ չէ։ Երբ այս մետաղը նոր է սկսում եռալ, մյուսներն արդեն անցնում են հեղուկ կամ գազային վիճակի։ Սակայն ժամանակակից գիտնականները կարողանում են համաձուլվածքներ ստանալ՝ օգտագործելով էլեկտրոլիզի գործընթացը։ Փխրուն նյութերի վրա պաշտպանիչ շերտ կիրառելու համար օգտագործվում են վոլֆրամ, նիկել և կոբալտ պարունակող համաձուլվածքներ:

Ժամանակակից մետալուրգիական արդյունաբերությունը նաև համաձուլվածքներ է արտադրում՝ օգտագործելով վոլֆրամի փոշի։ Դրա ստեղծումը պահանջում է հատուկ պայմաններ, այդ թվում՝ վակուումային միջավայրի ստեղծում։ Այլ տարրերի հետ վոլֆրամի փոխազդեցության որոշ առանձնահատկությունների պատճառով մետալուրգները նախընտրում են համաձուլվածքներ ստեղծել ոչ թե երկփուլ բնութագրիչով, այլ 3, 4 կամ ավելի բաղադրիչների օգտագործմամբ: Այս համաձուլվածքները հատկապես ամուր են, բայց բանաձևերի խստիվ պահպանմամբ: Տոկոսային բաղադրիչների ամենափոքր շեղումների դեպքում համաձուլվածքը կարող է պարզվել, որ փխրուն է և օգտագործման համար ոչ պիտանի:

Վոլֆրամ - տեխնոլոգիայի մեջ օգտագործվող տարր

Այս մետաղից պատրաստված են սովորական լամպերի թելերը։ Ինչպես նաև ռենտգենյան մեքենաների համար նախատեսված խողովակներ, վակուումային վառարանների բաղադրիչներ, որոնք պետք է օգտագործվեն ծայրահեղ բարձր ջերմաստիճաններում: Պողպատը, որը ներառում է վոլֆրամ, ունի ամրության շատ բարձր մակարդակ: Նման համաձուլվածքները օգտագործվում են տարբեր ոլորտներում գործիքների արտադրության համար՝ հորեր հորատելու, բժշկության և մեքենաշինության մեջ:

Պողպատի և վոլֆրամի միացման հիմնական առավելությունը մաշվածության դիմադրությունն է և վնասվելու ցածր հավանականությունը: Շինարարության մեջ ամենահայտնի վոլֆրամի համաձուլվածքը կոչվում է «win»: Բացի այդ, այս տարրը լայնորեն օգտագործվում է քիմիական արդյունաբերություն. Դրա հավելումով ստեղծվում են ներկեր և գունանյութեր։ Այս ոլորտում հատկապես լայնորեն կիրառվում է վոլֆրամի օքսիդ 6-ը, որն օգտագործվում է կարբիդների և վոլֆրամի հալոգենիդների արտադրության համար: Այս նյութի մեկ այլ անուն է վոլֆրամի եռօքսիդ: 6-ն օգտագործվում է որպես դեղին պիգմենտ կերամիկայի և ապակյա իրերի ներկերի մեջ։

Որոնք են ծանր համաձուլվածքները:

Բոլոր վոլֆրամի վրա հիմնված համաձուլվածքները, որոնք ունեն բարձր խտության ինդեքս, կոչվում են ծանր: Ստացվում են միայն փոշու մետալուրգիայի մեթոդներով։ Վոլֆրամը միշտ ծանր համաձուլվածքների հիմքն է, որտեղ դրա պարունակությունը կարող է լինել մինչև 98%: Բացի այս մետաղից, ծանր համաձուլվածքներին ավելացվում են նիկել, պղինձ և երկաթ: Այնուամենայնիվ, դրանք կարող են ներառել նաև քրոմ, արծաթ, կոբալտ, մոլիբդեն: Ամենահայտնի համաձուլվածքներն են VMZh (վոլֆրամ - նիկել - երկաթ) և VNM (վոլֆրամ - նիկել - պղինձ): Նման համաձուլվածքների խտության բարձր մակարդակը թույլ է տալիս կլանել վտանգավոր գամմա ճառագայթումը։ Դրանցից պատրաստվում են թռչող անիվներ, էլեկտրական կոնտակտներ, գիրոսկոպների ռոտորներ։

Վոլֆրամի կարբիդ

Ամբողջ վոլֆրամի մոտ կեսն օգտագործվում է դիմացկուն մետաղներ պատրաստելու համար, հատկապես վոլֆրամի կարբիդ, որի հալման ջերմաստիճանը 2770 C է: Վոլֆրամի կարբիդը քիմիական միացություն է, որը պարունակում է հավասար քանակությամբ ածխածնի և վոլֆրամի ատոմներ: Այս խառնուրդն ունի հատուկ քիմիական հատկություններ։ Վոլֆրամը նրան տալիս է այնպիսի ուժ, որ այս ցուցանիշով երկու անգամ գերազանցում է պողպատին։

Վոլֆրամի կարբիդը լայնորեն օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ։ Այն օգտագործվում է կտրող առարկաներ պատրաստելու համար, որոնք պետք է շատ դիմացկուն լինեն բարձր ջերմաստիճանի և քայքայման նկատմամբ։ Նաև այս տարրից պատրաստվում են.

• Ինքնաթիռի մասեր, մեքենաների շարժիչներ.
• Տիեզերանավերի մասեր.
• Բժշկական վիրաբուժական գործիքներ, որոնք օգտագործվում են որովայնի վիրաբուժության ոլորտում. Նման գործիքներն ավելի թանկ են, քան սովորական բժշկական պողպատը, բայց դրանք ավելի արդյունավետ են:
• Զարդեր, հատկապես ամուսնական մատանիներ. Վոլֆրամի նման ժողովրդականությունը կապված է նրա ուժի հետ, որն ամուսնացողների համար խորհրդանշում է հարաբերությունների ամրությունը, ինչպես նաև արտաքին տեսքը։ Հղկված վոլֆրամի առանձնահատկություններն այնպիսին են, որ այն երկար ժամանակ պահպանում է հայելու նման փայլուն տեսք:
• Գնդակներ համար գնդիկավոր գրիչներշքեղ դաս.

Win - վոլֆրամի խառնուրդ

Մոտավորապես 1920-ականների երկրորդ կեսին շատ երկրներում սկսեցին արտադրվել կտրող գործիքների համաձուլվածքներ, որոնք ստացվում էին վոլֆրամի կարբիդներից և մետաղական կոբալտից։ Գերմանիայում նման համաձուլվածքը կոչվում էր վիդիա, նահանգներում՝ կարբոլա։ Խորհրդային Միությունում նման համաձուլվածքը կոչվում էր «win»: Այս համաձուլվածքներն ապացուցել են, որ գերազանց են չուգունից պատրաստված արտադրանքի մշակման համար: Պոբեդիտը կերամիկական խառնուրդ է, որն ունի ուժի չափազանց բարձր մակարդակ: Պատրաստված է ափսեների տեսքով։ տարբեր ձևերև չափսերը։

Pobedit-ի պատրաստման գործընթացը հանգում է հետևյալին. վերցվում է վոլֆրամի կարբիդի փոշի, նուրբ նիկելի կամ կոբալտի փոշի, և ամեն ինչ խառնվում և սեղմվում է հատուկ ձևերով։ Այս կերպ սեղմված թիթեղները ենթարկվում են հետագա ջերմային մշակման։ Սա տալիս է շատ կոշտ խառնուրդ: Այս ներդիրները ոչ միայն օգտագործվում են չուգուն կտրելու, այլ նաև հորատման գործիքներ պատրաստելու համար։ Pobedit-ի թիթեղները զոդվում են հորատման սարքավորումների վրա՝ օգտագործելով պղնձի:

Վոլֆրամի տարածվածությունը բնության մեջ

Այս մետաղը շատ հազվադեպ է շրջակա միջավայրում: Բոլոր տարրերից հետո այն զբաղեցնում է 57-րդ տեղը և պարունակվում է վոլֆրամի կլարկի տեսքով։ Մետաղից առաջանում են նաև հանքանյութեր՝ շելիտ և վոլֆրամիտ։ Վոլֆրամը գաղթում է ստորերկրյա ջրեր կամ որպես սեփական իոն կամ որպես տարբեր միացություններ: Սակայն ստորերկրյա ջրերում դրա ամենաբարձր կոնցենտրացիան աննշան է: Այն կազմում է մգ/լ-ի հարյուրերորդական մասը և գործնականում չի փոխում դրանց քիմիական հատկությունները։ Վոլֆրամը կարող է նաև ներթափանցել բնական ջրային մարմիններ բույսերի և գործարանների արտահոսքերից:

Ազդեցությունը մարդու մարմնի վրա

Վոլֆրամը գործնականում չի մտնում օրգանիզմ ջրի կամ սննդի հետ: Արդյունաբերական օդով վոլֆրամի մասնիկները ներշնչելու վտանգ կարող է լինել: Այնուամենայնիվ, չնայած ծանր մետաղների կատեգորիային պատկանելուն, վոլֆրամը թունավոր չէ: Վոլֆրամի թունավորումը տեղի է ունենում միայն վոլֆրամի արտադրության հետ կապված մարդկանց մոտ: Միաժամանակ մարմնի վրա մետաղի ազդեցության աստիճանը տարբեր է։ Օրինակ՝ վոլֆրամի փոշին, վոլֆրամի կարբիդը և այնպիսի նյութեր, ինչպիսիք են վոլֆրամի անհիդրիտը, կարող են թոքերի վնաս պատճառել։ Նրա հիմնական ախտանշաններն են՝ ընդհանուր թուլությունը, ջերմությունը։ Ավելի ծանր ախտանշաններ են առաջանում վոլֆրամի համաձուլվածքներով թունավորվելու դեպքում։ Դա տեղի է ունենում համաձուլվածքների փոշին ներշնչելիս և հանգեցնում է բրոնխիտի, պնևմոսկլերոզի:

Մետաղական վոլֆրամը, մտնելով մարդու օրգանիզմ, չի ներծծվում աղիներում և աստիճանաբար արտազատվում։ Վոլֆրամի միացությունները, որոնք լուծելի են, կարող են մեծ վտանգ ներկայացնել։ Դրանք կուտակվում են փայծաղի, ոսկորների և մաշկի մեջ։ Վոլֆրամի միացությունների երկարատև ազդեցության դեպքում կարող են առաջանալ ախտանիշներ, ինչպիսիք են փխրուն եղունգները, մաշկի կեղևը և տարբեր տեսակի դերմատիտներ:

Վոլֆրամի պաշարներ տարբեր երկրներում

Վոլֆրամի ամենամեծ պաշարները գտնվում են Ռուսաստանում, Կանադայում և Չինաստանում։ Ըստ գիտնականների՝ մոտ 943 հազար տոննա այս մետաղը գտնվում է ներքին տարածքներում։ Ըստ այդ գնահատականների՝ պաշարների ճնշող մեծամասնությունը գտնվում է Հարավային Սիբիրում և Հեռավոր Արևելքում։ Հետազոտված ռեսուրսների տեսակարար կշիռը շատ աննշան է՝ կազմում է ընդամենը մոտ 7%։

Վոլֆրամի հետախուզված հանքավայրերի քանակով Ռուսաստանը զիջում է միայն Չինաստանին։ Դրանց մեծ մասը գտնվում է Կաբարդինո-Բալկարիայի եւ Բուրյաթիայի շրջաններում։ Բայց այդ հանքավայրերում արդյունահանվում է ոչ թե մաքուր վոլֆրամ, այլ դրա հանքաքարերը, որոնք պարունակում են նաև մոլիբդեն, ոսկի, բիսմուտ, թելուր, սկանդիում և այլ նյութեր։ Հետազոտված աղբյուրներից ստացված վոլֆրամի ծավալների երկու երրորդը պարունակվում է հրակայուն հանքաքարերում, որտեղ վոլֆրամ պարունակող հիմնական հանքանյութը շեյլիտն է։ Հեշտ հարստացվող հանքաքարերի մասնաբաժինը կազմում է ամբողջ արտադրության միայն մեկ երրորդը։ Ռուսաստանում արդյունահանվող վոլֆրամի բնութագրերն ավելի ցածր են, քան արտասահմանում: Հանքաքարերը պարունակում են վոլֆրամի եռօքսիդի բարձր տոկոս։ Ռուսաստանում ալյուվիալ մետաղների հանքավայրերը շատ քիչ են։ Վոլֆրամի ավազները նույնպես անորակ են՝ մեծ քանակությամբ օքսիդներով։

Վոլֆրամը տնտեսագիտության մեջ

Վոլֆրամի համաշխարհային արտադրությունը սկսեց աճել մոտ 2009 թվականին, երբ ասիական արդյունաբերությունը սկսեց վերականգնվել։ Չինաստանը շարունակում է մնալ վոլֆրամի ամենամեծ արտադրողը։ Օրինակ՝ 2013 թվականին այս երկրի արտադրությունը կազմում էր համաշխարհային առաջարկի 81%-ը։ Վոլֆրամի պահանջարկի մոտ 12%-ը կապված է արտադրության հետ լուսատուներ. Փորձագետների կարծիքով՝ այս ոլորտում վոլֆրամի օգտագործումը կկրճատվի լուսադիոդային և լյումինեսցենտային լամպերինչպես տանը, այնպես էլ աշխատավայրում:

Ենթադրվում է, որ էլեկտրոնիկայի ոլորտում վոլֆրամի պահանջարկը կաճի։ Վոլֆրամի մաշվածության բարձր դիմադրությունը և էլեկտրականությանը դիմակայելու ունակությունը դարձնում են այն ամենահարմար մետաղը լարման կարգավորիչների արտադրության համար: Սակայն ծավալային առումով այս պահանջարկը դեռ բավական փոքր է, և գնահատվում է, որ մինչև 2018 թվականը կաճի ընդամենը 2 տոկոսով։ Սակայն, ըստ գիտնականների կանխատեսումների, մոտ ապագայում պետք է լինի ցեմենտացված կարբիդի պահանջարկի աճ։ Դա պայմանավորված է ԱՄՆ-ում, Չինաստանում, Եվրոպայում ավտոմեքենաների արտադրության աճով, ինչպես նաև աճով հանքարդյունաբերություն. Ենթադրվում է, որ մինչև 2018 թվականը վոլֆրամի պահանջարկը կաճի 3,6%-ով։

Մաքուր մետաղի և վոլֆրամ պարունակող համաձուլվածքների օգտագործումը հիմնականում հիմնված է դրանց հրակայունության, կարծրության և քիմիական դիմադրության վրա: Մաքուր վոլֆրամն օգտագործվում է էլեկտրական լամպերի համար թելեր պատրաստելու համար և կաթոդային ճառագայթների խողովակներ, մետաղների գոլորշիացման համար խառնարանների արտադրության մեջ, ավտոմոբիլային բռնկման դիստրիբյուտորների կոնտակտներում, ռենտգենյան խողովակների թիրախներում. որպես ոլորուն և ջեռուցման տարրեր էլեկտրական վառարաններև որպես կառուցվածքային նյութ տիեզերական և բարձր ջերմաստիճաններում աշխատող այլ տրանսպորտային միջոցների համար: Բարձր արագությամբ պողպատները (17,5-18,5% վոլֆրամ), ստելիտը (կոբալտի հիման վրա Cr, W, C հավելումներով), հեստալյուլը (չժանգոտվող պողպատը Ni-ի հիման վրա) և շատ այլ համաձուլվածքներ պարունակում են վոլֆրամ։ Գործիքների և ջերմակայուն համաձուլվածքների արտադրության հիմքը ֆերոտունգֆրամն է (68-86% Վտ, մինչև 7% Mo և երկաթ), որը հեշտությամբ ձեռք է բերվում վոլֆրամիտի կամ շեյլիտի խտանյութերի ուղղակի կրճատմամբ։ «Պոբեդիտ»՝ 80-87% վոլֆրամ, 6-15% կոբալտ, 5-7% ածխածին պարունակող շատ կոշտ համաձուլվածք, որն անփոխարինելի է մետաղների վերամշակման, հանքարդյունաբերության և նավթի արդյունաբերության մեջ։

Կալցիումի և մագնեզիումի վոլֆրամները լայնորեն օգտագործվում են լյումինեսցենտային սարքերում, վոլֆրամի այլ աղեր օգտագործվում են քիմիական և դաբաղային արդյունաբերության մեջ։ Վոլֆրամի դիսուլֆիդը չոր բարձր ջերմաստիճանի քսանյութ է, կայուն մինչև 500°C: Ներկերի արտադրության մեջ օգտագործվում են վոլֆրամի բրոնզներ և այլ տարրերի միացություններ: Վոլֆրամի շատ միացություններ հիանալի կատալիզատորներ են:

Իր հայտնաբերումից հետո երկար տարիներ վոլֆրամը մնում էր լաբորատոր հազվադեպություն, միայն 1847 թվականին Օքսլենդը արտոնագիր ստացավ կազիտրիտից (անագ քար) նատրիումի վոլֆրամի, վոլֆրամի և վոլֆրամի արտադրության համար: Երկրորդ արտոնագիրը, որը ստացել է Օքսլենդը 1857 թվականին, նկարագրում էր երկաթ-վոլֆրամ համաձուլվածքների արտադրությունը, որոնք հիմք են հանդիսանում ժամանակակից արագընթաց պողպատների համար։

19-րդ դարի կեսերին Պողպատի արտադրության մեջ վոլֆրամ օգտագործելու առաջին փորձերն արվեցին, սակայն երկար ժամանակ այդ զարգացումները հնարավոր չէր ներդնել արդյունաբերություն՝ մետաղի բարձր գնի պատճառով։ Լեգիրված և բարձր ամրության պողպատների պահանջարկի աճը հանգեցրեց Bethlehem Steel-ում բարձր արագությամբ պողպատների գործարկմանը: Այս համաձուլվածքների նմուշներն առաջին անգամ ներկայացվել են 1900 թվականին Փարիզի համաշխարհային ցուցահանդեսում։

Վոլֆրամի թելերի արտադրության տեխնոլոգիա և դրա պատմությունը.

Վոլֆրամային մետաղալարերի արտադրության ծավալները փոքր մասնաբաժին ունեն վոլֆրամ օգտագործող բոլոր արդյունաբերության մեջ, սակայն դրա արտադրության տեխնոլոգիայի զարգացումը առանցքային դեր է խաղացել հրակայուն միացությունների փոշի մետալուրգիայի զարգացման գործում:

1878 թվականից ի վեր, երբ Սվանը ցուցադրեց ութ և տասնվեց մոմանոց ածուխի լամպերը, որոնք նա հորինել էր Նյուքասլում, որոնումներ են եղել ավելին: հարմար նյութթելերի արտադրության համար։ Ածուխի առաջին լամպը ուներ ընդամենը 1 լյումեն/վտ արդյունավետություն, որն ավելացավ հաջորդ 20 տարիների ընթացքում ածուխի վերամշակման մեթոդների փոփոխության արդյունքում երկուսուկես անգամ: 1898 թվականին նման լամպերի լույսի հզորությունը 3 լյումեն/վտ էր։ Այդ օրերին ածխածնի թելերը տաքանում էին ծանր ածխաջրածնային գոլորշիների մթնոլորտում էլեկտրական հոսանք անցնելու միջոցով։ Վերջինիս պիրոլիզի ժամանակ ստացված ածխածինը լցրել է թելի ծակոտիներն ու անկանոնությունները՝ հաղորդելով մետաղական վառ փայլ։

19-րդ դարի վերջին ֆոն Ուելսբախը շիկացած լամպերի համար առաջին մետաղական թելն է պատրաստել: Նա այն պատրաստել է օսմիումից (T pl = 2700 ° C): Օսմիումի թելերը ունեին 6 լյումեն/վտ արդյունավետություն, սակայն օսմիումը պլատինե խմբի հազվագյուտ և չափազանց թանկ տարր է, հետևաբար այն լայն կիրառություն չի գտել կենցաղային սարքերի արտադրության մեջ: Տանտալը՝ 2996°C հալման կետով, լայնորեն կիրառվել է 1903-1911 թվականներին գծված մետաղալարի տեսքով՝ շնորհիվ Siemens-ի և Halske-ի ֆոն Բոլթոնի աշխատանքի։ Տանտալային լամպերի արդյունավետությունը 7 լյումեն/վտ էր։

Վոլֆրամը սկսեց օգտագործվել շիկացած լամպերում 1904 թվականին և փոխարինեց բոլոր մյուս մետաղներին այս հզորությամբ մինչև 1911 թվականը: Վոլֆրամի թելիկով սովորական շիկացած լամպն ունի 12 լյումեն/վտ փայլ, իսկ բարձր լարման տակ աշխատող լամպերը՝ 22 լյումեն/վտ: Ժամանակակից լյումինեսցենտային լամպերը վոլֆրամի կաթոդով ունեն մոտ 50 լյումեն/վտ արդյունավետություն:

1904 թվականին Siemens-Halske-ը փորձեց կիրառել տանտալի համար մշակված մետաղալարերի գծման գործընթացը ավելի հրակայուն մետաղների վրա, ինչպիսիք են վոլֆրամը և թորիումը: Վոլֆրամի կոշտությունն ու ճկունության բացակայությունը խանգարեցին գործընթացի սահուն ընթացքին: Այնուամենայնիվ, ավելի ուշ՝ 1913-1914 թվականներին, ցույց տվեցին, որ հալած վոլֆրամը կարելի է գլորել և քաշել՝ օգտագործելով մասնակի կրճատման ընթացակարգը։ Վոլֆրամի ձողի և մասամբ հալված վոլֆրամի կաթիլների միջև էլեկտրական աղեղ է անցկացվել, որը դրված է գրաֆիտի կարասի մեջ, որը ներսից պատված է վոլֆրամի փոշիով և գտնվում է ջրածնի մթնոլորտում: Այսպիսով, ստացվել են հալած վոլֆրամի փոքր կաթիլներ՝ մոտ 10 մմ տրամագծով եւ 20-30 մմ երկարությամբ։ Թեեւ դժվարությամբ, բայց արդեն հնարավոր էր նրանց հետ աշխատել։

Նույն տարիներին Ջաստը և Հանամանը արտոնագրեցին վոլֆրամի թելերի պատրաստման գործընթացը: Նուրբ մետաղի փոշին խառնում էին օրգանական կապակցիչի հետ, ստացված մածուկն անցկացնում էին պտտաձողերի միջով և տաքացնում հատուկ մթնոլորտում՝ կապակցիչը հանելու համար, և ստացվում էր մաքուր վոլֆրամի նուրբ թել։

Հայտնի արտամղման գործընթացը մշակվել է 1906-1907 թվականներին և օգտագործվել մինչև 1910-ականների սկիզբը։ Շատ նուրբ աղացած սև վոլֆրամի փոշին խառնել են դեքստրինի կամ օսլայի հետ, մինչև ձևավորվել է պլաստիկ զանգված։ հիդրավլիկ ճնշումայս զանգվածը ստիպել են բարակ ադամանդե մաղերի միջով: Այդպիսով ստացված թելը բավականաչափ ամուր էր, որպեսզի փաթաթվեր գուլպաների վրա և չորացվեր։ Այնուհետև թելերը կտրեցին «մազակալների», որոնք տաքացրին իներտ գազի մթնոլորտում մինչև շիկացած ջերմաստիճան՝ մնացորդային խոնավությունը և թեթև ածխաջրածինները հեռացնելու համար: Յուրաքանչյուր «մազակալ» ամրացվում էր սեղմակի մեջ և տաքացվում էր ջրածնի մթնոլորտում՝ էլեկտրական հոսանք անցնելու միջոցով պայծառ փայլով։ Սա հանգեցրեց անցանկալի կեղտերի վերջնական հեռացմանը: Բարձր ջերմաստիճանի դեպքում վոլֆրամի առանձին փոքր մասնիկները միաձուլվում են և ձևավորում են միատեսակ ամուր մետաղական թել: Այս թելերը առաձգական են, թեև փխրուն։

20-րդ դարի սկզբին Յուստը և Հանամանը մշակեցին այլ գործընթաց, որն աչքի է ընկնում իր ինքնատիպությամբ: 0,02 մմ տրամագծով ածխածնային թելիկը պատվել է վոլֆրամով՝ այն տաքացնելով ջրածնի և վոլֆրամի հեքսաքլորիդային գոլորշու մթնոլորտում։ Այս կերպ պատված թելը ջեռուցվում էր ջրածնի վառ փայլով՝ իջեցված ճնշման տակ։ Այս դեպքում վոլֆրամի թաղանթն ու ածխածնային միջուկն ամբողջությամբ միաձուլվել են միմյանց հետ՝ առաջացնելով վոլֆրամի կարբիդ։ Ստացված շարանը ուներ Սպիտակ գույնև փխրուն էր: Այնուհետև, թելիկը տաքացվեց ջրածնի հոսքի մեջ, որը փոխազդեց ածխածնի հետ՝ թողնելով մաքուր վոլֆրամի կոմպակտ թել։ Թելերն ունեին նույն բնութագրերը, ինչ ստացվել է արտամղման գործընթացում։

1909 թվականին ամերիկ Քուլիջհաջողվել է ստանալ ճկուն վոլֆրամ առանց լցանյութերի օգտագործման, բայց միայն ողջամիտ ջերմաստիճանի և հաստոցներ. Վոլֆրամի մետաղալար ստանալու հիմնական խնդիրը վոլֆրամի արագ օքսիդացումն էր բարձր ջերմաստիճաններում և ստացված վոլֆրամում հատիկավոր կառուցվածքի առկայությունը, ինչը հանգեցրեց դրա փխրունությանը:

Վոլֆրամային մետաղալարերի ժամանակակից արտադրությունը բարդ և ճշգրիտ տեխնոլոգիական գործընթաց է: Հումքը փոշիացված վոլֆրամն է, որը ստացվում է ամոնիումի պարատունգստատի վերականգնմամբ։

Լարերի արտադրության համար օգտագործվող վոլֆրամի փոշին պետք է լինի բարձր մաքրություն։ Սովորաբար տարբեր ծագման վոլֆրամի փոշիները խառնում են՝ մետաղի որակը միջինացնելու համար։ Դրանք խառնվում են ջրաղացների մեջ և շփման միջոցով տաքացվող մետաղի օքսիդացումից խուսափելու համար ազոտի հոսք է անցնում խցիկ։ Այնուհետեւ փոշին սեղմում են հիդրավլիկ կամ օդաճնշական մամլիչների վրա պողպատե կաղապարներում (5-25 կգ/մմ2): Եթե ​​օգտագործվում են աղտոտված փոշիներ, կոմպակտը փխրուն է, և այս ազդեցությունը վերացնելու համար ավելացվում է լիովին օքսիդացող օրգանական կապող նյութ: Հաջորդ փուլում կատարվում է ձողերի նախնական սինթրում։ Ջրածնի հոսքում կոմպակտները տաքացնելիս և հովացնելիս դրանց մեխանիկական հատկություններբարելավվում են։ Կոմպակտները դեռևս բավականին փխրուն են, և դրանց խտությունը վոլֆրամի խտության 60-70%-ն է, ուստի ձողերը ենթարկվում են բարձր ջերմաստիճանի թրծման։ Ձողը սեղմվում է ջրով սառեցված կոնտակտների միջև, և չոր ջրածնի մթնոլորտում դրա միջով հոսանք է անցնում, որպեսզի այն տաքացնի գրեթե մինչև հալման կետը: Ջեռուցման շնորհիվ վոլֆրամը սինթրվում է և դրա խտությունը մեծանում է մինչև բյուրեղայինի 85-95%-ը, միաժամանակ մեծանում են հատիկների չափերը, աճում են վոլֆրամի բյուրեղները։ Դրան հաջորդում է դարբնոցը բարձր (1200-1500 ° C) ջերմաստիճանում: Հատուկ ապարատի մեջ ձողերն անցնում են խցիկով, որը սեղմվում է մուրճով։ Մեկ անցման համար ձողի տրամագիծը կրճատվում է 12% -ով: Կեղծվելիս վոլֆրամի բյուրեղները երկարանում են՝ ստեղծելով ֆիբրիլային կառուցվածք։ Դարբնագործությունից հետո հաջորդում է մետաղալարերի գծագրությունը։ Ձողերը քսում են և անցնում ադամանդի կամ վոլֆրամի կարբիդի մաղով։ Արդյունահանման աստիճանը կախված է ստացված արտադրանքի նպատակից: Ստացված մետաղալարի տրամագիծը մոտ 13 մկմ է:

Որքա՞ն է վոլֆրամի խտությունը: Ինչի՞ վրա է հիմնված դրա կիրառումը: Եկեք միասին փնտրենք այս հարցերի պատասխանները։

Կանոնակարգ PS-ում

Այս քիմիական տարրը գտնվում է պարբերական համակարգի վեցերորդ խմբում։ Նրա հերթական համարը 74 է, հարաբերական ատոմային զանգվածի արժեքը՝ 183,85։ Հատուկները որոշվում են նրա բարձր հալման կետով։ Այն համարվում է բնական վոլֆրամում հայտնաբերված հինգ կայուն իզոտոպներից մեկը, որոնք ունեն 180-ից 186 զանգվածային թվեր։

Տարր բացելը

Այս քիմիական տարրը հայտնաբերվել է 18-րդ դարի վերջին։ K. Scheele-ին հաջողվել է այն մեկուսացնել մի հանքանյութից, որի մեջ մետաղը պարունակվել է օքսիդի տեսքով։ Երկար ժամանակ վոլֆրամը գործնականում արդյունաբերական կիրառություն չուներ և պահանջարկ չուներ։ Միայն 19-րդ դարի կեսերին մետաղը սկսեց օգտագործել որպես հավելում ամուր պողպատի արտադրության մեջ։

Երկրակեղևում տրված տարրքիչ քանակությամբ է։ Այն ազատ ձեւով չի հանդիպում, հանդիպում է միայն միներալների տեսքով։ Արդյունաբերական մասշտաբով օգտագործվում են դրա օքսիդները:

Ֆիզիկական հատկություններ

19300-ը վոլֆրամի կգ/մ3 խտությունն է նորմալ պայմաններ. Մետաղը կազմում է ծավալային կենտրոնացված խորանարդ վանդակ: Այն ունի լավ ջերմային հզորություն։ Վոլֆրամի բարձր ջերմաստիճանի գործակիցը բացատրում է նրա հրակայունությունը։ Հալման կետը 3380 աստիճան Ցելսիուս է։ Նրա մեխանիկական հատկությունների վրա ազդում է դրա նախնական մշակումը: Հաշվի առնելով վոլֆրամի խտությունը 20 վ 19,3 գ/սմ3, այն կարելի է հասցնել միաբյուրեղային մանրաթելի վիճակի։ Այս հատկությունը օգտագործվում է դրանից մետաղալարերի արտադրության մեջ: Սենյակային ջերմաստիճանում վոլֆրամը քիչ պլաստիկություն ունի:

Վոլֆրամի առանձնահատկությունները

Վոլֆրամի էական խտությունը այս մետաղին տալիս է որոշակի հատկություններ։ Այն ունի բավականին ցածր գոլորշիացման արագություն, բարձր եռման կետ: Վոլֆրամի առումով այն երեք անգամ ցածր է պղնձից։ Հենց ճիշտ բարձր խտությանվոլֆրամը սահմանափակում է դրա օգտագործման շրջանակը: Բացի այդ, դրա օգտագործման վրա ազդում է նրա փխրունության բարձրացումը ցածր ջերմաստիճանում, անկայունությունը մթնոլորտային թթվածնի կողմից ցածր ջերմաստիճանում օքսիդացման նկատմամբ:

Ըստ արտաքին բնութագրերըվոլֆրամը նման է պողպատին: Այն օգտագործվում է համաձուլվածքների արտադրության համար, որոնք բնութագրվում են ուժեղացված ուժով: Վոլֆրամի մշակումն իրականացվում է միայն բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում։

Վոլֆրամի դասարաններ

Ոչ միայն վոլֆրամի խտությունը, այլեւ մետաղագործության մեջ օգտագործվող հավելումները արտացոլվում են այս մետաղի դասակարգում։ Օրինակ, VA-ն ներառում է վոլֆրամի խառնուրդ ալյումինի և սիլիցիումի հետ: Ստացված աստիճանը բնութագրվում է սկզբնական վերաբյուրեղացման ջերմաստիճանի բարձրացմամբ, կռումից հետո ամրությամբ:

VL-ը ներառում է լանթանի օքսիդի ավելացում վոլֆրամին որպես հավելում, ինչը մեծացնում է մետաղի արտանետման հատկությունները:

ՄՎտ-ը վոլֆրամի և մոլիբդենի համաձուլվածք է։ Նման բաղադրությունը մեծացնում է ամրությունը, պահպանում է մետաղի ճկունությունը կռելուց հետո։

Վոլֆրամի օգտագործման շրջանակը

Այս մետաղի յուրահատուկ հատկությունները կանխորոշում են դրա կիրառումը: Կիրառվում է կոմերցիոն և մաքուր ձևև որպես համաձուլվածքներ։

Վոլֆրամը առօրյա կյանքում հիմնականում օգտագործվում է էլեկտրական նպատակներով։

Հենց նա է օգտագործվում որպես հիմնական բաղադրիչ (լեգիրող տարր) արագընթաց պողպատների արտադրության մեջ։ Միջին հաշվով, վոլֆրամի պարունակությունը կազմում է ինըից քսան տոկոս: Բացի այդ, այն գործիքային պողպատների բաղադրիչ է:

Պողպատի նման պատառաքաղներն օգտագործվում են ֆրեզերային կտրիչների, փորվածքների, դակիչների, ձուլվածքների արտադրության համար։ Օրինակ, P6M5-ը ցույց է տալիս, որ պողպատը համաձուլված է կոբալտի և մոլիբդենի հետ: Բացի այդ, վոլֆրամը պարունակվում է, որը բաժանվում է վոլֆրամ-կոբալտ և վոլֆրամ տեսակների:

Վոլֆրամը առօրյա կյանքում իր մաքուր տեսքով գործնականում պահանջարկ չունի: Վոլֆրամի կարբիդը այս մետաղի միացությունն է ածխածնի հետ: Միացությունը բնութագրվում է բարձր կարծրությամբ, հրակայունությամբ և մաշվածության դիմադրությամբ: Վոլֆրամի կարբիդի հիման վրա արտադրվում են գործիք արտադրող կոշտ համաձուլվածքներ, որոնք պարունակում են մոտ 90 տոկոս վոլֆրամ և մոտ 10 տոկոս կոբալտ: Հորատման և կտրող գործիքների կտրող մասերը պատրաստված են կոշտ համաձուլվածքներից։

Վոլֆրամի վրա հիմնված պողպատների տարատեսակներ

Դիմացկուն է մաշվածության նկատմամբ և հիմնված է վոլֆրամի հրակայունության վրա: Արդյունաբերության մեջ տարածված են վոլֆրամի միացությունները քրոմի և կոբալտի հետ, որոնք կոչվում են ստելիտներ։ Դրանք կիրառվում են մակերևույթի միջոցով արդյունաբերական մեքենաների մասերի մասեր կրելու համար:

«Ծանր» և կոնտակտային համաձուլվածքները վոլֆրամի խառնուրդներ են արծաթի կամ պղնձի հետ։ Դրանք համարվում են բավականին արդյունավետ կոնտակտային նյութեր, հետևաբար օգտագործվում են անջատիչների աշխատանքային մասերի, էլեկտրոդների արտադրության համար։ կետային զոդում, ինչպես նաև անջատիչների արտադրություն։

Լարերի, դարբնոցային արտադրանքների, վոլֆրամի ժապավենների տեսքով օգտագործվում են ռադիոտեխնիկայում, էլեկտրական լամպերի արտադրության մեջ, ինչպես նաև ռենտգեն տեխնոլոգիայի մեջ: Հենց այս մետաղն է համարվում պարույրների և թելերի ստեղծման լավագույն նյութը։

Վոլֆրամի ձողերը և լարերը անհրաժեշտ են էլեկտրական ջեռուցիչների արտադրության համար, քանի որ վոլֆրամի վրա հիմնված ջեռուցիչները կարող են աշխատել իներտ գազի, ջրածնի մթնոլորտում, ինչպես նաև վակուումում:

Վոլֆրամի ամենակարևոր կիրառություններից մեկը եռակցումն է: Դրանից ստեղծվում են էլեկտրոդներ, որոնք օգտագործվում են աղեղային եռակցման համար: Ստացված էլեկտրոդները համարվում են ոչ սպառվող:

Հրակայուն մետաղի ձեռքբերում

Որքա՞ն արժե վոլֆրամը: Մեկ կգ-ի գինը 900-ից 1200 ռուբլի է: Այն պատկանում է հազվագյուտ մետաղական տարրերի խմբին։ Բացի վոլֆրամից, այստեղ ներառված են նաև ռուբիդիումը և մոլիբդենը։ Հազվագյուտ մետաղները օգտագործման փոքր մասշտաբ ունեն՝ հաշվի առնելով դրանց աննշան պարունակությունը երկրակեղևում։ Թվարկված մետաղներից և ոչ մեկը հնարավոր չէ ստանալ հումքից ուղղակի կրճատմամբ։ Սկզբից հումքը վերամշակվում է տարբեր քիմիական նյութերի: Նշենք, որ կա նաև հատուկ լրացուցիչ հարստացումհանքաքարերը մինչև դրանց ամբողջական վերամշակումը։

Հազվագյուտ վոլֆրամի ստացման տեխնոլոգիական շղթայում կա երեք փուլ. Նախ, հանքաքարը քայքայվում է՝ արդյունահանվող մետաղը առանձնացնելով հումքի զանգվածից, ինչպես նաև դրա կոնցենտրացիան նստվածքում կամ լուծույթում։ Այնուհետև ստացվում են քիմիապես մաքուր միացություններ, կատարվում է մեկուսացում, ինչպես նաև քիմիական նյութի մաքրում։ Երրորդ փուլում մետաղը մեկուսացվում է կեղտից մաքրված օքսիդից։

Վոլֆրամիտը որպես հումք օգտագործվում է վոլֆրամի արտադրության մեջ։ Այս հանքաքարը պարունակում է մոտ երկու տոկոս մաքուր մետաղ։ Հանքաքարի հարստացումն իրականացվում է ֆլոտացիայի, ձգողականության, էլեկտրամագնիսական կամ մագնիսական տարանջատման միջոցով։ Հարստացումից հետո առաջանում է վոլֆրամի խտանյութ, որը պարունակում է վոլֆրամի օքսիդի մոտ 65 տոկոսը (6): Բացի մետաղից, նման խտանյութերը պարունակում են ծծմբի, պղնձի, ֆոսֆորի, մկնդեղի, բիսմուտի, անտիմոնի կեղտեր։ Որքա՞ն արժե այս վոլֆրամը: Մեկ կգ-ի գինը մոտ հազար ռուբլի է: Վոլֆրամի փոշի պատրաստելու համար անհրաժեշտ է նվազեցնել դրա անհիդրիդը ածխածնի կամ ջրածնի հետ։

Հիմնականում օգտագործվում է հիդրոգենացման մեթոդը, քանի որ ածխածինը ավելացնում է մետաղի փխրունությունը և բացասաբար է անդրադառնում դրա մշակման վրա: Օգտագործվում է վոլֆրամի փոշի պատրաստելու համար հատուկ մեթոդներ, որոնք թույլ են տալիս վերլուծել առաջացած հատիկների բաղադրությունը, հատիկի չափը, ինչպես նաև բաղադրությունը։

Կոմպակտ ջրածինը, հիմնականում ձուլակտորների կամ ձողերի տեսքով, օգտագործվում է որպես բլանկ կիսաֆաբրիկատների արտադրության մեջ, ինչպիսիք են ժապավենը և մետաղալարը:

Ներկայումս կոմպակտ վոլֆրամ ստեղծելու համար օգտագործվում են երկու մեթոդ. Առաջին մեթոդը ներառում է փոշի մետալուրգիայի օգտագործումը: Երկրորդ մեթոդի համաձայն, թույլատրվում է էլեկտրական աղեղային վառարանների օգտագործումը, որը ներառում է սպառվող էլեկտրոդների օգտագործումը:

Վոլֆրամի մետաղից պատրաստված ամենատարածված և առանձնահատուկ նշանակություն ունեցող արտադրանքները վոլֆրամի ձողերն են: Դարբնագործությամբ դրանք ձեռք են բերվում հատուկ դարբնոցային մեքենայի վրա գտնվող ձողերից։ Դիմել պատրաստի արտադրանքմեջ տարբեր արդյունաբերություններժամանակակից արդյունաբերություն. Օրինակ, նրանցից է, որ ձեռք են բերվում եռակցման ոչ սպառվող էլեկտրոդներ: Բացի այդ, վոլֆրամի ձողերը նույնպես օգտագործվում են ջեռուցիչներ ստեղծելու համար: Պահանջված են գազալցման սարքերում, էլեկտրական լամպերում։

Հոդվածի բովանդակությունը

ՎՈԼՖՐԱՄ- (Վոլֆրամիում), W - Դ.Ի. Մենդելեևի պարբերական համակարգի խմբի քիմիական տարր 6 (VIb), ատոմային թիվ 74, ատոմային զանգված 183,85։ Հայտնի է վոլֆրամի 33 իզոտոպ՝ 158 Վտ-ից մինչև 190 Վտ: Բնության մեջ հայտնաբերվել են հինգ իզոտոպներ, որոնցից երեքը կայուն են՝ 180 Վտ (բնական իզոտոպների հարաբերակցությունը 0,120%), 182 Վտ (26,498%), 186 Վտ։ (28,426%), իսկ մյուս երկուսը թույլ ռադիոակտիվ են՝ 183 W (14,314%, T ½ = 1,1 10 17 տարի), 184 W (30,642%, T ½ = 3 10 17 տարի): Էլեկտրոնային թաղանթի կոնֆիգուրացիան 4f 14 5d 4 6s 2 է: Օքսիդացման ամենաբնորոշ վիճակը +6 է։ Հայտնի են վոլֆրամի օքսիդացման +5, +4, +3, +2 և 0 միացություններ։

Դեռեւս 14-16-րդ դդ. Սաքսոնիայի Օրե լեռների հանքագործներն ու մետալուրգները նշել են, որ որոշ հանքաքարեր խաթարել են անագի քարի վերացումը (հանքային կասիտիտ՝ SnO 2) և հանգեցրել հալած մետաղի խարամների: Այն ժամանակվա մասնագիտական ​​լեզվով այս գործընթացը բնութագրվում էր այսպես՝ «Այս հանքաքարերը թիթեղը հանում են ու խժռում, ինչպես գայլը խժռում է ոչխարին»։ Հանքագործները այս «նյարդայնացնող» ցեղատեսակին տվել են «Wolfert» և «Wolfrahm» անվանումները, ինչը նշանակում է «գայլի փրփուր» կամ «փրփուր զայրացած գայլի բերանում»։ Գերմանացի քիմիկոս և մետալուրգ Գեորգ Ագրիկոլան իր հիմնարար աշխատանքում Տասներկու գիրք մետաղների մասին(1556) տանում է Լատինական անունայս միներալից՝ Spuma Lupi, կամ Lupus spuma, որն ըստ էության հանդիսանում է գերմանական հայտնի անունից հետագծող թուղթ:

1779 թվականին Փիթեր Վուլֆը ուսումնասիրեց այն հանքանյութը, որն այժմ կոչվում է վոլֆրամիտ (FeWO 4 x MnWO 4) և եզրակացրեց, որ այն պետք է պարունակի նախկինում անհայտ նյութ: 1783 թվականին Իսպանիայում դ'Էլգույար եղբայրները (Խուան Խոսե և Ֆաուստո Դ'Էլհույար դե Սուվիսա) ազոտաթթվի օգնությամբ մեկուսացրեցին «թթվային հողը» այս հանքանյութից՝ անհայտ մետաղի օքսիդի դեղին նստվածք, որը լուծվում է ամոնիակ ջրի մեջ։ . Հանքանյութում հայտնաբերվել են նաև երկաթի և մանգանի օքսիդներ։ Խուանն ու Ֆաուստոն կալցինացրել են «Երկիրը» փայտածուխով և ստացել մետաղ, որն առաջարկել են անվանել «վոլֆրամ», իսկ ինքը՝ հանքանյութը՝ «վոլֆրամիտ»։ Այսպիսով, իսպանացի քիմիկոսներ դ'Էլգիարն առաջինն էին, ովքեր տեղեկատվություն հրապարակեցին նոր տարրի հայտնաբերման մասին։

Ավելի ուշ հայտնի դարձավ, որ առաջին անգամ վոլֆրամի օքսիդ է հայտնաբերվել ոչ թե «անագ ուտողի»՝ վոլֆրամիտի, այլ մեկ այլ հանքանյութի մեջ։

1758 թվականին շվեդ քիմիկոս և հանքաբան Ակսել Ֆրեդրիկ Կրոնստեդտը հայտնաբերեց և նկարագրեց անսովոր ծանր միներալ (CaWO 4, որը հետագայում կոչվեց շեելիտ), որը նա անվանեց Թունգ Ստեն, որը շվեդերեն նշանակում է «ծանր քար»: Կրոնշտեդտը համոզված էր, որ այս հանքանյութը պարունակում է նոր, դեռևս չբացահայտված տարր։

1781 թվականին շվեդ մեծ քիմիկոս Կարլ Շելեն քայքայեց «ծանր քարը» ազոտաթթուով, կալցիումի աղից բացի հայտնաբերելով «դեղին հողը», որը նման չէ սպիտակ «մոլիբդենային հողին», որը նա առաջին անգամ մեկուսացրեց երեք տարի առաջ։ . Հետաքրքիր է, որ եղբայրներից մեկը՝ Էլգիլարդն այդ ժամանակ աշխատել է իր լաբորատորիայում: Շելեն մետաղը անվանել է «վոլֆրամ», այն հանքանյութի անունով, որից առաջին անգամ մեկուսացվել է դեղին օքսիդը: Այսպիսով, նույն տարրն ուներ երկու անուն:

1821 թվականին ֆոն Լեոնհարդն առաջարկեց հանքանյութը CaWO 4 անվանել շելիտ։

Վոլֆրամ անունը կարելի է գտնել Լոմոնոսովում; Սոլովյովը և Հեսը (1824) այն անվանում են վոլֆրամիում, Դվիգուբսկին (1824)՝ վոլֆրամիում։

Նույնիսկ 20-րդ դարի սկզբին։ Ֆրանսիայում, Իտալիայում և անգլո-սաքսոնական երկրներում «վոլֆրամ» տարրը նշանակվել է Tu (վոլֆրամից): Միայն անցյալ դարի կեսերին հաստատվեց ժամանակակից W խորհրդանիշը։

Վոլֆրամ բնության մեջ. Ավանդների տեսակները.

Վոլֆրամը բավականին հազվադեպ տարր է, նրա կլարքը (երկրակեղևում տոկոսային պարունակությունը) կազմում է 1,3 10 -4% (քիմիական տարրերի մեջ 57-րդ տեղ)։

Վոլֆրամը հիմնականում հանդիպում է երկաթի և մանգանի կամ կալցիումի վոլֆրամների, իսկ երբեմն էլ կապարի, պղնձի, թորիումի և հազվագյուտ հողային տարրերի տեսքով։

Ամենատարածված հանքային վոլֆրամիտը երկաթի և մանգանի վոլֆրամների պինդ լուծույթն է (Fe, Mn)WO 4: Սրանք ծանր կոշտ բյուրեղներ են, որոնց գույնը տատանվում է դարչնագույնից մինչև սև, կախված նրանից, թե որ տարրն է գերակշռում դրանց բաղադրության մեջ: Եթե ​​մանգանն ավելի շատ է (Mn:Fe> 4:1), ապա բյուրեղները սև են, իսկ եթե գերակշռում է երկաթը (Fe:Mn>4:1), ապա դրանք շագանակագույն են։ Առաջին հանքանյութը կոչվում է հյուբներիիտ, երկրորդը՝ ֆերբերիտ։ Վոլֆրամիտը պարամագնիսական է և էլեկտրական հոսանքի լավ հաղորդիչ:

Վոլֆրամի մյուս միներալներից արդյունաբերական նշանակություն ունի շելիտը՝ կալցիումի վոլֆրամ CaWO 4։ Այն ձևավորում է ապակու պես փայլուն բյուրեղներ, բաց դեղին, երբեմն՝ գրեթե սպիտակ գույնի։ Շեյլիտը մագնիսացված չէ, այլ ունի մեկ այլ հատկանշական հատկություն՝ լյումինեսցելու ունակություն։ Երբ լուսավորվում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներով, մթության մեջ այն լուսավորվում է վառ կապույտով: Մոլիբդենի խառնուրդը փոխում է շեյլիտի փայլի գույնը. այն դառնում է գունատ կապույտ, երբեմն նույնիսկ կրեմ: Շեյլիտի այս հատկությունը, որն օգտագործվում է երկրաբանական հետախուզման մեջ, ծառայում է որպես որոնման հատկություն, որը թույլ է տալիս հայտնաբերել հանքային հանքավայրեր:

Որպես կանոն, վոլֆրամի հանքավայրերը կապված են գրանիտների տարածման տարածքների հետ։ Վոլֆրամիտի կամ շեյլիտի մեծ բյուրեղները շատ հազվադեպ են: Սովորաբար, հանքանյութերը ցրված են միայն հին գրանիտե ժայռերի մեջ: Դրանցում վոլֆրամի միջին կոնցենտրացիան ընդամենը 1–2% է, ուստի այն արդյունահանելը բավականին դժվար է։ Ընդհանուր առմամբ, հայտնի է մոտ 15 վոլֆրամի սեփական միներալ։ Դրանցից են ռազոյտը և ստոլցիտը, որոնք կապարի վոլֆրամի PbWO 4-ի երկու տարբեր բյուրեղային փոփոխություններ են: Այլ միներալներ են տարրալուծման արտադրանքները կամ սովորական միներալների վոլֆրամիտի և շելիտի երկրորդական ձևերը, ինչպիսիք են վոլֆրամի օխերը և հիդրոտունգստիտը, որը վոլֆրամիտից առաջացած հիդրատացված վոլֆրամի օքսիդ է. Ռուսելիտը բիսմուտի և վոլֆրամի օքսիդներ պարունակող հանքանյութ է: Միակ ոչ օքսիդ վոլֆրամի միներալը WS 2 վոլֆրամիտն է, որի հիմնական պաշարները կենտրոնացած են ԱՄՆ-ում։ Սովորաբար մշակված հանքավայրերում վոլֆրամի պարունակությունը տատանվում է 0,3-ից մինչև 1,0% WO 3:

Վոլֆրամի բոլոր հանքավայրերը հրային կամ հիդրոթերմային ծագում ունեն։ Երբ մագման սառչում է, տեղի է ունենում դիֆերենցիալ բյուրեղացում, ուստի շեյլիտը և վոլֆրամիտը հաճախ հանդիպում են որպես երակներ, որտեղ մագման թափանցել է երկրի ընդերքի ճեղքեր: Վոլֆրամի հանքավայրերի մեծ մասը կենտրոնացած է երիտասարդ լեռնաշղթաներում՝ Ալպերում, Հիմալայներում և Խաղաղ օվկիանոսի գոտում: Համաձայն 2003 թվականի ԱՄՆ Երկրաբանական ծառայության (U.S. Geological Surveys)՝ վոլֆրամի համաշխարհային պաշարների մոտ 62%-ը գտնվում է Չինաստանում։ Այս տարրի զգալի հանքավայրեր են հայտնաբերվել նաև ԱՄՆ-ում (Կալիֆորնիա, Կոլորադո), Կանադայում, Ռուսաստանում, Հարավային Կորեա, Բոլիվիա, Բրազիլիա, Ավստրալիա և Պորտուգալիա։

Վոլֆրամի հանքաքարի համաշխարհային պաշարները մետաղի առումով գնահատվում են 2,9 106 տոննա։ Ամենամեծ պաշարներն ունի Չինաստանը (1,8 106 տոննա), երկրորդ տեղը կիսում են Կանադան և Ռուսաստանը (համապատասխանաբար 2,6 105 և 2,5 105 տոննա)։ Երրորդ տեղում ԱՄՆ-ն է (1,4 105 տոննա), սակայն այժմ ամերիկյան գրեթե բոլոր հանքավայրերը ցեց են: Ի թիվս այլ երկրների, զգալի պաշարներ ունեն Պորտուգալիան (պաշարները 25000 տոննա), Հյուսիսային Կորեան (35000 տոննա), Բոլիվիան (53000 տոննա) և Ավստրիան (10000 տոննա)։

Վոլֆրամի հանքաքարերի համաշխարհային տարեկան արտադրությունը մետաղի առումով կազմում է 5,95·10 4 տոննա, որից 49,5·10 4 տոննան (83%) արդյունահանվում է Չինաստանում։ Ռուսաստանը արտադրում է 3400 տոննա, Կանադան՝ 3000 տոննա։

Ավստրալիայի Քինգ կղզին տարեկան արտադրում է 2000–2400 տոննա վոլֆրամի հանքաքար։ Ավստրիայում շելիտը արդյունահանվում է Ալպերում (Զալցբուրգ և Շտայերմարկ նահանգներ): Բրազիլիայի հյուսիս-արևելքում մշակվում է վոլֆրամ-ոսկի-բիսմութ համատեղ հանքավայր (Կանունգի և Կալզասի հանքավայրը Յուկոնում), որի ոսկու պաշարը կազմում է 1 միլիոն ունցիա և 30,000 տոննա վոլֆրամի օքսիդ: Վոլֆրամի հումքի համաշխարհային առաջատարը Չինաստանն է (Ջյանշի (չինական վոլֆրամի արտադրության 60%), Հունան (20%), Յուննան (8%), Գուանդուն (6%), Գուանժի և Ներքին Մոնղոլիա (2%) ոլորտներ։ յուրաքանչյուրը) և մյուսները): Պորտուգալիայում տարեկան արտադրության ծավալը (Փանաշիրայի հանքավայր) գնահատվում է տարեկան 720 տոննա վոլֆրամ։ Ռուսաստանում վոլֆրամի հանքաքարերի հիմնական հանքավայրերը գտնվում են երկու տարածաշրջանում՝ Հեռավոր Արևելքում (Լերմոնտովսկոե հանքավայր, տարեկան 1700 տոննա խտանյութ) և Հյուսիսային Կովկասում (Կաբարդինո-Բալկարիա, Տիրնյուզ)։ Նալչիկում գտնվող գործարանը հանքաքարը վերամշակում է վոլֆրամի օքսիդի և ամոնիումի պարատունգստատի։

Վոլֆրամի ամենամեծ սպառողը Արևմտյան Եվրոպան է՝ նրա մասնաբաժինը համաշխարհային շուկայում 30% է։ Հյուսիսային Ամերիկան ​​և Չինաստանը կազմում են ընդհանուր սպառման 25%-ը, մինչդեռ Ճապոնիային բաժին է ընկնում 12-13%-ը։ ԱՊՀ երկրներում վոլֆրամի պահանջարկը գնահատվում է տարեկան 3000 տոննա մետաղ։

Ամբողջ սպառված մետաղի կեսից ավելին (58%) օգտագործվում է վոլֆրամի կարբիդի արտադրության մեջ, գրեթե մեկ քառորդը (23%)՝ տարբեր համաձուլվածքների և պողպատների տեսքով: Վոլֆրամի «գլորված» (շիկացած լամպերի թելեր) արտադրության համար, էլեկտրական կոնտակտներև այլն) կազմում է արտադրվող վոլֆրամի 8%-ը, իսկ մնացած 9%-ն օգտագործվում է գունանյութերի և կատալիզատորների արտադրության մեջ։

Վոլֆրամի հումքի վերամշակում.

Առաջնային հանքաքարը պարունակում է մոտ 0,5% վոլֆրամի օքսիդ: Ոչ մագնիսական բաղադրիչների ֆլոտացիայից և բաժանումից հետո մնում է ժայռ, որը պարունակում է մոտ 70% WO 3: Հարստացված հանքաքարը (և օքսիդացված վոլֆրամի ջարդոն) այնուհետև տարրալվացվում է նատրիումի կարբոնատով կամ հիդրօքսիդով.

4FeWO 4 + O 2 + 4Na 2 CO 3 = 4NaWO 4 + 2Fe 2 O 3 + 4CO 2

6MnWO 4 + O 2 + 6Na 2 CO 3 = 6Na 2 WO 4 + 2Mn 3 O 4 + 6CO 2

WO 3 + Na 2 CO 3 \u003d Na 2 WO 4 + CO 2

WO 3 + 2NaOH \u003d Na 2 WO 4 + H 2 O

Na 2 WO 4 + CaCl 2 \u003d 2NaCl + CaWO 4 Ї:

Ստացված լուծույթն ազատվում է մեխանիկական կեղտից, այնուհետև մշակվում։ Սկզբում կալցիումի վոլֆրամը նստում է, որին հաջորդում է դրա տարրալուծումը աղաթթվով և ստացված WO 3-ի տարրալուծումը ջրային ամոնիակում: Երբեմն նատրիումի առաջնային վոլֆրամի մաքրումն իրականացվում է իոնափոխանակման խեժերի միջոցով: Գործընթացի վերջնական արդյունքը ամոնիումի պարատունգստատն է.

CaWO 4 + 2HCl \u003d H 2 WO 4 Ї + CaCl 2

H 2 WO 4 \u003d WO 3 + H 2 O

WO 3 + 2NH 3 · H 2 O (conc.) \u003d (NH 4) 2 WO 4 + H 2 O

12(NH 4) 2 WO 4 + 14HCl (շատ թանձր.) \u003d (NH 4) 10 H 2 W 12 O 42 + 14NH 4 Cl + 6H 2 O

Հարստացված հանքաքարից վոլֆրամը մեկուսացնելու մեկ այլ միջոց է քլորով կամ ջրածնի քլորիդով մշակումը: Այս մեթոդը հիմնված է վոլֆրամի քլորիդների և օքսոքլորիդների համեմատաբար ցածր եռման կետի վրա (300°C): Մեթոդն օգտագործվում է բարձր մաքուր վոլֆրամ ստանալու համար։

Վոլֆրամիտի խտանյութը կարող է ուղղակիորեն միաձուլվել ածխի կամ կոքսի հետ էլեկտրական աղեղային խցիկում: Սա արտադրում է ֆերոտունֆրամ, որն օգտագործվում է պողպատի արդյունաբերության մեջ համաձուլվածքների արտադրության մեջ: Մաքուր շեյլիտի խտանյութը կարող է ավելացվել նաև պողպատի հալոցքին:

Վոլֆրամի համաշխարհային սպառման մոտ 30%-ն ապահովվում է երկրորդային հումքի վերամշակմամբ։ Վոլֆրամի կարբիդի աղտոտված մնացորդները, չիպսերը, թեփը և վոլֆրամի փոշիացված մնացորդները օքսիդացվում են և վերածվում ամոնիումի պարատունգստատի: Արագընթաց պողպատների ջարդոն օգտագործվում է նույն պողպատների արտադրության մեջ (ամբողջ հալվածի մինչև 60–70%-ը): Շիկացած լամպերի, էլեկտրոդների և քիմիական ռեակտիվների վոլֆրամի ջարդոն գործնականում չի վերամշակվում:

Վոլֆրամի արտադրության հիմնական միջանկյալ արտադրանքը ամոնիումի պարատունգստաթն է (NH 4) 10 W 12 O 41 · 5H 2 O. Դա նաև վոլֆրամի հիմնական փոխադրվող միացությունն է: Ամոնիումի պարատունգստատի կալցինացման միջոցով ստացվում է վոլֆրամի (VI) օքսիդ, որն այնուհետև մշակվում է ջրածնով 700–1000°C ջերմաստիճանում՝ մետաղական վոլֆրամի փոշի ստանալու համար։ Վոլֆրամի կարբիդը ստացվում է ածխածնի փոշու հետ 900–2200°C թրմելով (կարբուրացման պրոցես)։

2002 թվականին ամոնիումի պարատունգստատի գինը՝ վոլֆրամի հիմնական առևտրային միացությունը, մետաղական արտահայտությամբ կազմում էր մոտ 9000 դոլար մեկ տոննայի դիմաց: IN ՎերջերսՎոլֆրամի արտադրանքի գների նվազման միտում է նկատվել՝ պայմանավորված Չինաստանից և նախկին ԽՍՀՄ երկրների մեծ մատակարարմամբ։

Ռուսաստանում վոլֆրամի արտադրանքն արտադրում են՝ Սկոպինսկու հիդրոմետալուրգիական «Մետալուրգ» գործարանը (Ռյազանի շրջան, վոլֆրամի խտանյութ և անհիդրիդ), Վլադիկավկազի «Պոբեդիտ» գործարանը (Հյուսիսային Օսիա, վոլֆրամի փոշի և ձուլակտորներ), Նալչիկի հիդրոմետալուրգիական գործարանը (Կաբարդինո-տունգստրեմիա, մետալուրգիական գործարան): , վոլֆրամի կարբիդ), Կիրովգրադի կոշտ համաձուլվածքների գործարան (Սվերդլովսկի մարզ, վոլֆրամի կարբիդ, վոլֆրամի փոշի), Էլեկտրոստալ (Մոսկվայի մարզ, ամոնիումի պարատունգստատ, վոլֆրամի կարբիդ), Չելյաբինսկի էլեկտրամետաղագործական գործարան (ֆերոտունգֆրամ):

Պարզ նյութի հատկությունները.

Մետաղական վոլֆրամն ունի բաց մոխրագույն գույն։ Ածխածնից հետո այն ունի ամենաբարձր հալման կետը բոլորից պարզ նյութեր. Դրա արժեքը որոշվում է 3387–3422°C միջակայքում: Վոլֆրամն ունի գերազանց մեխանիկական հատկություններ բարձր ջերմաստիճաններում և ընդլայնման ամենացածր գործակիցը բոլոր մետաղների միջև: Եռման կետը 5400–5700°C է։ Վոլֆրամը ամենածանր մետաղներից է, որի խտությունը 19250 կգ/մ 3 է։ Վոլֆրամի էլեկտրական հաղորդունակությունը 0°C-ում կազմում է արծաթի էլեկտրական հաղորդունակության մոտ 28%-ը, որն ամենաէլեկտրահաղորդիչ մետաղն է։ Մաքուր վոլֆրամը բավականին հեշտ է մշակվում, սակայն այն սովորաբար պարունակում է ածխածնի և թթվածնի կեղտեր, ինչը մետաղին տալիս է հայտնի կարծրություն։

Վոլֆրամն ունի շատ բարձր առաձգական և սեղմման մոդուլ, շատ բարձր ջերմային սողացող դիմադրություն, բարձր ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակություն, էլեկտրոնների արտանետումների բարձր գործակից, որը կարող է հետագայում բարելավվել՝ վոլֆրամը միաձուլելով որոշակի մետաղական օքսիդներով:

Վոլֆրամը քիմիապես դիմացկուն է: Հիդրոքլորային, ծծմբային, ազոտային, հիդրոֆտորաթթուներ, ջրային ռեգիա, նատրիումի հիդրօքսիդի ջրային լուծույթ, ամոնիակ (մինչև 700 ° C), սնդիկի և սնդիկի գոլորշի, օդ և թթվածին (մինչև 400 ° C), ջուր, ջրածին, ազոտ, ածխածնի օքսիդ (մինչև 800 ° C), ջրածնի քլորիդը (մինչև 600 ° C) չի ազդում վոլֆրամի վրա: Ամոնիակը խառնված ջրածնի պերօքսիդի, հեղուկ և եռացող ծծմբի, քլորի (ավելի քան 250 ° C), ջրածնի սուլֆիդի հետ շիկացած ջերմաստիճանում, տաք ջրային ռեգիա, հիդրոֆտորային և ազոտական ​​թթուների խառնուրդ, նիտրատների, նիտրիտների, կալիումի քլորատի, կապարի երկօքսիդի հալվածքներ: արձագանքել վոլֆրամի, նատրիումի նիտրիտի, տաք ազոտական ​​թթվի, ֆտորի, բրոմի, յոդի հետ: Վոլֆրամի կարբիդը ձևավորվում է ածխածնի և վոլֆրամի փոխազդեցությամբ 1400 ° C-ից բարձր ջերմաստիճանում, օքսիդը՝ ջրի գոլորշու և ծծմբի երկօքսիդի հետ փոխազդեցությամբ (կարմիր ջերմության ջերմաստիճանում), ածխածնի երկօքսիդ (1200 ° C-ից բարձր), ալյումինի օքսիդներ, մագնեզիում: և թորիում։

Վոլֆրամի կարևորագույն միացությունների հատկությունները.

Վոլֆրամի ամենակարևոր միացություններից են նրա օքսիդը, քլորիդը, կարբիդը և ամոնիումի պարատունգստատը։

Վոլֆրամի (VI) օքսիդ WO 3-ը բաց դեղին բյուրեղային նյութ է, որը տաքացնելիս դառնում է նարնջագույն, հալման ջերմաստիճանը՝ 1473 °C, եռման ջերմաստիճանը՝ 1800 °C։ Համապատասխան վոլֆսաթթուն անկայուն է, երկհիդրատը նստում է ջրային լուծույթում՝ կորցնելով ջրի մեկ մոլեկուլ 70–ում։ 100 ° C, իսկ երկրորդը `180–350 ° C ջերմաստիճանում: Երբ WO 3-ը արձագանքում է ալկալիների հետ, ձևավորվում են վոլֆրամներ:

Վոլֆրամաթթուների անիոնները հակված են բազմակցույթներ ձևավորելու։ Խիտ թթուների հետ փոխազդելիս առաջանում են խառը անհիդրիդներ.

12WO 3 + H 3 PO 4 (եռալ, խտ.) = H 3

Երբ վոլֆրամի օքսիդը փոխազդում է մետաղական նատրիումի հետ, ձևավորվում է ոչ ստոյխիոմետրիկ նատրիումի վոլֆրամ, որը կոչվում է «վոլֆրամ բրոնզ».

WO3+ x Na = Na x WO3

Վոլֆրամի օքսիդը ջրածնով վերականգնելիս մեկուսացման պահին առաջանում են խառը օքսիդացման վիճակով հիդրացված օքսիդներ՝ «վոլֆրամ կապույտ» WO 3– n(OH) n , n= 0,5–0,1։

WO 3 + Zn + HCl ® («կապույտ»), W 2 O 5 (OH) (շագանակագույն)

Վոլֆրամի (VI) օքսիդմիջանկյալ արտադրանք վոլֆրամի և դրա միացությունների արտադրության մեջ։ Այն կերամիկայի համար արդյունաբերապես կարևոր հիդրոգենացման կատալիզատորների և պիգմենտների բաղադրիչ է:

Ավելի բարձր վոլֆրամի քլորիդ WCl 6-ը ձևավորվում է վոլֆրամի օքսիդի (կամ մետաղական վոլֆրամի) քլորի (ինչպես նաև ֆտորի հետ) կամ ածխածնի քառաքլորիդի փոխազդեցությունից։ Այն տարբերվում է վոլֆրամի մյուս միացություններից իր ցածր եռման կետով (347°C)։ Իր ձևով քիմիական բնույթքլորիդը վոլֆսաթթվի թթվային քլորիդ է, հետևաբար ջրի հետ փոխազդելիս առաջանում են թերի թթվային քլորիդներ, իսկ ալկալիների հետ փոխազդելիս՝ աղեր։ Ածխածնի մոնօքսիդի առկայությամբ վոլֆրամի քլորիդի ալյումինով վերացման արդյունքում առաջանում է վոլֆրամի կարբոնիլ.

WCl 6 + 2Al + 6CO \u003d Ї + 2AlCl 3 (եթերում)

Վոլֆրամի կարբիդ WC-ն ստացվում է վերականգնող մթնոլորտում փոշիացված վոլֆրամի ածխի հետ փոխազդելու միջոցով: Կարծրությունը, որը համեմատելի է ադամանդի հետ, որոշում է դրա կիրառման շրջանակը:

Ամոնիումի վոլֆրամը (NH 4) 2 WO 4 կայուն է միայն ամոնիակի լուծույթում: Նոսրած աղաթթվի մեջ նստվածքներ է առաջանում ամոնիումի պարատունգստատը (NH 4) 10 H 2 W 12 O 42, որը համաշխարհային շուկայում վոլֆրամի հիմնական միջանկյալ արտադրանքն է։ Ամոնիումի պարատունգստատը հեշտությամբ քայքայվում է, երբ տաքանում է.

(NH 4) 10 H 2 W 12 O 42 \u003d 10NH 3 + 12WO 3 + 6H 2 O (400 - 500 ° C)

Վոլֆրամի օգտագործումը

Մաքուր մետաղի և վոլֆրամ պարունակող համաձուլվածքների օգտագործումը հիմնականում հիմնված է դրանց հրակայունության, կարծրության և քիմիական դիմադրության վրա: Մաքուր վոլֆրամն օգտագործվում է էլեկտրական շիկացած լամպերի և կաթոդային խողովակների համար թելերի արտադրության մեջ, մետաղների գոլորշիացման համար խառնարանների արտադրության մեջ, ավտոմեքենաների բոցավառման դիստրիբյուտորների կոնտակտներում, ռենտգենյան խողովակների թիրախներում. որպես ոլորուն և ջեռուցման տարրեր էլեկտրական վառարաններում և որպես կառուցվածքային նյութ տիեզերական և բարձր ջերմաստիճաններում աշխատող այլ մեքենաների համար: Բարձր արագությամբ պողպատները (17,5–18,5% վոլֆրամ), ստելիտը (կոբալտի հիմքով Cr, W, C ավելացված), hastalloy (Ni հիման վրա չժանգոտվող պողպատ) և շատ այլ համաձուլվածքներ պարունակում են վոլֆրամ։ Գործիքների և ջերմակայուն համաձուլվածքների արտադրության հիմքում ընկած է ֆերոտունգֆրամը (68–86% Վտ, մինչև 7% Mo և երկաթ), որը հեշտությամբ ստացվում է վոլֆրամիտի կամ շեյլիտի խտանյութերի ուղղակի կրճատման միջոցով։ «Պոբեդիտ»-ը 80-87% վոլֆրամ, 6-15% կոբալտ, 5-7% ածխածին պարունակող շատ կոշտ համաձուլվածք է, որն անփոխարինելի է մետաղների վերամշակման, հանքարդյունաբերության և նավթարդյունաբերության մեջ։

Կալցիումի և մագնեզիումի վոլֆրամները լայնորեն օգտագործվում են լյումինեսցենտային սարքերում, վոլֆրամի այլ աղեր օգտագործվում են քիմիական և դաբաղային արդյունաբերության մեջ։ Վոլֆրամի դիսուլֆիդը չոր բարձր ջերմաստիճանի քսանյութ է, կայուն մինչև 500°C: Ներկերի արտադրության մեջ օգտագործվում են վոլֆրամի բրոնզներ և այլ տարրերի միացություններ: Վոլֆրամի շատ միացություններ հիանալի կատալիզատորներ են:

Իր հայտնաբերումից հետո երկար տարիներ վոլֆրամը մնում էր լաբորատոր հազվադեպություն, միայն 1847 թվականին Օքսլենդը արտոնագիր ստացավ կազիտրիտից (անագ քար) նատրիումի վոլֆրամի, վոլֆրամի և վոլֆրամի արտադրության համար: Երկրորդ արտոնագիրը, որը ստացել է Օքսլենդը 1857 թվականին, նկարագրում էր երկաթ-վոլֆրամ համաձուլվածքների արտադրությունը, որոնք հիմք են հանդիսանում ժամանակակից արագընթաց պողպատների համար։

19-րդ դարի կեսերին Պողպատի արտադրության մեջ վոլֆրամ օգտագործելու առաջին փորձերն արվեցին, սակայն երկար ժամանակ այդ զարգացումները հնարավոր չէր ներդնել արդյունաբերություն՝ մետաղի բարձր գնի պատճառով։ Լեգիրված և բարձր ամրության պողպատների պահանջարկի աճը հանգեցրեց Bethlehem Steel-ում բարձր արագությամբ պողպատների գործարկմանը: Այս համաձուլվածքների նմուշներն առաջին անգամ ներկայացվել են 1900 թվականին Փարիզի համաշխարհային ցուցահանդեսում։

Վոլֆրամի թելերի արտադրության տեխնոլոգիա և դրա պատմությունը.

Վոլֆրամային մետաղալարերի արտադրության ծավալները փոքր մասնաբաժին ունեն վոլֆրամ օգտագործող բոլոր արդյունաբերության մեջ, սակայն դրա արտադրության տեխնոլոգիայի զարգացումը առանցքային դեր է խաղացել հրակայուն միացությունների փոշի մետալուրգիայի զարգացման գործում:

1878 թվականից ի վեր, երբ Սուոնը Նյուքասլում ցուցադրեց իր հորինած ութ և տասնվեց մոմանոց փայտածուխի լամպերը, որոնում էին ավելի հարմար նյութ թելեր պատրաստելու համար: Ածուխի առաջին լամպը ուներ ընդամենը 1 լյումեն/վտ արդյունավետություն, որն ավելացավ հաջորդ 20 տարիների ընթացքում ածուխի վերամշակման մեթոդների փոփոխության արդյունքում երկուսուկես անգամ: 1898 թվականին նման լամպերի լույսի հզորությունը 3 լյումեն/վտ էր։ Այդ օրերին ածխածնի թելերը տաքանում էին ծանր ածխաջրածնային գոլորշիների մթնոլորտում էլեկտրական հոսանք անցնելու միջոցով։ Վերջինիս պիրոլիզի ժամանակ ստացված ածխածինը լցրել է թելի ծակոտիներն ու անկանոնությունները՝ հաղորդելով մետաղական վառ փայլ։

19-րդ դարի վերջին ֆոն Ուելսբախը շիկացած լամպերի համար առաջին մետաղական թելն է պատրաստել: Նա այն պատրաստել է օսմիումից (T pl = 2700 ° C): Օսմիումի թելերն ուներ 6 լյումեն/վտ արդյունավետություն, սակայն օսմիումը պլատինե խմբի հազվագյուտ և չափազանց թանկ տարր է, ուստի այն լայն կիրառություն չի գտել կենցաղային սարքերի արտադրության մեջ: Տանտալը՝ 2996°C հալման կետով, լայնորեն կիրառվել է 1903-1911 թվականներին գծված մետաղալարի տեսքով՝ շնորհիվ Siemens-ի և Halske-ի ֆոն Բոլթոնի աշխատանքի։ Տանտալային լամպերի արդյունավետությունը 7 լյումեն/վտ էր։

Վոլֆրամը սկսեց օգտագործվել շիկացած լամպերում 1904 թվականին և փոխարինեց բոլոր մյուս մետաղները որպես այդպիսին մինչև 1911 թվականը: Վոլֆրամի թելիկով սովորական շիկացած լամպը ունի 12 լյումեն/վտ շող, իսկ բարձր լարման տակ աշխատող լամպերը՝ 22 լյումեն/վտ: Ժամանակակից լյումինեսցենտային լամպերը վոլֆրամի կաթոդով ունեն մոտ 50 լյումեն/վտ արդյունավետություն:

1904 թվականին Siemens-Halske-ը փորձեց կիրառել տանտալի համար մշակված մետաղալարերի գծման գործընթացը ավելի հրակայուն մետաղների վրա, ինչպիսիք են վոլֆրամը և թորիումը: Վոլֆրամի կոշտությունն ու ճկունության բացակայությունը խանգարեցին գործընթացի սահուն ընթացքին: Այնուամենայնիվ, ավելի ուշ՝ 1913–1914 թվականներին, ցույց տվեցին, որ հալված վոլֆրամը կարելի է գլանել և քաշել՝ օգտագործելով մասնակի կրճատման ընթացակարգը։ Վոլֆրամի ձողի և մասամբ հալված վոլֆրամի կաթիլների միջև էլեկտրական աղեղ է անցկացվել, որը դրված է գրաֆիտի կարասի մեջ, որը ներսից պատված է վոլֆրամի փոշիով և գտնվում է ջրածնի մթնոլորտում: Այսպիսով, ստացվել են հալած վոլֆրամի փոքր կաթիլներ՝ մոտ 10 մմ տրամագծով և 20–30 մմ երկարությամբ։ Թեեւ դժվարությամբ, բայց արդեն հնարավոր էր նրանց հետ աշխատել։

Նույն տարիներին Ջաստը և Հանամանը արտոնագրեցին վոլֆրամի թելերի պատրաստման գործընթացը: Նուրբ մետաղի փոշին խառնում էին օրգանական կապակցիչի հետ, ստացված մածուկն անցկացնում էին պտտաձողերի միջով և տաքացնում հատուկ մթնոլորտում՝ կապակցիչը հանելու համար, և ստացվում էր մաքուր վոլֆրամի նուրբ թել։

1906-1907 թվականներին մշակվել և օգտագործվել է մինչև 1910-ականների սկիզբը հայտնի արտամղման գործընթացը։ Շատ նուրբ աղացած սև վոլֆրամի փոշին խառնել են դեքստրինի կամ օսլայի հետ, մինչև ձևավորվել է պլաստիկ զանգված։ Հիդրավլիկ ճնշումը ստիպեց այս զանգվածին բարակ ադամանդե մաղերի միջով անցնել: Այդպիսով ստացված թելը բավականաչափ ամուր էր, որպեսզի փաթաթվեր գուլպաների վրա և չորացվեր։ Այնուհետև թելերը կտրեցին «մազակալների», որոնք տաքացրին իներտ գազի մթնոլորտում մինչև շիկացած ջերմաստիճան՝ մնացորդային խոնավությունը և թեթև ածխաջրածինները հեռացնելու համար: Յուրաքանչյուր «մազակալ» ամրացվում էր սեղմակի մեջ և տաքացվում էր ջրածնի մթնոլորտում՝ էլեկտրական հոսանք անցնելու միջոցով պայծառ փայլով։ Սա հանգեցրեց անցանկալի կեղտերի վերջնական հեռացմանը: Բարձր ջերմաստիճանի դեպքում վոլֆրամի առանձին փոքր մասնիկները միաձուլվում են և ձևավորում են միատեսակ ամուր մետաղական թել: Այս թելերը առաձգական են, թեև փխրուն։

20-րդ դարի սկզբին Յուստը և Հանամանը մշակեցին այլ գործընթաց, որն աչքի է ընկնում իր ինքնատիպությամբ: 0,02 մմ տրամագծով ածխածնային թելիկը պատվել է վոլֆրամով՝ այն տաքացնելով ջրածնի և վոլֆրամի հեքսաքլորիդային գոլորշու մթնոլորտում։ Այս կերպ պատված թելը ջեռուցվում էր ջրածնի վառ փայլով՝ իջեցված ճնշման տակ։ Այս դեպքում վոլֆրամի թաղանթն ու ածխածնային միջուկն ամբողջությամբ միաձուլվել են միմյանց հետ՝ առաջացնելով վոլֆրամի կարբիդ։ Ստացված թելը սպիտակ ու փխրուն էր։ Այնուհետև, թելիկը տաքացվեց ջրածնի հոսքի մեջ, որը փոխազդեց ածխածնի հետ՝ թողնելով մաքուր վոլֆրամի կոմպակտ թել։ Թելերն ունեին նույն բնութագրերը, ինչ ստացվել է արտամղման գործընթացում։

1909 թ.-ին ամերիկյան Coolidge-ին հաջողվեց ձեռք բերել դյուրաբեկ վոլֆրամ առանց լցանյութերի օգտագործման, բայց միայն ողջամիտ ջերմաստիճանի և մեխանիկական մշակման միջոցով: Վոլֆրամի մետաղալար ստանալու հիմնական խնդիրը վոլֆրամի արագ օքսիդացումն էր բարձր ջերմաստիճաններում և ստացված վոլֆրամում հատիկավոր կառուցվածքի առկայությունը, ինչը հանգեցրեց դրա փխրունությանը:

Վոլֆրամային մետաղալարերի ժամանակակից արտադրությունը բարդ և ճշգրիտ տեխնոլոգիական գործընթաց է: Հումքը փոշիացված վոլֆրամն է, որը ստացվում է ամոնիումի պարատունգստատի վերականգնմամբ։

Լարերի արտադրության համար օգտագործվող վոլֆրամի փոշին պետք է լինի բարձր մաքրություն։ Սովորաբար տարբեր ծագման վոլֆրամի փոշիները խառնում են՝ մետաղի որակը միջինացնելու համար։ Դրանք խառնվում են ջրաղացների մեջ և շփման միջոցով տաքացվող մետաղի օքսիդացումից խուսափելու համար ազոտի հոսք է անցնում խցիկ։ Այնուհետև փոշին սեղմում են հիդրավլիկ կամ օդաճնշական մամլիչների վրա պողպատե կաղապարներում (5–25 կգ/մմ2): Եթե ​​օգտագործվում են աղտոտված փոշիներ, կոմպակտը փխրուն է, և այս ազդեցությունը վերացնելու համար ավելացվում է լիովին օքսիդացող օրգանական կապող նյութ: Հաջորդ փուլում կատարվում է ձողերի նախնական սինթրում։ Երբ կոմպակտները ջեռուցվում և սառչում են ջրածնի հոսքով, դրանց մեխանիկական հատկությունները բարելավվում են: Կոմպակտները դեռևս բավականին փխրուն են, և դրանց խտությունը վոլֆրամի խտության 60–70%-ն է, ուստի ձողերը ենթարկվում են բարձր ջերմաստիճանի թրծման։ Ձողը սեղմվում է ջրով սառեցված կոնտակտների միջև, և չոր ջրածնի մթնոլորտում դրա միջով հոսանք է անցնում, որպեսզի այն տաքացնի գրեթե մինչև հալման կետը: Ջեռուցման շնորհիվ վոլֆրամը սինթրվում է և դրա խտությունը մեծանում է մինչև բյուրեղայինի 85–95%-ը, միաժամանակ մեծանում են հատիկների չափերը, աճում են վոլֆրամի բյուրեղները։ Դրան հաջորդում է դարբնոցը բարձր (1200–1500°C) ջերմաստիճանում։ Հատուկ ապարատի մեջ ձողերն անցնում են խցիկով, որը սեղմվում է մուրճով։ Մեկ անցման համար ձողի տրամագիծը կրճատվում է 12% -ով: Կեղծվելիս վոլֆրամի բյուրեղները երկարանում են՝ ստեղծելով ֆիբրիլային կառուցվածք։ Դարբնագործությունից հետո հաջորդում է մետաղալարերի գծագրությունը։ Ձողերը քսում են և անցնում ադամանդի կամ վոլֆրամի կարբիդի մաղով։ Արդյունահանման աստիճանը կախված է ստացված արտադրանքի նպատակից: Ստացված մետաղալարի տրամագիծը մոտ 13 մկմ է:

Վոլֆրամի կենսաբանական դերը

սահմանափակված. Խմբի նրա հարեւանը՝ մոլիբդենը, անփոխարինելի է մթնոլորտային ազոտի կապումն ապահովող ֆերմենտներում։ Նախկինում վոլֆրամն օգտագործվում էր կենսաքիմիական հետազոտության մեջ միայն որպես մոլիբդենի հակառակորդ, այսինքն. Ֆերմենտի ակտիվ կենտրոնում մոլիբդենի փոխարինումը վոլֆրամով հանգեցրեց դրա ապաակտիվացմանը: Ֆերմենտներ, ընդհակառակը, ապաակտիվացված են վոլֆրամը մոլիբդենով փոխարինելիս, հայտնաբերվել են ջերմաֆիլ միկրոօրգանիզմների մեջ։ Դրանց թվում են ֆորմատ դեհիդրոգենազները, ալդեհիդ ֆերեդոքսին օքսիդորեդուկտազները; formaldehyde-ferredo-xin-oxidoreductase; ացետիլեն հիդրատազ; կարբոքսիլաթթվի ռեդուկտազ: Այս ֆերմենտներից մի քանիսի կառուցվածքը, ինչպիսին է ալդեհիդ ֆերեդոքսին օքսիդորեդուկտազը, այժմ որոշվել են։

Մարդկանց վրա վոլֆրամի և դրա միացությունների ազդեցության ծանր հետևանքները չեն հայտնաբերվել: Վոլֆրամի փոշու բարձր չափաբաժինների երկարատև ազդեցությունը կարող է առաջացնել պնևմոկոնիոզ՝ հիվանդություն, որն առաջանում է թոքերի մեջ ներթափանցող բոլոր ծանր փոշիներից: Այս համախտանիշի ամենատարածված ախտանիշներն են՝ հազը, շնչառական խնդիրները, ատոպիկ ասթման, թոքերի փոփոխությունները, որոնց դրսևորումը նվազում է մետաղի հետ շփման դադարից հետո։

Առցանց նյութեր՝ http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/tungsten/

Յուրի Կրուտյակով

Գրականություն:

Colin J. Smithells Վոլֆրամ, Մ., Մետալուրգիզդատ, 1958
Ագտե Կ., Վացեկ Ի. Վոլֆրամ և մոլիբդեն, Մ., Էներգիա, 1964
Ֆիգուրովսկի Ն.Ա. Տարրերի հայտնաբերումը և դրանց ծագումը կոչվում է uy. Մ., Գիտություն, 1970
Քիմիական տարրերի հանրաճանաչ գրադարան. Մ., Նաուկա, 1983
US Geological Survey Minerals Տարեգիրք 2002 թ
Լվով Ն.Պ., Նոսիկով Ա.Ն., Անտիպով Ա.Ն. Վոլֆրամ պարունակող ֆերմենտներ, հատոր 6, 7. Կենսաքիմիա, 2002 թ

Վոլֆրամի համաշխարհային արտադրության սխեման (հազար տոննայով) 20-րդ դարի առաջին կեսին.
Վոլֆրամի պողպատից և այլ համաձուլվածքներից, որոնք պարունակում են վոլֆրամ կամ դրա կարբիդներ, պատրաստվում են տանկի զրահներ, տորպեդների պատյաններ և պատյաններ, որոնց մեծ մասը կարևոր մանրամասներինքնաթիռներ և շարժիչներ.

Վոլֆրամը անփոխարինելի բաղադրիչ է լավագույն ապրանքանիշերըգործիքային պողպատ: Ընդհանուր առմամբ, մետաղագործությունը կլանում է ամբողջ արդյունահանված վոլֆրամի գրեթե 95%-ը: (Հատկանշական է, որ այն լայնորեն օգտագործում է ոչ միայն մաքուր վոլֆրամ, այլ հիմնականում ավելի էժան ֆերոտունֆրամ՝ 80% Վտ և մոտ 20% Fe պարունակող համաձուլվածք, ստացվում է էլեկտրական աղեղային վառարաններում)։

Վոլֆրամի համաձուլվածքները շատ ուշագրավ հատկություններ ունեն։ Այսպես կոչված ծանր մետաղը (վոլֆրամից, նիկելից և պղնձից) օգտագործվում է տարաներ պատրաստելու համար, որոնցում ռադիոակտիվ նյութեր են պահվում։ Նրան պաշտպանիչ գործողություն 40%-ով ավելի բարձր, քան կապարը: Այս համաձուլվածքն օգտագործվում է նաև ճառագայթային թերապիայի մեջ, քանի որ բավականաչափ պաշտպանություն է ստեղծում էկրանի համեմատաբար փոքր հաստությամբ։

16% կոբալտով վոլֆրամի կարբիդի համաձուլվածքն այնքան պինդ է, որ այն կարող է մասամբ փոխարինել ադամանդը հորեր հորատելիս:

Պղնձի և արծաթի հետ վոլֆրամի կեղծ համաձուլվածքները հիանալի նյութ են բարձր լարման էլեկտրական հոսանքի անջատիչների և անջատիչների համար. դրանք վեց անգամ ավելի երկար են տևում, քան սովորական պղնձի կոնտակտները:

Էլեկտրական լամպերի մազերի մեջ վոլֆրամի օգտագործումը քննարկվել է հոդվածի սկզբում։ Այս ոլորտում վոլֆրամի անփոխարինելիությունը բացատրվում է ոչ միայն նրա հրակայունությամբ, այլև ճկունությամբ։ Մեկ կիլոգրամ վոլֆրամից քաշվում է 3,5 կմ երկարությամբ մետաղալար, այսինքն. այս կիլոգրամը բավական է 23000 60 վտ հզորությամբ լամպերի համար թելեր պատրաստելու համար: Այս հատկության շնորհիվ է, որ համաշխարհային էլեկտրաարդյունաբերությունը տարեկան սպառում է ընդամենը մոտ 100 տոննա վոլֆրամ։

IN վերջին տարիներըվոլֆրամի քիմիական միացությունները մեծ գործնական նշանակություն են ձեռք բերել։ Մասնավորապես, ֆոսֆոտնգստիկ հետերոպոլիաթթուն օգտագործվում է լաքերի և վառ, լուսակայուն ներկերի արտադրության համար։ Նատրիումի վոլֆրամի Na2WO4 լուծույթը գործվածքներին տալիս է հրդեհային դիմադրություն և ջրակայունություն, իսկ հողալկալիական մետաղների, կադմիումի և հազվագյուտ հողային տարրերի վոլֆրամները օգտագործվում են լազերների և լուսավոր ներկերի արտադրության մեջ:

Վոլֆրամի անցյալն ու ներկան բոլոր հիմքերն են տալիս այն համարել աշխատասեր մետաղ։