معدن التنغستن. التنغستن: التطبيق والخصائص والخصائص الكيميائية

لقد أثرت الطبيعة الأم البشرية بعناصر كيميائية مفيدة. بعضها مخبأ في أحشاءه ويتم احتواؤه بكميات صغيرة نسبيًا ، لكن أهميتها كبيرة جدًا. التنغستن هو واحد من هؤلاء. استخدامه يرجع إلى خصائص خاصة.

قصة المنشأ

أصبح القرن الثامن عشر - قرن اكتشاف الجدول الدوري - أساسيًا في تاريخ هذا المعدن.

في السابق ، كان من المقبول وجود مادة معينة ، وهي جزء من الصخور المعدنية ، مما حال دون صهر المعادن اللازمة منها. على سبيل المثال ، كان الحصول على القصدير أمرًا صعبًا إذا كان الخام يحتوي على مثل هذا العنصر. أدى الاختلاف في درجات حرارة الانصهار والتفاعلات الكيميائية إلى تكوين رغوة الخبث ، مما قلل من كمية محصول القصدير.

في القرن الثامن ، تم اكتشاف المعدن على التوالي من قبل العالم السويدي Scheele والإسبان ، الإخوة Eluard. حدث هذا نتيجة للتجارب الكيميائية على أكسدة الصخور المعدنية - السكيليت والولفراميت.

مسجل في النظام الدوري للعناصر وفقًا للعدد الذري 74. معدن نادر مقاوم للصهر كتلته الذرية 183.84 هو التنجستن. يرجع استخدامه إلى خصائص غير عادية تم اكتشافها بالفعل خلال القرن العشرين.

أين تبحث؟

حسب الرقم في أحشاء الأرض ، فهي "قليلة السكان" وتحتل المرتبة 28. إنه مكون من حوالي 22 نوعًا من المعادن المختلفة ، ولكن 4 منها فقط ضرورية لاستخراجها: السكيليت (يحتوي على حوالي 80٪ من ثلاثي أكسيد) ، ولفراميت ، وفربريت وهوبنيريت (تحتوي كل واحدة منها على 75-77٪). غالبًا ما يحتوي تكوين الخامات على شوائب ، وفي بعض الحالات ، يتم إجراء "استخراج" موازٍ لمعادن مثل الموليبدينوم والقصدير والتنتالوم وما إلى ذلك. أكبر الودائع في الصين وكازاخستان وكندا والولايات المتحدة الأمريكية ، وهناك أيضًا في روسيا والبرتغال وأوزبكستان.

كيف يتلقون؟

نظرًا للخصائص الخاصة ، فضلاً عن المحتوى المنخفض في الصخور ، فإن تقنية الحصول على التنغستن النقي معقدة نوعًا ما.

1. فصل مغناطيسي ، فصل إلكتروستاتيكي أو تعويم لإثراء خام إلى 50-60٪ تركيز
2. عزل 99٪ أكسيد بواسطة تفاعلات كيميائية مع كواشف قلوية أو حمضية وتنقية مرحلية للمادة المترسبة الناتجة.
3. اختزال المعدن بالكربون أو الهيدروجين ، عائد المسحوق المعدني المقابل.
4. إنتاج السبائك أو القوالب الملبدة بالمسحوق.

تعد معالجة المساحيق إحدى المراحل المهمة في إنتاج المنتجات المعدنية. يعتمد على خلط المعادن المقاومة للصهر المسحوق ، وضغطها وتلبيدها اللاحق. بهذه الطريقة ، يتم الحصول على عدد كبير من السبائك المهمة من الناحية التكنولوجية ، بما في ذلك استخدامها الذي يوجد أساسًا في الإنتاج الصناعيأدوات القطع ذات القوة والمتانة المتزايدة.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

التنغستن معدن فضي ثقيل حراري مع شبكة بلورية محورها الجسم.

• نقطة الانصهار - 3422 درجة مئوية.
• نقطة الغليان - 5555 درجة مئوية.
• الكثافة - 19.25 جم / سم 3.

إنه موصل جيد للكهرباء. لا يمغنط. بعض المعادن (على سبيل المثال ، السكيليت) مضيئة.

مقاومة للأحماض والمواد العدوانية في درجات الحرارة المرتفعة والتآكل والشيخوخة. يساهم التنغستن أيضًا في تعطيل تأثير الشوائب السلبية في الفولاذ ، وتحسين مقاومته للحرارة ، ومقاومة التآكل والموثوقية. إن استخدام سبائك الحديد والكربون هذه له ما يبرره من قابليتها للتصنيع ومقاومة التآكل.

الخصائص الميكانيكية والتكنولوجية

التنغستن - صلب ، معدن متين. صلابته 488 HB ، قوة الشد 1130-1375 ميجا باسكال. عندما تكون باردة ، فهي ليست بلاستيكية. عند درجة حرارة 1600 درجة مئوية ، تزداد اللدونة إلى حالة من القابلية المطلقة للمعالجة بالضغط: التشكيل ، الدرفلة ، السحب. من المعروف أن 1 كجم من هذا المعدن يجعل من الممكن إنتاج خيط بطول إجمالي يصل إلى 3 كم.

يعد التصنيع صعبًا بسبب الصلابة المفرطة والهشاشة. للحفر ، الخراطة ، الطحن ، تستخدم مواد كربيد التنغستن والكوبالت ، المصنوعة من مسحوق تعدين. في كثير من الأحيان ، في السرعات المنخفضة والظروف الخاصة ، يتم استخدام الأدوات المصنوعة من فولاذ التنغستن عالي السرعة. مبادئ القطع القياسية غير قابلة للتطبيق ، حيث أن المعدات تبلى بسرعة كبيرة ، وشقوق التنغستن المعالجة. يتم تطبيق التقنيات التالية:

1. المعالجة الكيميائية وتشريب الطبقة السطحية بما في ذلك استخدام الفضة لهذا الغرض.
2. التسخين السطحي بمساعدة الأفران ، لهب الغاز ، التيار الكهربائي 0.2 أ. درجة الحرارة المسموح بها حيث توجد زيادة طفيفة في اللدونة ، وبالتالي ، يتحسن القطع ، 300-450 درجة مئوية.
3. قطع التنغستن باستخدام مواد منخفضة الذوبان.

يجب أن يتم الشحذ والطحن بمساعدة الماس وفي كثير من الأحيان - اكسيد الالمونيوم.

يتم لحام هذا المعدن المقاوم للحرارة بشكل أساسي تحت تأثير قوس كهربائي أو أقطاب تنجستن أو كربون في غاز خامل أو درع سائل. اللحام بالتماس ممكن أيضا.

هذا خاص عنصر كيميائيله خصائص تميزه عن الكتلة العامة. لذلك ، على سبيل المثال ، يتميز بمقاومة عالية للحرارة ومقاومة التآكل ، فإنه يحسن الجودة وخصائص القطع للفولاذ المخلوط المحتوي على التنجستن ، ونقطة الانصهار العالية تجعل من الممكن إنتاج خيوط للمصابيح الكهربائية والأقطاب الكهربائية للحام.

طلب

تحدد الندرة والغرابة والأهمية الاستخدام الواسع النطاق في التكنولوجيا الحديثة لمعدن يسمى التنغستن - التنغستن. الخصائص والتطبيقات تبرر ارتفاع التكلفة والطلب. نقطة انصهار عالية وصلابة وقوة ومقاومة للحرارة ومقاومة للهجوم الكيميائي والتآكل ومقاومة التآكل وميزات القطع - هذه هي البطاقات الرابحة الرئيسية. استخدم حالات:

1. شعيرات متوهجة.
2. من أجل الحصول على سبائك كربون حديدية عالية السرعة ومقاومة للاهتراء ومقاومة للحرارة ومقاومة للحرارة ، والتي تُستخدم لإنتاج المثاقب والأدوات الأخرى واللكمات والينابيع والينابيع والقضبان.
3. تصنيع السبائك الصلبة "المسحوقة" ، وتستخدم بشكل رئيسي كأدوات قطع أو حفر أو ضغط عالية المقاومة للتآكل.
4. أقطاب لقوس الأرجون ولحام المقاومة.
5. تصنيع قطع للأشعة السينية وهندسة الراديو ومصابيح فنية مختلفة.
6. الدهانات المضيئة الخاصة.
7. الأسلاك والأجزاء من أجل صناعة كيميائية.
8. أشياء صغيرة عملية مختلفة ، على سبيل المثال ، mormyshki لصيد الأسماك.

تكتسب السبائك المختلفة ، والتي تشمل التنغستن ، شعبية. يكون نطاق هذه المواد مفاجئًا في بعض الأحيان - من الهندسة الثقيلة إلى الصناعات الخفيفة ، حيث تُصنع الأقمشة ذات الخصائص الخاصة (على سبيل المثال ، مقاومة الحريق).

المواد العالمية غير موجودة. يتميز كل عنصر معروف وسبائك مخلقة بتفردها وضرورتها في مجالات معينة من الحياة والصناعة. ومع ذلك ، فإن بعضها له خصائص خاصة تجعل العمليات غير المجدية سابقًا ممكنة. التنغستن هو أحد هذه المعادن. تطبيقه ليس واسعًا بما يكفي ، مثل الفولاذ ، لكن كل خيار من الخيارات مفيد للغاية وضروري للبشرية.

التنجستن هو عنصر كيميائي من المجموعة الرابعة ، له العدد الذري 74 في النظام الدوري لديمتري إيفانوفيتش مينديليف ، المعين W (Wolframium). تم اكتشاف المعدن وعزله بواسطة أخوين كيميائيين إسبان د "إلويار" في عام 1783. تم نقل الاسم "ولفراميوم" نفسه إلى العنصر من معدن ولفراميت المعروف سابقًا ، والذي كان معروفًا في القرن السادس عشر ، ثم أطلق عليه اسم "الذئب" رغوة "، أو" سبومالوبي "باللاتينية ، في ألمانيةهذه العبارة تبدو مثل "WolfRahm" (تنجستن). حاليًا ، في الولايات المتحدة الأمريكية وفرنسا وبريطانيا العظمى وبعض البلدان الأخرى ، يستخدم الاسم "التنجستن" (من التنجستن السويدي ، والذي يُترجم إلى "الحجر الثقيل") لتسمية التنجستن.

التنغستن معدن انتقالي صلب رمادي. التطبيق الرئيسي للتنغستن هو دور القاعدة في المواد المقاومة للصهر في علم المعادن. التنغستن شديد المقاومة للحرارة ، في ظل الظروف العادية يكون المعدن مقاومًا كيميائيًا.

يختلف التنجستن عن جميع المعادن الأخرى في صلابته غير العادية وثقله وقابليته للاختراق. تبلغ كثافة هذا المعدن ضعف كثافة الرصاص ، على وجه الدقة ، 1.7 مرة. مع كل هذا ، تكون الكتلة الذرية للتنغستن أقل وتبلغ قيمتها 184 مقابل 207 للرصاص.

التنغستن معدن رمادي فاتح ، ونقاط انصهار وغليان هذا المعدن هي الأعلى. نظرًا لمرونة التنجستن وقابليته للاختراق ، فمن الممكن استخدامه كخيوط في أجهزة الإضاءة ، وفي مناظير الحركة ، وأيضًا في الأنابيب المفرغة الأخرى.

من المعروف أن عشرين من معادن التنغستن معروفة. الأكثر شيوعًا: معادن مجموعة wolframite scheelite ، والتي لها أهمية صناعية. أقل شيوعًا هو كبريتيد ولفراميت ، أي التنجستينيت (WS2) والمركبات الشبيهة بالأكسيد - فيرو - وكوبروتنجستيت ، تنجستايت ، هيدروتنجستايت. يتم توزيع Vads ، psilomelans التي تحتوي على نسبة عالية من التنغستن ، على نطاق واسع.

جسم الطائرة خيوط التنغستن

اعتمادًا على ظروف الحدوث والتشكل ونوع رواسب التنجستن ، يتم استخدام الطرق المفتوحة والجوفية والمجمعة في تطويرها.

حاليا ، لا توجد طرق للحصول على التنغستن مباشرة من المركزات. في هذا الصدد ، يتم أولاً عزل المركبات الوسيطة من المركز ، ثم يتم الحصول على التنجستن المعدني منها. يشمل عزل التنجستن: تحلل المركزات ، ثم انتقال المعدن إلى مركبات ، حيث يتم فصله عن باقي العناصر المصاحبة. عزل حمض التنجستيك ، أي التنغستن المركب الكيميائي النقي ، يستمر مع الإنتاج اللاحق للتنغستن في شكل معدني.

يستخدم التنغستن في تصنيع الآلات والمعدات لتشغيل المعادن والبناء و صناعة التعدين، في صناعة المصابيح والمصابيح ، في صناعة النقل والإلكترونيات ، في الصناعة الكيميائية وغيرها من المجالات.

مصنوعة من فولاذ التنغستن ، الأداة قادرة على تحمل السرعات الهائلة للعمليات الأكثر كثافة في صناعة المعادن. عادة ما يتم قياس سرعة القطع باستخدام مثل هذه الأداة بعشرات الأمتار في الثانية.

يتم توزيع التنغستن بشكل سيء إلى حد ما في الطبيعة. محتوى المعدن في القشرة الأرضية بالكتلة حوالي 1.3 · 10-4٪. المعادن الرئيسية التي تحتوي على التنجستن هي التنغستات الطبيعي: السكيليت ، الذي كان يسمى في الأصل التنجستن ، والولفراميت.

إنتاج التنغستن

المرحلة الأولى في إنتاج التنجستن هي إثراء الخام ، أي فصل المكونات القيمة عن الكتلة الخام الرئيسية ، والنفايات الصخرية. يتم استخدام نفس طرق الإثراء المستخدمة في خامات المعادن الثقيلة الأخرى: الطحن والتعويم ، متبوعًا بالفصل المغناطيسي (خامات ولفراميت) والتحميص المؤكسد. عادة ما يتم حرق التركيز الذي تم الحصول عليه بهذه الطريقة مع فائض من الصودا ، وبالتالي نقل التنجستن إلى حالة قابلة للذوبان ، أي إلى ولفراميت الصوديوم.

طريقة أخرى للحصول على هذه المادة هي النض. يتم استخلاص التنغستن بمحلول الصودا عند درجة حرارة مرتفعة وتحت ضغط ، يليه تحييد وترسيب تنغستات الكالسيوم ، أي سكيليت. يتم الحصول على السكيليت لأنه من السهل جدًا استخراج أكسيد التنغستن المنقى منه.

CaWO 4> H 2 WO 4 أو (NH 4) 2 WO 4> WO 3

يتم الحصول على أكسيد التنجستن أيضًا من خلال الكلوريدات. تتم معالجة تركيز التنغستن بغاز الكلور عند درجة حرارة مرتفعة. في هذه الحالة ، تتشكل كلوريدات التنجستن ، والتي يمكن فصلها بسهولة عن الكلوريدات الأخرى عن طريق التسامي. يمكن استخدام الكلوريد الناتج للحصول على أكسيد أو استخراج المعدن منه على الفور.

في الخطوة التالية ، يتم تحويل الأكاسيد والكلوريدات إلى تنجستن معدني. لتقليل أكسيد التنغستن ، من الأفضل استخدام الهيدروجين. مع هذا التخفيض ، يكون المعدن هو الأنقى. يتم اختزال الأكسيد في فرن أنبوب خاص ، حيث يتحرك "القارب" مع WO 3 عبر عدة مناطق درجة حرارة. يدخل الهيدروجين الجاف باتجاه "القارب" ويحدث اختزال الأكسيد في المناطق الحارة (450-600 درجة مئوية) والمناطق الباردة (750-1100 درجة مئوية). في المناطق الباردة ، يحدث الاختزال إلى WO 2 ، ثم إلى المعدن. مع مرور الوقت عبر المنطقة الساخنة ، تغير حبات مسحوق التنغستن حجمها.

يمكن أن يحدث الاسترداد ليس فقط تحت إمداد الهيدروجين. كثيرا ما يستخدم الفحم. بسبب عامل الاختزال الصلب ، يتم تبسيط الإنتاج ، ولكن درجة الحرارة في هذه الحالة يجب أن تصل إلى 1300 درجة مئوية. يشكل الفحم نفسه والشوائب التي يحتويها دائمًا ، بالتفاعل مع التنجستن ، كربيدات من مركبات أخرى. نتيجة لذلك ، يكون المعدن ملوثًا. ولكن في الصناعة الكهربائية ، يتم استخدام التنغستن عالي الجودة فقط. حتى 0.1 ٪ من شوائب الحديد تصنع التنغستن لتصنيع أنحف الأسلاك ، لأن. يصبح أكثر هشاشة.

يعتمد عزل التنغستن عن الكلوريدات على الانحلال الحراري. يشكل التنغستن والكلور بعض المركبات. يسمح فائض الكلور بتحويلهم جميعًا إلى WCl6 ، ويتحلل بدوره عند درجة حرارة 1600 درجة مئوية إلى كلور وتنجستن. في حالة وجود الهيدروجين ، تبدأ العملية عند 1000 درجة مئوية.

هذه هي الطريقة التي يتم بها الحصول على التنغستن في شكل مسحوق ، ثم يتم ضغطه عند درجة حرارة عالية في تيار من الهيدروجين. تنتج المرحلة الأولى من الضغط (التسخين إلى حوالي 1100-1300 درجة مئوية) سبيكة مسامية هشة. ثم يستمر الضغط ، وتبدأ درجة الحرارة في الارتفاع تقريبًا إلى درجة انصهار التنجستن. في مثل هذه البيئة ، يبدأ المعدن في أن يصبح صلبًا ويكتسب تدريجياً صفاته وخصائصه.

في المتوسط ​​، يتم إعادة تدوير 30٪ من التنجستن المنتج في الصناعة. تتأكسد خردة التنجستن ونشارة الخشب ونشارة الخشب والمسحوق وتحويلها إلى باراتونجستات الأمونيوم. كقاعدة عامة ، يتم التخلص من خردة قطع الفولاذ في المؤسسة التي تنتج نفس الفولاذ. لا يتم تقريبًا إعادة تدوير الخردة من الأقطاب الكهربائية والمصابيح المتوهجة والمواد الكيميائية.

التنجستن هو عنصر كيميائي من المجموعة الرابعة ، له العدد الذري 74 في النظام الدوري لديمتري إيفانوفيتش مينديليف ، المعين W (Wolframium). تم اكتشاف المعدن وعزله من قبل اثنين من الكيميائيين الإسبان ، الأخوان ديلويار ، في عام 1783. تم نقل الاسم "ولفراميوم" نفسه إلى عنصر من معدن ولفراميت المعروف سابقًا ، والذي كان معروفًا في القرن السادس عشر ، ثم أطلق عليه اسم "رغوة الذئب" أو "سبوما لوبي" باللغة اللاتينية ، وتبدو هذه العبارة بالألمانية مثل "وولف رام" (تنجستن). ارتبط الاسم بحقيقة أن التنغستن ، أثناء مصاحبة خامات القصدير ، يتدخل بشكل كبير في صهر القصدير ، لأن. ترجمة القصدير إلى رغوة الخبث (بدأوا يقولون عن هذه العملية: "القصدير يلتهم كالذئب كالخروف!"). حاليًا ، في الولايات المتحدة الأمريكية ، وفرنسا ، وبريطانيا العظمى ، وبعض البلدان الأخرى ، يُستخدم اسم "التنجستن" (من الكلمة السويدية تونغ ستين ، والتي تُترجم إلى "الحجر الثقيل") لتسمية التنغستن.

التنغستن معدن انتقالي صلب رمادي. التطبيق الرئيسي للتنغستن هو دور القاعدة في المواد المقاومة للصهر في علم المعادن. التنغستن شديد المقاومة للحرارة ، في ظل الظروف العادية يكون المعدن مقاومًا كيميائيًا.

يختلف التنجستن عن جميع المعادن الأخرى في صلابته غير العادية وثقله وقابليته للاختراق. منذ العصور القديمة ، كان هناك تعبير بين الناس "ثقيل كالرصاص" أو "أثقل من الرصاص" ، "جفون الرصاص" ، إلخ. ولكن سيكون من الأصح استخدام كلمة "تنجستن" في هذه الرموز. تبلغ كثافة هذا المعدن ضعف كثافة الرصاص ، على وجه الدقة ، 1.7 مرة. مع كل هذا ، تكون الكتلة الذرية للتنغستن أقل وتبلغ قيمتها 184 مقابل 207 للرصاص.

التنغستن معدن رمادي فاتح ، ونقاط انصهار وغليان هذا المعدن هي الأعلى. نظرًا لمرونة التنجستن وقابليته للاختراق ، فمن الممكن استخدامه كخيوط في أجهزة الإضاءة ، وفي مناظير الحركة ، وأيضًا في الأنابيب المفرغة الأخرى.

من المعروف أن عشرين من معادن التنغستن معروفة. الأكثر شيوعًا: معادن مجموعة wolframite scheelite ، والتي لها أهمية صناعية. أقل شيوعًا هو كبريتيد ولفراميت ، أي التنجستينيت (WS2) والمركبات الشبيهة بالأكسيد - فيرو - وكوبروتنجستيت ، تنجستايت ، هيدروتنجستايت. يتم توزيع Vads ، psilomelans التي تحتوي على نسبة عالية من التنغستن ، على نطاق واسع.

اعتمادًا على ظروف الحدوث والتشكل ونوع رواسب التنجستن ، يتم استخدام الطرق المفتوحة والجوفية والمجمعة في تطويرها.

حاليا ، لا توجد طرق للحصول على التنغستن مباشرة من المركزات. في هذا الصدد ، يتم أولاً عزل المركبات الوسيطة من المركز ، ثم يتم الحصول على التنجستن المعدني منها. يشمل عزل التنجستن: تحلل المركزات ، ثم انتقال المعدن إلى مركبات ، حيث يتم فصله عن باقي العناصر المصاحبة. عزل حمض التنجستيك ، أي التنغستن المركب الكيميائي النقي ، يستمر مع الإنتاج اللاحق للتنغستن في شكل معدني.

يستخدم التنغستن في صناعة الآلات والمعدات في صناعات الأشغال المعدنية والبناء والتعدين ، وفي صناعة المصابيح والمصابيح ، وفي صناعات النقل والإلكترونيات ، وفي الصناعة الكيميائية وغيرها من المجالات.

مصنوعة من فولاذ التنغستن ، الأداة قادرة على تحمل السرعات الهائلة للعمليات الأكثر كثافة في صناعة المعادن. عادة ما يتم قياس سرعة القطع باستخدام مثل هذه الأداة بعشرات الأمتار في الثانية.

يتم توزيع التنغستن بشكل سيء إلى حد ما في الطبيعة. محتوى المعدن في القشرة الأرضية بالكتلة حوالي 1.3 · 10 4٪. المعادن الرئيسية التي تحتوي على التنجستن هي التنغستات الطبيعي: السكيليت ، الذي كان يسمى في الأصل التنجستن ، والولفراميت.

الخصائص البيولوجية

الدور البيولوجي للتنغستن غير مهم. يشبه التنغستن الموليبدينوم إلى حد كبير في خصائصه ، ولكن على عكس الأخير ، فإن التنغستن ليس عنصرًا أساسيًا. على الرغم من هذه الحقيقة ، فإن التنغستن قادر تمامًا على استبدال الموليبدينوم في الحيوانات والنباتات ، في تكوين البكتيريا ، بينما يثبط نشاط الإنزيمات المعتمدة على Mo ، على سبيل المثال ، أوكسيديز الزانثين. بسبب تراكم أملاح التنجستن في الحيوانات ، تنخفض مستويات حمض اليوريك وتزيد مستويات الهيبوكسانثين والزانثين. يؤدي غبار التنجستن ، مثله مثل الغبار المعدني الآخر ، إلى تهيج أعضاء الجهاز التنفسي.

يدخل حوالي 0.001-0.015 ملليجرام من التنجستن إلى جسم الإنسان في المتوسط ​​يوميًا مع الطعام. إن قابلية هضم العنصر نفسه ، وكذلك أملاح التنغستن ، في الجهاز الهضمي للإنسان هي 1-10 ٪ ، أحماض التنغستن ضعيفة الذوبان - تصل إلى 20 ٪. يتراكم التنجستن بشكل رئيسي في أنسجة العظام والكلى. تحتوي العظام على حوالي 0.00025 مجم / كجم وفي دم الإنسان حوالي 0.001 مجم / لتر من التنجستن. عادة ما يتم إخراج المعدن من الجسم بشكل طبيعي في البول. لكن 75٪ من النظير المشع للتنغستن 185 واط يفرز في البراز.

لم يتم بعد دراسة مصادر الغذاء من التنغستن ، وكذلك متطلباته اليومية. لم يتم بعد تحديد الجرعة السامة لجسم الإنسان. تحدث النتيجة المميتة في الجرذان من أكثر بقليل من 30 ملغ من المادة. في الطب ، يُعتقد أن التنغستن ليس له تأثيرات أيضية ومسرطنة وماسخة على البشر والحيوانات.

مؤشر حالة عنصر التنجستن داخل جسم الإنسان: بول ، دم كامل. لا توجد بيانات عن انخفاض مستوى التنجستن في الدم.

غالبًا ما يحدث المحتوى المتزايد من التنغستن في الجسم في عمال مصانع المعادن الذين يعملون في إنتاج المواد المقاومة للحرارة والفولاذ ، وكذلك في الأشخاص الذين يتعاملون مع كربيد التنجستن.

يمكن أن تكون المتلازمة السريرية "مرض المعادن الثقيلة" أو داء الرئة ناتجة عن التناول المزمن لغبار التنجستن في الجسم. يمكن أن تشمل العلامات السعال ومشاكل التنفس والربو التأتبي والتغيرات داخل الرئتين. عادة ما تهدأ المتلازمات المذكورة أعلاه بعد فترة راحة طويلة ، وببساطة في حالة عدم وجود اتصال مباشر مع الفاناديوم. في الحالات الشديدة ، مع التشخيص المتأخر للمرض ، تتطور أمراض "القلب الرئوي" وانتفاخ الرئة والتليف الرئوي.

عادة ما تظهر "أمراض المعادن الثقيلة" ومتطلبات حدوثها نتيجة التعرض لعدة أنواع من المعادن والأملاح (على سبيل المثال ، الكوبالت ، التنجستن ، إلخ). لقد وجد أن التأثير المشترك للتنغستن والكوبالت على جسم الإنسان يعزز التأثير الضار على الجهاز الرئوي. يمكن أن يتسبب مزيج كربيدات التنجستن والكوبالت في حدوث التهاب موضعي والتهاب الجلد التماسي.

في المرحلة الحالية من تطور الطب ، لا يوجد طرق فعالةالتمثيل الغذائي المتسارع أو إفراز مجموعة من المركبات المعدنية التي يمكن أن تثير ظهور "مرض المعادن الثقيلة". هذا هو السبب في أنه من المهم للغاية تنفيذ التدابير الوقائية باستمرار وتحديد الأشخاص ذوي الحساسية العالية للمعادن الثقيلة في الوقت المناسب ، للتشخيص في المرحلة الأولى من المرض. كل هذه العوامل تحدد فرص نجاح علاج الأمراض. ولكن في بعض الحالات ، إذا لزم الأمر ، يتم استخدام العلاج بعوامل معقدة وعلاج الأعراض.

يتم استخدام أكثر من نصف (أو بالأحرى 58 ٪) من جميع منتجات التنجستن في تصنيع كربيد التنجستن ، ويستخدم ما يقرب من ربع (أو بالأحرى 23 ٪) في إنتاج مختلف أنواع الفولاذ والسبائك. يمثل إنتاج "المنتجات الملفوفة" من التنجستن (بما في ذلك خيوط المصابيح المتوهجة ، والملامسات الكهربائية ، وما إلى ذلك) ما يقرب من 8٪ من التنجستن المستهلك في العالم ، ويستخدم 9٪ المتبقية لإنتاج المحفزات والأصباغ.

اكتسب سلك التنغستن ، الذي وجد تطبيقًا في المصابيح الكهربائية ، مؤخرًا ملف تعريف جديد: تم اقتراح استخدامه كأداة قطع في معالجة المواد الهشة.

تجعل القوة العالية والليونة الجيدة للتنغستن من الممكن إنتاج عناصر فريدة منه. على سبيل المثال ، يمكن استخلاص سلك رفيع للغاية من هذا المعدن بحيث تبلغ كتلة 100 كيلومتر من هذا السلك 250 كجم فقط.

يمكن أن يبقى التنجستن السائل المنصهر في هذه الحالة حتى بالقرب من سطح الشمس نفسها ، لأن نقطة غليان المعدن أعلى من 5500 درجة مئوية.

يعرف الكثير من الناس أن البرونز يتكون من النحاس والزنك والقصدير. ولكن ، ما يسمى برونز التنغستن ليس فقط من البرونز بالتعريف ، لأنه. لا يحتوي على أي من المعادن المذكورة أعلاه ، فهو ليس سبيكة على الإطلاق ، لأنه. يفتقر إلى المركبات المعدنية البحتة ، ويتأكسد الصوديوم والتنغستن.

كان الحصول على طلاء الخوخ أمرًا صعبًا للغاية ، وغالبًا ما كان مستحيلًا تمامًا. هذا ليس أحمر ولا وردي ، ولكن نوعًا ما متوسط ​​، وحتى مع صبغة خضراء. يقول Giving أنه كان لا بد من بذل أكثر من 8000 محاولة للحصول على هذا الطلاء. في القرن السابع عشر ، تم تزيين أغلى العناصر الخزفية للإمبراطور الصيني آنذاك بطلاء الخوخ في مصنع خاص في مقاطعة شانشي. ولكن عندما أصبح من الممكن ، بعد مرور بعض الوقت ، الكشف عن سر الطلاء النادر ، اتضح أنه لا يعتمد على أكثر من أكسيد التنغستن.

حدث هذا في عام 1911. جاء طالب يدعى لي إلى مقاطعة يوننان قادما من بكين. يوما بعد يوم كان ضائعا في الجبال ، محاولًا العثور على نوع من الحجر ، كما أوضح ، كان حجرًا من الصفيح. لكنه لم ينجح. عاش صاحب المنزل الذي استقر فيه الطالب لي مع ابنة صغيرة تدعى شياو مي. كانت الفتاة حزينة جدًا على الطالب التعيس وفي المساء ، أثناء العشاء ، روت له قصصًا بسيطة. تحكي إحدى القصص عن موقد غير عادي تم بناؤه من نوع من الحجارة الداكنة التي تمزقها من جرف ووضعت في الفناء الخلفي لمنزلهم. تبين أن هذا الموقد كان ناجحًا للغاية ، والأهم من ذلك أنه متين ، فقد خدم المالكين بانتظام لسنوات عديدة. حتى أن يونغ شياو مي أعطى الطالب حتى حجرًا واحدًا كهدية. كان حجرًا ثقيلًا بني اللون مثل الرصاص. في وقت لاحق تبين أن هذا الحجر كان ولفراميت نقي ...

في عام 1900 ، عند افتتاح المعرض العالمي للمعادن في باريس ، تم عرض عينات جديدة تمامًا من الفولاذ عالي السرعة (سبيكة من الفولاذ مع التنجستن) لأول مرة. حرفيًا بعد ذلك مباشرة ، بدأ استخدام التنغستن على نطاق واسع في صناعة المعادنجميع البلدان المتقدمة للغاية. لكن هناك الكثير حقيقة مثيرة للاهتمام: لأول مرة تم اختراع فولاذ التنجستن في روسيا عام 1865 في مصنع موتوفيليخا في جبال الأورال.

في أوائل عام 2010 ، سقطت قطعة أثرية مثيرة للاهتمام في أيدي أخصائيي طب العيون في بيرم. من المفترض أن يكون حطامًا سفينة فضائية. أظهر تحليل القطعة أن الجسم يتكون بالكامل تقريبًا من تنجستن نقي. فقط 0.1٪ من التركيبة تقع على شوائب نادرة. وفقًا للعلماء ، فإن فوهات الصواريخ مصنوعة من التنجستن النقي. لكن حتى الآن لم يتم شرح حقيقة واحدة. في الهواء ، يتأكسد التنغستن بسرعة ويصدأ. لكن لسبب ما ، لا يمكن أن تتآكل هذه القطعة.

قصة

كلمة "التنغستن" نفسها من أصل ألماني. في السابق ، لم يكن المعدن نفسه يسمى التنجستن ، ولكن معدنه الرئيسي ، أي إلى ولفراميت. يقترح البعض أنه تم استخدام هذه الكلمة بعد ذلك تقريبًا ككلمة قسم. من بداية القرن السادس عشر إلى النصف الثاني من القرن السابع عشر ، كان التنغستن يعتبر معدنًا من القصدير. على الرغم من أنه غالبًا ما يصاحب خامات القصدير. ولكن من الخامات ، بما في ذلك ولفراميت ، كان صهر القصدير أقل بكثير. كما لو أن شخصًا ما أو شيء ما "التهم" قصدير مفيد. ومن هنا اسم العنصر الجديد. في الألمانية ، الذئب (الذئب) يعني الذئب ، والرام (رام) المترجم من الألمانية القديمة يعني الكبش. أولئك. أصبح التعبير "يأكل القصدير مثل الذئب يأكل الحمل" ، وأصبح اسم المعدن.

لا تحتوي مجلة الملخصات الكيميائية الأمريكية المعروفة أو الكتب المرجعية عن جميع العناصر الكيميائية لميلور (إنجلترا) وباسكال (فرنسا) حتى على ذكر لعنصر مثل التنجستن. العنصر الكيميائي في الرقم 74 يسمى التنجستن. أصبح الرمز W ، الذي يرمز إلى التنغستن ، منتشرًا في السنوات القليلة الماضية فقط. في فرنسا وإيطاليا ، في الآونة الأخيرة ، تم الإشارة إلى العنصر بالحروف Tu ، أي الأحرف الأولى من كلمة التنغستن.

تم وضع أسس هذا الالتباس في تاريخ اكتشاف العنصر. في عام 1783 ، ذكر الكيميائيون الإسبان ، الأخوان إلوارد ، أنهم اكتشفوا عنصرًا كيميائيًا جديدًا. في عملية تحلل معدن الساكسوني "التنجستن" بحمض النيتريك ، تمكنوا من الحصول على "التربة الحمضية" ، أي الراسب الأصفر لأكسيد معدن غير معروف ، كان الراسب قابل للذوبان في الأمونيا. في مادة البداية ، كان هذا الأكسيد موجودًا مع أكاسيد المنغنيز والحديد. أطلق الأخوان إلوارد على هذا العنصر اسم التنجستن ، والمعدن الذي استُخرج منه المعدن ولفراميت.

لكن لا يمكن أن يُطلق على الأخوين Eluard اسم مكتشفي التنغستن بنسبة 100٪. بالطبع ، كانوا أول من أبلغ عن اكتشافهم في الطباعة ، ولكن ... في عام 1781 ، قبل عامين من اكتشاف الأخوين ، وجد الكيميائي السويدي الشهير كارل فيلهلم شيل نفس "الأرض الصفراء" بالضبط في عملية العلاج معدن آخر بحمض النيتريك. أطلق عليه عالمه اسم "التنجستن" (المترجم من تونغ السويدي - الثقيل ، الحجر الصلب ، أي "الحجر الثقيل"). وجد كارل فيلهلم شيل أن "الأرض الصفراء" تختلف في لونها ، وكذلك في خصائص أخرى ، عن الموليبدينوم المماثل. علم العالم أيضًا أنه في المعدن نفسه ، كان مرتبطًا بأكسيد الكالسيوم. تكريما لـ Scheele ، تم تغيير اسم المعدن "التنجستن" إلى "scheelite". ومن المثير للاهتمام ، أن أحد الإخوة إلوارد كان طالبًا في Scheele ، وفي عام 1781 عمل في مختبر المعلم. لم يبدأ سكيل ولا الأخوان إلوارد في مشاركة الاكتشاف. لم يدعي سكيل ببساطة هذا الاكتشاف ، ولم يصر الأخوان إلوارد على أولوية تفوقهم.

لقد سمع الكثير عن ما يسمى ب "التنغستن البرونزي". هذه معادن جميلة المظهر. يحتوي البرونز التنغستن الأزرق على التركيبة التالية Na2O WO2 ، والبرونز الذهبي له التركيبة التالية 4WO3Na2O WO2 WO3 ؛ اللون البنفسجي والأحمر المسترجن متوسطان ، مع نسبة WO3 إلى WO2 أقل من أربعة وأكبر من واحد. كما تظهر الصيغ ، لا تحتوي هذه المواد على القصدير ولا النحاس ولا الزنك. هذه ليست برونزيات ، وليست سبائك على الإطلاق ، لأن. ليس لديهم حتى مركبات معدنية ، ويتأكسد الصوديوم والتنغستن هنا. تشبه هذه "البرونز" البرونز الحقيقي ليس فقط في المظهر ، ولكن أيضًا في خصائصه: الصلابة ، مقاومة المواد الكيميائية ، الموصلية الكهربائية العالية.

في العصور القديمة ، كان لون الخوخ من أندرها ، قيل أنه كان لا بد من إجراء 8000 تجربة للحصول عليه. في القرن السابع عشر ، تم طلاء أغلى خزف للإمبراطور الصيني بلون الخوخ. ولكن بعد الكشف عن سر هذا الطلاء ، اتضح فجأة أنه يعتمد على أكسيد التنجستن.

التواجد في الطبيعة

التنجستن ضعيف التوزيع في الطبيعة ، المحتوى المعدني في قشرة الأرض هو 1.3 10 -4٪ من الوزن. تم العثور على التنجستن بشكل أساسي كجزء من المركبات المؤكسدة المعقدة ، والتي تتكون من ثالث أكسيد التنغستن WO3 ، وكذلك أكاسيد الحديد والكالسيوم أو المنغنيز ، وأحيانًا النحاس والرصاص والثوريوم ومختلف العناصر الأرضية النادرة. ولفراميت المعدني الأكثر شيوعًا هو محلول صلب من التنغستات ، أي أملاح حمض التنغستيك والمنغنيز والحديد (nMnWO 4 mFeWO 4). المحلول عبارة عن بلورات صلبة وثقيلة من اللون الأسود أو البني ، اعتمادًا على غلبة المركبات المختلفة في تكوين المحلول. إذا كان هناك المزيد من مركبات المنجنيز (huebnerite) ، فستكون البلورات سوداء ، وإذا سادت مركبات الحديد (الفربريت) ، فسيكون المحلول بنيًا. ولفراميت موصل ممتاز للكهرباء وهو ذو قدرة مغناطيسية.

أما بالنسبة لمعادن التنجستن الأخرى ، فإن السكيليت له أهمية صناعية ، أي تنغستات الكالسيوم (الصيغة CaWO 4). يشكل المعدن بلورات رائعة من اللون الأصفر الفاتح وأحيانًا الأبيض تقريبًا. الشيليت ليس ممغنطًا على الإطلاق ، لكن له ميزة أخرى - القدرة على الإنارة. بعد إضاءة الأشعة فوق البنفسجية في الظلام ، سوف يتوهج باللون الأزرق الفاتح. يؤدي وجود خليط من الموليبدينوم إلى تغيير لون التوهج ، ويتحول إلى اللون الأزرق الباهت ، وأحيانًا إلى الكريم. بفضل هذه الخاصية ، يمكن بسهولة اكتشاف الرواسب الجيولوجية للمعادن.

عادة ، ترتبط رواسب خام التنجستن بمنطقة توزيع الجرانيت. تعد البلورات الكبيرة من السكيليت أو الولفراميت نادرة جدًا. عادة ما تتناثر المعادن ببساطة في الصخور الجرانيتية. من الصعب للغاية استخراج التنغستن من الجرانيت ، لأنه. تركيزه عادة لا يزيد عن 2٪. في المجموع ، لا يُعرف أكثر من 20 معدنًا من التنغستن. من بينها ، يمكن التمييز بين stolcite و rasoite ، وهما تعديلان بلوريان مختلفان لتنغستات الرصاص PbWO 4. المعادن المتبقية هي منتجات تحلل أو أشكال ثانوية من المعادن العادية ، على سبيل المثال ، السكيليت والولفراميت (هيدروتونجستيت ، وهو أكسيد تنجستين مائي ، يتكون من ولفراميت ؛ مغرة التنجستن) ، روسيلايت ، معدن يحتوي على أكاسيد التنجستن والبزموت. التنجستينيت (WS 2) هو معدن التنجستن الوحيد غير المؤكسد ، وتوجد احتياطياته الرئيسية في الولايات المتحدة الأمريكية. كقاعدة عامة ، يتراوح محتوى التنجستن من 0.3٪ إلى 1.0٪ WO 3.

جميع رواسب التنغستن من أصل حراري مائي أو صهاري. غالبًا ما يتم العثور على Scheelite و wolframite على شكل عروق ، في الأماكن التي اخترقت فيها الصهارة شقوقًا في قشرة الأرض. يتركز الجزء الرئيسي من رواسب التنغستن في مناطق سلاسل الجبال الشابة - جبال الألب ، وجبال الهيمالايا وحزام المحيط الهادئ. توجد أكبر رواسب ولفراميت وشيليت في الصين وبورما والولايات المتحدة الأمريكية وروسيا (جبال الأورال وترانسبايكاليا والقوقاز) والبرتغال وبوليفيا. يبلغ الاستخراج السنوي لخامات التنجستن في العالم حوالي 5.95 · 104 أطنان من المعدن ، منها 49.5 · 104 طن (أو 83٪) يتم استخلاصها في الصين. يتم استخراج حوالي 3400 طن سنويًا في روسيا ، و 3000 طن سنويًا في كندا.

تلعب الصين دور الرائد العالمي في تطوير المواد الخام التنغستن (يمثل حقل جيانشي 60 في المائة من الإنتاج الصيني ، وهونان - 20 في المائة ، ويوننان - 8 في المائة ، وقوانغدونغ - 6 في المائة ، ومنغوليا الداخلية وجوانزي - 2 ٪ لكل منهما ، وهناك آخرون). في روسيا ، توجد أكبر رواسب خام التنجستن في منطقتين: في شمال القوقاز (Tyrnyauz ، Kabardino-Balkaria) وفي الشرق الأقصى. يقوم المصنع في نالتشيك بمعالجة خام التنجستن وتحويله إلى أمونيوم باراتونجستات وأكسيد التنجستن.

أكبر مستهلك للتنغستن هو أوروبا الغربية (30٪). الولايات المتحدة والصين - 25٪ لكل منهما ، 12٪ -13٪ - اليابان. يتم استهلاك حوالي 3000 طن من المعدن سنويًا في رابطة الدول المستقلة.

طلب

في المجموع ، يتم إنتاج حوالي 30 ألف طن من التنجستن في العالم سنويًا. يستخدم فولاذ التنجستن والسبائك الأخرى المحتوية على التنجستن وكربيداته في صناعة دروع الدبابات وقذائف وقذائف الطوربيد ، وهي أهم أجزاء الطائرات ومحركات الاحتراق الداخلي.

أفضل أدوات الفولاذ تحتوي على التنجستن. يمتص علم المعادن بشكل عام حوالي 95٪ من كل التنغستن المنتج. ما هو نموذجي لعلم المعادن هو أنه لا يستخدم فقط التنجستن النقي ، ولكن يستخدم التنجستن بشكل أساسي ، وهو أرخص - ferrotungsten ، أي. سبيكة تحتوي على حوالي 80٪ تنجستن وحوالي 20٪ حديد. يتم إنتاجه في أفران القوس الكهربائي.

تتمتع سبائك التنغستن بعدد من الصفات الرائعة. سبيكة من التنجستن والنحاس والنيكل ، كما يطلق عليها أيضًا معدن "ثقيل" ، هي مادة خام في صناعة حاويات لتخزين المواد المشعة. التأثير الوقائي لمثل هذه السبيكة أعلى بنسبة 40٪ من تأثير الرصاص. تُستخدم هذه السبيكة أيضًا في العلاج الإشعاعي ، لأنه مع سماكة الشاشة الصغيرة نسبيًا ، يتم توفير حماية كافية تمامًا.

سبيكة من كربيد التنجستن و 16٪ كوبالت لها صلابة تجعلها تحل محل الماس جزئيًا في حفر الآبار. تعتبر سبائك التنغستن الزائفة مع الفضة والنحاس مادة ممتازة للمفاتيح ومفاتيح السكين في بيئات الجهد العالي. تدوم هذه المنتجات 6 مرات أطول من ملامسات النحاس التقليدية.

يعتمد استخدام التنغستن النقي أو السبائك المحتوية على التنجستن إلى حد كبير على صلابتها ، وقابليتها للحرارة ، ومقاومتها الكيميائية. يستخدم التنجستن في شكله النقي على نطاق واسع في إنتاج خيوط المصابيح الكهربائية المتوهجة ، وكذلك أنابيب الأشعة المهبطية ؛ تستخدم كملفات وعناصر تسخين للأفران الكهربائية ، وكذلك مادة هيكلية للفضاء و الطائراتالتي تعمل في درجات حرارة عالية.

التنجستن هو جزء من سبائك الفولاذ عالي السرعة (محتوى التنجستن 17.5 - 18.5٪) ، الستيليت (من الكوبالت مع إضافات Cr ، C ، W) ، hastalloys (الفولاذ المقاوم للصدأ على أساس Ni) ، بالإضافة إلى العديد من السبائك الأخرى. يستخدم التنغستن كأساس في إنتاج السبائك المقاومة للحرارة والأدوات ، وهي تستخدم فيروتنغستن (W 68-86٪ ، Mo والحديد حتى 7٪) ، والتي يمكن الحصول عليها بسهولة عن طريق الاختزال المباشر لتركيز السكيليت أو ولفراميت . يستخدم التنغستن في إنتاج بوبيدا. هذه سبيكة فائقة الصلابة تحتوي على 80-85٪ تنجستن ، 7-14٪ كوبالت ، 5-6٪ كربون. لا غنى عن Pobedit ببساطة في عملية تشغيل المعادن ، وكذلك في صناعات النفط والتعدين.

تستخدم تنجستات المغنيسيوم والكالسيوم على نطاق واسع في أجهزة الفلورسنت. تستخدم أملاح التنغستن الأخرى في صناعات الدباغة والصناعات الكيماوية. ثاني كبريتيد التنجستن هو مادة تشحيم جافة ذات درجة حرارة عالية ومستقرة عند درجات حرارة تصل إلى 500 درجة مئوية. تستخدم برونز التنجستن ومركبات التنجستن الأخرى في صناعة الدهانات. الكثير من مركبات التنجستن هي محفزات ممتازة.

في إنتاج المصابيح الكهربائية ، لا غنى عن التنجستن لأنه ليس فقط مقاومًا للحرارة بشكل غير عادي ، ولكنه أيضًا بلاستيكي تمامًا. يستخدم 1 كجم من التنغستن كمادة خام لتصنيع 3.5 كيلومتر من الأسلاك. أولئك. يمكن استخدام 1 كجم من التنجستن لصنع خيوط لـ 23000 مصباح بقدرة 60 وات. بفضل هذه الخاصية فقط ، تستهلك الصناعة الكهربائية حول العالم حوالي مائة طن من التنجستن سنويًا.

إنتاج

المرحلة الأولى في إنتاج التنجستن هي إثراء الخام ، أي فصل المكونات القيمة عن الكتلة الخام الرئيسية ، والنفايات الصخرية. يتم استخدام نفس طرق الإثراء المستخدمة في خامات المعادن الثقيلة الأخرى: الطحن والتعويم ، متبوعًا بالفصل المغناطيسي (خامات ولفراميت) والتحميص المؤكسد. عادة ما يتم حرق التركيز الذي تم الحصول عليه بهذه الطريقة مع فائض من الصودا ، وبالتالي نقل التنجستن إلى حالة قابلة للذوبان ، أي إلى ولفراميت الصوديوم.

طريقة أخرى للحصول على هذه المادة هي النض. يتم استخلاص التنغستن بمحلول الصودا عند درجة حرارة مرتفعة وتحت ضغط ، يليه تحييد وترسيب تنغستات الكالسيوم ، أي سكيليت. يتم الحصول على السكيليت لأنه من السهل جدًا استخراج أكسيد التنغستن المنقى منه.

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

يتم الحصول على أكسيد التنجستن أيضًا من خلال الكلوريدات. تتم معالجة تركيز التنغستن بغاز الكلور عند درجة حرارة مرتفعة. في هذه الحالة ، تتشكل كلوريدات التنجستن ، والتي يمكن فصلها بسهولة عن الكلوريدات الأخرى عن طريق التسامي. يمكن استخدام الكلوريد الناتج للحصول على أكسيد أو استخراج المعدن منه على الفور.

في الخطوة التالية ، يتم تحويل الأكاسيد والكلوريدات إلى تنجستن معدني. لتقليل أكسيد التنغستن ، من الأفضل استخدام الهيدروجين. مع هذا التخفيض ، يكون المعدن هو الأنقى. يتم اختزال الأكسيد في فرن أنبوب خاص ، حيث يتحرك "القارب" مع WO 3 عبر عدة مناطق درجة حرارة. يدخل الهيدروجين الجاف باتجاه "القارب" ويحدث اختزال الأكسيد في المناطق الحارة (450-600 درجة مئوية) والمناطق الباردة (750-1100 درجة مئوية). في المناطق الباردة ، يحدث الاختزال إلى WO 2 ، ثم إلى المعدن. مع مرور الوقت عبر المنطقة الساخنة ، تغير حبات مسحوق التنغستن حجمها.

يمكن أن يحدث الاسترداد ليس فقط تحت إمداد الهيدروجين. كثيرا ما يستخدم الفحم. بسبب عامل الاختزال الصلب ، يتم تبسيط الإنتاج ، ولكن درجة الحرارة في هذه الحالة يجب أن تصل إلى 1300 درجة مئوية. يشكل الفحم نفسه والشوائب التي يحتويها دائمًا ، بالتفاعل مع التنجستن ، كربيدات من مركبات أخرى. نتيجة لذلك ، يكون المعدن ملوثًا. ولكن في الصناعة الكهربائية ، يتم استخدام التنغستن عالي الجودة فقط. حتى 0.1 ٪ من شوائب الحديد تصنع التنغستن لتصنيع أنحف الأسلاك ، لأن. يصبح أكثر هشاشة.

يعتمد عزل التنغستن عن الكلوريدات على الانحلال الحراري. يشكل التنغستن والكلور بعض المركبات. يسمح فائض الكلور بتحويلهم جميعًا إلى WCl6 ، ويتحلل بدوره عند درجة حرارة 1600 درجة مئوية إلى كلور وتنجستن. في حالة وجود الهيدروجين ، تبدأ العملية عند 1000 درجة مئوية.

هذه هي الطريقة التي يتم بها الحصول على التنغستن في شكل مسحوق ، ثم يتم ضغطه عند درجة حرارة عالية في تيار من الهيدروجين. تنتج المرحلة الأولى من الضغط (التسخين إلى حوالي 1100-1300 درجة مئوية) سبيكة مسامية هشة. ثم يستمر الضغط ، وتبدأ درجة الحرارة في الارتفاع تقريبًا إلى درجة انصهار التنجستن. في مثل هذه البيئة ، يبدأ المعدن في أن يصبح صلبًا ويكتسب تدريجياً صفاته وخصائصه.

في المتوسط ​​، يتم إعادة تدوير 30 ٪ من التنجستن المنتج صناعيًا. تتأكسد خردة التنجستن ونشارة الخشب ونشارة الخشب والمسحوق وتحويلها إلى باراتونجستات الأمونيوم. كقاعدة عامة ، يتم التخلص من خردة قطع الفولاذ في المؤسسة التي تنتج نفس الفولاذ. لا يتم تقريبًا إعادة تدوير الخردة من الأقطاب الكهربائية والمصابيح المتوهجة والمواد الكيميائية.

في الاتحاد الروسي ، يتم إنتاج منتجات التنغستن في: Skopinsky Hydrometallurgical Plant Metallurg ، Vladikavkaz Plant Pobedit ، Nalchik Hydrometallurgical Plant ، Kirovgrad Hard Alloy Plant ، Elektrostal ، Chelyabinsk Electrometallurgical Plant.

الخصائص الفيزيائية

التنغستن معدن رمادي فاتح. يحتوي على أعلى نقطة انصهار لأي عنصر معروف باستثناء الكربون. تتراوح قيمة هذا المؤشر تقريبًا من 3387 إلى 3422 درجة مئوية. يتمتع التنجستن بخصائص ميكانيكية ممتازة عند الوصول إلى درجات حرارة عالية ؛ من بين جميع المعادن ، يكون للتنغستن أقل قيمة لمؤشر مثل معامل التمدد.

التنجستن من أثقل المعادن ، كثافته 19250 كجم / م 3. يحتوي المعدن على معلمة شعرية مكعبة محورها الجسم أ = 0.31589 نانومتر. عند درجة حرارة 0 درجة مئوية ، تكون الموصلية الكهربائية للتنغستن 28٪ فقط من قيمة نفس المؤشر للفضة (الفضة توصل التيار بشكل أفضل من أي معدن آخر). من السهل جدًا معالجة التنغستن النقي ، ولكنه نادر في شكله النقي ، وغالبًا ما يحتوي على شوائب من الكربون والأكسجين ، مما يؤدي إلى صلابته المعروفة. المقاومة الكهربائية للمعدن عند درجة حرارة 20 درجة مئوية يترك 5.5 * 10 -4 ، عند درجة حرارة 2700 درجة مئوية - 90.4 * 10-4.

يختلف التنجستن عن جميع المعادن الأخرى في قابلية التسريب والثقل والصلابة. تبلغ كثافة هذا المعدن ضعف كثافة الرصاص نفسه ، أو بالأحرى 1.7 مرة. لكن الكتلة الذرية للعنصر ، على العكس من ذلك ، أقل وهي 184 مقابل 207.

قيم معاملات الشد والضغط للتنغستن مرتفعة بشكل غير عادي ، ومقاومة زحف درجة الحرارة هائلة ، وللمعدن موصلية كهربائية وحرارية عالية. التنغستن له معامل مرتفع إلى حد ما انبعاث إلكتروني، والتي يمكن تحسينها بشكل كبير عن طريق خلط العنصر بأكاسيد بعض المعادن الأخرى.

يعتمد لون التنغستن الناتج إلى حد كبير على طريقة إنتاجه. التنغستن المصهور هو معدن رمادي لامع يشبه إلى حد كبير البلاتين. يمكن أن يكون مسحوق التنغستن رماديًا ، رماديًا داكنًا وحتى أسود: كلما كانت حبيبات المسحوق أصغر ، كان لونها أغمق.

يتمتع التنغستن بمقاومة عالية: في درجة حرارة الغرفة لا يتغير في الهواء ؛ عندما تصل درجة الحرارة إلى درجة حرارة حمراء ، يبدأ المعدن في التأكسد ببطء ، مما يؤدي إلى إطلاق أنهيدريد التنغستن. التنغستن غير قابل للذوبان تقريبًا في أحماض الكبريتيك والهيدروفلوريك والهيدروكلوريك. في أكوا ريجيا وحمض النيتريك ، يتأكسد المعدن من السطح. كونه في خليط من حمض الهيدروفلوريك وحمض النيتريك ، يذوب التنجستن ، مكونًا حمض التنجستيك. من بين جميع مركبات التنغستن ، فإن الفوائد الأكثر عملية هي: أنهيدريد التنجستن أو ثالث أكسيد التنغستن ، بيروكسيدات مع الصيغة العامة ME2WOX ، التنغستات ، المركبات التي تحتوي على الكربون ، الكبريت والهالوجينات.

يتكون التنجستن ، الموجود في الطبيعة ، من 5 نظائر مستقرة بأعداد كتلتها 186.184 ، 183 ، 182 ، 181. النظير الأكثر شيوعًا برقم كتلي 184 ، نصيبه 30.64٪. من بين المجموعة النسبية الكاملة للنظائر المشعة الاصطناعية للعنصر رقم 74 ، هناك ثلاثة فقط ذات أهمية عملية: التنغستن 181 (نصف عمره 145 يومًا) ، التنغستن 185 (نصف عمره 74.5 يومًا) ، التنغستن 187 (يبلغ عمر النصف لها 23.85 ساعة). يتم إنتاج كل هذه النظائر في الداخل المفاعلات النوويةفي عملية قصف نظائر التنغستن بالنيوترونات من خليط طبيعي.

تتميز تكافؤ التنغستن بطابع متغير - من 2 إلى 6 ، والأكثر ثباتًا هو التنغستن السداسي التكافؤ ، والمركبات ثلاثية وثنائية التكافؤ لعنصر كيميائي غير مستقرة وليس لها قيمة عملية. نصف قطر ذرة التنغستن هو 0.141 نانومتر.

كلارك التنجستن في قشرة الأرض وفقًا لفينوجرادوف هو 0.00013 جم / طن. متوسط ​​محتواه في التكوين الصخور، غرام / طن: فوق القاعدة - 0.00001 ، أساسي - 0.00007 ، متوسط ​​- 0.00012 ، حامض - 0.00019.

الخواص الكيميائية

لا يتأثر التنجستن بـ: أكوا ريجيا ، كبريتات ، هيدروكلوريك ، هيدروفلوريك وأحماض نيتريك ، محلول مائي من هيدروكسيد الصوديوم ، الزئبق ، بخار الزئبق ، الأمونيا (حتى 700 درجة مئوية) ، الهواء والأكسجين (حتى 400 درجة مئوية) ، هيدروجين ، ماء ، كلوريد الهيدروجين (حتى 600 درجة مئوية) ، أول أكسيد الكربون (حتى 800 درجة مئوية) ، نيتروجين.

بالفعل بعد تسخين طفيف ، يبدأ الفلور الجاف في الاندماج مع التنغستن المقسم بدقة. نتيجة لذلك ، يتم تكوين سداسي فلوريد (الصيغة WF 6) - وهي مادة مثيرة للاهتمام للغاية لها نقطة انصهار 2.5 درجة مئوية ونقطة غليان تبلغ 19.5 درجة مئوية. بعد التفاعل مع الكلور ، يتم تكوين مركب مماثل ، ولكن يكون التفاعل ممكنًا فقط عند درجة حرارة 600 درجة مئوية. WC16 ، بلورات فولاذية زرقاء ، تذوب عند 275 درجة مئوية وتغلي عند 347 درجة مئوية. يشكل التنجستن مركبات مستقرة ضعيفًا مع اليود والبروم: رباعي وثنائي يوديد ، خماسي وثنائي بروميد.

في درجات الحرارة المرتفعة ، يمكن أن يتحد التنجستن مع السيلينيوم والكبريت والنيتروجين والبورون والتيلوريوم والسيليكون والكربون. بعض هذه المركبات صلبة بشكل ملحوظ ، بالإضافة إلى صفات ممتازة أخرى.

ذو أهمية خاصة للكاربونيل (الصيغة W (CO) 6). يتحد التنغستن هنا مع أول أكسيد الكربون ، وبالتالي ، له تكافؤ صفري. يتم إنتاج الكربونيل التنغستن في شروط خاصة، لان إنه غير مستقر للغاية. عند درجة حرارة 0 درجة مئوية ، يتم إطلاقه من محلول خاص على شكل بلورات عديمة اللون ؛ بعد الوصول إلى 50 درجة مئوية ، يتصاعد الكربونيل ؛ عند 100 درجة مئوية ، يتحلل تمامًا. ولكن بفضل هذا المركب يمكن الحصول على طلاءات التنجستن الكثيفة والصلبة (من التنجستن النقي). العديد من مركبات التنجستن نشطة للغاية ، مثل التنجستن نفسه. على سبيل المثال ، أكسيد التنغستن أكسيد التنغستن WO 3 لديه القدرة على البلمرة. في هذه الحالة ، ما يسمى بالمركبات غير المتجانسة (يمكن أن تحتوي جزيئاتها على أكثر من 50 ذرة) وتتشكل مركبات احتكارية.

أكسيد التنجستن (VI) WO 3 هو مادة بلورية صفراء فاتحة تتحول إلى اللون البرتقالي عند تسخينها. الأكسيد لديه نقطة انصهار تبلغ 1473 درجة مئوية ونقطة غليان تبلغ 1800 درجة مئوية. حمض التنجستيك المقابل له غير مستقر ، في محلول الماء يترسب ثنائي الهيدرات ، بينما يفقد جزيء واحد من الماء عند درجة حرارة 70 إلى 100 درجة مئوية ، والجزيء الثاني عند درجة حرارة 180 إلى 350 درجة مئوية .

تميل أنيونات الأحماض التنغستيكية إلى تكوين مركبات متعددة. نتيجة للتفاعل مع الأحماض المركزة ، تتشكل أنهيدريدات مختلطة:

12WO 3 + H 3 PO 4 \ u003d H 3.

نتيجة لتفاعل أكسيد التنجستن والصوديوم المعدني ، يتم الحصول على تنجستات الصوديوم غير المتكافئ ، والذي يسمى "برونز التنجستن":

WO 3 + xNa = Na x WO 3.

في عملية اختزال أكسيد التنجستن بالهيدروجين ، يتم الحصول على أكاسيد رطبة أثناء العزل ، لها حالة أكسدة مختلطة ، وتسمى "التنغستن الأزرق":

WO 3 – n (OH) n، n = 0.5–0.1.

WO 3 + Zn + HCl = ("أزرق") ، W 2 O 5 (OH) (بني)

أكسيد التنغستن (VI) هو وسيط في عملية التصنيعالتنجستن ومركباته. إنه مكون من أصباغ سيراميك معينة ومحفزات هدرجة مهمة صناعيًا.

WCl 6 - يتكون أعلى كلوريد التنجستن نتيجة تفاعل التنجستن المعدني أو أكسيد التنجستن مع الكلور أو الفلور أو رابع كلوريد الكربون. بعد اختزال كلوريد التنجستن بالألمنيوم ، يتم تكوين كربونيل التنجستن مع أول أكسيد الكربون:

WCl 6 + 2Al + 6CO = + 2AlCl 3 (في الأثير)

التنغستن معدن حراري . لها أنواعها الخاصة من العلامات التجارية ، ولكل منها خصائصها الخاصة. هذا العنصر في الجدول الدوري لمندليف هو رقم 74 وله لون رمادي فاتح. نقطة انصهارها هي 3380 درجة. خصائصه الرئيسية هي معامل التمدد الخطي والمقاومة الكهربائية ونقطة الانصهار والكثافة.

خصائص ودرجات التنغستن

التنغستن له خواصه الميكانيكية والفيزيائية الخاصة ، بالإضافة إلى عدة أنواع من الدرجات.

إلى الخصائص الفيزيائيةتضمن:

الخواص الميكانيكية:

• استطالة نسبية - 0٪.
• قوة الشد - 800-1100 ميجا باسكال.
• نسبة بواسون 0.29.
• معامل القص - 151.0 جيجا باسكال.
• معامل المرونة - 415.0 جيجا باسكال.

يتميز هذا المعدن بمعدل تبخر منخفض حتى عند 2000 درجة ونقطة غليان كبيرة جدًا - 5900 درجة. الخصائص التي تحد من استخدام هذه المادة هي مقاومة أكسدة منخفضة ، وهشاشة عالية وكثافة عالية. يبدو مثل الفولاذ. تستخدم لإنتاج سبائك عالية القوة. لا يمكن معالجتها إلا بعد التسخين. تعتمد درجة حرارة التسخين على طريقة المعالجة التي ستنفذها.

يحتوي التنغستن على الدرجات التالية:

منطقة التطبيق

بسبب خصائصه الفريدة ، تم استخدام التنجستن على نطاق واسع. في الصناعة ، يتم استخدامه في شكل نقي وفي السبائك.

التطبيقات الرئيسيةنكون:

عملية إنتاج التنغستن الحراري

تصنف هذه المادة على أنها معدن نادر. يتميز بأحجام صغيرة نسبيًا من الاستهلاك والإنتاج ، فضلاً عن انتشار منخفض في قشرة الأرض. لا شيء من معادن نادرةلا يتم الحصول عليها عن طريق الاسترداد من المواد الخام. في البداية ، يتم معالجته في مركب كيميائي. وأي خام معدني نادر يخضع لإثراء إضافي قبل المعالجة.

هناك ثلاث مراحل رئيسية للحصول على معدن نادر:

1. تحلل الخام. يتم فصل المعدن المستخرج عن الجزء الأكبر من المواد الخام المعالجة. يتركز في الراسب أو المحلول.
2. الحصول على مركب نقي كيميائيا. عزله وتنقيته.
3. يتم عزل المعدن عن المركب الناتج. وبالتالي ، يتم الحصول على مواد نقية بدون شوائب.

في عملية الحصول على التنغستن أيضا هناك عدة مراحل. المواد الخام الأولية هي scheelite و wolframite. عادة ، تحتوي تركيبتها من 0.2 إلى 2٪ تنجستن.

1. يتم تخصيب الخام باستخدام الفصل الإلكتروستاتيكي أو المغناطيسي ، والطفو ، والجاذبية. نتيجة لذلك ، يتم الحصول على تركيز التنجستن ، والذي يحتوي على ما يقرب من 55-65٪ أنهيدريد التنجستن. يتم التحكم في وجود الشوائب أيضًا: البزموت ، الأنتيمون ، النحاس ، القصدير ، الزرنيخ ، الكبريت ، الفوسفور.
2. الحصول على أنهيدريد التنغستن. وهي مادة خام لتصنيع التنغستن المعدني أو كربيده. للقيام بذلك ، يتم تنفيذ عدد من الإجراءات ، مثل: ترشيح الكيك والسبائك ، وتحلل المركزات ، وإنتاج حمض التنغستيك التقني ، وغيرها. نتيجة لهذه الإجراءات ، يجب الحصول على منتج يحتوي على 99.9 ٪ من ثالث أكسيد التنغستن.
3. الحصول على المسحوق. في شكل مسحوق ، يمكن الحصول على معدن نقي من أنهيدريد. لهذا ، يتم إجراء الاختزال بالكربون أو الهيدروجين. يتم إجراء اختزال الكربون بشكل أقل تكرارًا لأن الأنهيدريد مشبع بالكربيدات وهذا يؤدي إلى هشاشة المعدن وسوء المعالجة. عند الحصول على مسحوق ، يتم استخدام طرق خاصة تسمح لك بالتحكم في شكل وحجم الحبوب والتركيبات الكيميائية الحبيبية.
4. الحصول على التنغستن المضغوط. في الأساس ، في شكل سبائك أو قضبان ، يكون فارغًا لتصنيع المنتجات شبه المصنعة: الشريط ، والقضبان ، والأسلاك ، وغيرها.

منتجات التنغستن

يستخدم التنجستن لصنع العديد من العناصر الضرورية للاقتصاد ، مثل الأسلاك والقضبان وغيرها.

الحانات

واحدة من أكثر المنتجات شيوعًا المصنوعة من هذه المواد المقاومة للحرارة هي قضبان التنغستن. مادة البداية لتصنيعها هي قضيب.

للحصول على قضيب من قضيب ، يتم تشكيله باستخدام آلة تزوير دوارة.

يتم إجراء عملية التطريق عند تسخينها ، لأن هذا المعدن هش للغاية في درجة حرارة الغرفة. هناك عدة مراحل في تزوير. في كل أشرطة لاحقة ، يتم الحصول على أقطار أصغر.

في المرحلة الأولى ، يتم الحصول على قضبان يصل قطرها إلى 7 ملم إذا كان طول القضيب من 10 إلى 15 سم. يجب أن تكون درجة حرارة قطعة العمل أثناء عملية التطريق 1450-1500 درجة. عادة ما تكون مادة التسخين الموليبدينوم. بعد المرحلة الثانية ، يصل قطر القضبان إلى 4.5 ملم. تبلغ درجة حرارة القضيب أثناء إنتاجه حوالي 1250-1300 درجة. في المرحلة التالية ، يصل قطر القضبان إلى 2.75 ملم.

يتم إنتاج قضبان الدرجات VCh و VA في درجات حرارة أقل من الدرجات VI و VL و VT.

إذا تم الحصول على قطعة العمل عن طريق الصهر ، فلن يتم إجراء عملية تزوير على الساخن. هذا يرجع إلى حقيقة أن هذه السبائك لها هيكل بلوري خشن. عند استخدام الطرق الساخنة ، قد تظهر كسور وشقوق.

في هذا الوضع سبائك التنغستنتعرض لضغط مزدوج ساخن (درجة تشوه تقريبية 90٪). يتم الضغط الأول عند درجة حرارة 1800-1900 درجة ، والثاني - 1350-1500. بعد ذلك ، يتم تشكيل الفراغات على الساخن للحصول على قضبان التنجستن منها.

تستخدم هذه المنتجات في العديد من الصناعات. واحدة من أكثرها شيوعًا هي أقطاب لحام غير قابلة للاستهلاك. بالنسبة لهم ، فإن القضبان المصنوعة من الدرجات VL و VL و VT مناسبة. تستخدم قضبان الدرجات MV و VR و VA كسخانات ، وتستخدم في الأفران التي يمكن أن تصل درجة حرارتها إلى 3 آلاف درجة في الفراغ أو الغاز الخامل أو الغلاف الجوي الهيدروجيني. يمكن استخدام قضبان التنغستن ككاثودات لشحن الغاز والأجهزة الإلكترونية ، فضلاً عن أنابيب الراديو.

أقطاب كهربائية

أحد المكونات الرئيسية الضرورية للحام هي أقطاب اللحام. في اللحام القوسي ، يتم استخدامها على نطاق واسع. إنه ينتمي إلى الطبقة الحرارية للحام ، والتي يتم فيها الصهر بسبب الطاقة الحرارية. اللحام القوسي الأوتوماتيكي أو شبه الأوتوماتيكي أو اليدوي هو الأكثر شيوعًا. يتم إنشاء قوس فولتية طاقة حرارية، والذي يقع بين المنتج والإلكترود. يُطلق على القوس شحنة كهربائية قوية ومستقرة في جو مؤين من أبخرة المعادن والغازات. لإنشاء قوس ، يقوم القطب بتوصيل تيار كهربائي إلى موقع اللحام.

يسمى قطب اللحام بقضيب سلكي يطبق عليه طلاء (متغيرات ممكنة أيضًا بدون طلاء). هناك العديد من الأقطاب الكهربائية المختلفة للحام. هم بصماتالقطر والطول والتركيب الكيميائي. تستخدم أقطاب كهربائية مختلفة في لحام سبائك أو معادن معينة. أهم نوع من التصنيف هو تقسيم الأقطاب الكهربائية إلى غير قابلة للاستهلاك وقابلة للاستهلاك.

أقطاب اللحام المستهلكةأثناء اللحام ، يتم صهرها ، حيث يتم لحام معدنها مع المعدن من الجزء المنصهر ، مما يؤدي إلى تجديد حوض اللحام. هذه الأقطاب الكهربائية مصنوعة من النحاس والصلب.

لكن الأقطاب الكهربائية غير المستهلكة لا تذوب أثناء اللحام. وتشمل هذه أقطاب التنغستن والكربون. عند اللحام ، من الضروري توفير مادة حشو تذوب وتشكل حوض لحام بالمواد المنصهرة للعنصر الملحوم. لهذه الأغراض ، تستخدم قضبان اللحام أو الأسلاك بشكل رئيسي. يمكن أن تكون أقطاب اللحام غير مطلية ومغلفة. مسرحيات الغلاف دورا هاما. يمكن أن تضمن مكوناته إنتاج معدن اللحام بخصائص وتكوين معين ، وحماية المعدن المنصهر من تأثير الهواء وحرق القوس المستقر.

قد تكون المكونات الموجودة في الطلاء مزيلة للأكسدة ، أو تشكل الخبث ، أو تكون غازية ، أو مثبتة ، أو تعمل في صناعة السبائك. يمكن أن يكون الطلاء من السليلوز أو القاعدة أو الروتيل أو الحمضي.

تستخدم أقطاب التنغستن في لحام المعادن غير الحديدية ، وكذلك سبائكها ، والفولاذ عالي السبائك. قطب التنغستن الجيد مناسب للتعليم اللحامزيادة القوة ، في حين أن الأجزاء قد يكون لها تركيبة كيميائية مختلفة.

تتميز منتجات التنجستن بجودة عالية جدًا وقد وجدت تطبيقاتها في العديد من الصناعات ، وفي بعضها لا يمكن الاستغناء عنها.

وزارة التعليم والعلوم في الاتحاد الروسي

معهد سيفرسكي التكنولوجي - فرع

مؤسسة تعليمية حكومية اتحادية مستقلة

التعليم المهني العالي

"الجامعة الوطنية للبحوث النووية" MEPhI "

قسم ChiTMSE

تنجستن

مجردة عن الانضباط

"فصول مختارة في كيمياء العناصر"

طالب غرام. D-143

أندروسوف ف.

"____" ___________ 2014

التحقق

أستاذ مشارك في قسم ChiTMSE

Bezrukova S.A.

"____" _________ 2014

سيفرسك 2014

مقدمة

تاريخ أصل الاسم

إيصال

الخصائص الفيزيائية

الخواص الكيميائية

1. طلب

   1. التنغستن المعدني

      مركبات التنجستن

الدور البيولوجي

استنتاج

فهرس

مقدمة

التنجستن هو عنصر كيميائي برقم ذري 74 في الجدول الدوري للعناصر الكيميائية لـ D. I. Mendeleev ، يُشار إليه بالرمز W (lat. Wolframium). في ظل الظروف العادية ، يكون معدنًا انتقاليًا صلبًا ولامعًا ورماديًا فضيًا.

التنغستن هو أكثر المعادن مقاومة للحرارة. فقط العنصر غير المعدني ، الكربون ، له نقطة انصهار أعلى. مقاومة كيميائيا في ظل الظروف القياسية.

تاريخ أصل الاسم

تم نقل اسم ولفراميوم إلى العنصر من معدن ولفراميت المعروف منذ القرن السادس عشر. تسمى "رغوة الذئب" - "سبوما لوبي" باللاتينية ، أو "وولف رام" بالألمانية. يرجع الاسم إلى حقيقة أن التنغستن المصاحب لخامات القصدير يتدخل في صهر القصدير وتحويله إلى رغوة من الخبث ("يلتهم القصدير مثل الذئب والأغنام").

حاليًا ، في الولايات المتحدة الأمريكية وبريطانيا العظمى وفرنسا ، يستخدم اسم "التنجستن" (السويدي تونغ ستين - "الحجر الثقيل") للتنغستن.

في عام 1781 ، حصل الكيميائي السويدي الشهير شيل ، الذي عالج معدن السكيليت بحمض النيتريك ، على "حجر ثقيل" أصفر (ثالث أكسيد التنغستن). في عام 1783 ، أفاد الكيميائيون الإسبان ، الأخوان إلوارد ، بالحصول على أكسيد أصفر من معدن جديد قابل للذوبان في الأمونيا والمعدن نفسه من معدن الساكسوني. في الوقت نفسه ، كان أحد الإخوة فاوستو في السويد عام 1781 وتواصل مع شيله. لم يدعي سكيل اكتشاف التنغستن ، ولم يصر الأخوان إلوارد على أولويتهم.

إيصال

مركزات الولفراميت والسكيليت (50-60٪ WO 3) تستخدم كمواد خام لإنتاج التنجستن.

يتم صهر Ferrotungsten (سبيكة من الحديد مع 65-80٪ تنجستن) مباشرة من المركزات ، والتي تستخدم في إنتاج الصلب ؛ للحصول على التنغستن وسبائكه ومركباته ، يتم عزل أنهيدريد التنجستن من المركز.

في الصناعة ، تُستخدم عدة طرق للحصول على WO 3:

1. تتحلل مركزات السكيليت في الأوتوكلاف بمحلول الصودا عند 180-200 درجة مئوية (يتم الحصول على محلول تقني من تنجستات الصوديوم) أو حمض الهيدروكلوريك (يتم الحصول على حمض تنجستيك تقني):

1. CaWO 4 (تلفزيون) + Na 2 CO 3 (l) = Na 2 WO 4 (l) + CaCO 3 (تلفزيون)

2. CaWO 4 (tv) + 2 HCl (l) \ u003d H 2 WO 4 (tv) + CaCl 2 (محلول).

تتحلل مركزات الولفراميت إما عن طريق التلبيد بالصودا عند 800-900 درجة مئوية ، يليها ترشيح Na 2 WO 4 بالماء ، أو عن طريق المعالجة بمحلول هيدروكسيد الصوديوم عند التسخين. عندما تتحلل بواسطة عوامل قلوية (صودا أو صودا كاوية) ، يتشكل محلول Na 2 WO 4 ، ملوث بالشوائب. بعد فصلهم عن المحلول ينبعث H 2 WO 4. للحصول على رواسب خشنة وسهلة الترشيح وقابلة للغسل ، يتم ترسيب CaWO 4 أولاً من محلول Na 2 WO 4 ، والذي يتحلل بعد ذلك بحمض الهيدروكلوريك. يحتوي H2 WO 4 المجفف على 0.2 - 0.3٪ شوائب.

عن طريق تكليس H 2 WO 4 عند 700-800 درجة مئوية ، يتم الحصول على WO 3 ومنه يتم الحصول على سبائك صلبة.

2. لإنتاج التنغستن المعدني ، يتم تنقية H 2 WO 4 بشكل إضافي بطريقة الأمونيا - عن طريق إذابة في الأمونيا وبلورة الأمونيوم paratungstate 5 (NH 4) 2 O 12WO 3 nH 2 O. يؤدي تكليس هذا الملح إلى إنتاج WO 3 النقي.

3. يتم الحصول على مسحوق التنغستن عن طريق اختزال WO 3 بالهيدروجين (وفي إنتاج السبائك الصلبة - مع الكربون أيضًا) في الأفران الكهربائية الأنبوبية عند 700-850 درجة مئوية. يتم الحصول على المعدن المضغوط من المسحوق بطريقة السيرميت ، أي بالضغط في قوالب فولاذية تحت ضغط 3000-5000 (كجم * ث / سم 2) والمعالجة الحرارية للفراغات المضغوطة - قضبان. تتم المرحلة الأخيرة من المعالجة الحرارية - التسخين حتى حوالي 3000 درجة مئوية في أجهزة خاصة مباشرة عن طريق تمرير تيار كهربائي عبر القضيب في جو هيدروجين. نتيجة لذلك ، يتم الحصول على التنجستن ، والذي يفسح المجال جيدًا لمعالجة الضغط (تزوير ، رسم ، درفلة ، إلخ) عند تسخينه.

الخصائص الفيزيائية

التنغستن معدن رمادي فاتح لامع مع أعلى نقاط انصهار وغليان مثبتة (يُفترض أن seaborgium أكثر مقاومة للحرارة ، ولكن حتى الآن لا يمكن تحديد ذلك بشكل قاطع - عمر سيبورجيوم قصير جدًا). نقطة الانصهار - 3695 كلفن (3422 درجة مئوية) ، يغلي عند 5828 كلفن (5555 درجة مئوية). كثافة التنجستن النقي 19.25 جم / سم مكعب. لها خصائص بارامغناطيسية. صلابة برينل 488 كجم / مم 2 ، المقاومة الكهربائية عند 20 درجة مئوية - 55 · 10−9 أوم · م ، عند 2700 درجة مئوية - 904 · 10−9 أوم · م. يفسح المجال بشكل جيد للتزوير ويمكن سحبه في خيط رفيع.

الخواص الكيميائية

لديها التكافؤ الثاني والثالث والسادس. الأكثر استقرارًا هو التكافؤ التنغستن السادس. مركبات التكافؤ الثاني والثالث من التنغستن غير مستقرة وليس لها أهمية عملية.

في ظل الظروف العادية ، يكون التنجستن مقاومًا كيميائيًا. عند درجة حرارة 400-500 درجة مئوية ، يتأكسد في الهواء إلى WO 3. يقوم بخار الماء بأكسدته بشكل مكثف فوق 600 درجة مئوية إلى WO 3. تتفاعل الهالوجينات والكبريت والكربون والسيليكون والبورون مع التنجستن في درجات حرارة عالية (الفلور مع مسحوق التنجستن - في درجة حرارة الغرفة). لا يتفاعل التنجستن مع الهيدروجين حتى نقطة الانصهار ؛ مع النيتروجين فوق 1500 درجة مئوية تشكل نيتريد. في ظل الظروف العادية ، يكون التنغستن مقاومًا لأحماض الهيدروكلوريك والكبريتيك والنتريك والهيدروفلوريك ، وكذلك للأحماض المائية ؛ عند 100 درجة مئوية ، يتفاعل معهم بشكل ضعيف ؛ يذوب بسرعة في خليط من أحماض الهيدروفلوريك والنتريك.

في المحاليل القلوية ، عند تسخينها ، يذوب التنغستن قليلاً ، وفي القلويات المنصهرة مع الوصول إلى الهواء أو في وجود عوامل مؤكسدة - بسرعة ؛ في هذه الحالة ، تتشكل التنغستات.

يشكل التنغستن أربعة أكاسيد:

أعلى - WO 3 (أنهيدريد التنجستن) ،

أقل - WO 2 و

اثنان متوسط ​​W 10 O 29 و W 4 O 11.

أنهيدريد التنجستيك عبارة عن مسحوق بلوري أصفر ليموني يذوب في المحاليل القلوية لتكوين التنغستات. عندما يتم تقليله مع الهيدروجين ، تتشكل أكاسيد منخفضة وتنجستن على التوالي.

يناظر أنهيدريد التنغستيك حمض التنجستيك H 2 WO 4 - مسحوق أصفر ، غير قابل للذوبان عمليا في الماء والأحماض. عندما تتفاعل مع محاليل القلويات والأمونيا ، تتشكل محاليل التنغستات. عند 188 درجة مئوية ، يتحلل H 2 WO 4 ليشكل WO 3 والماء.

مع الكلور ، يشكل التنغستن سلسلة من الكلوريدات وأوكسي كلوريد. أهمها: WCl 6 (تذوب 275 درجة مئوية ، tbp 348 درجة مئوية) و WO 2 Cl 2 (tmelt 266 درجة مئوية ، تسامي فوق 300 درجة مئوية) ، يتم الحصول عليها عن طريق عمل الكلور على أنهيدريد التنجستن في وجود من الفحم.

مع الكبريت ، يشكل التنغستن نوعين من الكبريتيدات WS 2 و WS 3.

كربيدات التنجستن WC (تذوب 2900 درجة مئوية) و W 2 C (تذوب 2750 درجة مئوية) هي مركبات حرارية صلبة ؛ تم الحصول عليها عن طريق تفاعل التنجستن مع الكربون عند 1000-1500 درجة مئوية

النظائر

يتكون التنجستن الطبيعي من خمسة نظائر (180 واط ، 182 واط ، 183 واط ، 184 واط ، 186 واط). تم إنشاء وتحديد 30 نويدات مشعة أخرى بشكل مصطنع (الجدول 1). في عام 2003 ، تم اكتشاف النشاط الإشعاعي الضعيف للغاية للتنغستن الطبيعي (حوالي اثنين من الاضمحلال لكل جرام من العنصر في السنة) ، بسبب نشاط α 180 واط ، والذي يبلغ نصف العمر 1.8 × 10 18 سنة

الجدول 1.

رمزنوكليد			كتلة النظائر (a.u.m.)	نصف العمر (T. 1/2 )		تدور التكافؤ للنواة
	طاقة الإثارة
				1.2 10 18 سنة
				مستقر
				مستقر
				مستقر
				مستقر

طلب

لم يجد التنغستن تطبيقًا عمليًا لفترة طويلة. وفقط في نهاية القرن التاسع عشر ، بدأ استخدام الخصائص الرائعة لهذا المعدن في الصناعة. حاليًا ، يتم استخدام حوالي 80 ٪ من التنغستن المستخرج في فولاذ التنغستن ، ويستخدم حوالي 15 ٪ من التنغستن للإنتاج سبائك صلبة. مجال مهم لتطبيق التنغستن النقي والسبائك النقية منه هو الصناعة الكهربائية ، حيث يتم استخدامه في تصنيع خيوط المصابيح الكهربائية ، لأجزاء من مصابيح الراديو وأنابيب الأشعة السينية ، والمعدات الكهربائية للسيارات والجرارات ، الأقطاب الكهربائية للتلامس ، لحام الهيدروجين الذري وقوس الأرجون ، سخانات الأفران الكهربائية ، إلخ. وجدت مركبات التنجستن تطبيقات في إنتاج الأقمشة المقاومة للحريق والمقاومة للماء والموزنة ، كمحفزات في الصناعة الكيميائية.

التنغستن المعدني

يتم تعزيز قيمة التنجستن بشكل خاص من خلال قدرته على تكوين سبائك من معادن مختلفة - الحديد والنيكل والكروم والكوبالت والموليبدينوم ، والتي يتم تضمينها في الفولاذ بكميات مختلفة. يتفاعل التنجستن ، المضاف بكميات صغيرة إلى الفولاذ ، مع الشوائب الضارة من الكبريت والفوسفور والزرنيخ الموجودة فيه ويبطل مفعولها. تأثير سيء. نتيجة لذلك ، يتلقى الفولاذ مع إضافة التنغستن صلابة عالية ، وحرارة ومرونة ومقاومة للأحماض.

الجميع يعلم جودة عاليةشفرات مصنوعة من الفولاذ الدمشقي ، والتي تحتوي على نسبة قليلة من خليط التنجستن. ايضا في. في عام 1882 ، بدأ استخدام التنغستن في صناعة الرصاص. تحتوي القذائف الخارقة للدروع المصنوعة من الصلب والبنادق على التنجستن أيضًا.

يستخدم الفولاذ المضاف إليه مادة التنغستن لتصنيع نوابض متينة للسيارات وعربات السكك الحديدية والينابيع والأجزاء المهمة من الآليات المختلفة. تتحمل القضبان المصنوعة من فولاذ التنجستن الأحمال الثقيلة وتتمتع بعمر خدمة أطول بكثير من القضبان المصنوعة من الفولاذ التقليدي. الميزة الرائعة للصلب مع إضافة 91.8٪ من التنجستن هي قدرته على التصلب الذاتي ، أي مع زيادة الأحمال ودرجات الحرارة ، يصبح هذا الفولاذ أقوى. كانت هذه الخاصية هي الأساس لتصنيع سلسلة كاملة من الأدوات من ما يسمى بـ "فولاذ الأداة عالي السرعة". جعل استخدام القواطع منه من الممكن في وقت واحد زيادة سرعة معالجة الأجزاء على آلات القطع المعدنية عدة مرات.

ومع ذلك ، فإن الأدوات المصنوعة من الفولاذ عالي السرعة أبطأ 35 مرة من أدوات الكربيد. وتشمل مركبات التنجستن مع الكربون (الكربيدات) والبورون (البوريدات). هذه السبائك قريبة من الماس في الصلابة. إذا تم التعبير عن الصلابة الشرطية لأقسى المواد - الماس ، على أنها 10 نقاط (على مقياس موس) ، فإن صلابة كربيد التنجستن هي 9.8. من بين السبائك فائقة الصلابة ، سبيكة الكربون المشهورة مع التنجستن وإضافة الكوبالت - ستفوز. تم إهمال Pobedit نفسه ، ولكن تم الاحتفاظ بهذا الاسم فيما يتعلق بمجموعة كاملة من السبائك الصلبة. في الصناعة الهندسية ، يتم أيضًا تصنيع قوالب مكابس الحدادة من السبائك الصلبة. تبلى أبطأ بنحو ألف مرة من الفولاذ.

من المجالات المهمة والمثيرة للاهتمام بشكل خاص لتطبيق التنغستن تصنيع خيوط (خيوط) للمصابيح المتوهجة الكهربائية. يستخدم التنغستن النقي لصنع خيوط المصباح الكهربائي. الضوء المنبعث من خيوط التنجستن الساخنة قريب من ضوء النهار. كما أن كمية الضوء المنبعثة من مصباح به خيوط تنجستن أعلى بعدة مرات من إشعاع المصابيح من خيوط مصنوعة من معادن أخرى (الأوزميوم والتنتالوم). إن انبعاث الضوء (الكفاءة المضيئة) للمصابيح الكهربائية ذات خيوط التنجستن أعلى بعشر مرات من المصابيح ذات الفتيل الكربوني المستخدمة سابقًا. إن سطوع التوهج والمتانة والكفاءة في استهلاك الكهرباء وانخفاض تكاليف المعدن وسهولة تصنيع المصابيح الكهربائية مع خيوط التنجستن زودهم بأوسع تطبيق في الإضاءة.

تم اكتشاف الاحتمالات الواسعة لاستخدام التنجستن نتيجة للاكتشاف الذي قام به الفيزيائي الأمريكي الشهير روبرت ويليامز وود. في إحدى التجارب ، لفت R. Wood الانتباه إلى حقيقة أن توهج خيوط التنغستن من الجزء الأخير من أنبوب الكاثود في تصميمه يستمر حتى بعد فصل الأقطاب الكهربائية عن البطارية. أثار هذا إعجاب معاصريه لدرجة أن R. Wood بدأ يطلق عليه الساحر. أظهرت الدراسات أنه حول خيوط التنجستن الساخنة ، يحدث التفكك الحراري لجزيئات الهيدروجين ؛ تتفتت إلى ذرات فردية. بعد إيقاف الطاقة ، تتحد ذرات الهيدروجين في جزيئات ، وبذلك يتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة الحرارية ، كافية لتسخين خيوط التنغستن الرقيقة وجعلها تتوهج. بناءً على هذا التأثير ، تم تطوير نوع جديد من اللحام المعدني - الهيدروجين الذري ، والذي أتاح لحام أنواع مختلفة من الفولاذ والألمنيوم والنحاس والنحاس الأصفر في صفائح رقيقة باستخدام لحام نظيف وحتى. يستخدم التنغستن المعدني كأقطاب كهربائية. تستخدم أقطاب التنغستن أيضًا في لحام الأرجون القوسي الأكثر انتشارًا.

في الصناعة الكيميائية ، يتم استخدام سلك التنجستن ، الذي يتميز بمقاومة عالية للأحماض والقلويات ، في صناعة شاشات الترشيح المختلفة. وجد التنجستن أيضًا التطبيق كعامل مساعد ، حيث يساعد في تغيير معدل التفاعلات الكيميائية في العملية التكنولوجية. تُستخدم مجموعة من مركبات التنغستن في الظروف الصناعية والمختبرية كواشف لتحديد البروتين والمركبات العضوية وغير العضوية الأخرى.

مركبات التنجستن

ثالث أكسيد التنغستن(WO 3) يستخدم للحصول على كربيدات التنجستن والهاليدات ، كصبغة صفراء في تلوين الزجاج والسيراميك. إنه محفز لهدرجة وتكسير الهيدروكربونات.

حمض التنجستيك(H 2 WO 4) يستخدم كمادة وصبغ في صناعة النسيج. حمض التنجستيك هو وسيط في إنتاج التنغستن.

ولفرام كربيد(WC) يستخدم بنشاط في الهندسة لتصنيع الأدوات التي تتطلب صلابة عالية ومقاومة للتآكل ، وكذلك للأسطح المقاومة للاهتراء للأجزاء التي تعمل في ظل ظروف التآكل الشديد مع أحمال الصدمات المعتدلة. تُستخدم هذه المواد في تصنيع مختلف القواطع ، والأقراص الكاشطة ، والمثاقب ، والقواطع ، ولقم الثقب ، وأدوات القطع الأخرى. درجة الكربيد المعروفة باسم "الفوز" هي 90٪ كربيد التنجستن.