Wolframmetall. Wolfram: Anwendung, Eigenschaften und chemische Eigenschaften

Mutter Natur hat die Menschheit mit nützlichen chemischen Elementen bereichert. Einige von ihnen sind in seinen Eingeweiden versteckt und in relativ geringen Mengen enthalten, aber ihre Bedeutung ist sehr groß. Einer davon ist Wolfram. Seine Verwendung beruht auf besonderen Eigenschaften.

Entstehungsgeschichte

Das 18. Jahrhundert – das Jahrhundert der Entdeckung des Periodensystems – wurde grundlegend in der Geschichte dieses Metalls.

Zuvor wurde die Existenz einer bestimmten Substanz, die Bestandteil der Mineralgesteine ​​​​ist, akzeptiert, was das Verhütten der notwendigen Metalle aus ihnen verhinderte. Beispielsweise war die Gewinnung von Zinn schwierig, wenn das Erz ein solches Element enthielt. Die unterschiedlichen Schmelztemperaturen und chemischen Reaktionen führten zur Bildung von Schlackenschaum, der die Zinnausbeute verringerte.

Im 8. Jahrhundert wurde das Metall nacheinander von dem schwedischen Wissenschaftler Scheele und den Spaniern, den Brüdern Eluard, entdeckt. Dies geschah als Ergebnis chemischer Experimente zur Oxidation von Mineralgesteinen - Scheelit und Wolframit.

Eingetragen im Periodensystem der Elemente gemäß der Ordnungszahl 74. Ein seltenes Refraktärmetall mit einer Atommasse von 183,84 ist Wolfram. Seine Verwendung ist auf ungewöhnliche Eigenschaften zurückzuführen, die bereits im 20. Jahrhundert entdeckt wurden.

Wo suchen?

Nach der Zahl in den Eingeweiden der Erde ist es "dünn besiedelt" und rangiert auf Platz 28. Es ist Bestandteil von etwa 22 verschiedenen Mineralien, aber nur 4 davon sind für seine Gewinnung essentiell: Scheelit (enthält etwa 80 % Trioxid), Wolframit, Ferberit und Hübnerit (sie enthalten jeweils 75-77 %). Die Zusammensetzung der Erze enthält meistens Verunreinigungen, in einigen Fällen wird eine parallele "Extraktion" von Metallen wie Molybdän, Zinn, Tantal usw. durchgeführt. Die größten Vorkommen befinden sich in China, Kasachstan, Kanada, den USA, es gibt auch in Russland, Portugal, Usbekistan.

Wie empfangen sie?

Aufgrund der besonderen Eigenschaften sowie des geringen Gehalts in den Gesteinen ist die Technologie zur Gewinnung von reinem Wolfram ziemlich kompliziert.

1. Magnetische Trennung, elektrostatische Trennung oder Flotation zur Anreicherung von Erz auf 50-60 % Konzentration
2. Isolierung von 99 % Oxid durch chemische Reaktionen mit alkalischen oder sauren Reagenzien und schrittweise Reinigung des resultierenden Niederschlags.
3. Reduktion von Metall mit Kohlenstoff oder Wasserstoff, Ausbeute des entsprechenden Metallpulvers.
4. Herstellung von Barren oder gesinterten Pulverbriketts.

Eine der wichtigsten Stufen bei der Herstellung metallurgischer Produkte ist die Pulvermetallurgie. Es basiert auf dem Mischen von feuerfesten Metallpulvern, deren Pressen und anschließendem Sintern. Auf diese Weise erhält man eine Vielzahl technologisch wichtiger Legierungen, deren Verwendung vor allem in der industrielle Produktion Schneidwerkzeuge mit erhöhter Leistung und Haltbarkeit.

Physikalische und chemische Eigenschaften

Wolfram ist ein hochschmelzendes und schweres Silbermetall mit einem raumzentrierten Kristallgitter.

• Schmelzpunkt - 3422 ˚С.
• Siedepunkt - 5555 ˚С.
• Dichte - 19,25 g / cm 3.

Es ist ein guter elektrischer Leiter. Magnetisiert nicht. Einige Mineralien (z. B. Scheelit) sind lumineszierend.

Beständig gegen Säuren, aggressive Substanzen bei hohen Temperaturen, Korrosion und Alterung. Wolfram trägt auch zur Deaktivierung des Einflusses negativer Verunreinigungen in Stählen, zur Verbesserung seiner Hitzebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Zuverlässigkeit bei. Die Verwendung solcher Eisen-Kohlenstoff-Legierungen ist durch ihre Herstellbarkeit und Verschleißfestigkeit gerechtfertigt.

Mechanische und technologische Eigenschaften

Wolfram - hart, langlebiges Metall. Seine Härte beträgt 488 HB, seine Zugfestigkeit 1130-1375 MPa. Im kalten Zustand ist es kein Plastik. Bei einer Temperatur von 1600 ˚С steigt die Plastizität bis zu einem Zustand der absoluten Anfälligkeit für Druckbehandlung: Schmieden, Walzen, Ziehen. Es ist bekannt, dass aus 1 kg dieses Metalls ein Faden mit einer Gesamtlänge von bis zu 3 km hergestellt werden kann.

Die maschinelle Bearbeitung ist aufgrund übermäßiger Härte und Sprödigkeit schwierig. Zum Bohren, Drehen, Fräsen werden pulvermetallurgisch hergestellte Hartmetall-Wolfram-Kobalt-Werkstoffe verwendet. Seltener, bei niedrigen Drehzahlen und besonderen Bedingungen, werden Werkzeuge aus legiertem Wolfram-Schnellarbeitsstahl verwendet. Standard-Schneidprinzipien sind nicht anwendbar, da die Ausrüstung extrem schnell verschleißt und das verarbeitete Wolfram reißt. Folgende Technologien kommen zum Einsatz:

1. Chemische Behandlung und Imprägnierung der Oberflächenschicht, einschließlich der Verwendung von Silber für diesen Zweck.
2. Oberflächenerwärmung mit Hilfe von Öfen, Gasflamme, elektrischer Strom von 0,2 A. Die zulässige Temperatur, bei der die Plastizität leicht zunimmt und sich dementsprechend das Schneiden verbessert, beträgt 300-450 ˚С.
3. Schneiden von Wolfram mit niedrigschmelzenden Stoffen.

Das Schärfen und Schleifen sollte mit Hilfe von Diamant und seltener mit Korund durchgeführt werden.

Das Schweißen dieses Refraktärmetalls erfolgt hauptsächlich unter Einwirkung eines Lichtbogens, Wolfram- oder Kohlenstoffelektroden in einem Inertgas- oder Flüssigkeitsschutz. Auch Kontaktschweißen ist möglich.

Dieses besondere Chemisches Element hat Eigenschaften, die es von der allgemeinen Masse unterscheiden. So verbessert es beispielsweise durch seine hohe Hitzebeständigkeit und Verschleißfestigkeit die Qualität und Schneidfähigkeit von legierten wolframhaltigen Stählen, und der hohe Schmelzpunkt ermöglicht die Herstellung von Glühfäden und Schweißelektroden.

Anwendung

Seltenheit, Ungewöhnlichkeit und Bedeutung bestimmen die weit verbreitete Verwendung eines Metalls namens Wolfram - Wolfram in der modernen Technologie. Eigenschaften und Anwendung rechtfertigen den hohen Aufwand und die Nachfrage. Hoher Schmelzpunkt, Härte, Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Beständigkeit gegen chemische Angriffe und Korrosion, Verschleißfestigkeit und Schneideigenschaften - das sind seine wichtigsten Trümpfe. Anwendungsfälle:

1. Glühfäden.
2. um schnelllaufende, verschleißfeste, hitzebeständige und hitzebeständige Eisen-Kohlenstoff-Legierungen zu erhalten, die zur Herstellung von Bohrern und anderen Werkzeugen, Stempeln, Federn und Federn, Schienen verwendet werden.
3. Herstellung von „pulverförmigen“ Hartlegierungen, die hauptsächlich als hochverschleißfeste Schneid-, Bohr- oder Presswerkzeuge eingesetzt werden.
4. Elektroden für das Argon-Lichtbogen- und Widerstandsschweißen.
5. Fertigung von Teilen für die Röntgen- und Funktechnik, diverse technische Lampen.
6. Spezielle Leuchtfarben.
7. Draht und Teile für Chemieindustrie.
8. Verschiedene praktische Kleinigkeiten, zum Beispiel Mormyshki zum Angeln.

Verschiedene Legierungen, darunter Wolfram, werden immer beliebter. Der Umfang solcher Materialien ist manchmal überraschend - von der Schwerindustrie bis zur Leichtindustrie, wo Stoffe mit besonderen Eigenschaften (z. B. feuerfest) hergestellt werden.

Universelle Materialien gibt es nicht. Jedes bekannte Element und geschaffene Legierungen zeichnen sich durch ihre Einzigartigkeit und Notwendigkeit für bestimmte Bereiche des Lebens und der Industrie aus. Einige von ihnen haben jedoch spezielle Eigenschaften, die bisher nicht realisierbare Prozesse ermöglichen. Ein solches Metall ist Wolfram. Seine Anwendung ist nicht breit genug, wie Stahl, aber jede der Optionen ist äußerst nützlich und notwendig für die Menschheit.

Wolfram ist ein chemisches Element der 4. Gruppe mit der Ordnungszahl 74 im Periodensystem von Dmitry Ivanovich Mendeleev, bezeichnet als W (Wolframium). Das Metall wurde 1783 von zwei spanischen Chemikerbrüdern aus Eluyar entdeckt und isoliert. Der Name „Wolframium“ selbst wurde auf das Element aus dem zuvor bekannten Mineral Wolframit übertragen, das bereits im 16. Jahrhundert bekannt war und damals „Wolf“ hieß Schaum", oder "Spumalupi" auf Latein, auf Deutsch dieser Satz klingt wie "WolfRahm" (Wolfram). Derzeit wird in den USA, Frankreich, Großbritannien und einigen anderen Ländern der Name "Wolfram" (vom schwedischen Wolfram, was übersetzt "schwerer Stein" bedeutet) verwendet, um Wolfram zu benennen.

Wolfram ist ein graues hartes Übergangsmetall. Die Hauptanwendung von Wolfram ist die Rolle der Basis in feuerfesten Materialien in der Metallurgie. Wolfram ist extrem feuerfest, unter normalen Bedingungen ist das Metall chemisch beständig.

Wolfram unterscheidet sich von allen anderen Metallen durch seine außergewöhnliche Härte, Schwere und Unschmelzbarkeit. Die Dichte dieses Metalls ist fast doppelt so hoch wie die von Blei, nämlich 1,7-mal. Bei all dem ist die Atommasse von Wolfram geringer und hat einen Wert von 184 gegenüber 207 für Blei.

Wolfram ist ein hellgraues Metall, die Schmelz- und Siedepunkte dieses Metalls sind am höchsten. Aufgrund der Plastizität und Unschmelzbarkeit von Wolfram ist es möglich, es als Filamente in Beleuchtungsgeräten, in Bildröhren und auch in anderen Vakuumröhren zu verwenden.

Zwanzig Wolframmineralien sind bekannt. Am häufigsten: Mineralien der Wolframit-Scheelit-Gruppe, die von industrieller Bedeutung sind. Weniger verbreitet ist Wolframitsulfid, d.h. Wolframsit (WS2) und oxidartige Verbindungen - Ferro- und Cuprotungtit, Wolfram, Hydrowolfram. Vads, Psilomelane mit einem hohen Gehalt an Wolfram, sind weit verbreitet.

Wolfram-Filament-Flugzeugrumpf

Je nach Vorkommensbedingungen, Morphologie und Art der Wolframvorkommen werden offene, untertägige und kombinierte Verfahren zu deren Erschließung eingesetzt.

Derzeit gibt es keine Verfahren zur Gewinnung von Wolfram direkt aus Konzentraten. Dabei werden aus dem Konzentrat zunächst Zwischenverbindungen isoliert, aus denen dann metallisches Wolfram gewonnen wird. Die Isolierung von Wolfram umfasst: die Zersetzung von Konzentraten, dann die Umwandlung des Metalls in Verbindungen, aus denen es von den übrigen Begleitelementen getrennt wird. Isolierung von Wolframsäure, d.h. reine chemische Verbindung Wolfram, weiter mit der anschließenden Produktion von Wolfram in metallischer Form.

Wolfram wird bei der Herstellung von Maschinen und Anlagen für die Metallbearbeitung, das Bauwesen u Bergbauindustrie, in der Herstellung von Lampen und Lampen, in der Transport- und Elektroindustrie, in der chemischen Industrie und anderen Bereichen.

Das aus Wolframstahl gefertigte Werkzeug hält den enormen Geschwindigkeiten der intensivsten Prozesse in der Metallbearbeitung stand. Die Schnittgeschwindigkeit mit einem solchen Werkzeug wird normalerweise in mehreren zehn Metern pro Sekunde gemessen.

Wolfram ist in der Natur eher schlecht verteilt. Der Massengehalt an Metall in der Erdkruste beträgt etwa 1,3·10-4 %. Die wichtigsten wolframhaltigen Mineralien sind natürliche Wolframate: Scheelit, ursprünglich Wolfram genannt, und Wolframit.

Wolfram-Produktion

Die erste Stufe bei der Gewinnung von Wolfram ist die Anreicherung des Erzes, d.h. Abtrennung wertvoller Bestandteile von der Haupterzmasse, dem Abfallgestein. Es werden die gleichen Aufbereitungsverfahren wie bei anderen Schwermetallerzen angewendet: Mahlen und Flotation, gefolgt von magnetischer Trennung (Wolframiterze) und oxidativem Rösten. Das durch dieses Verfahren erhaltene Konzentrat wird üblicherweise mit einem Überschuss an Soda verbrannt, wodurch Wolfram in einen löslichen Zustand gebracht wird, d. h. zu Natriumwolframit.

Ein weiteres Verfahren zur Gewinnung dieser Substanz ist das Auslaugen. Wolfram wird mit einer Sodalösung bei erhöhter Temperatur und unter Druck extrahiert, gefolgt von einer Neutralisation und Ausfällung von Calciumwolframat, d. h. Scheelit. Scheelit wird gewonnen, weil es ziemlich einfach ist, gereinigtes Wolframoxid daraus zu extrahieren.

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

Wolframoxid wird auch durch Chloride gewonnen. Das Wolframkonzentrat wird bei erhöhter Temperatur mit Chlorgas behandelt. Dabei entstehen Wolframchloride, die sich durch Sublimation leicht von anderen Chloriden abtrennen lassen. Das resultierende Chlorid kann verwendet werden, um Oxid zu erhalten oder sofort Metall daraus zu extrahieren.

Im nächsten Schritt werden die Oxide und Chloride in metallisches Wolfram umgewandelt. Um Wolframoxid zu reduzieren, verwendet man am besten Wasserstoff. Bei dieser Reduktion ist das Metall am reinsten. Die Reduktion des Oxids erfolgt in einem speziellen Rohrofen, in dem das „Schiffchen“ mit WO 3 mehrere Temperaturzonen durchfährt. Trockener Wasserstoff tritt in Richtung "Boot" ein. Oxidreduktion findet in heißen (450-600°C) und kalten Zonen (750-1100°C) statt. In kalten Zonen erfolgt eine Reduktion zu WO 2 und dann zu Metall. Im Laufe der Zeit durch die heiße Zone ändern die Körner aus pulverisiertem Wolfram ihre Größe.

Die Rückgewinnung kann nicht nur unter Zufuhr von Wasserstoff erfolgen. Kohle wird oft verwendet. Aufgrund des festen Reduktionsmittels wird die Herstellung vereinfacht, aber die Temperatur sollte in diesem Fall 1300°C erreichen. Kohle selbst und die Verunreinigungen, die sie immer enthält, reagieren mit Wolfram und bilden Carbide anderer Verbindungen. Dadurch wird das Metall kontaminiert. In der Elektroindustrie wird jedoch nur hochwertiges Wolfram verwendet. Schon 0,1 % Eisenverunreinigungen machen Wolfram zur Herstellung dünnster Drähte, denn. es wird viel zerbrechlicher.

Die Isolierung von Wolfram aus Chloriden basiert auf Pyrolyse. Wolfram und Chlor bilden einige Verbindungen. Ein Überschuss an Chlor ermöglicht die Umwandlung aller in WCl6, das sich wiederum bei einer Temperatur von 1600 ° C in Chlor und Wolfram zersetzt. Wenn Wasserstoff vorhanden ist, beginnt der Prozess bei 1000 °C.

So wird Wolfram in Form eines Pulvers gewonnen, das dann bei hoher Temperatur in einem Wasserstoffstrom gepresst wird. Die erste Stufe des Pressens (Erhitzen auf etwa 1100–1300°C) erzeugt einen spröden porösen Barren. Dann wird das Pressen fortgesetzt und die Temperatur beginnt fast bis zur Schmelztemperatur von Wolfram anzusteigen. In einer solchen Umgebung beginnt das Metall fest zu werden und erhält allmählich seine Qualitäten und Eigenschaften.

Im Durchschnitt sind 30 % des in der Industrie produzierten Wolframs recyceltes Wolfram. Wolframschrott, Sägemehl, Späne und Pulver werden oxidiert und in Ammoniumparawolframat umgewandelt. Schrott von Schneidstählen wird in der Regel bei dem Unternehmen entsorgt, das die gleichen Stähle herstellt. Schrott von Elektroden, Glühlampen und Chemikalien wird fast nie recycelt.

Wolfram ist ein chemisches Element der 4. Gruppe mit der Ordnungszahl 74 im Periodensystem von Dmitry Ivanovich Mendeleev, bezeichnet als W (Wolframium). Das Metall wurde 1783 von zwei spanischen Chemikern, den Brüdern d'Eluyar, entdeckt und isoliert. Der Name „Wolframium“ selbst wurde auf ein Element aus dem zuvor bekannten Mineral Wolframit übertragen, das bereits im 16 „Wolf Rahm“ (Wolfram). Der Name wurde mit der Tatsache in Verbindung gebracht, dass Wolfram, während es Zinnerze begleitete, die Verhüttung von Zinn erheblich störte, weil. übersetzte Zinn in Schlackenschaum (sie fingen an zu sagen: „Zinn verschlingt wie ein Wolf ein Schaf!“). Derzeit wird in den USA, Frankreich, Großbritannien und einigen anderen Ländern der Name "Tungsten" (vom schwedischen Tungsten, was übersetzt "schwerer Stein" bedeutet) verwendet, um Wolfram zu benennen.

Wolfram ist ein graues hartes Übergangsmetall. Die Hauptanwendung von Wolfram ist die Rolle der Basis in feuerfesten Materialien in der Metallurgie. Wolfram ist extrem feuerfest, unter normalen Bedingungen ist das Metall chemisch beständig.

Wolfram unterscheidet sich von allen anderen Metallen durch seine außergewöhnliche Härte, Schwere und Unschmelzbarkeit. Seit der Antike gibt es im Volk einen Ausdruck „bleischwer“ oder „schwerer als Blei“, „bleierne Augenlider“ usw. Aber es wäre richtiger, in diesen Allegorien das Wort "Wolfram" zu verwenden. Die Dichte dieses Metalls ist fast doppelt so hoch wie die von Blei, nämlich 1,7-mal. Bei all dem ist die Atommasse von Wolfram geringer und hat einen Wert von 184 gegenüber 207 für Blei.

Wolfram ist ein hellgraues Metall, die Schmelz- und Siedepunkte dieses Metalls sind am höchsten. Aufgrund der Plastizität und Unschmelzbarkeit von Wolfram ist es möglich, es als Filamente in Beleuchtungsgeräten, in Bildröhren und auch in anderen Vakuumröhren zu verwenden.

Zwanzig Wolframmineralien sind bekannt. Am häufigsten: Mineralien der Wolframit-Scheelit-Gruppe, die von industrieller Bedeutung sind. Weniger verbreitet ist Wolframitsulfid, d.h. Wolframsit (WS2) und oxidartige Verbindungen - Ferro- und Cuprotungtit, Wolfram, Hydrowolfram. Vads, Psilomelane mit einem hohen Gehalt an Wolfram, sind weit verbreitet.

Je nach Vorkommensbedingungen, Morphologie und Art der Wolframvorkommen werden offene, untertägige und kombinierte Verfahren zu deren Erschließung eingesetzt.

Derzeit gibt es keine Verfahren zur Gewinnung von Wolfram direkt aus Konzentraten. Dabei werden aus dem Konzentrat zunächst Zwischenverbindungen isoliert, aus denen dann metallisches Wolfram gewonnen wird. Die Isolierung von Wolfram umfasst: die Zersetzung von Konzentraten, dann die Umwandlung des Metalls in Verbindungen, aus denen es von den übrigen Begleitelementen getrennt wird. Isolierung von Wolframsäure, d.h. reine chemische Verbindung Wolfram, weiter mit der anschließenden Produktion von Wolfram in metallischer Form.

Wolfram wird bei der Herstellung von Maschinen und Anlagen in der metallverarbeitenden, Bau- und Bergbauindustrie, bei der Herstellung von Lampen und Lampen, in der Transport- und Elektronikindustrie, in der chemischen Industrie und anderen Bereichen verwendet.

Das aus Wolframstahl gefertigte Werkzeug hält den enormen Geschwindigkeiten der intensivsten Prozesse in der Metallbearbeitung stand. Die Schnittgeschwindigkeit mit einem solchen Werkzeug wird normalerweise in mehreren zehn Metern pro Sekunde gemessen.

Wolfram ist in der Natur eher schlecht verteilt. Der Massengehalt an Metall in der Erdkruste beträgt etwa 1,3·10 –4 %. Die wichtigsten wolframhaltigen Mineralien sind natürliche Wolframate: Scheelit, ursprünglich Wolfram genannt, und Wolframit.

Biologische Eigenschaften

Die biologische Rolle von Wolfram ist unbedeutend. Wolfram ist Molybdän in seinen Eigenschaften sehr ähnlich, aber im Gegensatz zu letzterem ist Wolfram kein essentielles Element. Trotz dieser Tatsache ist Wolfram durchaus in der Lage, Molybdän in Tieren und Pflanzen in der Zusammensetzung von Bakterien zu ersetzen, während es die Aktivität von Mo-abhängigen Enzymen, beispielsweise Xanthinoxidase, hemmt. Aufgrund der Anreicherung von Wolframsalzen bei Tieren sinken die Harnsäurespiegel und die Hypoxanthin- und Xanthinspiegel steigen. Wolframstaub reizt wie andere Metallstäube die Atmungsorgane.

Etwa 0,001-0,015 Milligramm Wolfram gelangen durchschnittlich pro Tag mit der Nahrung in den menschlichen Körper. Die Verdaulichkeit des Elements selbst sowie von Wolframsalzen im menschlichen Magen-Darm-Trakt beträgt 1-10%, schwerlösliche Wolframsäuren - bis zu 20%. Wolfram reichert sich hauptsächlich im Knochengewebe und in den Nieren an. Die Knochen enthalten etwa 0,00025 mg/kg und im menschlichen Blut etwa 0,001 mg/l Wolfram. Das Metall wird normalerweise auf natürliche Weise mit dem Urin aus dem Körper ausgeschieden. Aber 75% des radioaktiven Isotops von Wolfram 185W werden mit dem Kot ausgeschieden.

Nahrungsquellen für Wolfram sowie sein täglicher Bedarf wurden noch nicht untersucht. Die toxische Dosis für den menschlichen Körper wurde noch nicht identifiziert. Letaler Ausgang bei Ratten ab etwas mehr als 30 mg der Substanz. In der Medizin wird angenommen, dass Wolfram keine metabolischen, krebserzeugenden und teratogenen Wirkungen auf Mensch und Tier hat.

Indikator für den elementaren Status von Wolfram im menschlichen Körper: Urin, Vollblut. Es liegen keine Daten zur Abnahme des Wolframspiegels im Blut vor.

Ein erhöhter Wolframgehalt im Körper tritt am häufigsten bei Arbeitern von Hüttenwerken auf, die feuerfeste und hitzebeständige Materialien, legierte Stähle herstellen, sowie bei Personen, die mit Wolframcarbid in Kontakt gekommen sind.

Das klinische Syndrom „Schwermetallkrankheit“ oder Pneumokoniose kann die Folge einer chronischen Aufnahme von Wolframstaub in den Körper sein. Anzeichen können Husten, Atemprobleme, atopisches Asthma und Veränderungen in der Lunge sein. Die oben genannten Syndrome klingen normalerweise nach einer langen Pause und einfach in Abwesenheit eines direkten Kontakts mit Vanadium ab. In den schwersten Fällen entwickeln sich bei verspäteter Diagnose der Krankheit die Pathologie "Cor pulmonale", Emphysem und Lungenfibrose.

"Schwermetallkrankheiten" und die Voraussetzungen für ihr Auftreten treten in der Regel als Folge der Belastung durch mehrere Arten von Metallen und Salzen (z. B. Kobalt, Wolfram etc.) auf. Es wurde festgestellt, dass die kombinierte Wirkung von Wolfram und Kobalt auf den menschlichen Körper die schädliche Wirkung auf das Lungensystem verstärkt. Die Kombination von Wolfram- und Kobaltkarbiden kann lokale Entzündungen und Kontaktdermatitis verursachen.

Auf der gegenwärtigen Stufe der Entwicklung der Medizin gibt es keine effektive Wege beschleunigter Stoffwechsel oder Ausscheidung einer Gruppe von Metallverbindungen, die das Auftreten einer "Schwermetallkrankheit" hervorrufen können. Aus diesem Grund ist es so wichtig, ständig vorbeugende Maßnahmen durchzuführen und Personen mit hoher Empfindlichkeit gegenüber Schwermetallen rechtzeitig zu identifizieren, um sie im Anfangsstadium der Krankheit zu diagnostizieren. All diese Faktoren bestimmen die weiteren Erfolgsaussichten der Behandlung der Pathologie. In einigen Fällen wird jedoch bei Bedarf eine Therapie mit Komplexbildnern und eine symptomatische Behandlung angewendet.

Mehr als die Hälfte (bzw. 58 %) des gesamten produzierten Wolframs wird zur Herstellung von Wolframcarbid verwendet, und fast ein Viertel (bzw. 23 %) wird zur Herstellung verschiedener Stähle und Legierungen verwendet. Die Produktion von Wolfram-„Walzprodukten“ (dazu gehören Glühlampenfäden, elektrische Kontakte usw.) macht etwa 8 % des weltweit verbrauchten Wolframs aus, und die restlichen 9 % werden zur Herstellung von Katalysatoren und Pigmenten verwendet.

Wolframdraht, der in elektrischen Lampen Verwendung gefunden hat, hat kürzlich ein neues Profil erhalten: Es wurde vorgeschlagen, ihn als Schneidwerkzeug bei der Bearbeitung spröder Materialien zu verwenden.

Die hohe Festigkeit und gute Duktilität von Wolfram ermöglichen es, Unikate daraus herzustellen. Beispielsweise kann aus diesem Metall ein so dünner Draht gezogen werden, dass 100 km dieses Drahtes nur eine Masse von 250 kg haben.

Geschmolzenes flüssiges Wolfram könnte sogar in der Nähe der Sonnenoberfläche in diesem Zustand verbleiben, da der Siedepunkt des Metalls über 5500 °C liegt.

Viele Menschen wissen, dass Bronze aus Kupfer, Zink und Zinn besteht. Aber die sogenannte Wolframbronze ist nicht nur per Definition keine Bronze, denn. keines der oben genannten Metalle enthält, ist es überhaupt keine Legierung, weil. es fehlen rein metallische Verbindungen, und Natrium und Wolfram werden oxidiert.

Pfirsichfarbe zu bekommen war sehr schwierig und oft völlig unmöglich. Dies ist weder rot noch rosa, sondern eine Art Zwischenprodukt und sogar mit einem grünlichen Farbton. Giving sagt, dass mehr als 8.000 Versuche unternommen werden mussten, um diese Farbe zu erhalten. Im 17. Jahrhundert wurden nur die teuersten Porzellanartikel für den damaligen chinesischen Kaiser in einer speziellen Manufaktur in der Provinz Shanxi mit Pfirsichfarbe verziert. Doch als es nach einiger Zeit gelang, das Geheimnis einer seltenen Farbe zu lüften, stellte sich heraus, dass sie auf nichts anderem als Wolframoxid basierte.

Dies geschah 1911. Ein Student namens Li kam aus Peking in die Provinz Yunnan. Tag für Tag verirrte er sich in den Bergen und versuchte, irgendeinen Stein zu finden, wie er erklärte, es war ein Zinnstein. Aber es gelang ihm nicht. Der Besitzer des Hauses, in dem sich der Student Li niederließ, lebte mit einer kleinen Tochter namens Xiao-mi zusammen. Das Mädchen bedauerte den unglücklichen Schüler sehr und erzählte ihm abends beim Abendessen einfache, einfache Geschichten. Eine Geschichte erzählte von einem ungewöhnlichen Ofen, der aus dunklen Steinen gebaut wurde, die von einer Klippe gerissen und in den Hinterhof ihres Hauses gelegt wurden. Dieser Ofen erwies sich als recht erfolgreich und vor allem langlebig, da er den Besitzern viele Jahre lang regelmäßig diente. Der junge Xiao-mi gab dem Schüler sogar einen solchen Stein als Geschenk. Es war ein eingelaufener, schwerer, brauner Stein, wie Blei. Später stellte sich heraus, dass es sich bei diesem Stein um reinen Wolframit handelte...

Im Jahr 1900 wurden bei der Eröffnung der Weltausstellung für Metallurgie in Paris erstmals völlig neue Proben aus Schnellarbeitsstahl (einer Legierung von Stahl mit Wolfram) demonstriert. Buchstäblich unmittelbar danach begann Wolfram in großem Umfang verwendet zu werden metallurgische Industrie alles hochentwickelte Länder. Aber es gibt durchaus interessante Tatsache: Zum ersten Mal wurde Wolframstahl 1865 in Russland im Werk Motovilikha im Ural erfunden.

Anfang 2010 fiel ein interessantes Artefakt in die Hände von Permufologen. Es soll ein Wrack sein Raumschiff. Die Analyse des Fragments ergab, dass das Objekt fast vollständig aus reinem Wolfram besteht. Nur 0,1 % der Zusammensetzung fallen auf seltene Verunreinigungen. Laut Wissenschaftlern bestehen Raketendüsen aus reinem Wolfram. Aber bisher wurde eine Tatsache nicht erklärt. An der Luft oxidiert Wolfram schnell und rostet. Aber aus irgendeinem Grund eignet sich dieses Fragment nicht für Korrosion.

Geschichte

Das Wort "Wolfram" selbst ist deutschen Ursprungs. Früher hieß nicht das Metall selbst Wolfram, sondern sein Hauptmineral, also Wolfram. zu Wolframit. Einige vermuten, dass dieses Wort damals fast als Schimpfwort verwendet wurde. Vom Beginn des 16. bis zur zweiten Hälfte des 17. Jahrhunderts galt Wolfram als Zinnmineral. Obwohl es ziemlich oft Zinnerze begleitet. Aber aus Erzen, zu denen auch Wolframit gehörte, wurde viel weniger Zinn verhüttet. Als ob jemand oder etwas nützliches Blech "verschlungen" hätte. Daher der Name des neuen Elements. Auf Deutsch bedeutet Wolf (Wolf) Wolf und Ram (Ramm) übersetzt aus dem Altdeutschen bedeutet Widder. Diese. Der Ausdruck "frisst Zinn wie ein Wolf ein Lamm" und wurde zum Namen des Metalls.

Das bekannte US Chemical Abstract Journal oder Nachschlagewerke über alle chemischen Elemente von Mellor (England) und Pascal (Frankreich) enthalten nicht einmal eine Erwähnung eines solchen Elements wie Wolfram. Das chemische Element mit der Nummer 74 heißt Wolfram. Das Symbol W, das für Wolfram steht, hat sich erst in den letzten Jahren verbreitet. In Frankreich und Italien wurde das Element vor kurzem mit den Buchstaben Tu bezeichnet, d.h. die Anfangsbuchstaben des Wortes Wolfram.

Die Grundlagen einer solchen Verwirrung liegen in der Entdeckungsgeschichte des Elements. 1783 berichteten die spanischen Chemiker, die Gebrüder Eluard, dass sie ein neues chemisches Element entdeckt hatten. Bei der Zersetzung des sächsischen Minerals „Wolfram“ mit Salpetersäure gelang es ihnen, „saure Erde“, d.h. gelber Niederschlag des Oxids eines unbekannten Metalls, der Niederschlag war in Ammoniak löslich. Im Ausgangsmaterial lag dieses Oxid zusammen mit Mangan- und Eisenoxiden vor. Die Gebrüder Eluard nannten dieses Element Wolfram und das Mineral, aus dem das Metall gewonnen wurde, Wolframit.

Aber die Eluard-Brüder können nicht zu 100 % als Entdecker des Wolframs bezeichnet werden. Natürlich waren sie die ersten, die ihre Entdeckung in gedruckter Form berichteten, aber ... 1781, zwei Jahre vor der Entdeckung der Brüder, fand der berühmte schwedische Chemiker Carl Wilhelm Scheele bei der Behandlung genau dieselbe „gelbe Erde“. ein weiteres Mineral mit Salpetersäure. Sein Wissenschaftler nannte es einfach "Wolfram" (übersetzt aus dem Schwedischen tung - schwer, sten - Stein, also "schwerer Stein"). Karl Wilhelm Scheele fand heraus, dass sich „Gelbe Erde“ in ihrer Farbe sowie in anderen Eigenschaften von ähnlichem Molybdän unterscheidet. Der Wissenschaftler erfuhr auch, dass es im Mineral selbst mit Calciumoxid assoziiert war. Scheele zu Ehren wurde der Name des Minerals „Wolfram“ in „Scheelit“ geändert. Interessanterweise war einer der Eluard-Brüder ein Schüler von Scheele, er arbeitete 1781 im Lehrerlabor. Weder Scheele noch die Eluard-Brüder begannen, die Entdeckung zu teilen. Scheele beanspruchte diese Entdeckung einfach nicht, und die Eluard-Brüder bestanden nicht auf der Priorität ihrer Überlegenheit.

Viele haben von den sogenannten „Wolframbronzen“ gehört. Dies sind sehr schön aussehende Metalle. Blaue Wolframbronze hat die folgende Zusammensetzung Na 2 O WO 2 , und goldene Bronze hat die folgende Zusammensetzung 4 WO 3 Na 2 O WO 2 WO 3 ; Violett und Purpurrot liegen dazwischen, mit einem Verhältnis von WO3 zu WO2 von weniger als vier und mehr als eins. Wie die Formeln zeigen, enthalten diese Substanzen weder Zinn noch Kupfer noch Zink. Dies sind keine Bronzen und überhaupt keine Legierungen, weil. Sie haben nicht einmal Metallverbindungen, und Natrium und Wolfram werden hier oxidiert. Solche "Bronzen" ähneln nicht nur optisch, sondern auch in ihren Eigenschaften: Härte, Chemikalienbeständigkeit, hohe elektrische Leitfähigkeit.

In der Antike war die Pfirsichfarbe eine der seltensten, es wurde gesagt, dass 8000 Experimente durchgeführt werden mussten, um sie zu erhalten. Im 17. Jahrhundert wurde das teuerste Porzellan des chinesischen Kaisers pfirsichfarben bemalt. Aber nachdem das Geheimnis dieser Farbe gelüftet wurde, stellte sich plötzlich heraus, dass sie auf Wolframoxid basierte.

In der Natur sein

Wolfram ist in der Natur schlecht verteilt, der Metallgehalt in der Erdkruste beträgt 1,3 10 -4 Gew.-%. Wolfram kommt hauptsächlich als Teil komplexer oxidierter Verbindungen vor, die aus Wolframtrioxid WO3 sowie Oxiden von Eisen und Kalzium oder Mangan, manchmal Kupfer, Blei, Thorium und verschiedenen Seltenerdelementen gebildet werden. Das häufigste Mineral Wolframit ist eine feste Lösung von Wolframaten, d.h. Salze von Wolframsäure, Mangan und Eisen (nMnWO 4 mFeWO 4). Die Lösung ist fest und schwere Kristalle von schwarzer oder brauner Farbe, je nach dem Vorherrschen verschiedener Verbindungen in der Zusammensetzung der Lösung. Bei mehr Manganverbindungen (Hübnerit) werden die Kristalle schwarz, bei Überwiegen von Eisenverbindungen (Ferberit) wird die Lösung braun. Wolframit ist ein ausgezeichneter elektrischer Leiter und paramagnetisch.

Wie andere Wolframminerale ist Scheelit von industrieller Bedeutung, d.h. Calciumwolframat (Formel CaWO 4). Das Mineral bildet brillante Kristalle von hellgelber und manchmal fast weißer Farbe. Sheelit ist überhaupt nicht magnetisch, aber es hat eine andere Eigenschaft - die Fähigkeit zu lumineszieren. Nach UV-Beleuchtung im Dunkeln fluoresziert es hellblau. Das Vorhandensein einer Beimischung von Molybdän verändert die Farbe des Glühens, es ändert sich zu blassblau, manchmal zu cremefarben. Dank dieser Eigenschaft ist es möglich, geologische Ablagerungen des Minerals leicht zu erkennen.

Typischerweise sind Lagerstätten von Wolframerz mit dem Verbreitungsgebiet von Granit verbunden. Große Kristalle aus Scheelit oder Wolframit sind sehr selten. Normalerweise werden Mineralien einfach in Granitfelsen eingestreut. Das Extrahieren von Wolfram aus Granit ist ziemlich schwierig, weil. seine Konzentration beträgt normalerweise nicht mehr als 2%. Insgesamt sind nicht mehr als 20 Wolframminerale bekannt. Darunter sind Stolcit und Rasoit zu unterscheiden, die zwei verschiedene kristalline Modifikationen von Bleiwolframat PbWO 4 sind. Die verbleibenden Mineralien sind Zersetzungsprodukte oder Sekundärformen gewöhnlicher Mineralien, zum Beispiel Scheelit und Wolframit (Hydrowolframit, das hydratisiertes Wolframoxid, wurde aus Wolframit gebildet; Wolframocker), Russelit, ein Mineral, das Oxide von Wolfram und Wismut enthält. Wolframit (WS 2) ist das einzige Nicht-Oxid-Mineral von Wolfram, und seine Hauptvorkommen befinden sich in den USA. In der Regel liegt der Gehalt an Wolfram im Bereich von 0,3 % bis 1,0 % WO 3 .

Alle Wolframvorkommen sind hydrothermalen oder magmatischen Ursprungs. Scheelit und Wolframit werden oft in Form von Adern gefunden, an Stellen, wo Magma in Risse in der Erdkruste eingedrungen ist. Der Hauptteil der Wolframvorkommen konzentriert sich in Gebieten junger Gebirgszüge - den Alpen, dem Himalaya und dem Pazifikgürtel. Die größten Vorkommen an Wolframit und Scheelit befinden sich in China, Burma, den USA, Russland (Ural, Transbaikalien und Kaukasus), Portugal und Bolivien. Die jährliche Förderung von Wolframerzen in der Welt beträgt ungefähr 5,95·104 Tonnen Metall, wovon 49,5·104 Tonnen (oder 83 %) in China gefördert werden. Etwa 3.400 Tonnen pro Jahr werden in Russland und 3.000 Tonnen pro Jahr in Kanada abgebaut.

Die Rolle des Weltmarktführers bei der Entwicklung von Wolframrohstoffen spielt China (das Jianshi-Feld macht 60 Prozent der chinesischen Produktion aus, Hunan - 20 Prozent, Yunnan - 8 Prozent, Guangdong - 6 Prozent, Innere Mongolei und Guanzhi - 2 % jeweils, es gibt andere). In Russland befinden sich die größten Wolframerzvorkommen in zwei Regionen: im Nordkaukasus (Tyrnyauz, Kabardino-Balkarien) und im Fernen Osten. Die Anlage in Nalchik verarbeitet Wolframerz zu Ammoniumparawolframat und Wolframoxid.

Der größte Verbraucher von Wolfram ist Westeuropa (30 %). USA und China - jeweils 25 %, 12 % -13 % - Japan. In der GUS werden jährlich etwa 3.000 Tonnen Metall verbraucht.

Anwendung

Insgesamt werden weltweit jährlich etwa 30.000 Tonnen Wolfram produziert. Wolframstahl und andere Legierungen, die Wolfram und seine Karbide enthalten, werden zur Herstellung von Panzerpanzern, Granaten und Torpedogranaten verwendet, den wichtigsten Teilen von Flugzeugen und Verbrennungsmotoren.

Die besten Werkzeugstähle enthalten Wolfram. Die Metallurgie absorbiert im Allgemeinen etwa 95 % des gesamten produzierten Wolframs. Typisch für die Metallurgie ist, dass nicht nur reines Wolfram verwendet wird, sondern hauptsächlich Wolfram verwendet wird, das billiger ist - Ferrowolfram, d.h. eine Legierung, die etwa 80 % Wolfram und etwa 20 % Eisen enthält. Es wird in Elektrolichtbogenöfen hergestellt.

Wolframlegierungen haben eine Reihe bemerkenswerter Eigenschaften. Eine Legierung aus Wolfram, Kupfer und Nickel, wie es auch als „Schwermetall“ bezeichnet wird, ist ein Rohstoff bei der Herstellung von Behältern zur Aufbewahrung radioaktiver Stoffe. Die Schutzwirkung einer solchen Legierung ist um 40 % höher als die von Blei. Eine solche Legierung wird auch in der Strahlentherapie verwendet, da bei einer relativ geringen Dicke des Schirms ein durchaus ausreichender Schutz gegeben ist.

Eine Legierung aus Wolframcarbid und 16 % Kobalt hat eine solche Härte, dass sie Diamant beim Bohren von Brunnen teilweise ersetzt. Pseudolegierungen aus Wolfram mit Silber und Kupfer sind ein hervorragendes Material für Schalter und Messerschalter in Hochspannungsumgebungen. Solche Produkte halten 6-mal länger als herkömmliche Kupferkontakte.

Die Verwendung von reinem Wolfram oder wolframhaltigen Legierungen basiert maßgeblich auf deren Härte, Feuerfestigkeit und chemischer Beständigkeit. Wolfram in seiner reinen Form wird in großem Umfang bei der Herstellung von Filamenten für elektrische Glühlampen sowie für Kathodenstrahlröhren verwendet; als Wicklungen und Heizelemente von Elektroöfen sowie als Konstruktionsmaterial für Raum und verwendet Flugzeug die bei hohen Temperaturen arbeiten.

Wolfram gehört zu den Legierungen von Schnellarbeitsstählen (Wolframgehalt 17,5 - 18,5 %), Stelliten (aus Kobalt mit Cr, C, W-Zusätzen), Hastalloys (Edelstähle auf Ni-Basis), sowie vielen anderen Legierungen. Wolfram wird als Basis für die Herstellung von hitzebeständigen und Werkzeuglegierungen verwendet, nämlich Ferrowolfram (W 68–86 %, Mo und Eisen bis zu 7 %), das leicht durch direkte Reduktion von Scheelit- oder Wolframit-Konzentrat gewonnen wird . Wolfram wird bei der Herstellung von Pobeda verwendet. Dies ist eine superharte Legierung, die 80–85 % Wolfram, 7–14 % Kobalt, 5–6 % Kohlenstoff enthält. Pobedit ist in der Metallverarbeitung sowie in der Öl- und Bergbauindustrie einfach unverzichtbar.

Magnesium- und Calciumwolframat werden in großem Umfang in fluoreszierenden Vorrichtungen verwendet. Andere Wolframsalze werden in der Gerberei und der chemischen Industrie verwendet. Wolframdisulfid ist ein trockener Hochtemperaturschmierstoff, der bei Temperaturen bis 500 °C stabil ist. Wolframbronzen und andere Wolframverbindungen werden bei der Herstellung von Farben verwendet. Ziemlich viele Wolframverbindungen sind hervorragende Katalysatoren.

Bei der Herstellung von elektrischen Lampen ist Wolfram unverzichtbar, weil es nicht nur ungewöhnlich feuerfest, sondern auch ziemlich plastisch ist. 1 kg Wolfram dient als Rohstoff für die Herstellung von 3,5 km Draht. Diese. Aus 1 kg Wolfram können Glühfäden für 23.000 60-Watt-Lampen hergestellt werden. Nur dank dieser Eigenschaft verbraucht die Elektroindustrie weltweit etwa hundert Tonnen Wolfram pro Jahr.

Produktion

Die erste Stufe bei der Gewinnung von Wolfram ist die Anreicherung des Erzes, d.h. Abtrennung wertvoller Bestandteile von der Haupterzmasse, dem Abfallgestein. Es werden die gleichen Aufbereitungsverfahren wie bei anderen Schwermetallerzen angewendet: Mahlen und Flotation, gefolgt von magnetischer Trennung (Wolframiterze) und oxidativem Rösten. Das durch dieses Verfahren erhaltene Konzentrat wird üblicherweise mit einem Überschuss an Soda verbrannt, wodurch Wolfram in einen löslichen Zustand gebracht wird, d. h. zu Natriumwolframit.

Ein weiteres Verfahren zur Gewinnung dieser Substanz ist das Auslaugen. Wolfram wird mit einer Sodalösung bei erhöhter Temperatur und unter Druck extrahiert, gefolgt von einer Neutralisation und Ausfällung von Calciumwolframat, d. h. Scheelit. Scheelit wird gewonnen, weil es ziemlich einfach ist, gereinigtes Wolframoxid daraus zu extrahieren.

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

Wolframoxid wird auch durch Chloride gewonnen. Das Wolframkonzentrat wird bei erhöhter Temperatur mit Chlorgas behandelt. Dabei entstehen Wolframchloride, die sich durch Sublimation leicht von anderen Chloriden abtrennen lassen. Das resultierende Chlorid kann verwendet werden, um Oxid zu erhalten oder sofort Metall daraus zu extrahieren.

Im nächsten Schritt werden die Oxide und Chloride in metallisches Wolfram umgewandelt. Um Wolframoxid zu reduzieren, verwendet man am besten Wasserstoff. Bei dieser Reduktion ist das Metall am reinsten. Die Reduktion des Oxids erfolgt in einem speziellen Rohrofen, in dem das „Schiffchen“ mit WO 3 mehrere Temperaturzonen durchfährt. Trockener Wasserstoff tritt in Richtung "Boot" ein. Oxidreduktion findet in heißen (450-600°C) und kalten Zonen (750-1100°C) statt. In kalten Zonen erfolgt eine Reduktion zu WO 2 und dann zu Metall. Im Laufe der Zeit durch die heiße Zone ändern die Körner aus pulverisiertem Wolfram ihre Größe.

Die Rückgewinnung kann nicht nur unter Zufuhr von Wasserstoff erfolgen. Kohle wird oft verwendet. Aufgrund des festen Reduktionsmittels wird die Herstellung vereinfacht, aber die Temperatur sollte in diesem Fall 1300°C erreichen. Kohle selbst und die Verunreinigungen, die sie immer enthält, reagieren mit Wolfram und bilden Carbide anderer Verbindungen. Dadurch wird das Metall kontaminiert. In der Elektroindustrie wird jedoch nur hochwertiges Wolfram verwendet. Schon 0,1 % Eisenverunreinigungen machen Wolfram zur Herstellung dünnster Drähte, denn. es wird viel zerbrechlicher.

Die Isolierung von Wolfram aus Chloriden basiert auf Pyrolyse. Wolfram und Chlor bilden einige Verbindungen. Ein Überschuss an Chlor ermöglicht die Umwandlung aller in WCl6, das sich wiederum bei einer Temperatur von 1600 ° C in Chlor und Wolfram zersetzt. Wenn Wasserstoff vorhanden ist, beginnt der Prozess bei 1000 °C.

So wird Wolfram in Form eines Pulvers gewonnen, das dann bei hoher Temperatur in einem Wasserstoffstrom gepresst wird. Die erste Stufe des Pressens (Erhitzen auf etwa 1100–1300°C) erzeugt einen spröden porösen Barren. Dann wird das Pressen fortgesetzt und die Temperatur beginnt fast bis zur Schmelztemperatur von Wolfram anzusteigen. In einer solchen Umgebung beginnt das Metall fest zu werden und erhält allmählich seine Qualitäten und Eigenschaften.

Im Durchschnitt sind 30 % des industriell hergestellten Wolframs recyceltes Wolfram. Wolframschrott, Sägemehl, Späne und Pulver werden oxidiert und in Ammoniumparawolframat umgewandelt. Schrott von Schneidstählen wird in der Regel bei dem Unternehmen entsorgt, das die gleichen Stähle herstellt. Schrott von Elektroden, Glühlampen und Chemikalien wird fast nie recycelt.

In der Russischen Föderation werden Wolframprodukte hergestellt in: Skopinsky Hydrometallurgical Plant Metallurg, Vladikavkaz Plant Pobedit, Nalchik Hydrometallurgical Plant, Kirovgrad Hard Alloy Plant, Elektrostal, Chelyabinsk Electrometallurgical Plant.

Physikalische Eigenschaften

Wolfram ist ein hellgraues Metall. Es hat den höchsten Schmelzpunkt aller bekannten Elemente außer Kohlenstoff. Der Wert dieses Indikators liegt ungefähr zwischen 3387 und 3422 Grad Celsius. Wolfram hat hervorragende mechanische Eigenschaften beim Erreichen hoher Temperaturen, Wolfram hat unter allen Metallen den niedrigsten Wert eines solchen Indikators wie den Ausdehnungskoeffizienten.

Wolfram ist eines der schwersten Metalle, seine Dichte beträgt 19250 kg/m3. Das Metall hat einen kubisch raumzentrierten Gitterparameter a = 0,31589 nm. Bei einer Temperatur von 0 Grad Celsius beträgt die elektrische Leitfähigkeit von Wolfram nur 28 % des Wertes des gleichen Indikators für Silber (Silber leitet den Strom besser als jedes andere Metall). Reines Wolfram lässt sich sehr gut verarbeiten, ist aber in seiner reinen Form selten, häufiger hat es Verunreinigungen von Kohlenstoff und Sauerstoff, wodurch es seine bekannte Härte erhält. Der elektrische Widerstand des Metalls bei einer Temperatur von 20 Grad Celsius beträgt 5,5 * 10 -4, bei einer Temperatur von 2700 Grad Celsius - 90,4 * 10 -4.

Wolfram unterscheidet sich von allen anderen Metallen durch seine besondere Unschmelzbarkeit, Schwere und Härte. Die Dichte dieses Metalls ist fast doppelt so hoch wie die des gleichen Bleis, oder besser gesagt 1,7-mal. Die Atommasse des Elements ist dagegen geringer und beträgt 184 gegenüber 207.

Die Werte des Zug- und Druckmoduls von Wolfram sind ungewöhnlich hoch, die Temperaturstandfestigkeit enorm, das Metall hat eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit. Wolfram hat einen ziemlich hohen Koeffizienten elektronische Emission, die durch Legieren des Elements mit Oxiden einiger anderer Metalle erheblich verbessert werden kann.

Die Farbe des resultierenden Wolframs hängt weitgehend von der Methode seiner Herstellung ab. Geschmolzenes Wolfram ist ein glänzendes graues Metall, das Platin sehr ähnlich sieht. Wolframpulver kann grau, dunkelgrau und sogar schwarz sein: Je kleiner die Körner des Pulvers sind, desto dunkler wird es.

Wolfram hat einen hohen Widerstand: bei Raumtemperatur verändert es sich nicht an der Luft; Wenn die Temperatur Rotglut erreicht, beginnt das Metall langsam zu oxidieren, wobei Wolframanhydrid freigesetzt wird. Wolfram ist in Schwefel-, Fluss- und Salzsäure nahezu unlöslich. In Königswasser und Salpetersäure wird das Metall von der Oberfläche her oxidiert. In einer Mischung aus Fluss- und Salpetersäure löst sich Wolfram auf und bildet Wolframsäure. Von allen Wolframverbindungen sind die praktischsten Vorteile: Wolframanhydrid oder Wolframtrioxid, Peroxide mit der allgemeinen Formel ME2WOX, Wolframate, Verbindungen mit Kohlenstoff, Schwefel und Halogenen.

Wolfram, das in der Natur vorkommt, besteht aus 5 stabilen Isotopen, deren Massenzahlen 186,184, 183, 182, 181 sind. Das häufigste Isotop mit einer Massenzahl von 184, sein Anteil beträgt 30,64 %. Von der gesamten relativen Menge künstlicher radioaktiver Isotope des Elements Nummer 74 sind nur drei von praktischer Bedeutung: Wolfram-181 (seine Halbwertszeit beträgt 145 Tage), Wolfram-185 (seine Halbwertszeit beträgt 74,5 Tage), Wolfram-187 (seine Halbwertszeit ist Halbwertszeit beträgt 23,85 Stunden). Alle diese Isotope werden innerhalb produziert Kernreaktoren beim Beschuss von Wolframisotopen mit Neutronen einer natürlichen Mischung.

Die Wertigkeit von Wolfram hat einen veränderlichen Charakter - von 2 bis 6 ist sechswertiges Wolfram am stabilsten, drei- und zweiwertige Verbindungen eines chemischen Elements sind instabil und haben keinen praktischen Wert. Der Radius eines Wolframatoms beträgt 0,141 nm.

Der Clarke von Wolfram in der Erdkruste beträgt nach Vinogradov 0,00013 g/t. Sein durchschnittlicher Gehalt in der Zusammensetzung Felsen, Gramm/Tonne: ultrabasisch – 0,00001, basisch – 0,00007, mittel – 0,00012, sauer – 0,00019.

Chemische Eigenschaften

Wolfram wird nicht angegriffen von: Königswasser, Schwefel-, Salz-, Fluss- und Salpetersäure, einer wässrigen Lösung von Natriumhydroxid, Quecksilber, Quecksilberdampf, Ammoniak (bis 700 ° C), Luft und Sauerstoff (bis 400 ° C), Wasserstoff, Wasser, Chlorwasserstoff (bis 600 °C), Kohlenmonoxid (bis 800 °C), Stickstoff.

Bereits nach leichtem Erhitzen beginnt sich trockenes Fluor mit fein verteiltem Wolfram zu verbinden. Als Ergebnis wird Hexafluorid gebildet (Formel WF 6) - dies ist eine sehr interessante Substanz, die einen Schmelzpunkt von 2,5 ° C und einen Siedepunkt von 19,5 ° C hat. Nach der Reaktion mit Chlor wird jedoch eine ähnliche Verbindung gebildet die Reaktion ist nur bei einer Temperatur von 600°C möglich. WC16, stahlblaue Kristalle, schmilzt bei 275°C und siedet bei 347°C. Wolfram bildet mit Jod und Brom schwach stabile Verbindungen: Tetra- und Diiodid, Penta- und Dibromid.

Bei hohen Temperaturen kann sich Wolfram mit Selen, Schwefel, Stickstoff, Bor, Tellur, Silizium und Kohlenstoff verbinden. Einige dieser Verbindungen sind bemerkenswert hart, sowie andere hervorragende Eigenschaften.

Von besonderem Interesse ist Carbonyl (Formel W(CO) 6). Wolfram verbindet sich hier mit Kohlenmonoxid und hat daher eine Nullwertigkeit. Wolframcarbonyl wird in produziert spezielle Bedingungen, Weil er ist extrem instabil. Bei einer Temperatur von 0°C wird es aus einer speziellen Lösung in Form von farblosen Kristallen freigesetzt, nach Erreichen von 50°C sublimiert das Carbonyl, bei 100°C zersetzt es sich vollständig. Aber dank dieser Verbindung können dichte und harte Wolframbeschichtungen (aus reinem Wolfram) erhalten werden. Viele Verbindungen von Wolfram, wie Wolfram selbst, sind sehr aktiv. Beispielsweise hat Wolframoxid Wolframoxid WO 3 die Fähigkeit zu polymerisieren. Dabei entstehen die sogenannten Heteropolyverbindungen (ihre Moleküle können mehr als 50 Atome enthalten) und Isopolyverbindungen.

Wolframoxid (VI)WO 3 ist eine hellgelbe kristalline Substanz, die sich beim Erhitzen orange verfärbt. Das Oxid hat einen Schmelzpunkt von 1473°C und einen Siedepunkt von 1800°C. Die ihr entsprechende Wolframsäure ist nicht stabil, in einer Wasserlösung fällt das Dihydrat aus, während es bei einer Temperatur von 70 bis 100 ° C ein Molekül Wasser und bei einer Temperatur von 180 bis 350 ° C das zweite Molekül Wasser verliert .

Anionen von Wolframsäuren neigen dazu, Polyverbindungen zu bilden. Durch die Reaktion mit konzentrierten Säuren entstehen gemischte Anhydride:

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

Als Ergebnis der Reaktion von Wolframoxid und metallischem Natrium wird ein nichtstöchiometrisches Natriumwolframat erhalten, das als "Wolframbronze" bezeichnet wird:

WO 3 + xNa = Na × WO 3.

Beim Reduzieren von Wolframoxid mit Wasserstoff werden während der Isolierung hydratisierte Oxide mit einem gemischten Oxidationszustand erhalten, die als "Wolframblau" bezeichnet werden:

WO 3–n (OH) n, n = 0,5–0,1.

WO 3 + Zn + HCl = ("blau"), W 2 O 5 (OH) (braun)

Wolfram(VI)oxid ist ein Zwischenprodukt in Herstellungsverfahren Wolfram und seine Verbindungen. Es ist Bestandteil bestimmter keramischer Pigmente und industriell wichtiger Hydrierkatalysatoren.

WCl 6 - Das höchste Wolframchlorid, entsteht durch die Wechselwirkung von metallischem Wolfram oder Wolframoxid mit Chlor, Fluor oder Tetrachlorkohlenstoff. Nach der Reduktion von Wolframchlorid mit Aluminium entsteht zusammen mit Kohlenmonoxid Wolframcarbonyl:

WCl 6 + 2Al + 6CO = + 2AlCl 3 (in Ether)

Wolfram ist feuerfestes Metall . Es hat seine eigenen Sorten von Marken, von denen jede ihre eigenen Eigenschaften hat. Dieses Element im Periodensystem von Mendeleev hat die Nummer 74 und hat eine hellgraue Farbe. Sein Schmelzpunkt liegt bei 3380 Grad. Seine Haupteigenschaften sind der lineare Ausdehnungskoeffizient, der elektrische Widerstand, der Schmelzpunkt und die Dichte.

Eigenschaften und Qualitäten von Wolfram

Wolfram hat seine eigenen mechanischen und physikalischen Eigenschaften sowie mehrere Arten von Qualitäten.

Zu physikalische Eigenschaften enthalten:

Mechanische Eigenschaften:

• Relative Dehnung - 0 %.
• Zugfestigkeit - 800–1100 MPa.
• Querkontraktionszahl 0,29.
• Schermodul – 151,0 GPa.
• Elastizitätsmodul - 415,0 GPa.

Dieses Metall zeichnet sich durch eine niedrige Verdampfungsrate selbst bei 2000 Grad und einen sehr großen Siedepunkt - 5900 Grad - aus. Die Eigenschaften, die die Verwendung dieses Materials einschränken, sind geringe Oxidationsbeständigkeit, hohe Sprödigkeit und hohe Dichte. Es sieht aus wie Stahl. Wird zur Herstellung hochfester Legierungen verwendet. Es kann nur nach dem Erhitzen verarbeitet werden. Die Erwärmungstemperatur hängt davon ab, welches Verarbeitungsverfahren Sie durchführen möchten.

Wolfram hat die folgenden Qualitäten:

Anwendungsgebiet

Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften ist Wolfram weit verbreitet. In der Industrie wird es in reiner Form und in Legierungen verwendet.

Hauptanwendungen sind:

Herstellungsprozess von feuerfestem Wolfram

Dieses Material wird als seltenes Metall eingestuft. Es zeichnet sich durch relativ geringe Verbrauchs- und Produktionsmengen sowie eine geringe Verbreitung in der Erdkruste aus. keiner von seltene Metalle werden nicht durch Rückgewinnung aus Rohstoffen gewonnen. Zunächst wird es zu einer chemischen Verbindung verarbeitet. Und jedes seltene Metallerz wird vor der Verarbeitung einer zusätzlichen Anreicherung unterzogen.

Es gibt drei Hauptphasen, um ein seltenes Metall zu erhalten:

1. Die Zersetzung des Erzes. Das gewonnene Metall wird von der Masse des verarbeiteten Rohmaterials getrennt. Es wird im Niederschlag oder in der Lösung konzentriert.
2. Erhalt einer chemisch reinen Verbindung. Seine Isolierung und Reinigung.
3. Aus der resultierenden Verbindung wird ein Metall isoliert. Somit werden reine Materialien ohne Verunreinigungen erhalten.

Auch bei der Gewinnung von Wolfram es gibt mehrere Stufen. Ausgangsmaterial ist Scheelit und Wolframit. Typischerweise enthält ihre Zusammensetzung 0,2 bis 2 % Wolfram.

1. Die Erzanreicherung erfolgt durch elektrostatische oder magnetische Trennung, Flotation, Schwerkraft. Als Ergebnis wird ein Wolframkonzentrat erhalten, das ungefähr 55–65 % Wolframanhydrid enthält. Das Vorhandensein von Verunreinigungen wird in ihnen ebenfalls kontrolliert: Wismut, Antimon, Kupfer, Zinn, Arsen, Schwefel, Phosphor.
2. Gewinnung von Wolframanhydrid. Es ist ein Rohstoff für die Herstellung von metallischem Wolfram oder seinem Karbid. Dazu werden eine Reihe von Verfahren durchgeführt, wie z. B.: Auslaugen von Kuchen und Legierung, Zersetzung von Konzentraten, Herstellung von technischer Wolframsäure und andere. Als Ergebnis dieser Maßnahmen sollte ein Produkt erhalten werden, das 99,9 % Wolframtrioxid enthält.
3. Pulver bekommen. In Pulverform kann aus dem Anhydrid reines Metall gewonnen werden. Dazu wird mit Kohlenstoff oder Wasserstoff reduziert. Die Kohlenstoffreduktion wird seltener durchgeführt, da das Anhydrid mit Carbiden gesättigt ist und dies zu Metallsprödigkeit und schlechter Verarbeitung führt. Bei der Gewinnung eines Pulvers werden spezielle Methoden verwendet, mit denen Sie die Form und Größe von Körnern, granulometrischen und chemischen Zusammensetzungen steuern können.
4. Erhalt von kompaktem Wolfram. Grundsätzlich handelt es sich in Form von Barren oder Stäben um einen Rohling für die Herstellung von Halbzeugen: Bänder, Stäbe, Drähte und andere.

Wolfram-Produkte

Wolfram wird verwendet, um viele für die Wirtschaft notwendige Gegenstände wie Draht, Stäbe und andere herzustellen.

Riegel

Eines der gebräuchlichsten Produkte aus diesem feuerfesten Material sind Wolframstäbe. Das Ausgangsmaterial für seine Herstellung ist ein Stab.

Um aus einer Stange eine Stange zu machen, wird diese mit einer Rotationsschmiedemaschine geschmiedet.

Das Schmieden erfolgt unter Erwärmung, da dieses Metall bei Raumtemperatur sehr spröde ist. Beim Schmieden gibt es mehrere Stufen. An den jeweils nachfolgenden Stäben werden kleinere Durchmesser erhalten.

In der ersten Stufe werden Stäbe mit einem Durchmesser von bis zu 7 Millimetern erhalten, wenn der Stab eine Länge von 10 bis 15 Zentimetern hat. Die Temperatur des Werkstücks während des Schmiedens sollte 1450-1500 Grad betragen. Das Heizmaterial ist normalerweise Molybdän. Nach der zweiten Stufe haben die Stäbe einen Durchmesser von bis zu 4,5 Millimetern. Die Temperatur des Stabes während seiner Herstellung beträgt ungefähr 1250-1300 Grad. Im nächsten Schritt werden die Stäbe einen Durchmesser von bis zu 2,75 Millimetern haben.

Stäbe der Sorten VCh und VA werden bei niedrigeren Temperaturen hergestellt als die Sorten VI, VL und VT.

Wenn das Werkstück durch Schmelzen erhalten wurde, wird kein Warmschmieden durchgeführt. Dies liegt daran, dass solche Barren eine grobkristalline Struktur haben. Beim Warmschmieden können Brüche und Risse auftreten.

In dieser Situation Wolframbarren Heißdoppelpressen unterzogen (Umformgrad ca. 90 %). Das erste Pressen erfolgt bei einer Temperatur von 1800-1900 Grad und das zweite - 1350-1500. Danach werden die Rohlinge heiß geschmiedet, um daraus Wolframstäbe zu erhalten.

Diese Produkte werden in vielen Branchen eingesetzt. Eine der häufigsten ist das Schweißen von nicht verbrauchbaren Elektroden. Für sie eignen sich Stäbe aus den Sorten VL, VL und VT. Als Erhitzer werden Stäbe der Güten MV, VR und VA verwendet, die in Öfen verwendet werden, deren Temperatur unter Vakuum, Inertgas oder Wasserstoffatmosphäre 3.000 Grad erreichen kann. Wolframstäbe können als Kathoden für Gasladungs- und elektronische Geräte sowie Radioröhren verwendet werden.

Elektroden

Eine der Hauptkomponenten, die zum Schweißen benötigt werden, sind Schweißelektroden. Beim Lichtbogenschweißen werden sie am häufigsten verwendet. Es gehört zur thermischen Klasse des Schweißens, bei der das Schmelzen durch Wärmeenergie erfolgt. Am gebräuchlichsten ist automatisches, halbautomatisches oder manuelles Lichtbogenschweißen. Es entsteht ein Lichtbogen Wärmeenergie, die sich zwischen dem Produkt und der Elektrode befindet. Ein Lichtbogen wird als stabile, starke elektrische Ladung in einer ionisierten Atmosphäre aus Metalldämpfen und Gasen bezeichnet. Um einen Lichtbogen zu erzeugen, leitet die Elektrode einen elektrischen Strom zur Schweißstelle.

Die Schweißelektrode wird Walzdraht genannt, auf den eine Umhüllung aufgebracht wird (Varianten sind auch ohne Umhüllung möglich). Es gibt viele verschiedene Elektroden zum Schweißen. Sie Markenzeichen sind Durchmesser, Länge, chemische Zusammensetzung. Zum Schweißen bestimmter Legierungen oder Metalle werden unterschiedliche Elektroden verwendet. Die wichtigste Art der Klassifizierung ist die Einteilung von Elektroden in nicht verbrauchbare und verbrauchbare Elektroden.

Abschmelzende Elektroden zum Schweißen Beim Schweißen werden sie geschmolzen, ihr Metall füllt zusammen mit dem Metall des geschmolzenen Teils, das geschweißt wird, das Schweißbad auf. Solche Elektroden bestehen aus Kupfer und Stahl.

Aber nicht abschmelzende Elektroden schmelzen beim Schweißen nicht. Dazu gehören Wolfram- und Kohleelektroden. Beim Schweißen ist es notwendig, einen Zusatzwerkstoff zuzuführen, der schmilzt und mit dem geschmolzenen Material des geschweißten Elements ein Schweißbad bildet. Für diese Zwecke werden hauptsächlich Schweißstäbe oder -draht verwendet. Schweißelektroden können unbeschichtet und umhüllt sein. Cover spielt wichtige Rolle. Seine Komponenten können die Herstellung von Schweißgut mit bestimmten Eigenschaften und Zusammensetzungen, den Schutz des geschmolzenen Metalls vor dem Einfluss von Luft und ein stabiles Brennen des Lichtbogens gewährleisten.

Die Bestandteile in der Beschichtung können desoxidierend, schlackend, gasbildend, stabilisierend oder legierend wirken. Die Beschichtung kann zellulosehaltig, basisch, rutil oder sauer sein.

Wolframelektroden werden zum Schweißen von Nichteisenmetallen sowie deren Legierungen, hochlegierten Stählen verwendet. Eine gute Wolframelektrode ist für die Ausbildung geeignet Schweißen erhöhte Festigkeit, während die Teile eine andere chemische Zusammensetzung haben können.

Wolframprodukte sind von sehr hoher Qualität und haben in vielen Branchen ihre Anwendung gefunden, in manchen sind sie einfach unersetzlich.

MINISTERIUM FÜR BILDUNG UND WISSENSCHAFT DER RUSSISCHEN FÖDERATION

SEVERSKY TECHNOLOGICAL INSTITUTE - Zweigstelle

bundesstaatliche autonome Bildungseinrichtung

höhere Berufsausbildung

„Nationale Nuklearforschungsuniversität „MEPhI“

Abteilung von ChiTMSE

WOLFRAM

Zusammenfassung zum Thema Disziplin

„Ausgewählte Kapitel zur Chemie der Elemente“

Schüler Gr. D-143

Androsov V. O.

"____" ___________ 2014

geprüft

Außerordentlicher Professor der Abteilung für ChiTMSE

Bezrukova S.A.

"____" _________ 2014

Sewersk 2014

Einführung

Entstehungsgeschichte des Namens

Kassenbon

Physikalische Eigenschaften

Chemische Eigenschaften

1. Anwendung

   1. Metall Wolfram

      Wolframverbindungen

Biologische Rolle

Fazit

Referenzliste

Einführung

Wolfram ist ein chemisches Element mit der Ordnungszahl 74 im Periodensystem der chemischen Elemente von D. I. Mendeleev, gekennzeichnet durch das Symbol W (lat. Wolframium). Unter normalen Bedingungen ist es ein hartes, glänzendes, silbergraues Übergangsmetall.

Wolfram ist das feuerfesteste der Metalle. Nur das nichtmetallische Element Kohlenstoff hat einen höheren Schmelzpunkt. Unter Normalbedingungen chemisch beständig.

Entstehungsgeschichte des Namens

Der Name Wolframium wurde aus dem bereits im 16. Jahrhundert bekannten Mineral Wolframit auf das Element übertragen. genannt "Wolfsschaum" - "Spuma lupi" auf Latein oder "Wolf Rahm" auf Deutsch. Der Name rührt daher, dass Wolfram zusammen mit Zinnerzen das Schmelzen von Zinn störte und es in Schlackenschaum verwandelte („es verschlingt Zinn wie ein Wolf ein Schaf“).

Derzeit wird in den USA, Großbritannien und Frankreich für Wolfram die Bezeichnung „Wolfram“ (schwedisch tungsten – „schwerer Stein“) verwendet.

1781 erhielt der berühmte schwedische Chemiker Scheele durch Behandlung des Minerals Scheelit mit Salpetersäure einen gelben „schweren Stein“ (Wolframtrioxid). 1783 berichteten die spanischen Chemiker, die Gebrüder Eluard, aus dem sächsischen Mineral Wolframit sowohl ein gelbes Oxid eines neuen, in Ammoniak löslichen Metalls als auch das Metall selbst zu erhalten. Zur gleichen Zeit war einer der Brüder, Fausto, 1781 in Schweden und kommunizierte mit Scheele. Scheele behauptete nicht, Wolfram entdeckt zu haben, und die Eluard-Brüder bestanden nicht auf ihrer Priorität.

Kassenbon

Als Rohstoffe für die Herstellung von Wolfram dienen Wolframit- und Scheelitkonzentrate (50-60 % WO 3 ).

Ferrowolfram (eine Eisenlegierung mit 65-80 % Wolfram) wird direkt aus Konzentraten erschmolzen, die in der Stahlproduktion verwendet werden; Zur Gewinnung von Wolfram, seinen Legierungen und Verbindungen wird Wolframanhydrid aus dem Konzentrat isoliert.

In der Industrie werden mehrere Verfahren zur Gewinnung von WO 3 verwendet:

1. Scheelit-Konzentrate werden in Autoklaven mit einer Sodalösung bei 180-200 ° C (eine technische Lösung von Natriumwolframat wird erhalten) oder Salzsäure (eine technische Wolframsäure wird erhalten) zersetzt:

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

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

Wolframit-Konzentrate werden entweder durch Sintern mit Soda bei 800–900°C, gefolgt von Auslaugen von Na 2 WO 4 mit Wasser, oder durch Behandlung mit Natronlauge beim Erhitzen zersetzt. Bei der Zersetzung durch alkalische Mittel (Soda oder Natronlauge) entsteht eine mit Verunreinigungen verunreinigte Lösung von Na 2 WO 4 . Nach ihrer Trennung von der Lösung geben sie H 2 WO 4 ab. Um gröbere, gut filtrierbare und auswaschbare Niederschläge zu erhalten, wird zunächst CaWO 4 aus einer Na 2 WO 4 -Lösung gefällt, die dann mit Salzsäure zersetzt wird. Getrocknetes H 2 WO 4 enthält 0,2–0,3 % Verunreinigungen.

Durch Calcinieren von H 2 WO 4 bei 700–800°C wird WO 3 erhalten und daraus werden harte Legierungen erhalten.

2. Für die Herstellung von metallischem Wolfram wird H 2 WO 4 zusätzlich nach dem Ammoniakverfahren gereinigt - durch Auflösen in Ammoniak und Kristallisieren von Ammoniumparawolframat 5 (NH 4) 2 O 12WO 3 nH 2 O. Das Calcinieren dieses Salzes ergibt reines WO 3.

3. Wolframpulver wird durch Reduktion von WO 3 mit Wasserstoff (und bei der Herstellung von Hartlegierungen - auch mit Kohlenstoff) in Elektrorohröfen bei 700-850°C gewonnen. Kompaktes Metall wird aus Pulver nach dem Cermet-Verfahren gewonnen, dh durch Pressen in Stahlformen unter einem Druck von 3000-5000 (kg * s / cm 2) und Wärmebehandlung von gepressten Rohlingen - Stäben. Die letzte Stufe der Wärmebehandlung – das Erhitzen auf etwa 3000°C erfolgt in speziellen Apparaten direkt durch Durchleiten von elektrischem Strom durch den Stab in einer Wasserstoffatmosphäre. Als Ergebnis wird Wolfram erhalten, das sich beim Erhitzen gut für eine Druckbehandlung (Schmieden, Ziehen, Walzen usw.) eignet.

Physikalische Eigenschaften

Wolfram ist ein glänzendes hellgraues Metall mit den höchsten nachgewiesenen Schmelz- und Siedepunkten (man geht davon aus, dass Seaborgium noch feuerfester ist, aber bisher kann dies nicht sicher gesagt werden - die Lebensdauer von Seaborgium ist sehr kurz). Schmelzpunkt - 3695 K (3422 ° C), siedet bei 5828 K (5555 ° C). Die Dichte von reinem Wolfram beträgt 19,25 g/cm³. Es hat paramagnetische Eigenschaften. Brinellhärte 488 kg/mm², spezifischer elektrischer Widerstand bei 20 °C - 55·10−9 Ohm·m, bei 2700°C - 904·10−9 Ohm·m. Es lässt sich gut schmieden und zu einem dünnen Faden ziehen.

Chemische Eigenschaften

Es hat die Valenz II, III und VI. Am stabilsten ist die Valenz Wolfram VI. II, III-wertige Verbindungen des Wolframs sind instabil und haben keine praktische Bedeutung.

Unter normalen Bedingungen ist Wolfram chemisch stabil. Bei 400–500°C wird es an der Luft zu WO 3 oxidiert. Wasserdampf oxidiert es oberhalb von 600°C intensiv zu WO 3 . Halogene, Schwefel, Kohlenstoff, Silizium, Bor interagieren bei hohen Temperaturen mit Wolfram (Fluor mit Wolframpulver - bei Raumtemperatur). Wolfram reagiert bis zum Schmelzpunkt nicht mit Wasserstoff; mit Stickstoff über 1500°C bildet Nitrid. Unter normalen Bedingungen ist Wolfram beständig gegen Salz-, Schwefel-, Salpeter- und Flusssäure sowie gegen Königswasser; bei 100°С interagiert es schwach mit ihnen; löst sich schnell in einer Mischung aus Fluss- und Salpetersäure auf.

In Alkalilösungen löst sich Wolfram beim Erhitzen leicht und in geschmolzenen Alkalien mit Zugang zu Luft oder in Gegenwart von Oxidationsmitteln - schnell; in diesem Fall werden Wolframate gebildet.

Wolfram bildet vier Oxide:

höher - WO 3 (Wolframanhydrid),

niedriger - WO 2 und

zwei Zwischenstufen W 10 O 29 und W 4 O 11.

Wolframanhydrid ist ein zitronengelbes kristallines Pulver, das sich in Alkalilösungen unter Bildung von Wolframaten auflöst. Wenn es mit Wasserstoff reduziert wird, werden nacheinander niedere Oxide und Wolfram gebildet.

Wolframanhydrid entspricht Wolframsäure H 2 WO 4 - ein gelbes Pulver, praktisch unlöslich in Wasser und Säuren. Wenn es mit Lösungen von Alkalien und Ammoniak in Wechselwirkung tritt, werden Lösungen von Wolframaten gebildet. Bei 188°C zersetzt sich H 2 WO 4 unter Bildung von WO 3 und Wasser.

Wolfram bildet mit Chlor eine Reihe von Chloriden und Oxychloriden. Die wichtigsten von ihnen: WCl 6 (tSchmelz 275°C, Tbp 348°C) und WO 2 Cl 2 (tSchmelz 266°C, sublimiert über 300°C), werden durch Einwirkung von Chlor auf Wolframanhydrid in Gegenwart erhalten von Kohle.

Wolfram bildet mit Schwefel zwei Sulfide WS 2 und WS 3 .

Wolframkarbide WC (tmelt 2900°C) und W 2 C (tmelt 2750°C) sind harte feuerfeste Verbindungen; erhalten durch die Wechselwirkung von Wolfram mit Kohlenstoff bei 1000-1500°C

Isotope

Natürliches Wolfram besteht aus fünf Isotopen (180 W, 182 W, 183 W, 184 W und 186 W). Weitere 30 Radionuklide wurden künstlich erzeugt und identifiziert (Tabelle 1). Im Jahr 2003 wurde die extrem schwache Radioaktivität von natürlichem Wolfram entdeckt (etwa zwei Zerfälle pro Gramm Element pro Jahr) aufgrund der α-Aktivität von 180 W, die eine Halbwertszeit von 1,8 × 10 18 Jahren hat

Tabelle 1.

SymbolNuklid			Isotopenmasse (a.u.m.)	Halbwertszeit (T 1/2 )		Spin die Parität des Kerns
	Anregungsenergie
				1,2 10 18 Jahre
				stabil
				stabil
				stabil
				stabil

Anwendung

Wolfram fand lange Zeit keine praktische Anwendung. Und erst Ende des 19. Jahrhunderts wurden die bemerkenswerten Eigenschaften dieses Metalls industriell genutzt. Derzeit werden etwa 80 % des abgebauten Wolframs in Wolframstählen verwendet, etwa 15 % des Wolframs werden für die Produktion verwendet harte Legierungen. Ein wichtiges Anwendungsgebiet von reinem Wolfram und reinen Legierungen daraus ist die Elektroindustrie, wo es bei der Herstellung von Glühfäden von elektrischen Lampen, für Teile von Radiolampen und Röntgenröhren, Elektrogeräten für Kraftfahrzeuge und Traktoren verwendet wird. Elektroden für das Kontakt-, Atom-Wasserstoff- und Argon-Lichtbogenschweißen, Heizungen für Elektroöfen usw. Wolframverbindungen haben Anwendung bei der Herstellung von feuerfesten, wasserfesten und beschwerten Stoffen als Katalysatoren in der chemischen Industrie gefunden.

Metall Wolfram

Der Wert von Wolfram wird besonders durch seine Fähigkeit erhöht, Legierungen mit verschiedenen Metallen zu bilden - Eisen, Nickel, Chrom, Kobalt, Molybdän, die in Stahl in verschiedenen Mengen enthalten sind. Wolfram, das Stahl in geringen Mengen zugesetzt wird, reagiert mit den darin enthaltenen schädlichen Verunreinigungen aus Schwefel, Phosphor und Arsen und neutralisiert sie. schlechter Einfluss. Dadurch erhält Stahl mit Wolframzusatz eine hohe Härte, Feuerfestigkeit, Elastizität und Säurebeständigkeit.

Jeder weiß hohe Qualität Klingen aus Damaststahl, der einige Prozent Beimischung von Wolfram enthält. Auch in. 1882 begann Wolfram bei der Herstellung von Kugeln verwendet zu werden. Auch panzerbrechende Granaten aus Waffenstahl enthalten Wolfram.

Stahl mit einem Wolframzusatz wird zur Herstellung haltbarer Federn für Automobile und Eisenbahnwaggons, Federn und kritischer Teile verschiedener Mechanismen verwendet. Schienen aus Wolframstahl halten hohen Belastungen stand und haben eine wesentlich längere Lebensdauer als Schienen aus herkömmlichen Stählen. Eine bemerkenswerte Eigenschaft von Stahl mit dem Zusatz von 91,8 % Wolfram ist seine Fähigkeit zur Selbsthärtung, d.h. mit zunehmender Belastung und Temperatur wird dieser Stahl noch fester. Diese Eigenschaft war die Grundlage für die Herstellung einer ganzen Reihe von Werkzeugen aus dem sogenannten „Schnellarbeitsstahl“. Die Verwendung von Schneidwerkzeugen ermöglichte es einst, die Bearbeitungsgeschwindigkeit von Teilen auf Zerspanungsmaschinen um ein Vielfaches zu erhöhen.

Und doch sind Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl 35-mal langsamer als Hartmetallwerkzeuge. Dazu gehören Verbindungen von Wolfram mit Kohlenstoff (Carbide) und Bor (Boride). Diese Legierungen haben eine ähnliche Härte wie Diamanten. Wenn die bedingte Härte des härtesten aller Stoffe - Diamant - mit 10 Punkten (auf der Mohs-Skala) ausgedrückt wird, beträgt die Härte von Wolframcarbid 9,8. Unter den superharten Legierungen ist die bekannte Legierung aus Kohlenstoff mit Wolfram und dem Zusatz von Kobalt – sie wird gewinnen. Pobedit selbst ist in Vergessenheit geraten, aber dieser Name hat sich in Bezug auf eine ganze Gruppe harter Legierungen erhalten. Auch im Maschinenbau werden Gesenke für Schmiedepressen aus Hartlegierungen hergestellt. Sie verschleißen etwa tausendmal langsamer als Stahl.

Ein besonders wichtiges und interessantes Anwendungsgebiet von Wolfram ist die Herstellung von Filamenten (Glühfäden) von elektrischen Glühlampen. Reines Wolfram wird zur Herstellung von Glühfäden verwendet. Das von einem heißen Wolframfaden emittierte Licht kommt dem Tageslicht nahe. Und die Lichtmenge, die eine Lampe mit einem Wolframfaden ausstrahlt, ist um ein Vielfaches höher als die Strahlung von Lampen aus Glühfäden aus anderen Metallen (Osmium, Tantal). Die Lichtemission (Lichtausbeute) von elektrischen Lampen mit einem Wolframfaden ist 10-mal höher als die von früher verwendeten Kohlefadenlampen. Die Helligkeit des Glühens, die Haltbarkeit, die Effizienz beim Stromverbrauch, die niedrigen Metallkosten und die einfache Herstellung von elektrischen Lampen mit einem Wolframfaden verschafften ihnen die breiteste Anwendung in der Beleuchtung.

Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Wolfram wurden durch die Entdeckung des berühmten amerikanischen Physikers Robert Williams Wood entdeckt. In einem der Experimente machte R. Wood darauf aufmerksam, dass das Glühen eines Wolframfadens vom Endteil der Kathodenröhre seiner Konstruktion auch nach dem Trennen der Elektroden von der Batterie anhält. Dies beeindruckte seine Zeitgenossen so sehr, dass R. Wood allmählich als Zauberer bezeichnet wurde. Untersuchungen haben gezeigt, dass es um einen erhitzten Wolframdraht herum zu einer thermischen Dissoziation von Wasserstoffmolekülen kommt, sie zerfallen in einzelne Atome. Nach dem Abschalten der Energie rekombinieren die Wasserstoffatome zu Molekülen, und dabei wird eine große Menge an Wärmeenergie freigesetzt, die ausreicht, um einen dünnen Wolframfaden zu erhitzen und zum Leuchten zu bringen. Basierend auf diesem Effekt wurde eine neue Art des Metallschweißens entwickelt - atomarer Wasserstoff, der es ermöglichte, verschiedene Stähle, Aluminium, Kupfer und Messing in dünnen Blechen sauber und gleichmäßig zu schweißen. Als Elektroden wird metallisches Wolfram verwendet. Wolframelektroden werden auch beim weiter verbreiteten Argon-Lichtbogenschweißen verwendet.

In der chemischen Industrie wird Wolframdraht, der sehr beständig gegen Säuren und Laugen ist, zur Herstellung verschiedener Filtersiebe verwendet. Wolfram hat auch Anwendung als Katalysator gefunden, mit dessen Hilfe sie die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen im technologischen Prozess verändern. Eine Gruppe von Wolframverbindungen wird unter Industrie- und Laborbedingungen als Reagenzien für die Bestimmung von Proteinen und anderen organischen und anorganischen Verbindungen verwendet.

Wolframverbindungen

Wolframtrioxid(WO 3) wird zur Gewinnung von Wolframcarbiden und -halogeniden als Gelbpigment bei der Einfärbung von Glas und Keramik verwendet. Es ist ein Katalysator für die Hydrierung und das Cracken von Kohlenwasserstoffen.

Wolframsäure(H 2 WO 4) wird als Beiz- und Farbstoff in der Textilindustrie verwendet. Wolframsäure ist ein Zwischenprodukt bei der Herstellung von Wolfram.

Wolframcarbid(WC) wird in der Technik aktiv zur Herstellung von Werkzeugen verwendet, die eine hohe Härte und Korrosionsbeständigkeit erfordern, sowie zur verschleißfesten Oberflächenbehandlung von Teilen, die unter Bedingungen intensiven abrasiven Verschleißes mit mäßigen Stoßbelastungen arbeiten. Dieses Material wird bei der Herstellung verschiedener Schneidwerkzeuge, Schleifscheiben, Bohrer, Fräser, Bohrer und anderer Schneidwerkzeuge verwendet. Die als "Win" bekannte Hartmetallsorte besteht zu 90 % aus Wolframkarbid.