Volfrám fém. Volfrám: alkalmazás, tulajdonságok és kémiai jellemzők

Az anyatermészet hasznos kémiai elemekkel gazdagította az emberiséget. Némelyikük a beleiben rejtőzik és viszonylag kis mennyiségben található, de jelentőségük igen jelentős. Az egyik ilyen a wolfram. Használata speciális tulajdonságainak köszönhető.

Eredettörténet

A 18. század - a periódusos rendszer felfedezésének százada - alapvető fontosságúvá vált e fém történetében.

Korábban elfogadták egy bizonyos anyag létezését, amely az ásványi kőzetek részét képezi, ami megakadályozta a szükséges fémek kiolvasztását belőlük. Például nehéz volt ónhoz jutni, ha az érc tartalmazott ilyen elemet. Az olvadási hőmérséklet különbsége és a kémiai reakciók salakhab képződéséhez vezettek, ami csökkentette az ónhozam mennyiségét.

A 8. században a fémet egymás után fedezte fel Scheele svéd tudós és a spanyolok, az Eluard testvérek. Ez az ásványi kőzetek - scheelit és wolframit - oxidációjával kapcsolatos kémiai kísérletek eredményeként történt.

Az elemek periodikus rendszerében a 74-es rendszám szerint regisztrálva. Ritka, 183,84 atomtömegű tűzálló fém a volfrám. Használata a már a XX. század folyamán felfedezett szokatlan tulajdonságoknak köszönhető.

Hol kell keresni?

A föld belsejében található szám szerint "ritkán lakott" és a 28. helyen áll. Körülbelül 22 különböző ásvány összetevője, de ebből csak 4 nélkülözhetetlen a kitermeléséhez: a scheelit (kb. 80% trioxidot tartalmaz), a wolframit, a ferberit és a hübnerit (egyenként 75-77%). Az ércek összetétele leggyakrabban tartalmaz szennyeződéseket, bizonyos esetekben párhuzamosan fémek, például molibdén, ón, tantál stb. "kivonását" hajtják végre. A legnagyobb betétek Kínában, Kazahsztánban, Kanadában, az USA-ban vannak, van még Oroszországban, Portugáliában, Üzbegisztánban.

Hogyan fogadják?

A különleges tulajdonságok, valamint a kőzetek alacsony tartalma miatt a tiszta volfrám előállításának technológiája meglehetősen bonyolult.

1. Mágneses elválasztás, elektrosztatikus elválasztás vagy flotáció az érc 50-60%-os koncentrációra történő dúsításához
2. A 99%-os oxid izolálása lúgos vagy savas reagensekkel végzett kémiai reakciókkal és a keletkező csapadék fázisos tisztítása.
3. Fém redukálása szénnel vagy hidrogénnel, a megfelelő fémpor kitermelése.
4. Rúgok vagy porszinterezett brikett gyártása.

A kohászati ​​termékek előállításának egyik fontos állomása a porkohászat. Porított tűzálló fémek összekeverésén, préselésén és az azt követő szinterezésen alapul. Ily módon nagyszámú technológiailag fontos ötvözetet nyernek, amelyek felhasználása főként a ipari termelés megnövelt teljesítményű és tartós vágószerszámok.

Fizikai és kémiai tulajdonságok

A wolfram egy tűzálló és nehéz ezüst fém, testközpontú kristályrácstal.

• Olvadáspont - 3422 ˚С.
• Forráspont - 5555 ˚С.
• Sűrűség - 19,25 g / cm3.

Jó elektromos vezető. Nem mágnesez. Egyes ásványok (például a scheelit) lumineszcensek.

Ellenáll savaknak, magas hőmérsékleten agresszív anyagoknak, korróziónak és öregedésnek. A wolfram emellett hozzájárul az acélok negatív szennyeződéseinek hatástalanításához, javítja hőállóságát, korrózióállóságát és megbízhatóságát. Az ilyen vas-szén ötvözetek alkalmazását gyárthatóságuk és kopásállóságuk indokolja.

Mechanikai és technológiai tulajdonságok

Volfrám - kemény, tartós fém. Keménysége 488 HB, szakítószilárdsága 1130-1375 MPa. Hideg állapotban nem műanyag. 1600 ˚С hőmérsékleten a plaszticitás a nyomáskezelésre való abszolút érzékenység állapotáig növekszik: kovácsolás, hengerlés, húzás. Ismeretes, hogy 1 kg ebből a fémből akár 3 km teljes hosszúságú szál előállítását is lehetővé teszi.

A megmunkálás nehézkes a túlzott keménység és ridegség miatt. Fúráshoz, esztergáláshoz, maráshoz keményfém volfrám-kobalt anyagokat használnak, porkohászattal készülnek. Ritkábban, alacsony fordulatszámon és speciális körülmények között nagy sebességű ötvözött volfrámacélból készült szerszámokat használnak. A szabványos vágási elvek nem alkalmazhatók, mivel a berendezés rendkívül gyorsan elhasználódik, és a megmunkált volfrám megreped. A következő technológiákat alkalmazzák:

1. A felületi réteg vegyi kezelése, impregnálása, ideértve az ezüst felhasználását is erre a célra.
2. Felületfűtés kemencék, gázláng, 0,2 A-es elektromos áram segítségével. A megengedett hőmérséklet, amelynél enyhe plaszticitásnövekedés és ennek megfelelően a vágás javul, 300-450 ˚С.
3. Volfrám vágása alacsony olvadáspontú anyagok felhasználásával.

Az élezést és köszörülést gyémánt és ritkábban - korund segítségével kell elvégezni.

Ennek a tűzálló fémnek a hegesztését főként elektromos ív, volfrám vagy szénelektródák hatására inert gáz vagy folyadék árnyékolásban végzik. Kontakthegesztés is lehetséges.

Ennek a kémiai elemnek olyan jellemzői vannak, amelyek megkülönböztetik a tömegtől. Így például a nagy hőállóság és kopásállóság jellemzi, javítja az ötvözött volfrámtartalmú acélok minőségét és vágási tulajdonságait, a magas olvadáspont pedig lehetővé teszi izzószálak és hegesztési elektródák előállítását.

Alkalmazás

Ritkaság, szokatlanság és fontosság határozza meg a Tungsten - wolfram nevű fém széles körű használatát a modern technológiában. A tulajdonságok és az alkalmazás indokolja a magas költségeket és igényeket. Magas olvadáspont, keménység, szilárdság, hőállóság és vegyi támadás- és korrózióállóság, kopásállóság és vágási jellemzők – ezek a fő ütőkártyák. Felhasználási esetek:

1. Izzószálak.
2. nagy sebességű, kopásálló, hőálló és hőálló vas-szén ötvözetek előállítása érdekében, amelyeket fúrók és egyéb szerszámok, lyukasztók, rugók és rugók, sínek gyártására használnak.
3. Főleg nagy kopásállóságú vágó-, fúró- vagy présszerszámként használt "poros" keményötvözetek gyártása.
4. Elektródák argonív- és ellenálláshegesztéshez.
5. Röntgen- és rádiótechnikai alkatrészek gyártása, különféle műszaki lámpák gyártása.
6. Speciális világító festékek.
7. Drót és alkatrészek ehhez vegyipar.
8. Különféle praktikus apróságok, például mormyshki horgászathoz.

A különféle ötvözetek, köztük a volfrám, egyre népszerűbbek. Az ilyen anyagok terjedelme néha meglepő - a nehézgépészettől a könnyűiparig, ahol különleges tulajdonságokkal rendelkező (például tűzálló) szöveteket készítenek.

Univerzális anyagok nem léteznek. Minden ismert elem és létrehozott ötvözet egyediségükkel és az élet és az ipar bizonyos területein való szükségességükkel tűnik ki. Ezek egy része azonban olyan speciális tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek korábban megvalósíthatatlan folyamatokat tesznek lehetővé. Az egyik ilyen fém a wolfram. Alkalmazása nem elég széles, mint az acél, de mindegyik lehetőség rendkívül hasznos és szükséges az emberiség számára.

A volfrám a 4. csoport kémiai eleme, amelynek 74-es rendszáma van Dmitrij Ivanovics Mengyelejev periodikus rendszerében, W (Wolframium) jelöléssel. A fémet két spanyol kémikus testvér, d "Eluyar" fedezte fel és izolálta 1783-ban. Maga a "Wolframium" elnevezés a korábban ismert wolframit ásványból került át az elemre, amelyet a 16. században ismertek, majd "farkasnak" nevezték. hab", vagy latinul "Spumalupi", tovább német ez a kifejezés úgy hangzik, mint "WolfRahm" (Tungsten). Jelenleg az USA-ban, Franciaországban, Nagy-Britanniában és néhány más országban a "volfram" elnevezést használják (a svéd volfrámból, ami "nehéz kőnek" fordítja) a wolfram megnevezésére.

A wolfram egy szürke kemény átmenetifém. A volfrám fő alkalmazása a kohászatban a tűzálló anyagokban betöltött bázis szerepe. A wolfram rendkívül tűzálló, normál körülmények között a fém kémiailag ellenálló.

A wolfram minden más fémtől szokatlan keménységében, súlyosságában és infúzióképességében különbözik. Ennek a fémnek a sűrűsége majdnem kétszerese az ólomnak, pontosabban 1,7-szerese. Mindezek mellett a wolfram atomtömege kisebb, és értéke 184, szemben az ólom 207-tel.

A volfrám világosszürke fém, ennek a fémnek a legmagasabb az olvadáspontja és a forráspontja. A volfrám plaszticitása és infúziós képessége miatt szálként használható világítóberendezésekben, kineszkópokban és más vákuumcsövekben is.

Húsz volfrám ásvány ismert. Leggyakoribbak: a wolframit scheelit csoport ásványai, amelyek ipari jelentőségűek. Kevésbé elterjedt a wolframit-szulfid, i.e. wolframzit (WS2) és oxidszerű vegyületek - ferro - és kuprotungsztit, volfrám, hidrovolfram. A vadok, a magas volfrámtartalmú psilomelánok széles körben elterjedtek.

volfrámszálas repülőgéptörzs

A wolfram lerakódások előfordulási körülményeitől, morfológiájától és típusától függően nyílt, földalatti és kombinált módszereket alkalmaznak fejlesztésükkor.

Jelenleg nincs módszer a volfrám közvetlen koncentrátumokból történő előállítására. Ebben a tekintetben először a köztes vegyületeket izolálják a koncentrátumból, majd fémvolfrámot nyernek belőlük. A volfrám izolálása magában foglalja: a koncentrátumok lebontását, majd a fém átalakulását vegyületekké, amelyektől elválik a többi kísérő elemtől. A volfrámsav izolálása, i.e. tiszta kémiai vegyület volfrám, folytatódik a volfrám fémes formájú előállításával.

A volfrámot fémmegmunkálási, építőipari és bányaipar, lámpák és lámpák gyártásában, közlekedési és elektronikai iparban, vegyiparban és egyéb területeken.

A volfrámacélból készült szerszám képes ellenállni a fémmegmunkálás legintenzívebb folyamatainak óriási sebességének. A vágási sebességet egy ilyen szerszámmal általában másodpercenként tíz méterben mérik.

A wolfram meglehetősen rosszul oszlik el a természetben. A földkéreg fémtartalma tömeg szerint körülbelül 1,3·10-4%. A főbb volfrámot tartalmazó ásványok a természetes volfrámok: a scheelit, amelyet eredetileg volfrámnak neveztek, és a wolframit.

Volfrámgyártás

A wolfram előállításának első szakasza az érc dúsítása, azaz. értékes komponensek elválasztása a fő érctömegtől, meddőkőzettől. Ugyanazokat a sűrítési módszereket alkalmazzák, mint más nehézfémérceknél: őrlés és flotáció, majd mágneses elválasztás (wolframit ércek) és oxidatív pörkölés. Az ezzel a módszerrel kapott koncentrátumot általában szódafelesleggel elégetik, ezáltal a volfrám oldható állapotba kerül, azaz. nátrium-volframithoz.

Ennek az anyagnak egy másik módszere a kilúgozás. A volfrámot szódaoldattal emelt hőmérsékleten és nyomás alatt extrahálják, majd semlegesítik és kicsapják a kalcium-volframátot, azaz. scheelit. A Scheelitet azért kapják, mert meglehetősen könnyű belőle tisztított volfrám-oxidot kinyerni.

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

A volfrám-oxidot kloridokon keresztül is nyerik. A volfrámkoncentrátumot klórgázzal kezelik emelt hőmérsékleten. Ilyenkor volfrám-kloridok keletkeznek, amelyek szublimációval könnyen elválaszthatók más kloridoktól. A kapott klorid felhasználható oxid előállítására, vagy azonnali fém extrakcióra.

A következő lépésben az oxidokat és kloridokat fémes volfrámmá alakítják. A volfrám-oxid csökkentésére a legjobb a hidrogén használata. Ezzel a redukcióval a fém a legtisztább. Az oxid redukciója egy speciális csőkemencében történik, ahol a WO 3-mal rendelkező "csónak" több hőmérsékleti zónán halad keresztül. Száraz hidrogén lép be a „csónak” felé.Az oxidredukció a meleg (450-600°C) és a hideg (750-1100°C) zónákban történik. A hideg zónákban a redukció WO 2-re, majd fémre redukálódik. Ahogy az idő áthalad a forró zónán, a por alakú volfrámszemcsék mérete megváltozik.

A visszanyerés nem csak hidrogén után történhet. Gyakran használnak szenet. A szilárd redukálószernek köszönhetően a gyártás leegyszerűsödik, de a hőmérséklet ebben az esetben elérje az 1300°C-ot. Maga a szén és a benne lévő szennyeződések a volfrámmal reagálva más vegyületek karbidjait képezik. Ennek eredményeként a fém szennyezett. Az elektromos iparban azonban csak kiváló minőségű volfrámot használnak. A legvékonyabb huzal gyártásához még 0,1%-os vasszennyeződések is volfrámot készítenek, mert. sokkal törékenyebbé válik.

A wolfram izolálása a kloridoktól pirolízisen alapul. A volfrám és a klór néhány vegyületet képez. A klórfelesleg lehetővé teszi, hogy mindegyik WCl6-dá alakuljon, és az 1600 ° C hőmérsékleten klórra és volfrámra bomlik. Ha hidrogén van jelen, a folyamat 1000 °C-on kezdődik.

Így nyerik a volfrámot por formájában, amelyet azután magas hőmérsékleten hidrogénáramban préselnek. A préselés első szakaszában (körülbelül 1100-1300 °C-ra hevítve) törékeny, porózus tömb keletkezik. Ezután a préselés folytatódik, és a hőmérséklet szinte a volfrám olvadáspontjáig kezd emelkedni. Ilyen környezetben a fém kezd megszilárdulni, és fokozatosan elnyeri tulajdonságait és tulajdonságait.

Az iparban előállított volfrám átlagosan 30%-a újrahasznosított volfrám. A volfrámhulladékot, fűrészport, forgácsot és port oxidálják és ammónium-paravolframáttá alakítják. A forgácsoló acélhulladékot általában az ugyanazon acélokat előállító vállalkozásnál helyezik el. Az elektródákból, izzólámpákból és vegyszerekből származó törmeléket szinte soha nem hasznosítják újra.

A volfrám a 4. csoport kémiai eleme, amelynek 74-es rendszáma van Dmitrij Ivanovics Mengyelejev periodikus rendszerében, W (Wolframium) jelöléssel. A fémet két spanyol kémikus, a d'Eluyar fivérek fedezték fel és izolálták 1783-ban. Maga a "Wolframium" elnevezés a korábban ismert wolframit ásványból került át egy elemre, amelyet még a 16. században ismertek, akkor ezt nevezték "farkashabnak", vagy latinul "Spuma lupi", németül ez a kifejezés így hangzik. "Wolf Rahm" (Tungsten). Az elnevezéshez kapcsolódtak, hogy a wolfram, miközben az ónérceket kísérte, jelentősen megzavarta az ón olvasztását, mert. az ónt salakhabbá fordították (erről a folyamatról kezdték mondani: „Az ón felfalja, mint a farkas a bárányt!”). Jelenleg az USA-ban, Franciaországban, Nagy-Britanniában és néhány más országban a "volfrám" elnevezést használják (a svéd tung sten szóból, ami "nehéz kőnek" fordítja) a wolfram megnevezésére.

A wolfram egy szürke kemény átmenetifém. A volfrám fő alkalmazása a kohászatban a tűzálló anyagokban betöltött bázis szerepe. A wolfram rendkívül tűzálló, normál körülmények között a fém kémiailag ellenálló.

A wolfram minden más fémtől szokatlan keménységében, súlyosságában és infúzióképességében különbözik. Ősidők óta létezik az emberek körében a „nehéz, mint az ólom” vagy „nehezebb az ólomnál”, „ólomszemhéj” stb. De helyesebb lenne a „volfrám” szót használni ezekben az allegóriákban. Ennek a fémnek a sűrűsége majdnem kétszerese az ólomnak, pontosabban 1,7-szerese. Mindezek mellett a wolfram atomtömege kisebb, és értéke 184, szemben az ólom 207-tel.

A volfrám világosszürke fém, ennek a fémnek a legmagasabb az olvadáspontja és a forráspontja. A volfrám plaszticitása és infúziós képessége miatt szálként használható világítóberendezésekben, kineszkópokban és más vákuumcsövekben is.

Húsz volfrám ásvány ismert. Leggyakoribbak: a wolframit scheelit csoport ásványai, amelyek ipari jelentőségűek. Kevésbé elterjedt a wolframit-szulfid, i.e. wolframzit (WS2) és oxidszerű vegyületek - ferro - és kuprotungsztit, volfrám, hidrovolfram. A vadok, a magas volfrámtartalmú psilomelánok széles körben elterjedtek.

A wolfram lerakódások előfordulási körülményeitől, morfológiájától és típusától függően nyílt, földalatti és kombinált módszereket alkalmaznak fejlesztésükkor.

Jelenleg nincs módszer a volfrám közvetlen koncentrátumokból történő előállítására. Ebben a tekintetben először a köztes vegyületeket izolálják a koncentrátumból, majd fémvolfrámot nyernek belőlük. A volfrám izolálása magában foglalja: a koncentrátumok lebontását, majd a fém átalakulását vegyületekké, amelyektől elválik a többi kísérő elemtől. A volfrámsav izolálása, i.e. tiszta kémiai vegyület volfrám, folytatódik a volfrám fémes formájú előállításával.

A volfrámot gépek és berendezések gyártásában használják a fémmegmunkálásban, az építőiparban és a bányászatban, lámpák és lámpák gyártásában, a közlekedési és elektronikai iparban, a vegyiparban és más területeken.

A volfrámacélból készült szerszám képes ellenállni a fémmegmunkálás legintenzívebb folyamatainak óriási sebességének. A vágási sebességet egy ilyen szerszámmal általában másodpercenként tíz méterben mérik.

A wolfram meglehetősen rosszul oszlik el a természetben. A földkéreg fémtartalma tömeg szerint körülbelül 1,3·10 −4%. A főbb volfrámot tartalmazó ásványok a természetes volfrámok: a scheelit, amelyet eredetileg volfrámnak neveztek, és a wolframit.

Biológiai tulajdonságok

A wolfram biológiai szerepe jelentéktelen. A volfrám tulajdonságait tekintve nagyon hasonlít a molibdénhez, de ez utóbbival ellentétben a volfrám nem lényeges elem. Ennek ellenére a wolfram képes a molibdén helyettesítésére állatokban és növényekben, a baktériumok összetételében, miközben gátolja a Mo-függő enzimek, például a xantin-oxidáz aktivitását. A wolfram sók állatokban történő felhalmozódása miatt a húgysavszint csökken, a hipoxantin és xantin szintje pedig emelkedik. A volfrámpor a többi fémporhoz hasonlóan irritálja a légzőszerveket.

Naponta átlagosan körülbelül 0,001-0,015 milligramm volfrám kerül az emberi szervezetbe étellel. Maga az elem, valamint a volfrámsók emészthetősége az emberi gyomor-bélrendszerben 1-10%, a rosszul oldódó volfrámsavak - akár 20%. A volfrám főleg a csontszövetben és a vesékben halmozódik fel. A csontok körülbelül 0,00025 mg/kg, az emberi vérben pedig körülbelül 0,001 mg/l volfrámot tartalmaznak. A fém általában természetes úton, a vizelettel ürül ki a szervezetből. De a volfrám 185W radioaktív izotópjának 75%-a kiválasztódik a széklettel.

A wolfram táplálékforrásait, valamint napi szükségletét még nem vizsgálták. Az emberi szervezet számára mérgező dózist még nem határozták meg. Patkányoknál valamivel több, mint 30 mg anyag halálos kimenetelű. Az orvostudományban úgy tartják, hogy a wolframnak nincs metabolikus, rákkeltő és teratogén hatása az emberekre és az állatokra.

A wolfram elemi állapotának mutatója az emberi szervezetben: vizelet, teljes vér. Nincsenek adatok a vér wolframszintjének csökkenésére vonatkozóan.

A testben megnövekedett volfrámtartalom leggyakrabban a tűzálló és hőálló anyagok, ötvözött acélok gyártásával foglalkozó kohászati ​​üzemek dolgozóinál, valamint azoknál az embereknél fordul elő, akik volfrám-karbiddal érintkeztek.

A klinikai szindróma "nehézfém betegség" vagy pneumokoniózis a volfrámpor krónikus bevitelének következménye lehet a szervezetben. A tünetek közé tartozhat a köhögés, a légzési problémák, az atópiás asztma és a tüdőn belüli változások. A fenti szindrómák általában hosszú pihenés után, és egyszerűen a vanádiummal való közvetlen érintkezés hiányában megszűnnek. A legsúlyosabb esetekben a betegség megkésett diagnózisával a "cor pulmonale" patológia, a tüdőtágulás és a tüdőfibrózis alakul ki.

A "nehézfémbetegségek" és előfordulásának előfeltételei általában többféle fém és só (például kobalt, volfrám stb.) hatásának eredményeként jelentkeznek. Azt találták, hogy a wolfram és a kobalt együttes hatása az emberi szervezetre fokozza a tüdőrendszerre gyakorolt ​​káros hatást. A wolfram- és kobalt-karbidok kombinációja helyi gyulladást és kontakt dermatitiszt okozhat.

Az orvostudomány fejlődésének jelenlegi szakaszában nincs hatékony módszerek a fémvegyületek egy csoportjának felgyorsult anyagcseréje vagy kiválasztódása, amely "nehézfémbetegség" megjelenését válthatja ki. Ezért olyan fontos a megelőző intézkedések folyamatos végrehajtása és a nehézfémekre nagy érzékenységű emberek időben történő azonosítása, a betegség kezdeti szakaszában történő diagnosztizálása. Mindezek a tényezők meghatározzák a patológia sikeres kezelésének további esélyeit. De bizonyos esetekben, ha szükséges, komplexképző szerekkel és tüneti kezeléssel terápiát alkalmaznak.

Az előállított volfrám több mint felét (pontosabban 58%-át) a volfrámkarbid gyártása során használják fel, közel negyedét (pontosabban 23%-át) pedig különféle acélok és ötvözetek gyártásában használják fel. A volfrám „hengerelt termékek” (ide tartoznak az izzószálak, elektromos érintkezők stb.) gyártása a világon fogyasztott volfrám körülbelül 8%-át teszi ki, a fennmaradó 9%-ot katalizátorok és pigmentek előállítására használják fel.

Az elektromos lámpákban alkalmazott wolframhuzal a közelmúltban új profilt kapott: a rideg anyagok feldolgozásában vágószerszámként javasolták.

A wolfram nagy szilárdsága és jó alakíthatósága lehetővé teszi egyedi tárgyak előállítását belőle. Például ebből a fémből olyan vékony huzal húzható, hogy 100 km-nyi huzal tömege csak 250 kg lesz.

Az olvadt folyékony volfrám ebben az állapotban még a Nap felszíne közelében is megmaradhat, mert a fém forráspontja 5500 °C felett van.

Sokan tudják, hogy a bronz rézből, cinkből és ónból áll. De az úgynevezett volfrámbronz nemcsak hogy nem bronz definíció szerint, mert. nem tartalmazza a fenti fémek egyikét sem, egyáltalán nem ötvözet, mert. hiányoznak belőle a tisztán fémvegyületek, a nátrium és a volfrám oxidálódik.

A barackfesték beszerzése nagyon nehéz volt, és gyakran teljesen lehetetlen. Ez se nem piros, se nem rózsaszín, hanem valami köztes, sőt zöldes árnyalattal. Giving azt mondja, hogy több mint 8000 kísérletet kellett tenni ennek a festéknek a megszerzéséhez. A 17. században Shanxi tartományban egy speciális gyárban barackfestékkel díszítették csak az akkori kínai császár legdrágább porcelántárgyait. Ám amikor egy idő után sikerült felfedni egy ritka festék titkát, kiderült, hogy az alapja nem más, mint volfrám-oxid.

Ez 1911-ben történt. Egy Li nevű diák Pekingből érkezett Yunnan tartományba. Napról napra eltévedt a hegyekben, és próbált valami követ találni, ahogy elmagyarázta, az egy bádogkő volt. De nem sikerült neki. A ház tulajdonosa, amelyben Li diák telepedett le, egy Xiao-mi nevű fiatal lányával élt. A lány nagyon sajnálta a szerencsétlen diákot, és este, vacsora közben egyszerű, egyszerű történeteket mesélt neki. Az egyik történet egy szokatlan kályháról mesélt, amelyet valamiféle sötét kövekből építettek, amelyeket leszakítottak egy szikláról, és a házuk hátsó udvarán helyezték el. Ez a kályha meglehetősen sikeresnek bizonyult, és ami a legfontosabb: tartós, sok éven át rendszeresen szolgálta a tulajdonosokat. A fiatal Xiao-mi még egy ilyen követ is adott a diáknak ajándékba. Befutott, nehéz, barna kő volt, akár az ólom. Később kiderült, hogy ez a kő tiszta wolframit...

1900-ban, a párizsi kohászati ​​világkiállítás megnyitóján először mutattak be teljesen új gyorsacél-mintákat (acélötvözet wolframmal). Szó szerint közvetlenül ezután kezdték széles körben használni a wolframot kohászati ​​ipar minden magasan fejlett ország. De vannak elég Érdekes tény: először találták fel a volfrámacélt Oroszországban 1865-ben az uráli Motovilikha üzemben.

2010 elején egy érdekes műtárgy került a permi ufológusok kezébe. Állítólag egy roncs űrhajó. A töredék elemzése kimutatta, hogy a tárgy szinte teljes egészében tiszta volfrámból áll. A készítménynek csak 0,1%-a esik ritka szennyeződésekre. A tudósok szerint a rakétafúvókák tiszta volfrámból készülnek. Egy tényt azonban eddig nem sikerült megmagyarázni. Levegőben a wolfram gyorsan oxidálódik és rozsdásodik. De valamiért ez a töredék nem alkalmas a korrózióra.

Sztori

Maga a "volfrám" szó német eredetű. Korábban nem magát a fémet nevezték volfrámnak, hanem annak fő ásványát, azaz. hogy wolframit. Egyesek szerint akkor ezt a szót szinte szitokszóként használták. A 16. század elejétől a 17. század második feléig a volfrám ónásványnak számított. Bár elég gyakran kíséri az ónérceket. De az ércekből, amelyek a wolframitot is tartalmazták, az ónt sokkal kevésbé olvasztották. Mintha valaki vagy valami hasznos ónt "felfalt volna". Innen ered az új elem neve. Németül a Wolf (Wolf) farkast jelent, a Ram (Ramm) pedig az ónémetből fordítva kost jelent. Azok. az "ónt eszik, mint a farkas bárányt" kifejezés, és ez lett a fém neve.

A jól ismert amerikai kémiai absztrakt folyóirat vagy referenciakönyvek Mellor (Anglia) és Pascal (Franciaország) összes kémiai eleméről még csak említést sem tartalmaznak olyan elemről, mint a volfrám. A 74-es számú kémiai elemet wolframnak nevezik. A W szimbólum, amely a wolframot jelenti, csak az elmúlt néhány évben terjedt el. Franciaországban és Olaszországban egészen a közelmúltban az elemet Tu betűkkel jelölték, i.e. a wolfram szó első betűi.

Az ilyen zűrzavar alapjait az elem felfedezésének történetében fektették le. 1783-ban a spanyol kémikusok, az Eluard fivérek arról számoltak be, hogy új kémiai elemet fedeztek fel. A szász ásvány "volfrám" salétromsavval történő lebontása során sikerült "savas földet" kapniuk, azaz. ismeretlen fém oxidjának sárga csapadéka, a csapadék ammóniában oldódik. A kiindulási anyagban ez az oxid a mangán- és vas-oxidokkal együtt volt jelen. Az Eluard fivérek ezt az elemet volfrámnak, az ásványt pedig, amelyből a fémet bányászták, wolframitnak nevezték el.

De az Eluard fivéreket nem lehet 100%-ban a wolfram felfedezőinek nevezni. Természetesen ők voltak az elsők, akik nyomtatásban számoltak be felfedezésükről, de ... 1781-ben, két évvel a testvérek felfedezése előtt a híres svéd kémikus, Carl Wilhelm Scheele pontosan ugyanazt a "sárgaföldet" találta a kezelés során. másik ásvány salétromsavval. Tudósa egyszerűen "volfrámnak" nevezte (a svéd tung - nehéz, sten - kő, azaz "nehéz kő" szóból fordítva). Karl Wilhelm Scheele megállapította, hogy a "sárga föld" színében, valamint más tulajdonságaiban különbözik a hasonló molibdéntől. A tudós azt is megtudta, hogy magában az ásványban kalcium-oxiddal áll összefüggésben. Scheele tiszteletére az ásvány "volfrám" nevét "scheelit"-re változtatták. Érdekes módon az egyik Eluard testvér Scheele tanítványa volt, 1781-ben a tanári laboratóriumban dolgozott. Sem Scheele, sem az Eluard fivérek nem kezdték megosztani a felfedezést. Scheele egyszerűen nem állította ezt a felfedezést, és az Eluard testvérek nem ragaszkodtak felsőbbrendűségük elsőbbségéhez.

Sokan hallottak az úgynevezett "volfrámbronzokról". Nagyon szép megjelenésű fémek. A kék volfrámbronz összetétele a következő: Na2O WO2, az aranybronz pedig a következő: 4WO3Na2O WO2 WO3; Az ibolya és a bíborvörös köztes színű, a WO3-WO2 arány négynél kisebb és egynél nagyobb. A képletek szerint ezek az anyagok nem tartalmaznak sem ónt, sem rezet, sem cinket. Ezek nem bronzok, és egyáltalán nem ötvözetek, mert. nem is tartalmaznak fémvegyületeket, és itt oxidálódik a nátrium és a volfrám. Az ilyen "bronzok" nemcsak megjelenésükben, hanem tulajdonságaikban is hasonlítanak a valódi bronzra: keménység, vegyszerállóság, magas elektromos vezetőképesség.

Az ókorban az őszibarack színe a legritkábbak közé tartozott, állítólag 8000 kísérletet kellett végezni a megszerzéséhez. A 17. században a kínai császár legdrágább porcelánját barack színűre festették. De miután felfedték ennek a festéknek a titkát, hirtelen kiderült, hogy volfrám-oxid alapú.

A természetben lenni

A wolfram a természetben rosszul oszlik el, a földkéreg fémtartalma 1,3 10 -4 tömeg%. A volfrám főleg összetett oxidált vegyületek részeként található meg, amelyeket a WO3 wolfram-trioxid, valamint vas- és kalcium- vagy mangán-oxidok, néha réz, ólom, tórium és különféle ritkaföldfém-elemek képeznek. A legelterjedtebb wolframit ásványi anyag volfrámok szilárd oldata, i.e. volfrámsav, mangán és vas sói (nMnWO 4 mFeWO 4). Az oldat szilárd és nehéz, fekete vagy barna színű kristályok, attól függően, hogy az oldat összetételében a különböző vegyületek túlsúlyban vannak. Ha több a mangánvegyület (huebnerit), a kristályok feketék, ha a vasvegyületek (ferberit) vannak túlsúlyban, az oldat barna színű lesz. A Wolframite kiváló elektromos vezető és paramágneses.

Ami a többi volfrám ásványt illeti, a scheelit ipari jelentőségű, i.e. kalcium-volframát (CaWO 4 képlet). Az ásvány világossárga és néha majdnem fehér színű ragyogó kristályokat képez. A sheelit egyáltalán nem mágneses, de van egy másik tulajdonsága - a lumineszcencia képessége. Sötétben UV megvilágítás után élénk kéken fluoreszkál. A molibdén-keverék jelenléte megváltoztatja a ragyogás színét, halványkékre, néha krémesre változik. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően az ásvány geológiai lerakódásai könnyen kimutathatók.

A volfrámérc lerakódásai általában a gránit elterjedési területéhez kapcsolódnak. A nagyméretű scheelit vagy wolframit kristályok nagyon ritkák. Általában az ásványok egyszerűen gránit kőzetekbe vannak szórva. A wolfram kinyerése a gránitból meglehetősen nehéz, mert. koncentrációja általában nem haladja meg a 2%-ot. Összesen legfeljebb 20 volfrám ásvány ismert. Közülük megkülönböztethető a sztolcit és a rasoit, amelyek az ólom-volframát PbWO 4 két különböző kristálymódosulata. A fennmaradó ásványok a közönséges ásványok bomlástermékei vagy másodlagos formái, például a scheelit és a wolframit (a hidrovolframit, amely hidratált volfrám-oxid, a wolframitból keletkezett; volfrámokker), a ruszelit, egy volfrám- és bizmut-oxidokat tartalmazó ásvány. A volfrám (WS 2) a volfrám egyetlen nem oxidos ásványa, fő készletei az USA-ban találhatók. A wolframtartalom általában 0,3% és 1,0% WO3 tartományba esik.

Minden volfrám lerakódás hidrotermális vagy magmás eredetű. A scheelit és a wolframit gyakran erek formájában találhatók meg olyan helyeken, ahol a magma behatolt a földkéreg repedéseibe. A volfrámlerakódások nagy része fiatal hegyláncok területein koncentrálódik - az Alpokban, a Himalájában és a Csendes-óceáni övben. A legnagyobb wolframit és scheelit lelőhelyek Kínában, Burmában, az USA-ban, Oroszországban (Urálban, Transzbaikáliában és a Kaukázusban), Portugáliában és Bolíviában találhatók. A volfrámércek éves kitermelése a világon hozzávetőlegesen 5,95·104 tonna fém, ebből 49,5·104 tonna (vagyis 83%) Kínában történik. Oroszországban évente körülbelül 3400 tonnát, Kanadában pedig 3000 tonnát bányásznak.

A volfrám nyersanyagok fejlesztésében a világ vezető szerepét Kína játssza (a Jianshi mező a kínai termelés 60 százalékát, a Hunan - 20 százalékot, a Yunnan - a 8 százalékot, a Guangdong - a 6 százalékot, a Belső-Mongólia és a Guanzhi - 2 százalékot) % mindegyik, vannak mások is). Oroszországban a volfrámérc legnagyobb lelőhelyei 2 régióban találhatók: az Észak-Kaukázusban (Tyrnyauz, Kabardino-Balkaria) és a Távol-Keleten. A nalcsiki üzem a volfrámércet ammónium-paravolframáttá és volfrám-oxiddá dolgozza fel.

A volfrám legnagyobb fogyasztója Nyugat-Európa (30%). USA és Kína - egyenként 25%, 12% -13% - Japán. A FÁK-ban évente körülbelül 3000 tonna fémet fogyasztanak el.

Alkalmazás

Összesen mintegy 30 ezer tonna volfrámot állítanak elő a világon évente. A volfrámacélt és más, volfrámot és annak karbidjait tartalmazó ötvözeteket tankpáncélok, lövedékek és torpedóhéjak, repülőgépek és belső égésű motorok legfontosabb alkatrészei, gyártásához használják fel.

A legjobb szerszámacélok volfrámot tartalmaznak. A kohászat általában az összes előállított volfrám körülbelül 95%-át nyeli el. A kohászatra jellemző, hogy nem csak tiszta volfrámot használnak, hanem főleg volfrámot, ami olcsóbb - ferrotungsten, i.e. körülbelül 80% volfrámot és körülbelül 20% vasat tartalmazó ötvözet. Elektromos ívkemencékben gyártják.

A volfrámötvözetek számos figyelemre méltó tulajdonsággal rendelkeznek. A wolfram, réz és nikkel ötvözete, ahogyan "nehéz" fémnek is nevezik, nyersanyag a radioaktív anyagok tárolására szolgáló tartályok gyártásában. Az ilyen ötvözet védő hatása 40%-kal magasabb, mint az ólomé. Az ilyen ötvözetet a sugárterápiában is használják, mivel viszonylag kis képernyővastagság esetén elégséges védelem biztosított.

A volfrám-karbid és 16% kobalt ötvözete olyan keménységű, hogy részben helyettesíti a gyémántot a kútfúrás során. A volfrám pszeudoötvözetei ezüsttel és rézzel kiváló anyag a kapcsolókhoz és a késes kapcsolókhoz nagyfeszültségű környezetben. Az ilyen termékek hatszor tovább tartanak, mint a hagyományos réz érintkezők.

A tiszta volfrám vagy volfrámot tartalmazó ötvözetek használata nagymértékben a keménységükön, tűzállóságukon és vegyszerállóságukon alapul. A wolframot tiszta formájában széles körben használják elektromos izzólámpákhoz, valamint katódsugárcsövekhez való izzószálak gyártásához; elektromos kemencék tekercseléseként és fűtőelemeként, valamint szerkezeti anyagként tér- és repülőgép amelyek magas hőmérsékleten működnek.

A wolfram része a gyorsacélok (volfrámtartalom 17,5-18,5%), a sztellitek (kobaltból Cr, C, W adalékokkal), hastallook (Ni-alapú rozsdamentes acélok), valamint sok más ötvözet ötvözeteinek. A wolframot hőálló és szerszámötvözetek gyártásánál használják alapul, nevezetesen ferrotvolfrámot (W 68-86%, Mo és vas legfeljebb 7%) használnak, amely könnyen előállítható scheelit vagy wolframit koncentrátum közvetlen redukciójával. . A volfrámot a Pobeda gyártásához használják. Ez egy szuperkemény ötvözet, amely 80-85% volfrámot, 7-14% kobaltot, 5-6% szenet tartalmaz. A Pobedit egyszerűen nélkülözhetetlen a fémmegmunkálási folyamatban, valamint az olaj- és bányászatban.

A magnézium- és kalcium-volframátokat széles körben használják fluoreszkáló készülékekben. Más volfrámsókat a cserző- és vegyiparban használnak. A volfrám-diszulfid egy száraz, magas hőmérsékletű kenőanyag, amely 500 ° C-ig stabil. A festékek gyártásához volfrámbronzokat és más volfrámvegyületeket használnak. Nagyon sok volfrámvegyület kiváló katalizátor.

Az elektromos lámpák gyártásában a wolfram nélkülözhetetlen, mert nemcsak szokatlanul tűzálló, hanem meglehetősen műanyag is. 1 kg volfrám nyersanyagként szolgál 3,5 km huzal gyártásához. Azok. 1 kg volfrámból 23 000 darab 60 wattos lámpa izzószála készíthető. Csak ennek a tulajdonságnak köszönhetően az elektromos ipar világszerte körülbelül száz tonna volfrámot fogyaszt évente.

Termelés

A wolfram előállításának első szakasza az érc dúsítása, azaz. értékes komponensek elválasztása a fő érctömegtől, meddőkőzettől. Ugyanazokat a sűrítési módszereket alkalmazzák, mint más nehézfémérceknél: őrlés és flotáció, majd mágneses elválasztás (wolframit ércek) és oxidatív pörkölés. Az ezzel a módszerrel kapott koncentrátumot általában szódafelesleggel elégetik, ezáltal a volfrám oldható állapotba kerül, azaz. nátrium-volframithoz.

Ennek az anyagnak egy másik módszere a kilúgozás. A volfrámot szódaoldattal emelt hőmérsékleten és nyomás alatt extrahálják, majd semlegesítik és kicsapják a kalcium-volframátot, azaz. scheelit. A Scheelitet azért kapják, mert meglehetősen könnyű belőle tisztított volfrám-oxidot kinyerni.

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

A volfrám-oxidot kloridokon keresztül is nyerik. A volfrámkoncentrátumot klórgázzal kezelik emelt hőmérsékleten. Ilyenkor volfrám-kloridok keletkeznek, amelyek szublimációval könnyen elválaszthatók más kloridoktól. A kapott klorid felhasználható oxid előállítására, vagy azonnali fém extrakcióra.

A következő lépésben az oxidokat és kloridokat fémes volfrámmá alakítják. A volfrám-oxid csökkentésére a legjobb a hidrogén használata. Ezzel a redukcióval a fém a legtisztább. Az oxid redukciója egy speciális csőkemencében történik, ahol a WO 3-mal rendelkező "csónak" több hőmérsékleti zónán halad keresztül. Száraz hidrogén lép be a „csónak” felé.Az oxidredukció a meleg (450-600°C) és a hideg (750-1100°C) zónákban történik. A hideg zónákban a redukció WO 2-re, majd fémre redukálódik. Ahogy az idő áthalad a forró zónán, a por alakú volfrámszemcsék mérete megváltozik.

A visszanyerés nem csak hidrogén után történhet. Gyakran használnak szenet. A szilárd redukálószernek köszönhetően a gyártás leegyszerűsödik, de a hőmérséklet ebben az esetben elérje az 1300°C-ot. Maga a szén és a benne lévő szennyeződések a volfrámmal reagálva más vegyületek karbidjait képezik. Ennek eredményeként a fém szennyezett. Az elektromos iparban azonban csak kiváló minőségű volfrámot használnak. A legvékonyabb huzal gyártásához még 0,1%-os vasszennyeződések is volfrámot készítenek, mert. sokkal törékenyebbé válik.

A wolfram izolálása a kloridoktól pirolízisen alapul. A volfrám és a klór néhány vegyületet képez. A klórfelesleg lehetővé teszi, hogy mindegyik WCl6-dá alakuljon, és az 1600 ° C hőmérsékleten klórra és volfrámra bomlik. Ha hidrogén van jelen, a folyamat 1000 °C-on kezdődik.

Így nyerik a volfrámot por formájában, amelyet azután magas hőmérsékleten hidrogénáramban préselnek. A préselés első szakaszában (körülbelül 1100-1300 °C-ra hevítve) törékeny, porózus tömb keletkezik. Ezután a préselés folytatódik, és a hőmérséklet szinte a volfrám olvadáspontjáig kezd emelkedni. Ilyen környezetben a fém kezd megszilárdulni, és fokozatosan elnyeri tulajdonságait és tulajdonságait.

Az iparilag előállított volfrám átlagosan 30%-a újrahasznosított volfrám. A volfrámhulladékot, fűrészport, forgácsot és port oxidálják és ammónium-paravolframáttá alakítják. A forgácsoló acélhulladékot általában az ugyanazon acélokat előállító vállalkozásnál helyezik el. Az elektródákból, izzólámpákból és vegyszerekből származó törmeléket szinte soha nem hasznosítják újra.

Az Orosz Föderációban a volfrámtermékeket a következő helyeken állítják elő: Skopinsky Hydrometallurgical Plant Metallurg, Vladikavkaz Plant Pobedit, Nalchik Hidrometallurgical Plant, Kirovgrad Hard Alloy Plant, Elektrostal, Cseljabinsk Elektrometallurgiai Üzem.

Fizikai tulajdonságok

A volfrám világosszürke fém. A szén kivételével az összes ismert elem közül a legmagasabb olvadásponttal rendelkezik. Ennek a mutatónak az értéke körülbelül 3387 és 3422 Celsius fok között van. A volfrám kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik a magas hőmérséklet elérésekor; az összes fém közül a volfrámnak van a legalacsonyabb értéke az ilyen mutatónak, mint a tágulási együtthatónak.

A volfrám az egyik legnehezebb fém, sűrűsége 19250 kg/m3. A fém köbös testközpontú rácsparamétere a = 0,31589 nm. 0 Celsius fokos hőmérsékleten a wolfram elektromos vezetőképessége csak 28%-a az ezüstre vonatkozó azonos indikátor értékének (az ezüst jobban vezeti az áramot, mint bármely más fém). A tiszta volfrám nagyon könnyen feldolgozható, de tiszta formájában ritka, gyakrabban van benne szén- és oxigénszennyeződés, aminek köszönhetően megkapja jól ismert keménységét. A fém elektromos ellenállása 20 Celsius fokos hőmérsékleten 5,5 * 10 -4, 2700 Celsius fokos hőmérsékleten - 90,4 * 10 -4.

A wolfram az összes többi fémtől különleges infúziós képességében, nehézségében és keménységében különbözik. Ennek a fémnek a sűrűsége majdnem kétszerese ugyanazon ólomnak, vagy inkább 1,7-szerese. De az elem atomtömege éppen ellenkezőleg, alacsonyabb, és 184 a 207-hez képest.

A volfrám húzó- és nyomómoduljai szokatlanul magasak, a hőkúszással szembeni ellenállása óriási, a fém elektromos és hővezető képessége magas. A volfrámnak meglehetősen magas együtthatója van elektronikus kibocsátás, amely jelentősen javítható, ha az elemet néhány más fém oxidjaival ötvözik.

A kapott wolfram színe nagymértékben függ az előállítás módjától. Az olvasztott volfrám egy fényes szürke fém, amely nagyon hasonlít a platinára. A volfrámpor lehet szürke, sötétszürke és akár fekete is: minél kisebb a por szemcséje, annál sötétebb lesz.

A volfrám nagy ellenállással rendelkezik: szobahőmérsékleten nem változik a levegőben; amikor a hőmérséklet eléri a vörös hőt, a fém lassan oxidálódni kezd, és volfrámsavanhidrid szabadul fel. A volfrám szinte oldhatatlan kénsavban, hidrogén-fluoridban és sósavban. Az aqua regiában és a salétromsavban a fém a felületről oxidálódik. Hidrofluorsav és salétromsav keverékében a wolfram feloldódik, és volfrámsav keletkezik. A volfrámvegyületek közül a legpraktikusabb előnyök a következők: volfrám-anhidrid vagy volfrám-trioxid, ME2WOX általános képletű peroxidok, volfrámok, szén-, kén- és halogénvegyületek.

A természetben megtalálható volfrám 5 stabil izotópból áll, amelyek tömegszámai 186,184, 183, 182, 181. A leggyakoribb izotóp, tömegszáma 184, részesedése 30,64%. A 74-es számú elem mesterséges radioaktív izotópjainak teljes relatív készletéből csak háromnak van gyakorlati jelentősége: a wolfram-181-nek (felezési ideje 145 nap), a wolfram-185-nek (felezési ideje 74,5 nap), a wolfram-187-nek. (felezési ideje 23,85 óra). Mindezek az izotópok belül keletkeznek atomreaktorok a wolfram izotópok természetes keverék neutronjaival történő héjának folyamatában.

A volfrám vegyértéke változtatható - 2-től 6-ig, a legstabilabb a hat vegyértékű volfrám, a kémiai elem három- és kétértékű vegyületei instabilok és nincs gyakorlati értékük. A wolfram atom sugara 0,141 nm.

A volfrám klarkéja a földkéregben Vinogradov szerint 0,00013 g/t. Átlagos tartalma az összetételben sziklák, gramm/tonna: ultrabázikus - 0,00001, alap - 0,00007, közepes - 0,00012, savanyú - 0,00019.

Kémiai tulajdonságok

A volfrámot nem befolyásolja: víz, kénsav, sósav, hidrogén-fluorid és salétromsav, nátrium-hidroxid vizes oldata, higany, higanygőz, ammónia (700 °C-ig), levegő és oxigén (400 °C-ig), hidrogén, víz, hidrogén-klorid (600 °C-ig), szén-monoxid (800 °C-ig), nitrogén.

A száraz fluor már enyhe melegítés után kezd egyesülni a finom eloszlású volfrámmal. Ennek eredményeként hexafluorid képződik (WF 6 képlet) - ez egy nagyon érdekes anyag, amelynek olvadáspontja 2,5 ° C és forráspontja 19,5 ° C. A klórral való reakció után hasonló vegyület képződik, de a reakció csak 600 °C hőmérsékleten lehetséges. A WC16 acélkék kristályok, 275 °C-on olvad és 347 °C-on forr. A volfrám jóddal és brómmal gyengén stabil vegyületeket képez: tetra- és dijodidot, penta- és dibromidot.

Magas hőmérsékleten a wolfram szelénnel, kénnel, nitrogénnel, bórral, tellúrral, szilíciummal és szénnel egyesülhet. Ezen vegyületek némelyike ​​rendkívül kemény, és más kiváló tulajdonságokkal is rendelkezik.

Különösen érdekes a karbonilcsoport (W(CO)6 képlet). A volfrám itt szén-monoxiddal kombinálódik, ezért nulla vegyértéke van. A wolfram-karbonilt ben állítják elő különleges körülmények, mert rendkívül instabil. 0°C-on speciális oldatból színtelen kristályok formájában szabadul fel, 50°C elérése után a karbonil szublimál, 100°C-on pedig teljesen lebomlik. De ennek a vegyületnek köszönhetően lehet sűrű és kemény volfrámbevonatokat (tiszta volfrámból) nyerni. Sok volfrámvegyület, például maga a volfrám, nagyon aktív. Például a wolfram-oxid WO 3 volfrám-oxid képes polimerizálni. Ilyenkor úgynevezett heteropolivegyületek (molekuláik 50 atomnál többet is tartalmazhatnak) és izopolivegyületek keletkeznek.

A wolfram-oxid (VI)WO 3 világossárga kristályos anyag, amely hevítés hatására narancssárgává válik. Az oxid olvadáspontja 1473 °C, forráspontja 1800 °C. A neki megfelelő volfrámsav nem stabil, vízoldatban a dihidrát kicsapódik, miközben egy molekulát veszít 70-100 ° C-on, a második molekulát 180-350 ° C-on. .

A volfrámsavak anionjai hajlamosak polivegyületek képzésére. A koncentrált savakkal való reakció eredményeként vegyes anhidridek képződnek:

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

A volfrám-oxid és a fém-nátrium reakciója eredményeként egy nem sztöchiometrikus nátrium-volframát keletkezik, amelyet "volfrámbronznak" neveznek:

WO 3 + xNa = Na x WO 3.

A volfrám-oxid hidrogénnel történő redukálása során az izolálás során hidratált oxidokat kapnak, amelyek vegyes oxidációs állapotúak, ezeket "volfrámkéknek" nevezik:

WO 3–n (OH) n, n = 0,5–0,1.

WO 3 + Zn + HCl = ("kék"), W 2 O 5 (OH) (barna)

A volfrám(VI)-oxid egy köztes termék gyártási folyamat volfrám és vegyületei. Egyes kerámia pigmentek és iparilag fontos hidrogénező katalizátorok összetevője.

WCl 6 - Magasabb volfrám-klorid, amely fémes volfrám vagy volfrám-oxid klórral, fluorral vagy szén-tetrakloriddal való kölcsönhatása eredményeként keletkezik. A volfrám-klorid alumíniummal történő redukálása után szén-monoxiddal együtt volfrám-karbonil keletkezik:

WCl 6 + 2Al + 6CO = + 2AlCl 3 (éterben)

A volfrám az tűzálló fém . Megvan a maga fajtája a márkáknak, amelyek mindegyikének megvannak a saját jellemzői. Ez az elem benne periódusos táblázat Mengyelejev a 74. számú, világosszürke színű. Olvadáspontja 3380 fok. Fő tulajdonságai a lineáris tágulási együttható, az elektromos ellenállás, az olvadáspont és a sűrűség.

A volfrám tulajdonságai és minőségei

A volfrámnak megvannak a maga mechanikai és fizikai tulajdonságai, valamint számos fajtája.

Nak nek fizikai tulajdonságok tartalmazza:

Mechanikai tulajdonságok:

• Relatív nyúlás - 0%.
• Szakítószilárdság - 800−1100 MPa.
• Poisson-mutatója 0,29.
• Nyírási modulus - 151,0 GPa.
• Rugalmassági modulus - 415,0 GPa.

Ezt a fémet alacsony párolgási sebesség jellemzi, még 2 ezer fokon is, és nagyon magas forráspontja - 5900 fok. Az anyag használatát korlátozó tulajdonságok az alacsony oxidációs ellenállás, a nagy ridegség és a nagy sűrűség. Úgy néz ki, mint acél. Nagy szilárdságú ötvözetek előállítására használják. Csak melegítés után lehet feldolgozni. A fűtési hőmérséklet attól függ, hogy melyik feldolgozási módot kívánja végrehajtani.

A volfrám a következő osztályokkal rendelkezik:

Alkalmazási terület

Egyedülálló tulajdonságai miatt a wolframot széles körben használják. Az iparban tiszta formában és ötvözetekben használják.

Fő alkalmazások vannak:

Tűzálló wolfram gyártási folyamata

Ez az anyag a ritka fémek közé tartozik. A fogyasztás és a termelés viszonylag kis mennyisége, valamint a földkéregben való alacsony előfordulása jellemzi. egyik sem ritka fémek nem nyersanyagokból történő kinyeréssel nyerik. Kezdetben kémiai vegyületté dolgozzák fel. És minden ritka fémércet további dúsításnak vetnek alá a feldolgozás előtt.

A ritka fém megszerzésének három fő szakasza van:

1. Az érc bomlása. A kivont fémet elválasztják a feldolgozott nyersanyag nagy részétől. A csapadékban vagy oldatban koncentrálódik.
2. Vegytiszta vegyület előállítása. Izolálása és tisztítása.
3. A kapott vegyületből fémet izolálunk. Így tiszta anyagokat kapunk, szennyeződések nélkül.

A volfrám beszerzése során is több szakasza van. A kezdeti nyersanyag a scheelit és a wolframit. Összetételük jellemzően 0,2-2% volfrámot tartalmaz.

1. Az ércdúsítás elektrosztatikus vagy mágneses elválasztással, flotációval, gravitációval történik. Ennek eredményeként egy volfrámkoncentrátumot kapunk, amely körülbelül 55-65% volfrám-anhidridet tartalmaz. A szennyeződések jelenlétét is szabályozzák bennük: bizmut, antimon, réz, ón, arzén, kén, foszfor.
2. Volfrám-anhidrid előállítása. Nyersanyag a volfrám vagy keményfém előállításához. Ehhez számos eljárást hajtanak végre, például: pogácsa és ötvözet kilúgozása, koncentrátumok lebontása, technikai volfrámsav előállítása és mások. Ezen műveletek eredményeként olyan terméket kell kapni, amely 99,9% volfrám-trioxidot tartalmaz.
3. A por beszerzése. Por alakban tiszta fém nyerhető az anhidridből. Ehhez a redukciót szénnel vagy hidrogénnel hajtják végre. A szén-redukciót ritkábban hajtják végre, mivel az anhidrid karbidokkal telített, és ez a fém törékenységéhez és rossz feldolgozhatóságához vezet. A por előállítása során speciális módszereket alkalmaznak, amelyek lehetővé teszik a szemcsék alakjának és méretének, a granulometrikus és kémiai összetételek szabályozását.
4. Kompakt wolfram beszerzése. Alapvetően bugák vagy rudak formájában ez egy üres félkész termékek gyártásához: szalag, rudak, huzal és mások.

Volfrám termékek

A volfrámból számos, a gazdasághoz szükséges elemet készítenek, mint például huzal, rudak és mások.

bárok

Az egyik leggyakoribb ebből a tűzálló anyagból készült termék a volfrámrudak. Gyártásának kiindulási anyaga egy rúd.

Ahhoz, hogy rúdból rudat kapjunk, forgó kovácsológéppel kovácsolják.

A kovácsolást hevítés közben végezzük, mivel ez a fém szobahőmérsékleten nagyon törékeny. A kovácsolásnak több szakasza van. Minden következő rudon kisebb átmérőt kapunk.

Az első szakaszban olyan rudakat kapnak, amelyek átmérője legfeljebb 7 milliméter, ha a rúd hossza 10-15 centiméter. A kovácsolás során a munkadarab hőmérséklete 1450-1500 fok legyen. A fűtőanyag általában molibdén. A második szakasz után a rudak átmérője elérheti a 4,5 millimétert. A rúd hőmérséklete a gyártás során körülbelül 1250-1300 fok. A következő szakaszban a rudak átmérője legfeljebb 2,75 milliméter lesz.

A VCh és VA osztályú rudak alacsonyabb hőmérsékleten készülnek, mint a VI, VL és VT osztályok.

Ha a munkadarabot olvasztással nyerték, akkor forró kovácsolást nem végeznek. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az ilyen bugák durva kristályos szerkezetűek. Melegkovácsolás esetén törések és repedések jelenhetnek meg.

Ebben a helyzetben wolfram ingot forró kettős préselésnek vetik alá (kb. 90%-os alakváltozási fok). Az első préselést 1800-1900 fokos hőmérsékleten, a másodikat 1350-1500 fokon végezzük. Ezt követően a nyersdarabokat melegen kovácsolják, hogy volfrámrudakat nyerjenek belőlük.

Ezeket a termékeket számos iparágban használják. Az egyik leggyakoribb a nem fogyó elektródák hegesztése. Számukra a VL, VL és VT minőségű rudak alkalmasak. Fűtőtestként MV, VR és VA minőségű rudakat használnak, amelyeket kemencékben használnak, amelyek hőmérséklete vákuumban, inert gáz vagy hidrogén atmoszférában elérheti a 3 ezer fokot. A volfrámrudak katódként használhatók gáztöltő és elektronikus eszközök, valamint rádiócsövek számára.

elektródák

A hegesztéshez szükséges egyik fő alkatrész a hegesztőelektródák. Az ívhegesztésben ezeket használják a legszélesebb körben. A hegesztés termikus osztályába tartozik, amelyben az olvadás a hőenergia miatt történik. Az automatikus, félautomata vagy kézi ívhegesztés a legelterjedtebb. Voltaikus ív jön létre hőenergia, amely a termék és az elektróda között helyezkedik el. Az ívet stabil erős elektromos töltésnek nevezzük fémgőzök, gázok ionizált atmoszférájában. Az ív létrehozásához az elektróda elektromos áramot vezet a hegesztési helyre.

A hegesztőelektródát huzalrúdnak nevezik, amelyre bevonat kerül (bevonat nélkül is lehetséges). A hegesztéshez sokféle elektróda létezik. Őket fémjelekátmérő, hosszúság, kémiai összetétel. Bizonyos ötvözetek vagy fémek hegesztésére különböző elektródákat használnak. A besorolás legfontosabb típusa az elektródák felosztása nem fogyasztható és fogyóképes anyagokra.

Hegesztő fogyóelektródák hegesztés közben megolvadnak, fémük a megolvadt hegesztett rész fémével együtt feltölti a hegesztőmedencét. Az ilyen elektródák rézből és acélból készülnek.

De a nem fogyó elektródák nem olvadnak meg hegesztés közben. Ide tartoznak a volfrám- és szénelektródák. Hegesztéskor olyan töltőanyagot kell ellátni, amely megolvad és hegesztőmedencét képez a hegesztett elem megolvadt anyagával. E célokra elsősorban hegesztőrudakat vagy huzalokat használnak. A hegesztőelektródák lehetnek bevonat nélküliek és bevonatosak. Borítójátékok fontos szerep. Alkatrészei biztosíthatják bizonyos tulajdonságú és összetételű hegesztett fém előállítását, az olvadt fém védelmét a levegő hatásától és stabil ívégetést.

A bevonat alkotórészei lehetnek deoxidáló, salakképző, gázképző, stabilizáló vagy ötvöző anyagok. A bevonat lehet cellulóz, bázikus, rutil vagy savas.

A volfrámelektródákat színesfémek, valamint ötvözeteik, erősen ötvözött acélok hegesztésére használják. A jó volfrámelektróda alkalmas az oktatásra hegesztés megnövekedett szilárdság, míg az alkatrészek eltérő kémiai összetételűek lehetnek.

A wolfram termékek nagyon jó minőségűek, és számos iparágban megtalálták alkalmazásukat, néhányban egyszerűen pótolhatatlanok.

AZ OROSZ FÖDERÁCIÓ OKTATÁSI ÉS TUDOMÁNYOS MINISZTÉRIUMA

SEVERSKY TECHNOLÓGIAI INTÉZET - fióktelep

szövetségi állam autonóm oktatási intézménye

felsőfokú szakmai végzettség

"MEPhI Nemzeti Kutatási Nukleáris Egyetem"

ChiTMSE Tanszék

VOLFRÁM

absztrakt a fegyelemről

"Válogatott fejezetek az elemek kémiájáról"

Diák gr. D-143

Androsov V. O.

"____" ___________ 2014

ellenőrizve

A ChiTMSE Tanszék docense

Bezrukova S.A.

"____" _________ 2014

Seversk 2014

Bevezetés

A név eredetének története

Nyugta

Fizikai tulajdonságok

Kémiai tulajdonságok

1. Alkalmazás

   1. Fém volfrám

      Volfrámvegyületek

Biológiai szerep

Következtetés

Bibliográfia

Bevezetés

A volfrám D. I. Mengyelejev kémiai elemeinek periódusos rendszerében 74-es rendszámú kémiai elem, amelyet a W (lat. Wolframium) szimbólum jelöl. Normál körülmények között kemény, fényes, ezüstszürke átmeneti fém.

A volfrám a fémek közül a leginkább tűzálló. Csak a nem fémes elemnek, a szénnek van magasabb olvadáspontja. Normál körülmények között vegyszerálló.

A név eredetének története

A Wolframium nevet a 16. században ismert wolframit ásványból vették át az elemre. "farkashab" - latinul "Spuma lupi" vagy németül "Wolf Rahm". Az elnevezést az okozta, hogy az ónérceket kísérő wolfram megzavarta az ón olvasztását, salakhabbá változtatva azt („az ónt úgy falja, mint a farkas a bárány”).

Jelenleg az USA-ban, Nagy-Britanniában és Franciaországban a "volfram" (svédül tung sten - "nehéz kő") elnevezést használják a volfrámra.

1781-ben a híres svéd vegyész, Scheele az ásványi scheelit salétromsavval kezelve sárga „nehéz követ” (volfrám-trioxid) kapott. 1783-ban a spanyol kémikusok, az Eluard fivérek beszámoltak arról, hogy a szász wolframit ásványból egy ammóniában oldódó új fém sárga oxidját és magát a fémet is nyerték. Ugyanakkor az egyik testvér, Fausto 1781-ben Svédországban tartózkodott, és kommunikált Scheele-lel. Scheele nem állította, hogy felfedezte a wolframot, és az Eluard fivérek sem ragaszkodtak elsőbbségükhöz.

Nyugta

Wolframit és scheelit koncentrátumok (50-60% WO 3) szolgálnak alapanyagként a volfrám előállításához.

A ferrotungstent (vas ötvözete 65-80% volfrámmal) közvetlenül koncentrátumokból olvasztják, amelyet az acélgyártásban használnak fel; a volfrám, ötvözeteinek és vegyületeinek előállításához a koncentrátumból volfrám-anhidridet izolálnak.

Az iparban számos módszert alkalmaznak a WO 3 előállítására:

1. A Scheelit koncentrátumokat autoklávokban bontják le 180-200 °C-os szódaoldattal (nátrium-volframát technikai oldatát kapják) vagy sósavval (technikai volfrámsavat kapnak):

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 (oldat).

A Wolframite koncentrátumokat vagy szódával 800-900 °C-on szinterezve, majd a Na 2 WO 4 vízzel történő kilúgozásával, vagy melegítéskor nátrium-hidroxid-oldattal történő kezeléssel bontják. Lúgos szerek (szóda vagy nátronlúg) hatására lebontva Na 2 WO 4 oldat képződik, amely szennyeződésekkel szennyezett. Az oldattól való elválasztásuk után H 2 WO 4 bocsát ki. A durvább, könnyen szűrhető és mosható csapadékok előállításához először Na 2 WO 4-oldatból CaWO 4-et csapnak ki, majd sósavval bontják le. A szárított H 2 WO 4 0,2-0,3% szennyeződést tartalmaz.

A H 2 WO 4 700-800 ° C-on történő kalcinálásával WO 3 -ot nyernek, és ebből keményötvözeteket kapnak.

2. A fémes volfrám előállításához a H 2 WO 4-et ammónia módszerrel - ammóniában való feloldással és ammónium-paravolframát 5 (NH 4) 2 O 12WO 3 nH 2 O kristályosításával - ezenkívül tisztítják. Ennek a sónak a kalcinálása tiszta WO 3 -ot eredményez.

3. A wolframport a WO 3 hidrogénnel történő redukálásával (és keményötvözetek előállítása során - szénnel is) állítják elő cső alakú elektromos kemencékben 700-850°C-on. A kompakt fémet porból nyerik cermet módszerrel, azaz acélformákban 3000-5000 (kg * s / cm 2) nyomás alatti sajtolással és préselt nyersdarabok - rudak hőkezelésével. A hőkezelés utolsó szakasza - a körülbelül 3000 °C-ra való felmelegítés speciális berendezésekben történik közvetlenül úgy, hogy elektromos áramot vezetnek át a rúdon hidrogénatmoszférában. Ennek eredményeként wolfram keletkezik, amely melegítéskor jól alkalmazható nyomáskezelésre (kovácsolás, húzás, hengerlés stb.).

Fizikai tulajdonságok

A wolfram egy fényes, világosszürke fém, amely a legmagasabb bizonyított olvadás- és forrásponttal rendelkezik (feltételezzük, hogy a seaborgium még tűzállóbb, de ezt egyelőre nem lehet határozottan kijelenteni - a seaborgium élettartama nagyon rövid). Olvadáspont - 3695 K (3422 °C), forráspontja 5828 K (5555 °C). A tiszta volfrám sűrűsége 19,25 g/cm³. Paramágneses tulajdonságokkal rendelkezik. Brinell keménység 488 kg/mm², elektromos ellenállás 20 °C-on - 55·10-9 Ohm·m, 2700 °C-on - 904·10-9 Ohm·m. Jól kovácsolható, vékony cérnává húzható.

Kémiai tulajdonságok

II, III és VI vegyértékkel rendelkezik. A legstabilabb a vegyértékű volfrám VI. A volfrám II, III vegyértékű vegyületei instabilak és nincs gyakorlati jelentősége.

Normál körülmények között a volfrám kémiailag stabil. 400-500 °C-on levegőn WO 3 -dá oxidálódik. A vízgőz 600°C felett intenzíven WO 3 -dá oxidálja. A halogének, kén, szén, szilícium, bór magas hőmérsékleten kölcsönhatásba lépnek a volfrámmal (a fluor porított volfrámmal - szobahőmérsékleten). A volfrám az olvadáspontig nem reagál a hidrogénnel; nitrogénnel 1500°C felett nitrideket képez. Normál körülmények között a Tungsten ellenáll a sósavnak, kénsavnak, salétromsavnak és hidrogén-fluorsavnak, valamint a vízivíznek; 100 ° С-on gyengén kölcsönhatásba lép velük; hidrogén-fluorid és salétromsav keverékében gyorsan oldódik.

A lúgos oldatokban hevítéskor a wolfram enyhén oldódik, az olvadt lúgokban pedig levegőhöz jutva vagy oxidálószerek jelenlétében - gyorsan; ilyenkor volfrámok keletkeznek.

A volfrám négy oxidot képez:

magasabb - WO 3 (volfram-anhidrid),

alacsonyabb - WO 2 és

két köztes W 10 O 29 és W 4 O 11.

A volfrámsavanhidrid egy citromsárga kristályos por, amely lúgos oldatokban oldódik és volfrámok keletkeznek. Ha hidrogénnel redukálják, egymás után kisebb oxidok és volfrám képződnek.

A volfrámsavanhidrid a H 2 WO 4 volfrámsavnak felel meg - egy sárga por, vízben és savakban gyakorlatilag nem oldódik. Amikor kölcsönhatásba lép lúg- és ammóniaoldatokkal, volfrámoldatok képződnek. 188 °C-on a H 2 WO 4 WO 3-ra és vízre bomlik.

A klórral a wolfram kloridok és oxikloridok sorozatát képezi. Ezek közül a legfontosabbak: a WCl 6 (olvadáspont: 275 °C, olvadáspont: 348 °C) és a WO 2 Cl 2 (olvadáspont: 266 °C, szublimálódik 300 °C felett) klór volfrám-anhidridre történő reagáltatásával nyerik. szénből.

A kénnel a wolfram két WS 2 és WS 3 szulfidot képez.

A WC (olvadáspont: 2900 °C) és a W 2 C (olvadáspont: 2750 °C) volfrámkarbidok kemény tűzálló vegyületek; Volfrám és szén kölcsönhatásával nyerik 1000-1500 °C-on

izotópok

A természetes wolfram öt izotópból áll (180 W, 182 W, 183 W, 184 W és 186 W). További 30 radionuklidot mesterségesen hoztak létre és azonosítottak (1. táblázat). 2003-ban felfedezték a természetes wolfram rendkívül gyenge radioaktivitását (körülbelül két bomlás/év elem grammonként), a 180 W-os α-aktivitás miatt, amelynek felezési ideje 1,8 × 10 18 év

Asztal 1.

Szimbólumnuklid			Izotóp tömeg (a.u.m.)	Felezési idő (T 1/2 )		Forgasd meg az atommag paritását
	Gerjesztő energia
				1,2 10 18 év
				stabil
				stabil
				stabil
				stabil

Alkalmazás

A volfrám sokáig nem talált gyakorlati alkalmazást. És csak a 19. század végén kezdték használni ennek a fémnek a figyelemre méltó tulajdonságait az iparban. Jelenleg a bányászott volfrám körülbelül 80%-át volfrámacélokban használják fel, a volfrám körülbelül 15%-át használják fel a gyártáshoz. kemény ötvözetek. A tiszta wolfram és az abból készült tiszta ötvözetek fontos alkalmazási területe az elektromos ipar, ahol elektromos lámpák izzószálainak gyártásához, rádiólámpák és röntgencsövek alkatrészeihez, gépjármű- és traktorvillamos berendezésekhez, kontaktelektródák, atomos hidrogén és argon ívhegesztés, fűtőtestek elektromos kemencékhez stb. A volfrámvegyületeket tűzálló, vízálló és súlyozott szövetek gyártásában alkalmazzák, mint katalizátorokat a vegyiparban.

Fém volfrám

A wolfram értékét különösen növeli az a képessége, hogy különböző fémekkel - vassal, nikkellel, krómmal, kobalttal, molibdénnel - ötvözeteket képez, amelyek különböző mennyiségben szerepelnek az acélban. Az acélhoz kis mennyiségben hozzáadott volfrám reakcióba lép a benne található kén, foszfor, arzén káros szennyeződéseivel és semlegesíti azokat. rossz hatás. Ennek eredményeként a volfrám hozzáadásával készült acél nagy keménységet, tűzállóságot, rugalmasságot és savakkal szembeni ellenállást kap.

Mindenki tudja jó minőség damaszkuszi acélból készült pengék, amelyek néhány százalékban tartalmaznak volfrám adalékanyagot. Benne is. 1882-ben kezdték használni a volfrámot a golyók gyártásához. A fegyveracél, páncéltörő lövedékek volfrámot is tartalmaznak.

A volfrám adalékanyagot tartalmazó acélból autók és vasúti kocsik tartós rugók, rugók és különféle mechanizmusok kritikus részei készülnek. A volfrámacélból készült sínek ellenállnak a nagy terheléseknek, és sokkal hosszabb élettartamúak, mint a hagyományos acélból készült sínek. A 91,8% volfrám hozzáadásával készült acél figyelemre méltó tulajdonsága, hogy képes önkeményíteni, vagyis a terhelés és a hőmérséklet növekedésével ez az acél még erősebbé válik. Ez a tulajdonság volt az alapja egy egész sor szerszám gyártásának az úgynevezett "nagy sebességű szerszámacélból". A belőle készült marók használata lehetővé tette, hogy egyszerre többször megnöveljék a fémvágó gépeken az alkatrészek feldolgozásának sebességét.

És mégis, a gyorsacélból készült szerszámok 35-ször lassabbak, mint a keményfém szerszámok. Ezek közé tartoznak a volfrám vegyületei szénnel (karbidok) és bórral (boridok). Ezek az ötvözetek keménységükben közel állnak a gyémántokhoz. Ha az összes anyag közül a legkeményebb - a gyémánt - feltételes keménységét 10 pontban fejezzük ki (a Mohs-skálán), akkor a volfrámkarbid keménysége 9,8. A szuperkemény ötvözetek közé tartozik a jól ismert szénötvözet volfrámmal és kobalt hozzáadásával – ez nyerni fog. Maga a Pobedit használaton kívül van, de ezt a nevet a keményötvözetek egész csoportja kapcsán megőrizték. A gépiparban a kovácsoló prések szerszámait is keményötvözetekből készítik. Körülbelül ezerszer lassabban kopnak, mint az acél.

A wolfram különösen fontos és érdekes alkalmazási területe az elektromos izzólámpák izzószálainak (szálainak) gyártása. A tiszta wolframot izzószálak készítésére használják. A forró wolframszál által kibocsátott fény közel áll a nappali fényhez. A wolframszálas lámpa által kibocsátott fény mennyisége pedig többszöröse a más fémekből (ozmium, tantál) készült izzószálak lámpáinak sugárzásának. A wolfram izzószálas elektromos lámpák fénykibocsátása (fényhatásfoka) 10-szer nagyobb, mint a korábban használt szénszálas lámpáké. Az izzás fényereje, a tartósság, a villamosenergia-fogyasztás hatékonysága, az alacsony fémköltségek és a volfrámszálas elektromos lámpák könnyű gyártása biztosította számukra a legszélesebb körű alkalmazást a világításban.

A volfrám felhasználásának széles lehetőségeit a híres amerikai fizikus, Robert Williams Wood felfedezésének eredményeként fedezték fel. R. Wood az egyik kísérletben felhívta a figyelmet arra, hogy a kialakításának megfelelő katódcső végéből egy wolframszál izzása az elektródák akkumulátorról való leválasztása után is folytatódik. Ez annyira lenyűgözte kortársait, hogy R. Woodot varázslónak kezdték nevezni. Tanulmányok kimutatták, hogy egy felhevített volfrámszál körül a hidrogénmolekulák termikus disszociációja megy végbe, egyes atomokra bomlik. Az energia kikapcsolása után a hidrogénatomok újra egyesülnek molekulákká, és ennek során nagy mennyiségű hőenergia szabadul fel, amely elegendő egy vékony wolframszál felmelegítéséhez és izzáshoz. Ezen hatás alapján egy új típusú fémhegesztést fejlesztettek ki - az atomos hidrogént, amely lehetővé tette különböző acélok, alumínium, réz és sárgaréz vékony lemezek hegesztését tiszta és egyenletes hegesztéssel. Elektródaként fémes volfrámot használnak. A volfrámelektródákat az elterjedtebb argon ívhegesztésben is használják.

A vegyiparban a savaknak és lúgoknak rendkívül ellenálló volfrámhuzalból különféle szűrőszűrőket készítenek. A volfrám katalizátorként is alkalmazásra talált, segítségével megváltoztatják a technológiai folyamatok kémiai reakcióinak sebességét. A volfrámvegyületek egy csoportját ipari és laboratóriumi körülmények között használják reagensként fehérjék és más szerves és szervetlen vegyületek meghatározására.

Volfrámvegyületek

Volfrám-trioxid(WO 3) volfrám-karbidok és halogenidek előállítására szolgál sárga pigmentként üvegek és kerámiák színezésekor. A szénhidrogének hidrogénezésének és krakkolásának katalizátora.

Volfrámsav(H 2 WO 4) maróanyagként és színezékként használják a textiliparban. A volfrámsav a volfrámgyártás közbenső terméke.

Wolfram keményfém(WC) a mérnöki iparban aktívan használják olyan szerszámok gyártására, amelyek nagy keménységet és korrózióállóságot igényelnek, valamint olyan alkatrészek kopásálló felületezésére, amelyek intenzív kopás és mérsékelt ütési terhelés mellett üzemelnek. Ezt az anyagot különféle marók, csiszolókorongok, fúrók, marók, fúrószárak és egyéb vágószerszámok gyártásához használják. A "win" néven ismert keményfém 90%-a volfrám-karbid.