Metal wolframowy. Wolfram: zastosowanie, właściwości i właściwości chemiczne

Matka natura wzbogaciła ludzkość w przydatne pierwiastki chemiczne. Niektóre z nich ukryte są w jego wnętrznościach i zawarte są w stosunkowo niewielkich ilościach, ale ich znaczenie jest bardzo znaczące. Jednym z nich jest wolfram. Jego zastosowanie wynika ze specjalnych właściwości.

Historia pochodzenia

Wiek XVIII - wiek odkrycia układu okresowego pierwiastków - stał się fundamentalny w historii tego metalu.

Wcześniej akceptowano istnienie pewnej substancji, która jest częścią skał mineralnych, co zapobiegało wytapianiu z nich niezbędnych metali. Na przykład zdobycie cyny było trudne, jeśli ruda zawierała taki pierwiastek. Różnica temperatur topnienia i reakcji chemicznych doprowadziła do powstania piany żużlowej, co zmniejszyło wielkość uzysku cyny.

W VIII wieku metal był sukcesywnie odkrywany przez szwedzkiego naukowca Scheele i Hiszpanów, braci Eluard. Stało się to w wyniku eksperymentów chemicznych nad utlenianiem skał mineralnych - schelitu i wolframitu.

Zarejestrowany w układzie okresowym pierwiastków zgodnie z liczbą atomową 74. Rzadkim metalem ogniotrwałym o masie atomowej 183,84 jest wolfram. Jego zastosowanie zawdzięczamy niezwykłym właściwościom odkrytym już w XX wieku.

Gdzie szukać?

Pod względem liczby w trzewiach ziemi jest „słabo zaludniony” i zajmuje 28. miejsce. Jest składnikiem około 22 różnych minerałów, ale tylko 4 z nich są niezbędne do jego wydobycia: schelit (zawiera około 80% trójtlenku), wolframit, ferberyt i hubneryt (każdy zawiera 75-77%). Skład rud najczęściej zawiera zanieczyszczenia, w niektórych przypadkach prowadzi się równoległą „wydobycie” takich metali jak molibden, cyna, tantal itp. Największe złoża znajdują się w Chinach, Kazachstanie, Kanadzie, USA, są też w Rosji, Portugalii, Uzbekistanie.

Jak otrzymują?

Ze względu na specjalne właściwości, a także niską zawartość skał, technologia otrzymywania czystego wolframu jest dość skomplikowana.

1. Separacja magnetyczna, separacja elektrostatyczna lub flotacja w celu wzbogacenia rudy do stężenia 50-60%
2. Izolacja 99% tlenku poprzez reakcje chemiczne z odczynnikami alkalicznymi lub kwasowymi i stopniowe oczyszczanie powstałego osadu.
3. Redukcja metalu węglem lub wodorem, wydajność odpowiedniego proszku metalu.
4. Produkcja wlewków lub brykietów ze spieków proszkowych.

Jednym z ważnych etapów produkcji wyrobów hutniczych jest metalurgia proszków. Polega na mieszaniu sproszkowanych metali ogniotrwałych, ich prasowaniu, a następnie spiekaniu. W ten sposób uzyskuje się dużą liczbę stopów ważnych technologicznie, w tym których zastosowanie znajduje głównie w: produkcja przemysłowa narzędzia tnące o zwiększonej mocy i trwałości.

Fizyczne i chemiczne właściwości

Wolfram jest ogniotrwałym i ciężkim metalem srebrnym z siatką krystaliczną skupioną na ciele.

• Temperatura topnienia - 3422 ˚С.
• Temperatura wrzenia - 5555 ˚С.
• Gęstość - 19,25 g/cm3.

Jest dobrym przewodnikiem prądu. Nie magnetyzuje. Niektóre minerały (na przykład schelit) są luminescencyjne.

Odporny na kwasy, substancje agresywne w wysokich temperaturach, korozję i starzenie. Wolfram przyczynia się również do dezaktywacji wpływu negatywnych zanieczyszczeń w stalach, poprawy jej odporności cieplnej, odporności na korozję i niezawodności. Stosowanie takich stopów żelazo-węgiel jest uzasadnione ich możliwościami produkcyjnymi i odpornością na zużycie.

Właściwości mechaniczne i technologiczne

Wolfram - twardy, wytrzymały metal. Jego twardość to 488 HB, wytrzymałość na rozciąganie to 1130-1375 MPa. Zimny ​​nie jest plastikowy. W temperaturze 1600 ˚С plastyczność wzrasta do stanu absolutnej podatności na obróbkę ciśnieniową: kucie, walcowanie, ciągnienie. Wiadomo, że 1 kg tego metalu umożliwia wyprodukowanie nici o łącznej długości do 3 km.

Obróbka jest trudna ze względu na nadmierną twardość i kruchość. Do wiercenia, toczenia, frezowania stosuje się materiały węglikowe wolframowo-kobaltowe, wykonane metodą metalurgii proszków. Rzadziej, przy niskich prędkościach i specjalnych warunkach, stosuje się narzędzia wykonane z szybkotnącej stali wolframowej. Standardowe zasady cięcia nie mają zastosowania, ponieważ sprzęt zużywa się bardzo szybko, a przetworzony wolfram pęka. Stosowane są następujące technologie:

1. Obróbka chemiczna i impregnacja warstwy wierzchniej, w tym wykorzystanie do tego celu srebra.
2. Ogrzewanie powierzchniowe za pomocą pieców, płomienia gazowego, prądu elektrycznego 0,2 A. Dopuszczalna temperatura, w której następuje niewielki wzrost plastyczności i odpowiednio poprawia się cięcie, wynosi 300-450 ˚С.
3. Cięcie wolframu przy użyciu substancji niskotopliwych.

Ostrzenie i szlifowanie powinno odbywać się za pomocą diamentu, a rzadziej korundu.

Spawanie tego metalu ogniotrwałego odbywa się głównie pod działaniem łuku elektrycznego, elektrod wolframowych lub węglowych w osłonie gazu obojętnego lub cieczy. Możliwe jest również spawanie kontaktowe.

Ten konkretny pierwiastek chemiczny ma cechy odróżniające go od masy. Na przykład charakteryzując się wysoką odpornością na ciepło i zużyciem, poprawia jakość i właściwości skrawania stali stopowych zawierających wolfram, a wysoka temperatura topnienia umożliwia wytwarzanie włókien do żarówek i elektrod do spawania.

Aplikacja

Rzadkość, niezwykłość i znaczenie decydują o powszechnym zastosowaniu w nowoczesnej technologii metalu zwanego wolframem - wolframem. Właściwości i zastosowanie uzasadniają wysoki koszt i popyt. Wysoka temperatura topnienia, twardość, wytrzymałość, żaroodporność i odporność na agresję chemiczną i korozję, odporność na zużycie i właściwości tnące - to główne atuty. Przypadków użycia:

1. Żarówki żarowe.
2. w celu uzyskania szybkich, odpornych na zużycie, żaroodpornych i żaroodpornych stopów żelazo-węgiel, które są wykorzystywane do produkcji wierteł i innych narzędzi, stempli, sprężyn i sprężyn, szyn.
3. Produkcja "sproszkowanych" stopów twardych, stosowanych głównie jako bardzo odporne na ścieranie narzędzia tnące, wiercące lub prasujące.
4. Elektrody do spawania łukiem argonowym i oporowego.
5. Produkcja części do techniki rentgenowskiej i radiowej, różnych lamp technicznych.
6. Specjalne farby świecące.
7. Drut i części do przemysł chemiczny.
8. Różne praktyczne drobiazgi, na przykład mormyszki do wędkowania.

Popularność zyskują różne stopy, w tym wolfram. Zakres takich materiałów bywa zaskakujący – od inżynierii ciężkiej po przemysł lekki, gdzie powstają tkaniny o specjalnych właściwościach (np. ognioodpornych).

Materiały uniwersalne nie istnieją. Każdy znany pierwiastek i tworzone stopy wyróżniają się niepowtarzalnością i koniecznością dla określonych dziedzin życia i przemysłu. Jednak niektóre z nich mają szczególne właściwości, które umożliwiają niewykonalne wcześniej procesy. Jednym z takich metali jest wolfram. Jego zastosowanie nie jest wystarczająco szerokie, jak stal, ale każda z opcji jest niezwykle przydatna i niezbędna dla ludzkości.

Wolfram jest pierwiastkiem chemicznym czwartej grupy o liczbie atomowej 74 w układzie okresowym Dmitrija Iwanowicza Mendelejewa, oznaczonym W (Wolframium). Metal został odkryty i wyizolowany przez dwóch hiszpańskich chemików, braci d "Eluyar" w 1783 roku. Sama nazwa "Wolframium" została przeniesiona na pierwiastek z wcześniej znanego minerału wolframitu, który był znany już w XVI wieku, nazywano go wtedy "wilkiem". pianki” lub „Spumalupi” po łacinie, on Niemiecki to zdanie brzmi jak „WolfRahm” (Tungsten). Obecnie w USA, Francji, Wielkiej Brytanii i niektórych innych krajach do nazywania wolframu używa się nazwy „wolfram” (od szwedzkiego wolframu, co tłumaczy się jako „ciężki kamień”).

Wolfram jest szarym twardym metalem przejściowym. Głównym zastosowaniem wolframu jest rola podłoża w materiałach ogniotrwałych w metalurgii. Wolfram jest niezwykle ogniotrwały, w normalnych warunkach metal jest odporny chemicznie.

Wolfram różni się od wszystkich innych metali niezwykłą twardością, ciężkością i nietopliwością. Gęstość tego metalu jest prawie dwukrotnie większa niż ołowiu, a dokładniej 1,7 razy. Przy tym wszystkim masa atomowa wolframu jest niższa i ma wartość 184 w porównaniu z 207 dla ołowiu.

Wolfram to jasnoszary metal, którego temperatury topnienia i wrzenia są najwyższe. Ze względu na plastyczność i nietopliwość wolframu można go stosować jako żarniki w urządzeniach oświetleniowych, kineskopach, a także w innych lampach próżniowych.

Znanych jest dwadzieścia minerałów wolframu. Najczęściej spotykane: minerały z grupy schelitów wolframitowych o znaczeniu przemysłowym. Mniej powszechny jest siarczek wolframitu, tj. wolframsyt (WS2) i związki tlenkopodobne - żelazo - i miedziowolfram, wolfram, hydrowolfram. Vads, psilomelany o wysokiej zawartości wolframu, są szeroko rozpowszechnione.

kadłub samolotu z włókna wolframowego;

W zależności od warunków występowania, morfologii i rodzaju złóż wolframu do ich zagospodarowania stosuje się metody odkrywkowe, podziemne i kombinowane.

Obecnie nie ma metod pozyskiwania wolframu bezpośrednio z koncentratów. W związku z tym związki pośrednie najpierw izoluje się z koncentratu, a następnie otrzymuje się z nich metaliczny wolfram. Izolacja wolframu obejmuje: rozkład koncentratów, następnie przejście metalu w związki, z których oddziela się go od reszty towarzyszących mu pierwiastków. Izolacja kwasu wolframowego, tj. czysty związek chemiczny wolframu, kontynuuje produkcję wolframu w postaci metalicznej.

Wolfram jest używany do produkcji maszyn i urządzeń do obróbki metali, budownictwa i przemysł wydobywczy, w produkcji lamp i lamp, w przemyśle transportowym i elektronicznym, w przemyśle chemicznym i innych dziedzinach.

Wykonane ze stali wolframowej narzędzie jest w stanie wytrzymać ogromne prędkości najbardziej intensywnych procesów obróbki metali. Szybkość cięcia przy użyciu takiego narzędzia mierzona jest zwykle w dziesiątkach metrów na sekundę.

Wolfram jest raczej słabo rozprowadzany w przyrodzie. Zawartość metalu w skorupie ziemskiej w masie wynosi około 1,3·10–4%. Głównymi minerałami zawierającymi wolfram są naturalne wolframiany: schelit, pierwotnie nazywany wolframem i wolframit.

Produkcja wolframu

Pierwszym etapem produkcji wolframu jest wzbogacanie rudy, tj. oddzielenie cennych składników od głównej masy rudy, skały płonnej. Stosowane są te same metody zagęszczania, co w przypadku innych rud metali ciężkich: mielenie i flotacja, a następnie separacja magnetyczna (rudy wolframitowe) i prażenie oksydacyjne. Koncentrat otrzymany tą metodą jest zwykle spalany z nadmiarem sody, doprowadzając tym samym wolfram do stanu rozpuszczalnego tj. do wolframitu sodu.

Inną metodą pozyskiwania tej substancji jest ługowanie. Wolfram jest ekstrahowany roztworem sody w podwyższonej temperaturze i pod ciśnieniem, po czym następuje neutralizacja i wytrącanie wolframianu wapnia, tj. schelit. Scheelite otrzymuje się, ponieważ dość łatwo jest z niego wyekstrahować oczyszczony tlenek wolframu.

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

Tlenek wolframu jest również otrzymywany przez chlorki. Koncentrat wolframu jest traktowany gazowym chlorem w podwyższonej temperaturze. W tym przypadku powstają chlorki wolframu, które łatwo oddziela się od innych chlorków przez sublimację. Powstały chlorek można wykorzystać do uzyskania tlenku lub natychmiastowego wyekstrahowania z niego metalu.

W kolejnym etapie tlenki i chlorki są przekształcane w metaliczny wolfram. Aby zredukować tlenek wolframu, najlepiej użyć wodoru. Dzięki tej redukcji metal jest najczystszy. Redukcja tlenku odbywa się w specjalnym piecu rurowym, w którym „łódź” ​​z WO 3 przemieszcza się przez kilka stref temperaturowych. Suchy wodór przedostaje się w kierunku „łodzi” Redukcja tlenków zachodzi w strefach gorących (450-600°C) i zimnych (750-1100°C). W strefach zimnych następuje redukcja do WO 2, a następnie do metalu. W miarę upływu czasu przez gorącą strefę ziarna sproszkowanego wolframu zmieniają swoją wielkość.

Odzysk może odbywać się nie tylko przy dostawie wodoru. Często używany jest węgiel. Ze względu na stały środek redukujący produkcja jest uproszczona, ale temperatura w tym przypadku powinna osiągnąć 1300°C. Sam węgiel i zanieczyszczenia, które zawsze zawiera, reagując z wolframem, tworzą węgliki innych związków. W rezultacie metal jest zanieczyszczony. Ale w przemyśle elektrycznym używany jest tylko wysokiej jakości wolfram. Nawet 0,1% zanieczyszczeń żelaznych sprawia, że ​​wolfram jest używany do produkcji najcieńszego drutu, ponieważ. staje się znacznie bardziej kruchy.

Izolacja wolframu z chlorków opiera się na pirolizie. Wolfram i chlor tworzą pewne związki. Nadmiar chloru pozwala na przekształcenie ich wszystkich w WCl6, a ten z kolei w temperaturze 1600°C rozkłada się na chlor i wolfram. Jeśli obecny jest wodór, proces rozpoczyna się w 1000°C.

W ten sposób wolfram uzyskuje się w postaci proszku, który jest następnie prasowany w wysokiej temperaturze w strumieniu wodoru. W pierwszym etapie prasowania (podgrzewanie do ok. 1100-1300°C) powstaje kruchy porowaty wlewek. Następnie trwa prasowanie, a temperatura zaczyna rosnąć prawie do temperatury topnienia wolframu. W takim środowisku metal zaczyna twardnieć i stopniowo nabiera swoich cech i właściwości.

Średnio 30% wolframu produkowanego w przemyśle to wolfram z recyklingu. Złom wolframu, trociny, wióry i proszek są utleniane i przekształcane w parawolframian amonu. Z reguły złom stali tnącej jest utylizowany w przedsiębiorstwie produkującym te same stale. Złom z elektrod, żarówek i chemikaliów prawie nigdy nie jest poddawany recyklingowi.

Wolfram jest pierwiastkiem chemicznym czwartej grupy o liczbie atomowej 74 w układzie okresowym Dmitrija Iwanowicza Mendelejewa, oznaczonym W (Wolframium). Metal został odkryty i wyizolowany przez dwóch hiszpańskich chemików, braci d'Eluyar, w 1783 roku. Sama nazwa „Wolframium” została przeniesiona na pierwiastek ze znanego wcześniej mineralnego wolframitu, który był znany już w XVI wieku, nazywano go wtedy „wilczą pianą” lub „Spuma lupi” po łacinie, po niemiecku to zdanie brzmi jak „Wilk Rahm” (Wolfram). Nazwa wiązała się z tym, że wolfram towarzysząc rudom cyny znacząco przeszkadzał w wytopie cyny, gdyż. przetłumaczyli cynę na pianę żużlową (zaczęli mówić o tym procesie: „Cyna pożera jak wilk owca!”). Obecnie w USA, Francji, Wielkiej Brytanii i niektórych innych krajach do nazywania wolframu używa się nazwy „wolfram” (od szwedzkiego wolframu, co tłumaczy się jako „ciężki kamień”).

Wolfram jest szarym twardym metalem przejściowym. Głównym zastosowaniem wolframu jest rola podłoża w materiałach ogniotrwałych w metalurgii. Wolfram jest niezwykle ogniotrwały, w normalnych warunkach metal jest odporny chemicznie.

Wolfram różni się od wszystkich innych metali niezwykłą twardością, ciężkością i nietopliwością. Od czasów starożytnych wśród ludzi pojawiało się wyrażenie „ciężki jak ołów” lub „cięższy od ołowiu”, „ołowiane powieki” itp. Ale bardziej poprawne byłoby użycie słowa „wolfram” w tych alegoriach. Gęstość tego metalu jest prawie dwukrotnie większa niż ołowiu, a dokładniej 1,7 razy. Przy tym wszystkim masa atomowa wolframu jest niższa i ma wartość 184 w porównaniu z 207 dla ołowiu.

Wolfram to jasnoszary metal, którego temperatury topnienia i wrzenia są najwyższe. Ze względu na plastyczność i nietopliwość wolframu można go stosować jako żarniki w urządzeniach oświetleniowych, kineskopach, a także w innych lampach próżniowych.

Znanych jest dwadzieścia minerałów wolframu. Najczęściej spotykane: minerały z grupy schelitów wolframitowych o znaczeniu przemysłowym. Mniej powszechny jest siarczek wolframitu, tj. wolframsyt (WS2) i związki tlenkopodobne - żelazo - i miedziowolfram, wolfram, hydrowolfram. Vads, psilomelany o wysokiej zawartości wolframu, są szeroko rozpowszechnione.

W zależności od warunków występowania, morfologii i rodzaju złóż wolframu do ich zagospodarowania stosuje się metody odkrywkowe, podziemne i kombinowane.

Obecnie nie ma metod pozyskiwania wolframu bezpośrednio z koncentratów. W związku z tym związki pośrednie najpierw izoluje się z koncentratu, a następnie otrzymuje się z nich metaliczny wolfram. Izolacja wolframu obejmuje: rozkład koncentratów, następnie przejście metalu w związki, z których oddziela się go od reszty towarzyszących mu pierwiastków. Izolacja kwasu wolframowego, tj. czysty związek chemiczny wolframu, kontynuuje produkcję wolframu w postaci metalicznej.

Wolfram znajduje zastosowanie w produkcji maszyn i urządzeń w przemyśle metalowym, budowlanym i wydobywczym, w produkcji lamp i lamp, w przemyśle transportowym i elektronicznym, w przemyśle chemicznym i innych dziedzinach.

Wykonane ze stali wolframowej narzędzie jest w stanie wytrzymać ogromne prędkości najbardziej intensywnych procesów obróbki metali. Szybkość cięcia przy użyciu takiego narzędzia mierzona jest zwykle w dziesiątkach metrów na sekundę.

Wolfram jest raczej słabo rozprowadzany w przyrodzie. Zawartość metalu w skorupie ziemskiej w masie wynosi około 1,3·10 −4%. Głównymi minerałami zawierającymi wolfram są naturalne wolframiany: schelit, pierwotnie nazywany wolframem i wolframit.

Właściwości biologiczne

Biologiczna rola wolframu jest nieznaczna. Wolfram jest bardzo podobny do molibdenu w swoich właściwościach, ale w przeciwieństwie do tego ostatniego, wolfram nie jest niezbędnym pierwiastkiem. Mimo to wolfram jest w stanie zastąpić molibden u zwierząt i roślin w składzie bakterii, jednocześnie hamując aktywność enzymów zależnych od Mo, na przykład oksydazy ksantynowej. Ze względu na akumulację soli wolframu u zwierząt poziom kwasu moczowego spada, a poziom hipoksantyny i ksantyny wzrasta. Pył wolframu, podobnie jak inne pyły metali, podrażnia narządy oddechowe.

Około 0,001-0,015 miligramów wolframu dostaje się do ludzkiego ciała średnio dziennie z jedzeniem. Strawność samego pierwiastka, a także soli wolframu w przewodzie pokarmowym człowieka wynosi 1-10%, słabo rozpuszczalne kwasy wolframowe - do 20%. Wolfram gromadzi się głównie w tkance kostnej i nerkach. Kości zawierają około 0,00025 mg/kg, aw ludzkiej krwi około 0,001 mg/l wolframu. Metal jest zwykle naturalnie wydalany z organizmu z moczem. Ale 75% radioaktywnego izotopu wolframu 185W jest wydalane z kałem.

Źródła żywności wolframu, a także jego dzienne zapotrzebowanie, nie zostały jeszcze zbadane. Toksyczna dawka dla ludzkiego ciała nie została jeszcze zidentyfikowana. Śmiertelne skutki u szczurów występują po podaniu nieco ponad 30 mg substancji. W medycynie uważa się, że wolfram nie ma wpływu metabolicznego, rakotwórczego i teratogennego na ludzi i zwierzęta.

Wskaźnik stanu pierwiastkowego wolframu w ludzkim ciele: mocz, krew pełna. Brak danych na temat spadku poziomu wolframu we krwi.

Podwyższona zawartość wolframu w organizmie najczęściej występuje u pracowników zakładów metalurgicznych zajmujących się produkcją materiałów ogniotrwałych i żaroodpornych, stali stopowych, a także u osób, które miały kontakt z węglikiem wolframu.

Zespół kliniczny „choroba metali ciężkich” lub pylica płuc może być wynikiem przewlekłego przyjmowania pyłu wolframowego do organizmu. Objawy mogą obejmować kaszel, problemy z oddychaniem, astmę atopową i zmiany w płucach. Powyższe zespoły zwykle ustępują po długim odpoczynku i po prostu przy braku bezpośredniego kontaktu z wanadem. W najcięższych przypadkach, przy spóźnionej diagnozie choroby, rozwija się patologia „cor pulmonale”, rozedma i zwłóknienie płuc.

„Choroby metali ciężkich” i przesłanki do ich wystąpienia pojawiają się zwykle w wyniku narażenia na kilka rodzajów metali i soli (na przykład kobalt, wolfram itp.). Stwierdzono, że połączone działanie wolframu i kobaltu na organizm ludzki wzmacnia szkodliwy wpływ na układ płucny. Połączenie węglików wolframu i kobaltu może powodować miejscowe zapalenie i kontaktowe zapalenie skóry.

Na obecnym etapie rozwoju medycyny nie ma skuteczne sposoby przyspieszony metabolizm lub wydalanie grupy związków metali, które mogą wywołać pojawienie się „choroby metali ciężkich”. Dlatego tak ważne jest ciągłe prowadzenie działań zapobiegawczych i terminowa identyfikacja osób o wysokiej wrażliwości na metale ciężkie, aby zdiagnozować w początkowej fazie choroby. Wszystkie te czynniki decydują o dalszych szansach powodzenia leczenia patologii. Ale w niektórych przypadkach, jeśli to konieczne, stosuje się terapię środkami kompleksowymi i leczenie objawowe.

Ponad połowa (dokładniej 58%) całego produkowanego wolframu jest wykorzystywana do produkcji węglika wolframu, a prawie jedna czwarta (dokładniej 23%) jest wykorzystywana do produkcji różnych stali i stopów. Produkcja „wyrobów walcowanych” wolframu (obejmuje to żarniki żarówek, styki elektryczne itp.) stanowi około 8% wolframu zużywanego na świecie, a pozostałe 9% jest wykorzystywane do produkcji katalizatorów i pigmentów.

Drut wolframowy, który znalazł zastosowanie w lampach elektrycznych, zyskał ostatnio nowy profil: zaproponowano wykorzystanie go jako narzędzia tnącego w obróbce materiałów kruchych.

Wysoka wytrzymałość i dobra plastyczność wolframu umożliwia wytwarzanie z niego wyjątkowych przedmiotów. Na przykład z tego metalu można wyciągnąć drut tak cienki, że 100 km tego drutu będzie miało masę zaledwie 250 kg.

Stopiony, płynny wolfram może pozostawać w tym stanie nawet w pobliżu powierzchni samego Słońca, ponieważ temperatura wrzenia metalu przekracza 5500 °C.

Wiele osób wie, że brąz składa się z miedzi, cynku i cyny. Ale tak zwany brąz wolframowy nie jest z definicji brązem, ponieważ. nie zawiera żadnego z powyższych metali, w ogóle nie jest stopem, ponieważ. brakuje w nim związków czysto metalicznych, a sód i wolfram ulegają utlenieniu.

Zdobycie farby brzoskwiniowej było bardzo trudne, a często całkowicie niemożliwe. To nie jest ani czerwone, ani różowe, ale jakieś pośrednie, a nawet z zielonkawym odcieniem. Giving mówi, że aby uzyskać tę farbę, trzeba było podjąć ponad 8000 prób. W XVII wieku w specjalnej fabryce w prowincji Shanxi zdobiono brzoskwiniową farbą tylko najdroższe wyroby porcelanowe dla ówczesnego cesarza chińskiego. Ale kiedy po pewnym czasie udało się odkryć tajemnicę rzadkiej farby, okazało się, że opiera się ona wyłącznie na tlenku wolframu.

Stało się to w 1911 roku. Student o imieniu Li przybył do prowincji Yunnan z Pekinu. Dzień po dniu gubił się w górach, próbując znaleźć jakiś kamień, jak wyjaśnił, był to kamień cynowy. Ale mu się nie udało. Właściciel domu, w którym zamieszkał student Li, mieszkał z młodą córką o imieniu Xiao-mi. Dziewczyna bardzo żałowała nieszczęsnego ucznia i wieczorem podczas kolacji opowiedziała mu proste, proste historie. Jedna z historii opowiadała o niezwykłym piecu, który został zbudowany z jakiegoś rodzaju ciemnych kamieni, które zostały zerwane z klifu i ułożone na podwórku ich domu. Piec ten okazał się całkiem udany, a co najważniejsze trwały, przez wiele lat regularnie służył właścicielom. Młoda Xiao-mi wręczyła uczniowi nawet jeden taki kamień w prezencie. To był roztarty, ciężki, brązowy kamień, jak ołów. Później okazało się, że ten kamień to czysty wolframit...

W 1900 roku na otwarciu światowej wystawy metalurgicznej w Paryżu po raz pierwszy zademonstrowano zupełnie nowe okazy stali szybkotnącej (stop stali z wolframem). Dosłownie zaraz po tym wolfram zaczął być szeroko stosowany w przemysł metalurgiczny wszystkie kraje wysoko rozwinięte. Ale są dość interesujący fakt: po raz pierwszy stal wolframowa została wynaleziona w Rosji w 1865 roku w fabryce Motovilikha na Uralu.

Na początku 2010 roku w ręce permskich ufologów wpadł ciekawy artefakt. To miał być wrak statek kosmiczny. Analiza fragmentu wykazała, że ​​obiekt składa się prawie w całości z czystego wolframu. Tylko 0,1% kompozycji przypada na rzadkie zanieczyszczenia. Według naukowców dysze rakietowe są wykonane z czystego wolframu. Ale jak dotąd jeden fakt nie został wyjaśniony. W powietrzu wolfram szybko utlenia się i rdzewieje. Ale z jakiegoś powodu ten fragment nie poddaje się korozji.

Fabuła

Samo słowo „wolfram” ma pochodzenie niemieckie. Wcześniej nie sam metal nazywano wolframem, ale jego głównym minerałem, tj. do wolframitu. Niektórzy sugerują, że wtedy to słowo było używane prawie jako przekleństwo. Od początku XVI do drugiej połowy XVII wieku wolfram uważany był za minerał cyny. Chociaż dość często towarzyszy rudom cyny. Ale z rud, w tym wolframitu, wytopiono cynę znacznie mniej. Jakby ktoś lub coś "pożarło" użyteczną puszkę. Stąd nazwa nowego elementu. W języku niemieckim Wilk (Wolf) oznacza wilka, a Ram (Ramm) w tłumaczeniu ze starożytnego niemieckiego oznacza barana. Tych. wyrażenie „je cynę jak wilk zjada jagnię” i stało się nazwą metalu.

Znane amerykańskie czasopismo chemiczne lub podręczniki dotyczące wszystkich pierwiastków chemicznych Mellor (Anglia) i Pascal (Francja) nie zawierają nawet wzmianki o takim pierwiastku jak wolfram. Pierwiastek chemiczny pod numerem 74 nazywa się wolframem. Symbol W, oznaczający wolfram, stał się powszechny dopiero w ciągu ostatnich kilku lat. We Francji i we Włoszech element ten oznaczano całkiem niedawno literami Tu, tj. pierwsze litery słowa wolfram.

Podstawy takiego zamieszania leżą w historii odkrycia pierwiastka. W 1783 roku hiszpańscy chemicy, bracia Eluard, poinformowali, że odkryli nowy pierwiastek chemiczny. W procesie rozkładu saksońskiego minerału „wolfram” kwasem azotowym udało się uzyskać „ziemię kwaśną”, czyli tzw. żółty osad tlenku nieznanego metalu, osad był rozpuszczalny w amoniaku. W materiale wyjściowym tlenek ten był obecny razem z tlenkami manganu i żelaza. Bracia Eluard nazwali ten pierwiastek wolframem, a minerał, z którego wydobywano metal, wolframitem.

Ale braci Eluard nie można w 100% nazwać odkrywcami wolframu. Oczywiście jako pierwsi donosili o swoim odkryciu w druku, ale… W 1781 roku, dwa lata przed odkryciem braci, słynny szwedzki chemik Carl Wilhelm Scheele znalazł dokładnie tę samą „żółtą ziemię” w procesie obróbki inny minerał z kwasem azotowym. Jego naukowiec nazwał go po prostu „wolframem” (w tłumaczeniu ze szwedzkiego wolfram – ciężki, sten – kamień, czyli „ciężki kamień”). Karl Wilhelm Scheele odkrył, że „żółta ziemia” różni się swoim kolorem, a także innymi właściwościami, od podobnego molibdenu. Naukowiec dowiedział się również, że w samym minerale był związany z tlenkiem wapnia. Na cześć Scheele zmieniono nazwę minerału „wolfram” na „scheelite”. Co ciekawe, jeden z braci Eluardów był uczniem Scheele, w 1781 roku pracował w laboratorium nauczyciela. Ani Scheele, ani bracia Eluard nie podzielili się odkryciem. Scheele po prostu nie twierdził tego odkrycia, a bracia Eluard nie upierali się przy pierwszeństwie swojej wyższości.

Wielu słyszało o tak zwanych „brązach wolframowych”. To bardzo pięknie wyglądające metale. Niebieski brąz wolframowy ma następujący skład Na2O W02, a złoty brąz ma następujący skład 4W03Na2O W02 W03; fioletowy i purpurowy są pośrednie, ze stosunkiem WO3 do WO2 mniejszym niż cztery i większym niż jeden. Jak pokazują formuły, substancje te nie zawierają ani cyny, ani miedzi, ani cynku. To nie są brązy i wcale nie stopy, bo. nie zawierają nawet związków metali, a sód i wolfram są tutaj utleniane. Takie „brązy” przypominają prawdziwy brąz nie tylko wyglądem, ale także właściwościami: twardością, odpornością na chemikalia, wysoką przewodnością elektryczną.

W starożytności kolor brzoskwini był jednym z najrzadszych, mówiono, że trzeba było przeprowadzić 8000 eksperymentów, aby go uzyskać. W XVII wieku najdroższa porcelana cesarza chińskiego została pomalowana na kolor brzoskwiniowy. Ale po ujawnieniu tajemnicy tej farby nagle okazało się, że jest ona oparta na tlenku wolframu.

Będąc na łonie natury

Wolfram jest słabo rozmieszczony w przyrodzie, zawartość metali w skorupie ziemskiej wynosi 1,3-10-4% wagowo. Wolfram występuje głównie jako część złożonych związków utlenionych, które tworzą trójtlenek wolframu WO3, a także tlenki żelaza i wapnia lub manganu, czasem miedzi, ołowiu, toru i różnych pierwiastków ziem rzadkich. Najpopularniejszym mineralnym wolframitem jest stały roztwór wolframianów, tj. sole kwasu wolframowego, manganu i żelaza (nMnWO 4 mFeWO 4). Roztwór to stałe i ciężkie kryształy koloru czarnego lub brązowego, w zależności od przewagi różnych związków w składzie roztworu. Jeśli jest więcej związków manganu (huebneryt), kryształy będą czarne, jeśli przeważają związki żelaza (ferberyt), roztwór będzie brązowy. Wolframit jest doskonałym przewodnikiem elektryczności i jest paramagnetyczny.

Podobnie jak w przypadku innych minerałów wolframu, schelit ma znaczenie przemysłowe, tj. wolframian wapnia (wzór CaWO 4). Minerał tworzy błyszczące kryształy o jasnożółtych, a czasem prawie białych kolorach. Sheelite nie jest wcale magnetyczny, ale ma jeszcze jedną cechę - zdolność luminescencji. Po oświetleniu UV w ciemności będzie świecić jasnoniebieskim światłem. Obecność domieszki molibdenu zmienia kolor blasku, zmienia się on na jasnoniebieski, czasem kremowy. Dzięki tej właściwości możliwe jest łatwe wykrycie geologicznych złóż kopaliny.

Zazwyczaj złoża rudy wolframu związane są z obszarem rozmieszczenia granitu. Duże kryształy schelitu lub wolframitu są bardzo rzadkie. Zwykle minerały są po prostu przeplatane w skałach granitowych. Wydobycie wolframu z granitu jest dość trudne, ponieważ. jego stężenie zwykle nie przekracza 2%. W sumie znanych jest nie więcej niż 20 minerałów wolframu. Wśród nich można wyróżnić stolcyt i rasoit, które są dwiema różnymi odmianami krystalicznymi wolframianu ołowiu PbWO 4 . Pozostałe minerały to produkty rozkładu lub wtórne formy zwykłych minerałów, np. schelit i wolframit (z wolframitu powstał hydrowolfram, czyli uwodniony tlenek wolframu; wolframowa ochra), russelit, minerał zawierający tlenki wolframu i bizmutu. Wolfsten (WS 2) jest jedynym beztlenkowym minerałem wolframu, a jego główne złoża znajdują się w USA. Z reguły zawartość wolframu mieści się w zakresie od 0,3% do 1,0% WO3.

Wszystkie złoża wolframu są pochodzenia hydrotermalnego lub magmowego. Scheelit i wolframit często występują w postaci żył, w miejscach, w których magma przeniknęła do pęknięć w skorupie ziemskiej. Główna część złóż wolframu koncentruje się na obszarach młodych pasm górskich - Alp, Himalajów i pasa Pacyfiku. Największe złoża wolframitu i schelitu znajdują się w Chinach, Birmie, USA, Rosji (Ural, Transbaikalia i Kaukaz), Portugalii i Boliwii. Roczne wydobycie rud wolframu na świecie wynosi około 5,95·104 ton metalu, z czego 49,5·104 ton (czyli 83%) wydobywa się w Chinach. Około 3400 ton rocznie wydobywa się w Rosji i 3000 ton rocznie w Kanadzie.

Rolę światowego lidera w rozwoju surowców wolframowych odgrywają Chiny (złoże Jianshi odpowiada za 60 proc. chińskiej produkcji, Hunan – 20 proc., Yunnan – 8 proc., Guangdong – 6 proc., Mongolia Wewnętrzna i Guanzhi – 2). % każdy, są inne). W Rosji największe złoża rudy wolframu znajdują się w 2 regionach: na Kaukazie Północnym (Tyrnyauz, Kabardyno-Bałkaria) i na Dalekim Wschodzie. Zakład w Nalczyku przetwarza rudę wolframu na parawolframian amonu i tlenek wolframu.

Największym konsumentem wolframu jest Europa Zachodnia (30%). USA i Chiny - po 25%, 12% -13% - Japonia. W krajach WNP rocznie zużywa się około 3000 ton metalu.

Aplikacja

Łącznie na świecie produkuje się rocznie około 30 tysięcy ton wolframu. Stal wolframowa i inne stopy zawierające wolfram i jego węgliki są wykorzystywane do produkcji pancerzy czołgów, pocisków i pocisków torpedowych, najważniejszych części samolotów i silników spalinowych.

Najlepsze stale narzędziowe zawierają wolfram. Metalurgia pochłania na ogół około 95% całego produkowanego wolframu. Typowe dla metalurgii jest to, że używa się nie tylko czystego wolframu, ale głównie wolframu, który jest tańszy - ferrotwolfram, czyli wolfram. stop zawierający około 80% wolframu i około 20% żelaza. Jest produkowany w elektrycznych piecach łukowych.

Stopy wolframu mają wiele niezwykłych właściwości. Stop wolframu, miedzi i niklu, ponieważ nazywany jest również metalem „ciężkim”, jest surowcem do produkcji pojemników do przechowywania substancji radioaktywnych. Efekt ochronny takiego stopu jest o 40% wyższy niż ołowiu. Taki stop stosuje się również w radioterapii, ponieważ przy stosunkowo niewielkiej grubości ekranu zapewniona jest całkiem wystarczająca ochrona.

Stop węglika wolframu i 16% kobaltu ma taką twardość, że częściowo zastępuje diament w wierceniu studni. Pseudostopy wolframu ze srebrem i miedzią są doskonałym materiałem na przełączniki i przełączniki nożowe w środowiskach wysokiego napięcia. Takie produkty trwają 6 razy dłużej niż konwencjonalne styki miedziane.

Zastosowanie czystego wolframu lub stopów zawierających wolfram opiera się w dużej mierze na ich twardości, ogniotrwałości i odporności chemicznej. Wolfram w czystej postaci jest szeroko stosowany w produkcji żarników do żarówek elektrycznych, a także lamp katodowych; stosowany jako uzwojenia i elementy grzejne pieców elektrycznych, a także jako materiał konstrukcyjny do przestrzeni i samolot które działają w wysokich temperaturach.

Wolfram wchodzi w skład stopów stali szybkotnących (zawartość wolframu 17,5 - 18,5%), stellitów (z kobaltu z dodatkami Cr, C, W), hastaloyów (stali nierdzewnych na bazie Ni), a także wielu innych stopów. Wolfram wykorzystywany jest jako baza do produkcji stopów żaroodpornych i narzędziowych, a mianowicie żelazowolframu (W 68–86%, Mo i żelaza do 7%), który można łatwo uzyskać przez bezpośrednią redukcję schelitu lub koncentratu wolframitu . Do produkcji Pobedy używa się wolframu. Jest to supertwardy stop, który zawiera 80-85% wolframu, 7-14% kobaltu, 5-6% węgla. Pobedit jest po prostu niezbędny w procesie obróbki metali, a także w przemyśle naftowym i wydobywczym.

Wolframiany magnezu i wapnia są szeroko stosowane w urządzeniach fluorescencyjnych. Inne sole wolframu są wykorzystywane w przemyśle garbarskim i chemicznym. Dwusiarczek wolframu to suchy smar wysokotemperaturowy, który jest stabilny w temperaturach do 500 ° C. Brązy wolframowe i inne związki wolframu są używane do produkcji farb. Całkiem sporo związków wolframu to doskonałe katalizatory.

W produkcji lamp elektrycznych wolfram jest niezbędny, ponieważ jest nie tylko niezwykle ogniotrwały, ale także dość plastyczny. 1 kg wolframu służy jako surowiec do produkcji 3,5 km drutu. Tych. Z 1 kg wolframu można wyprodukować żarniki do 23 000 60-watowych lamp. Tylko dzięki tej właściwości przemysł elektryczny na całym świecie zużywa około stu ton wolframu rocznie.

Produkcja

Pierwszym etapem produkcji wolframu jest wzbogacanie rudy, tj. oddzielenie cennych składników od głównej masy rudy, skały płonnej. Stosowane są te same metody zagęszczania, co w przypadku innych rud metali ciężkich: mielenie i flotacja, a następnie separacja magnetyczna (rudy wolframitowe) i prażenie oksydacyjne. Koncentrat otrzymany tą metodą jest zwykle spalany z nadmiarem sody, doprowadzając tym samym wolfram do stanu rozpuszczalnego tj. do wolframitu sodu.

Inną metodą pozyskiwania tej substancji jest ługowanie. Wolfram jest ekstrahowany roztworem sody w podwyższonej temperaturze i pod ciśnieniem, po czym następuje neutralizacja i wytrącanie wolframianu wapnia, tj. schelit. Scheelite otrzymuje się, ponieważ dość łatwo jest z niego wyekstrahować oczyszczony tlenek wolframu.

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

Tlenek wolframu jest również otrzymywany przez chlorki. Koncentrat wolframu jest traktowany gazowym chlorem w podwyższonej temperaturze. W tym przypadku powstają chlorki wolframu, które łatwo oddziela się od innych chlorków przez sublimację. Powstały chlorek można wykorzystać do uzyskania tlenku lub natychmiastowego wyekstrahowania z niego metalu.

W kolejnym etapie tlenki i chlorki są przekształcane w metaliczny wolfram. Aby zredukować tlenek wolframu, najlepiej użyć wodoru. Dzięki tej redukcji metal jest najczystszy. Redukcja tlenku odbywa się w specjalnym piecu rurowym, w którym „łódź” ​​z WO 3 przemieszcza się przez kilka stref temperaturowych. Suchy wodór przedostaje się w kierunku „łodzi” Redukcja tlenków zachodzi w strefach gorących (450-600°C) i zimnych (750-1100°C). W strefach zimnych następuje redukcja do WO 2, a następnie do metalu. W miarę upływu czasu przez gorącą strefę ziarna sproszkowanego wolframu zmieniają swoją wielkość.

Odzysk może odbywać się nie tylko przy dostawie wodoru. Często używany jest węgiel. Ze względu na stały środek redukujący produkcja jest uproszczona, ale temperatura w tym przypadku powinna osiągnąć 1300°C. Sam węgiel i zanieczyszczenia, które zawsze zawiera, reagując z wolframem, tworzą węgliki innych związków. W rezultacie metal jest zanieczyszczony. Ale w przemyśle elektrycznym używany jest tylko wysokiej jakości wolfram. Nawet 0,1% zanieczyszczeń żelaznych sprawia, że ​​wolfram jest używany do produkcji najcieńszego drutu, ponieważ. staje się znacznie bardziej kruchy.

Izolacja wolframu z chlorków opiera się na pirolizie. Wolfram i chlor tworzą pewne związki. Nadmiar chloru pozwala na przekształcenie ich wszystkich w WCl6, a ten z kolei w temperaturze 1600°C rozkłada się na chlor i wolfram. Jeśli obecny jest wodór, proces rozpoczyna się w 1000°C.

W ten sposób wolfram uzyskuje się w postaci proszku, który jest następnie prasowany w wysokiej temperaturze w strumieniu wodoru. W pierwszym etapie prasowania (podgrzewanie do ok. 1100-1300°C) powstaje kruchy porowaty wlewek. Następnie trwa prasowanie, a temperatura zaczyna rosnąć prawie do temperatury topnienia wolframu. W takim środowisku metal zaczyna twardnieć i stopniowo nabiera swoich cech i właściwości.

Średnio 30% wolframu produkowanego na skalę przemysłową to wolfram z recyklingu. Złom wolframu, trociny, wióry i proszek są utleniane i przekształcane w parawolframian amonu. Z reguły złom stali tnącej jest utylizowany w przedsiębiorstwie produkującym te same stale. Złom z elektrod, żarówek i chemikaliów prawie nigdy nie jest poddawany recyklingowi.

W Federacji Rosyjskiej wyroby z wolframu są produkowane w: Skopinsky Hydrometallurgical Plant Metallurg, Vladikavkaz Plant Pobedit, Nalchik Hydrometalurgical Plant, Kirovgrad Hard Alloy Plant, Elektrostal, Czelabińsku.

Właściwości fizyczne

Wolfram to jasnoszary metal. Ma najwyższą temperaturę topnienia ze wszystkich znanych pierwiastków z wyjątkiem węgla. Wartość tego wskaźnika wynosi w przybliżeniu od 3387 do 3422 stopni Celsjusza. Wolfram ma doskonałe właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach, spośród wszystkich metali wolfram ma najniższą wartość takiego wskaźnika jak współczynnik rozszerzalności.

Wolfram jest jednym z najcięższych metali, jego gęstość wynosi 19250 kg/m3. Metal ma sześcienny parametr sieci wyśrodkowany na ciele a = 0,31589 nm. W temperaturze 0 stopni Celsjusza przewodność elektryczna wolframu wynosi tylko 28% wartości tego samego wskaźnika dla srebra (srebro przewodzi prąd lepiej niż jakikolwiek inny metal). Czysty wolfram jest bardzo łatwy w obróbce, ale w czystej postaci jest rzadki, częściej zawiera zanieczyszczenia węgla i tlenu, dzięki czemu uzyskuje swoją dobrze znaną twardość. Opór elektryczny metalu w temperaturze 20 stopni Celsjusza pozostawia 5,5 * 10 -4, w temperaturze 2700 stopni Celsjusza - 90,4 * 10 -4.

Wolfram różni się od wszystkich innych metali swoją szczególną nietopliwością, ciężarem i twardością. Gęstość tego metalu jest prawie dwukrotnie większa niż tego samego ołowiu, a raczej 1,7 razy. Wręcz przeciwnie, masa atomowa pierwiastka jest mniejsza i wynosi 184 w porównaniu z 207.

Wartości modułów rozciągania i ściskania wolframu są niezwykle wysokie, odporność na pełzanie cieplne jest ogromna, metal ma wysoką przewodność elektryczną i cieplną. Wolfram ma dość wysoki współczynnik emisja elektroniczna, co można znacznie poprawić poprzez stopowanie pierwiastka z tlenkami niektórych innych metali.

Kolor powstałego wolframu w dużej mierze zależy od metody jego produkcji. Topiony wolfram to lśniący szary metal, który wygląda bardzo podobnie do platyny. Proszek wolframowy może być szary, ciemnoszary, a nawet czarny: im mniejsze ziarna proszku, tym ciemniejszy.

Wolfram ma wysoką odporność: w temperaturze pokojowej nie zmienia się w powietrzu; gdy temperatura osiągnie czerwoną temperaturę, metal zaczyna powoli utleniać się, uwalniając bezwodnik wolframu. Wolfram jest prawie nierozpuszczalny w kwasach siarkowym, fluorowodorowym i chlorowodorowym. W wodzie królewskiej i kwasie azotowym metal jest utleniany z powierzchni. Będąc w mieszaninie kwasu fluorowodorowego i azotowego, wolfram rozpuszcza się, tworząc kwas wolframowy. Spośród wszystkich związków wolframu najbardziej praktyczne korzyści to: bezwodnik wolframu lub trójtlenek wolframu, nadtlenki o ogólnym wzorze ME2WOX, wolframiany, związki z węglem, siarką i halogenami.

Wolfram, występujący w przyrodzie, składa się z 5 stabilnych izotopów o liczbach masowych 186,184, 183, 182, 181. Najpopularniejszy izotop o liczbie masowej 184, jego udział wynosi 30,64%. Z całego względnego zestawu sztucznych izotopów promieniotwórczych pierwiastka numer 74 tylko trzy mają praktyczne znaczenie: wolfram-181 (jego okres półtrwania wynosi 145 dni), wolfram-185 (jego okres półtrwania wynosi 74,5 dnia), wolfram-187 (jego okres półtrwania wynosi 23,85 godziny). Wszystkie te izotopy są produkowane w ciągu reaktor nuklearny w procesie łuskania izotopów wolframu neutronami naturalnej mieszaniny.

Wartościowość wolframu ma charakter zmienny – od 2 do 6, najbardziej stabilny jest wolfram sześciowartościowy, związki trój- i dwuwartościowe pierwiastka chemicznego są nietrwałe i nie mają wartości praktycznej. Promień atomu wolframu wynosi 0,141 nm.

Pik wolframu w skorupie ziemskiej według Winogradowa wynosi 0,00013 g/t. Jego średnia zawartość w składzie skały, gram/tona: ultrabasic - 0,00001, basic - 0,00007, medium - 0,00012, kwaśny - 0,00019.

Właściwości chemiczne

Na wolfram nie mają wpływu: woda królewska, kwas siarkowy, chlorowodorowy, fluorowodorowy i azotowy, wodny roztwór wodorotlenku sodu, rtęć, pary rtęci, amoniak (do 700 ° C), powietrze i tlen (do 400 ° C), wodór, woda, chlorowodór (do 600 ° C), tlenek węgla (do 800 ° C), azot.

Już po lekkim podgrzaniu suchy fluor zaczyna łączyć się z drobno rozdrobnionym wolframem. W rezultacie powstaje sześciofluorek (wzór WF 6) - jest to bardzo ciekawa substancja, która ma temperaturę topnienia 2,5 ° C i temperaturę wrzenia 19,5 ° C. Po reakcji z chlorem powstaje podobny związek, ale reakcja jest możliwa tylko w temperaturze 600°C. WC16, stalowoniebieskie kryształki, topi się w 275°C i wrze w 347°C. Wolfram tworzy z jodem i bromem słabo stabilne związki: tetra- i dijodki, penta- i dibromki.

W wysokich temperaturach wolfram może łączyć się z selenem, siarką, azotem, borem, tellurem, krzemem i węglem. Niektóre z tych związków są niezwykle twarde, a także mają inne doskonałe właściwości.

Szczególnie interesujący jest karbonyl (wzór W(CO)6). Wolfram łączy się tutaj z tlenkiem węgla, a zatem ma zerową wartościowość. Karbonyl wolframu jest produkowany w specjalne warunki, dlatego jest bardzo niestabilny. W temperaturze 0°C uwalnia się ze specjalnego roztworu w postaci bezbarwnych kryształów, po osiągnięciu 50°C sublimuje karbonyl, w 100°C ulega całkowitemu rozkładowi. Ale to dzięki temu związkowi można uzyskać gęste i twarde powłoki wolframowe (z czystego wolframu). Wiele związków wolframu, jak sam wolfram, jest bardzo aktywnych. Na przykład, tlenek wolframu tlenek wolframu WO 3 ma zdolność polimeryzacji. W tym przypadku powstają tak zwane heteropolizwiązki (ich cząsteczki mogą zawierać więcej niż 50 atomów) oraz izopolizwiązki.

Tlenek wolframu (VI)WO 3 jest jasnożółtą substancją krystaliczną, która po podgrzaniu zmienia kolor na pomarańczowy. Tlenek ma temperaturę topnienia 1473°C i temperaturę wrzenia 1800°C. Odpowiadający mu kwas wolframowy nie jest trwały, w roztworze wody dwuwodzian wytrąca się, podczas gdy traci jedną cząsteczkę wody w temperaturze 70 do 100 ° C, a drugą cząsteczkę w temperaturze 180 do 350 ° C .

Aniony kwasów wolframowych mają tendencję do tworzenia polizwiązków. W wyniku reakcji ze stężonymi kwasami powstają mieszane bezwodniki:

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

W wyniku reakcji tlenku wolframu i metalicznego sodu otrzymuje się niestechiometryczny wolframian sodu, który nazywa się „brązem wolframowym”:

WO 3 + xNa = Na x WO 3.

W procesie redukcji tlenku wolframu wodorem podczas izolacji otrzymuje się uwodnione tlenki o mieszanym stopniu utlenienia, nazywane „błękitem wolframu”:

WO 3–n (OH) n, n = 0,5–0,1.

WO 3 + Zn + HCl = („niebieski”), W 2 O 5 (OH) (brązowy)

Tlenek wolframu (VI) jest związkiem pośrednim w proces produkcji wolfram i jego związki. Jest składnikiem niektórych pigmentów ceramicznych i ważnych przemysłowo katalizatorów uwodornienia.

WCl 6 - Wyższy chlorek wolframu, powstający w wyniku oddziaływania metalicznego wolframu lub tlenku wolframu z chlorem, fluorem lub czterochlorkiem węgla. Po redukcji chlorku wolframu aluminium tworzy się karbonylek wolframu wraz z tlenkiem węgla:

WCl 6 + 2Al + 6CO = + 2AlCl 3 (w eterze)

Wolfram jest metal ogniotrwały . Ma własne odmiany marek, z których każda ma swoje własne cechy. Ten element w układ okresowy pierwiastków Mendelejew ma numer 74 i ma jasnoszary kolor. Jego temperatura topnienia wynosi 3380 stopni. Jego główne właściwości to współczynnik rozszerzalności liniowej, opór elektryczny, temperatura topnienia i gęstość.

Właściwości i gatunki wolframu

Wolfram ma swoje własne właściwości mechaniczne i fizyczne, a także kilka odmian gatunków.

Do właściwości fizyczne włączać:

Właściwości mechaniczne:

• Wydłużenie względne - 0%.
• Wytrzymałość na rozciąganie - 800-1100 MPa.
• Współczynnik Poissona 0,29.
• Moduł ścinania - 151,0 GPa.
• Moduł sprężystości - 415,0 GPa.

Metal ten wyróżnia się niską szybkością parowania nawet przy 2 tysiącach stopni i bardzo dużą temperaturą wrzenia - 5900 stopni. Właściwościami ograniczającymi zastosowanie tego materiału są niska odporność na utlenianie, wysoka kruchość i duża gęstość. Wygląda jak stal. Używany do produkcji stopów o wysokiej wytrzymałości. Można go przetwarzać dopiero po podgrzaniu. Temperatura ogrzewania zależy od metody przetwarzania, którą zamierzasz przeprowadzić.

Wolfram ma następujące gatunki:

Obszar zastosowań

Ze względu na swoje unikalne właściwości wolfram jest szeroko stosowany. W przemyśle stosowany jest w czystej postaci iw stopach.

Główne aplikacje są:

Proces produkcji wolframu ogniotrwałego

Ten materiał jest klasyfikowany jako rzadki metal. Charakteryzuje się stosunkowo niewielkimi wielkościami konsumpcji i produkcji, a także niską powszechnością w skorupie ziemskiej. żaden z metale rzadkie nie są uzyskiwane przez odzyskiwanie z surowców. Początkowo jest przetwarzany na związek chemiczny. A każda rzadka ruda metalu jest poddawana dodatkowemu wzbogaceniu przed przetwarzaniem.

Istnieją trzy główne etapy pozyskiwania rzadkiego metalu:

1. Rozkład rudy. Wydobyty metal jest oddzielany od masy przetwarzanego surowca. Koncentruje się w osadzie lub roztworze.
2. Uzyskanie związku chemicznie czystego. Jego izolacja i oczyszczenie.
3. Z powstałego związku wyodrębnia się metal. W ten sposób uzyskuje się czyste materiały bez zanieczyszczeń.

Również w procesie pozyskiwania wolframu jest kilka etapów. Surowcem wyjściowym jest scheelit i wolframit. Zazwyczaj ich skład zawiera od 0,2 do 2% wolframu.

1. Wzbogacanie rudy odbywa się za pomocą separacji elektrostatycznej lub magnetycznej, flotacji, grawitacji. W rezultacie otrzymuje się koncentrat wolframu, który zawiera około 55-65% bezwodnika wolframu. Kontrolowana jest w nich również obecność zanieczyszczeń: bizmutu, antymonu, miedzi, cyny, arsenu, siarki, fosforu.
2. Otrzymywanie bezwodnika wolframu. Jest surowcem do produkcji wolframu metalowego lub jego węglika. W tym celu przeprowadza się szereg zabiegów, takich jak: ługowanie makuchów i stopów, rozkład koncentratów, produkcja kwasu wolframowego technicznego i inne. W wyniku tych działań należy otrzymać produkt, który będzie zawierał 99,9% trójtlenku wolframu.
3. Zdobycie proszku. Z bezwodnika można otrzymać czysty metal w postaci proszku. W tym celu redukcję przeprowadza się za pomocą węgla lub wodoru. Redukcja węgla jest przeprowadzana rzadziej, ponieważ bezwodnik jest nasycony węglikami, co prowadzi do kruchości metalu i złego przetwarzania. Przy otrzymywaniu proszku stosuje się specjalne metody, które pozwalają kontrolować kształt i wielkość ziaren, skład granulometryczny i chemiczny.
4. Uzyskanie zwartego wolframu. Zasadniczo w postaci wlewków lub prętów jest półfabrykatem do produkcji półproduktów: taśmy, prętów, drutu i innych.

Produkty wolframowe

Wolfram jest używany do produkcji wielu przedmiotów niezbędnych dla gospodarki, takich jak druty, pręty i inne.

słupy

Jednym z najczęstszych produktów wykonanych z tego materiału ogniotrwałego są pręty wolframowe. Materiałem wyjściowym do jego produkcji jest pręt.

Aby uzyskać pręt z pręta, jest on kuty za pomocą obrotowej maszyny do kucia.

Kucie odbywa się po podgrzaniu, ponieważ metal ten jest bardzo kruchy w temperaturze pokojowej. Istnieje kilka etapów kucia. Na każdym kolejnym pręcie uzyskuje się mniejsze średnice.

W pierwszym etapie uzyskuje się pręty, które będą miały średnicę do 7 milimetrów, jeśli pręt ma długość od 10 do 15 centymetrów. Temperatura przedmiotu obrabianego podczas kucia powinna wynosić 1450-1500 stopni. Materiałem grzewczym jest zwykle molibden. Po drugim etapie pręty będą miały średnicę do 4,5 milimetra. Temperatura pręta podczas jego produkcji wynosi około 1250-1300 stopni. W kolejnym etapie pręty będą miały średnicę nawet 2,75 milimetra.

Pręty gatunków VCh i VA produkowane są w niższych temperaturach niż gatunki VI, VL i VT.

Jeśli przedmiot został uzyskany przez stopienie, kucie na gorąco nie jest przeprowadzane. Wynika to z faktu, że takie wlewki mają gruboziarnistą strukturę krystaliczną. Podczas kucia na gorąco mogą pojawić się pęknięcia i pęknięcia.

W tej sytuacji wlewki wolframu poddane podwójnemu prasowaniu na gorąco (przybliżony stopień odkształcenia 90%). Pierwsze prasowanie odbywa się w temperaturze 1800-1900 stopni, a drugie - 1350-1500. Następnie półfabrykaty są kute na gorąco w celu uzyskania z nich prętów wolframowych.

Produkty te znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Jednym z najczęstszych jest spawanie elektrod nietopliwych. Dla nich odpowiednie są pręty wykonane z gatunków VL, VL i VT. Jako grzałki stosowane są pręty wykonane z gatunków MV, VR i VA, które stosowane są w piecach, których temperatura może osiągnąć nawet 3 tysiące stopni w próżni, atmosferze gazu obojętnego lub wodoru. Pręty wolframowe mogą być używane jako katody do urządzeń ładujących gaz i urządzeń elektronicznych, a także lamp radiowych.

elektrody

Jednym z głównych elementów niezbędnych do spawania są elektrody spawalnicze. W spawaniu łukowym są najczęściej stosowane. Należy do termicznej klasy spawania, w której topienie odbywa się pod wpływem energii cieplnej. Najczęściej stosuje się spawanie automatyczne, półautomatyczne lub ręczne. Powstaje łuk elektryczny energia cieplna, który znajduje się między produktem a elektrodą. Łuk nazywany jest stabilnym potężnym ładunkiem elektrycznym w zjonizowanej atmosferze par metali, gazów. Aby utworzyć łuk, elektroda przewodzi prąd elektryczny do miejsca spawania.

Elektroda spawalnicza nazywana jest walcówką, na którą nakładana jest powłoka (możliwe są również warianty bez powłoki). Istnieje wiele różnych elektrod do spawania. Ich znak rozpoznawczy to średnica, długość, skład chemiczny. Do spawania niektórych stopów lub metali stosuje się różne elektrody. Najważniejszym rodzajem klasyfikacji jest podział elektrod na nie zużywające się i zużywalne.

Elektrody spawalnicze podczas spawania są topione, ich metal wraz z metalem stopionej części, która jest spawana, uzupełnia jeziorko spawalnicze. Takie elektrody są wykonane z miedzi i stali.

Ale elektrody nie zużywające się nie topią się podczas spawania. Należą do nich elektrody wolframowe i węglowe. Podczas spawania konieczne jest dostarczenie spoiwa, które topi się i tworzy jeziorko spawalnicze z roztopionym materiałem spawanego elementu. Do tych celów używa się głównie prętów spawalniczych lub drutu. Elektrody spawalnicze mogą być niepowlekane i powlekane. Gra na okładce ważna rola. Jego składniki mogą zapewnić produkcję stopiwa o określonych właściwościach i składzie, ochronę stopionego metalu przed wpływem powietrza oraz stabilne spalanie łuku.

Składniki powłoki mogą być odtleniające, tworzące żużel, tworzące gaz, stabilizujące lub tworzące stop. Powłoka może być celulozowa, zasadowa, rutylowa lub kwasowa.

Elektrody wolframowe służą do spawania metali nieżelaznych, a także ich stopów, stali wysokostopowych. Dobra elektroda wolframowa nadaje się do edukacji spawać zwiększona wytrzymałość, podczas gdy części mogą mieć inny skład chemiczny.

Produkty wolframowe są bardzo wysokiej jakości i znalazły zastosowanie w wielu branżach, w niektórych są po prostu niezastąpione.

MINISTERSTWO EDUKACJI I NAUKI FEDERACJI ROSYJSKIEJ

INSTYTUT TECHNOLOGICZNY SEVERSKY - oddział

autonomiczna instytucja edukacyjna stanu federalnego

wyższe wykształcenie zawodowe

„Narodowy Badawczy Uniwersytet Jądrowy „MEPhI”

Departament ChiTMSE

WOLFRAM

streszczenie na temat dyscypliny

„Wybrane rozdziały o chemii pierwiastków”

Student gr. D-143

Androsow V. O.

„____” ___________ 2014

w kratę

Profesor nadzwyczajny Katedry ChiTMSE

Bezrukowa S.A.

„____” _________ 2014

Siewiersk 2014

Wstęp

Historia pochodzenia nazwy

Paragon fiskalny

Właściwości fizyczne

Właściwości chemiczne

1. Aplikacja

   1. Metalowy wolfram

      Związki wolframu

Rola biologiczna

Wniosek

Bibliografia

Wstęp

Wolfram to pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 74 w układzie okresowym pierwiastków chemicznych D. I. Mendelejewa, oznaczony symbolem W (łac. Wolframium). W normalnych warunkach jest to twardy, błyszczący, srebrnoszary metal przejściowy.

Wolfram jest najbardziej ogniotrwałym z metali. Jedynie pierwiastek niemetaliczny, węgiel, ma wyższą temperaturę topnienia. W standardowych warunkach odporny chemicznie.

Historia pochodzenia nazwy

Nazwa Wolframium została przeniesiona na pierwiastek od mineralnego wolframitu, znanego już w XVI wieku. zwana "wilcza piana" - "Spuma lupi" po łacinie lub "Wolf Rahm" po niemiecku. Nazwa wzięła się stąd, że wolfram towarzyszący rudom cyny ingerował w wytapianie cyny, zamieniając ją w pianę żużla („pożera cynę jak wilk owca”).

Obecnie w USA, Wielkiej Brytanii i Francji używa się nazwy "wolfram" (szwedzki wolfram - "ciężki kamień") dla wolframu.

W 1781 roku słynny szwedzki chemik Scheele, traktując mineralny szeelit kwasem azotowym, uzyskał żółty „ciężki kamień” (trójtlenek wolframu). W 1783 roku hiszpańscy chemicy, bracia Eluard, donieśli o otrzymaniu z saksońskiego wolframitu zarówno żółtego tlenku nowego metalu rozpuszczalnego w amoniaku, jak i samego metalu. W tym samym czasie jeden z braci Fausto przebywał w Szwecji w 1781 roku i porozumiewał się z Scheele. Scheele nie twierdził, że odkrył wolfram, a bracia Eluard nie nalegali na ich pierwszeństwo.

Paragon fiskalny

Koncentraty wolframitu i schelitu (50-60% WO 3) służą jako surowce do produkcji wolframu.

Ferrotungsten (stop żelaza zawierający 65-80% wolframu) jest bezpośrednio wytapiany z koncentratów, które są wykorzystywane do produkcji stali; aby otrzymać wolfram, jego stopy i związki, z koncentratu izoluje się bezwodnik wolframu.

W przemyśle stosuje się kilka metod do uzyskania WO 3:

1. Koncentraty scheelitu rozkłada się w autoklawach roztworem sody o temperaturze 180-200 ° C (otrzymuje się techniczny roztwór wolframianu sodu) lub kwasem solnym (otrzymuje się techniczny kwas wolframowy):

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 (roztwór).

Koncentraty wolframitu rozkłada się albo przez spiekanie sodą w temperaturze 800-900°C, a następnie ługowanie Na2WO4 wodą lub przez traktowanie roztworem wodorotlenku sodu po podgrzaniu. Podczas rozkładu środkami alkalicznymi (soda lub soda kaustyczna) powstaje roztwór Na2WO4 zanieczyszczony zanieczyszczeniami. Po ich oddzieleniu z roztworu wydzielają się H 2 WO 4 . Aby uzyskać grubsze, łatwo filtrowalne i zmywalne osady, CaWO4 wytrąca się najpierw z roztworu Na2WO4, który następnie rozkłada się kwasem solnym. Suszony H2WO4 zawiera 0,2-0,3% zanieczyszczeń.

Kalcynując H 2 WO 4 w 700-800 ° C otrzymuje się WO 3, z którego otrzymuje się twarde stopy.

2. Do produkcji wolframu metalicznego H 2 WO 4 jest dodatkowo oczyszczany metodą amoniakalną - poprzez rozpuszczenie w amoniaku i krystalizację parawolframianu amonu 5 (NH 4) 2 O 12WO 3 nH 2 O. Kalcynacja tej soli daje czysty WO 3.

3. Proszek wolframowy otrzymuje się przez redukcję WO 3 wodorem (a przy produkcji stopów twardych - także węglem) w rurowych piecach elektrycznych w temperaturze 700-850°C. Zwarty metal otrzymuje się z proszku metodą cermetalową, czyli poprzez prasowanie w stalowych formach pod ciśnieniem 3000-5000 (kg*s/cm2) oraz obróbkę cieplną prasowanych półfabrykatów - prętów. Ostatni etap obróbki cieplnej - nagrzewanie do ok. 3000°C odbywa się w specjalnych aparatach bezpośrednio poprzez przepuszczanie prądu elektrycznego przez pręt w atmosferze wodoru. W rezultacie otrzymuje się wolfram, który po podgrzaniu dobrze nadaje się do obróbki ciśnieniowej (kucie, ciągnienie, walcowanie itp.).

Właściwości fizyczne

Wolfram jest błyszczącym jasnoszarym metalem o najwyższych sprawdzonych temperaturach topnienia i wrzenia (przyjmuje się, że seaborgium jest jeszcze bardziej ogniotrwały, ale jak dotąd nie można tego jednoznacznie stwierdzić - żywotność seaborgium jest bardzo krótka). Temperatura topnienia - 3695 K (3422 °C), wrze w 5828 K (5555 °C). Gęstość czystego wolframu wynosi 19,25 g/cm³. Posiada właściwości paramagnetyczne. Twardość Brinella 488 kg/mm², oporność elektryczna w 20 °C - 55.10−9 Ohm·m, w 2700°C - 904.10−9 Ohm·m. Dobrze nadaje się do kucia i można go wciągnąć w cienką nitkę.

Właściwości chemiczne

Posiada wartościowość II, III i VI. Najbardziej stabilny jest wolfram walencyjny VI. Związki walencyjne II, III wolframu są nietrwałe i nie mają praktycznego znaczenia.

W normalnych warunkach Wolfram jest stabilny chemicznie. W temperaturze 400-500°C utlenia się w powietrzu do WO 3 . Para wodna intensywnie utlenia ją powyżej 600°C do WO 3 . Halogeny, siarka, węgiel, krzem, bor oddziałują z wolframem w wysokich temperaturach (fluor ze sproszkowanym wolframem - w temperaturze pokojowej). Wolfram nie reaguje z wodorem do temperatury topnienia; z azotem powyżej 1500°C tworzy azotek. W normalnych warunkach Tungsten jest odporny na kwasy solny, siarkowy, azotowy i fluorowodorowy, a także na wodę królewską; w 100°С słabo oddziałuje z nimi; szybko rozpuszcza się w mieszaninie kwasu fluorowodorowego i azotowego.

W roztworach alkalicznych po podgrzaniu wolfram rozpuszcza się nieznacznie, aw stopionych alkaliach z dostępem do powietrza lub w obecności środków utleniających - szybko; w tym przypadku powstają wolframiany.

Wolfram tworzy cztery tlenki:

wyższe - WO 3 (bezwodnik wolframu),

niższy - WO 2 i

dwa pośrednie W 10 O 29 i W 4 O 11.

Bezwodnik wolframu to cytrynowo-żółty krystaliczny proszek, który rozpuszcza się w roztworach alkalicznych, tworząc wolframiany. Gdy jest redukowany wodorem, tworzą się kolejno niższe tlenki i wolfram.

Bezwodnik wolframu odpowiada kwasowi wolframowemu H 2 WO 4 - żółtemu proszkowi, praktycznie nierozpuszczalnemu w wodzie i kwasach. Kiedy wchodzi w interakcję z roztworami zasad i amoniaku, powstają roztwory wolframianów. W 188°C H2WO4 rozkłada się tworząc WO3 i wodę.

Z chlorem wolfram tworzy szereg chlorków i tlenochlorków. Najważniejsze z nich: WCl 6 (tmelt 275°C, tbp 348°C) oraz WO 2 Cl 2 (tmelt 266°C, sublimates powyżej 300°C), otrzymuje się przez działanie chloru na bezwodnik wolframu w obecności węgla.

Z siarką wolfram tworzy dwa siarczki WS 2 i WS 3 .

Węgliki wolframu WC (tmelt 2900°C) i W2C (tmelt 2750°C) są twardymi związkami ogniotrwałymi; otrzymany przez oddziaływanie wolframu z węglem w temperaturze 1000-1500°C

izotopy

Wolfram naturalny składa się z pięciu izotopów (180 W, 182 W, 183 W, 184 W i 186 W). Kolejnych 30 radionuklidów zostało sztucznie stworzonych i zidentyfikowanych (Tabela 1). W 2003 r. odkryto wyjątkowo słabą radioaktywność naturalnego wolframu (około dwa rozpady na gram pierwiastka rocznie), ze względu na aktywność α wynoszącą 180 W, która ma okres półtrwania 1,8 × 10 18 lat

Tabela 1.

Symbolnuklid			Masa izotopowa (j.m.)	Okres półtrwania (T 1/2 )		Obróć parzystość jądra
	Energia wzbudzenia
				1,2 10 18 lat
				stabilny
				stabilny
				stabilny
				stabilny

Aplikacja

Wolfram przez długi czas nie znajdował praktycznego zastosowania. Dopiero pod koniec XIX wieku niezwykłe właściwości tego metalu zaczęto wykorzystywać w przemyśle. Obecnie ok. 80% wydobywanego wolframu jest wykorzystywane w stalach wolframowych, ok. 15% wolframu jest wykorzystywane do produkcji stopy twarde. Ważnym obszarem zastosowania czystego wolframu i jego czystych stopów jest przemysł elektrotechniczny, gdzie wykorzystuje się go do produkcji żarników do lamp elektrycznych, na części lamp radiowych i lamp rentgenowskich, wyposażenia elektrycznego samochodów i ciągników, elektrody do spawania kontaktowego, wodorowego i argonowego, grzałki do pieców elektrycznych itp. Związki wolframu znalazły zastosowanie w produkcji tkanin ognioodpornych, wodoodpornych i obciążonych, jako katalizatory w przemyśle chemicznym.

Metalowy wolfram

Wartość wolframu jest szczególnie wzmocniona przez jego zdolność do tworzenia stopów z różnymi metalami - żelazem, niklem, chromem, kobaltem, molibdenem, które są zawarte w stali w różnych ilościach. Wolfram dodawany w niewielkich ilościach do stali reaguje z zawartymi w niej szkodliwymi zanieczyszczeniami siarki, fosforu, arsenu i neutralizuje je. zły wpływ. Dzięki temu stal z dodatkiem wolframu uzyskuje wysoką twardość, ogniotrwałość, elastyczność i odporność na działanie kwasów.

Wszyscy wiedzą wysoka jakość ostrza wykonane ze stali damasceńskiej, która zawiera kilka procent domieszki wolframu. Także w. W 1882 roku do produkcji kul zaczęto używać wolframu. Pociski przeciwpancerne ze stali armatniej zawierają również wolfram.

Stal z dodatkiem wolframu wykorzystywana jest do produkcji wytrzymałych sprężyn do samochodów i wagonów kolejowych, sprężyn oraz krytycznych części różnych mechanizmów. Szyny wykonane ze stali wolframowej wytrzymują duże obciążenia i mają znacznie dłuższą żywotność niż szyny wykonane ze stali konwencjonalnych. Niezwykłą właściwością stali z dodatkiem 91,8% wolframu jest jej zdolność do samoutwardzania, co oznacza, że ​​wraz ze wzrostem obciążeń i temperatur stal ta staje się jeszcze mocniejsza. Ta właściwość była podstawą do produkcji całej serii narzędzi z tzw. „stali szybkotnącej narzędziowej”. Zastosowanie z niego frezów umożliwiło jednorazowo kilkukrotne zwiększenie prędkości obróbki części na maszynach do cięcia metalu.

A jednak narzędzia wykonane ze stali szybkotnącej są 35 razy wolniejsze niż narzędzia z węglików spiekanych. Należą do nich związki wolframu z węglem (węgliki) i boru (borki). Stopy te mają twardość zbliżoną do diamentów. Jeżeli warunkowa twardość najtwardszej ze wszystkich substancji - diamentu jest wyrażona jako 10 punktów (w skali Mohsa), to twardość węglika wolframu wynosi 9,8. Wśród stopów supertwardych jest dobrze znany stop węgla z wolframem i dodatkiem kobaltu - wygra. Sam Pobedit wyszedł z użycia, ale nazwa ta została zachowana w odniesieniu do całej grupy stopów twardych. W przemyśle maszynowym matryce do pras kuźniczych są również wykonywane z twardych stopów. Zużywają się około tysiąc razy wolniej niż stal.

Szczególnie ważnym i interesującym obszarem zastosowania wolframu jest produkcja żarników (włókien) żarówek elektrycznych. Czysty wolfram jest używany do produkcji żarówek. Światło emitowane przez gorący żarnik wolframowy jest zbliżone do światła dziennego. A ilość światła emitowanego przez lampę z żarnikiem wolframowym jest kilkakrotnie wyższa niż promieniowanie lamp z żarników wykonanych z innych metali (osm, tantal). Emisja światła (sprawność świetlna) lamp elektrycznych z żarnikiem wolframowym jest 10 razy większa niż dotychczas stosowanych lamp z żarnikiem węglowym. Jasność blasku, trwałość, efektywność w zużyciu energii elektrycznej, niskie koszty metalu i łatwość produkcji lamp elektrycznych z żarnikiem wolframowym zapewniły im najszersze zastosowanie w oświetleniu.

Szerokie możliwości wykorzystania wolframu zostały odkryte w wyniku odkrycia dokonanego przez słynnego amerykańskiego fizyka Roberta Williamsa Wooda. W jednym z eksperymentów R. Wood zwrócił uwagę na fakt, że świecenie żarnika wolframowego z końcowej części rurki katodowej jej konstrukcji trwa nawet po odłączeniu elektrod od akumulatora. Wywarło to takie wrażenie na współczesnych, że R. Wood zaczęto nazywać czarownikiem. Badania wykazały, że wokół rozgrzanego włókna wolframowego zachodzi termiczna dysocjacja cząsteczek wodoru, które rozpadają się na pojedyncze atomy. Po wyłączeniu energii atomy wodoru łączą się ponownie w molekuły, w wyniku czego uwalniana jest duża ilość energii cieplnej, wystarczająca do podgrzania cienkiego włókna wolframowego i spowodowania jego świecenia. W oparciu o ten efekt opracowano nowy rodzaj spawania metalu - atomowy wodór, który umożliwił spawanie różnych stali, aluminium, miedzi i mosiądzu w cienkich blachach z czystą i równomierną spoiną. Jako elektrody stosuje się metaliczny wolfram. Elektrody wolframowe są również stosowane w bardziej rozpowszechnionym spawaniu łukiem argonowym.

W przemyśle chemicznym drut wolframowy, który jest wysoce odporny na kwasy i zasady, jest używany do produkcji różnych ekranów filtracyjnych. Wolfram znalazł również zastosowanie jako katalizator, z jego pomocą zmienia szybkość reakcji chemicznych w procesie technologicznym. Grupa związków wolframu jest stosowana w warunkach przemysłowych i laboratoryjnych jako odczynniki do oznaczania białka oraz innych związków organicznych i nieorganicznych.

Związki wolframu

Trójtlenek wolframu(WO 3) służy do otrzymywania węglików i halogenków wolframu, jako żółtego pigmentu do barwienia szkła i ceramiki. Jest katalizatorem uwodorniania i krakowania węglowodorów.

kwas wolframowy(H 2 WO 4) jest stosowany jako zaprawa i barwnik w przemyśle włókienniczym. Kwas wolframowy jest półproduktem w produkcji wolframu.

Węglik Wolframa(WC) jest aktywnie wykorzystywany w inżynierii do produkcji narzędzi wymagających wysokiej twardości i odporności na korozję, a także do odpornego na zużycie napawania części pracujących w warunkach intensywnego zużycia ściernego przy umiarkowanych obciążeniach udarowych. Materiał ten jest używany do produkcji różnych noży, krążków ściernych, wierteł, frezów, wierteł i innych narzędzi skrawających. Gatunek węglika znany jako „win” to 90% węglika wolframu.