Xona haroratida volfram atmosfera korroziyasiga chidamli, ammo 750 K ga qizdirilganda u WO 3 ga oksidlanadi va galogenlar bilan reaksiyaga kirishadi: xona haroratida ftor bilan, taxminan 900 K haroratda yod bilan.
Yuqori haroratgacha qizdirilganda u uglerod, kremniy va bor bilan reaksiyaga kirishib, mos ravishda karbidlar, silisidlar va boridlar hosil qiladi. Oltingugurt va fosfor normal sharoitda volframga ta'sir qilmaydi. Havoda u ishqorlarning issiq suvli eritmalarida eriydi, lekin qizdirilganda gidroflorik va nitrat kislotadan tashqari kislotalar ta'siriga zaif ta'sir qiladi.
Vodorod va azot volfram bilan kimyoviy birikmalar hosil qilmaydi, gacha
3000 0 C, garchi ba'zi manbalar WH 2 gidridining hosil bo'lish imkoniyatini ko'rsatadi.
Kislorod bilan volfram uchta barqaror oksid hosil qiladi:
WO 2 - jigarrang rang;
WO 3 - sariq;
W 2 O 5 - mavimsi rangda.
Bu oksidlarning barchasi havoda yoki kislorodda taxminan 800 K haroratda hosil bo'ladi va ularning barchasi juda uchuvchan va past erish nuqtasiga ega. Masalan, WO 3 1645 K haroratda eriydi.
Amalda volfram simini molibden simidan farqlash uchun oddiy texnikadan foydalaniladi: simning uchi gugurt bilan yondiriladi. Agar sariq yoki jigarrang tutun kuzatilsa, u volfram simidir, oq bo'lsa, u molibdendir.
Uglerod oksidlarni W kamaytiradi:
825 K haroratda;
1325 K haroratda;
1425 K haroratda.
Azot bilan volfram 1600 K dan yuqori haroratlarda nitridlar hosil qiladi, lekin 2275 K dan yuqori ular parchalanadi.
Uglerod va 1800 K dan yuqori harorat bilan o'zaro ta'sirlashganda, volfram W 2 Cu va WC karbidlarini hosil qiladi. Zichlik W 2 C - 16000 kg / m 3, WC - 9000 kg / m 3, qattiqlik taxminan 9 Mohs birligi. 2875 K haroratda WC kabridi reaksiyaga ko'ra parchalanadi
73-rasmda W–C faza diagrammasi ko'rsatilgan.
Diagrammadan ko'rinib turibdiki, volfram karbidlari metallning o'zidan sezilarli darajada past erish nuqtasiga ega. Shunday qilib, WC taxminan 2875 K, W 2 C haroratda eriydi - 3065 K. Bundan tashqari, karbidlar 3683 K da eriydigan metalldan sezilarli darajada past erish nuqtasiga ega bo'lgan volfram bilan evtektik qotishmalarni hosil qilishi mumkin. raketa olimlarining e'tiborini 2675 K dan yuqori qizdirilganda yuzaga keladigan grafit-volfram interfeysida karbidlarning hosil bo'lish reaktsiyasi xavfiga qaratish kerak. qattiq yonilg'i dvigateli volfram ichki qoplamasini grafit ushlagichi bilan birlashtiradi.
Ushbu reaktsiyaga yo'l qo'ymaslik uchun volfram qoplamasi va tutqichning grafiti o'rtasida tantal yoki titan karbidining (TaC, TiC) "to'siq" qatlami qo'llaniladi.
Volframning yuqori zichligi va uning tanqisligi tufayli dizaynerlar va texnologlar uni engilroq va kamroq kam bo'lgan materiallar bilan almashtirishga intilmoqda, ular quyida muhokama qilinadi.
Guruch. 73. W-C holati diagrammasi
Guruch. 74. Chiroqda massa uzatish sxemasi
cho'g'lanma: 1 – kolba devori, bu yerda WJ 2 hosil bo‘ladi; 2 - spiral, bu erda WJ 2 W va J ga parchalanadi
Volframning yod bilan reaktsiyasi raketa texnologiyasi bilan hech qanday aloqasi bo'lmasa-da, men hali ham bu haqda qisqacha to'xtalib o'tmoqchiman.
850 K dan yuqori haroratlarda yod bug'i bilan volfram yodid hosil qiladi, bu yodid kislotasining oson sublimatsiyalanadigan tuzi:
2475 K haroratda yodid parchalanadi:
Bu ikki reaktsiya volframni, masalan, akkor lampalarda o'tkazish uchun ishlatiladi: ulardagi past bug' bosimiga qaramay, volfram hali ham vakuumda bug'lanadi. Uning bug'lari chiroqning shisha lampochkasining devorlariga joylashadi va uning shaffofligi pasayadi. Agar kolba yod bug'i bilan to'ldirilgan bo'lsa, ikkinchisi chiroqning issiq devorida volfram bilan reaksiyaga kirishadi va WJ 2 ni hosil qiladi, u diffuziya tufayli qizdirilgan volfram spiraliga kiradi va parchalanadi. Erkin yod yana devorga o'tadi va volfram spiralda qoladi va hokazo. Yakuniy natija yod bilan to'ldirilgan lampalarning yorqinligi va chidamliligini oshiradi.
Xuddi shu reaktsiya texnologiyada sof o'tga chidamli metallarni olish uchun ishlatiladi: volfram, tantal, molibden, gafniy va boshqalar.
Bu reaksiya yupqa volfram chig'anoqlarini ishlab chiqarish uchun ham ishlatilishi mumkin. Yodid usuliga qo'shimcha ravishda, bu maqsadda karbonil usulidan foydalanishingiz mumkin, ya'ni. WCO 2 ning parchalanishi. Reaktiv yonilg'i dvigatellarida volfram sof shaklda, qoida tariqasida, past issiqlik barqarorligi tufayli ishlatilmaydi, lekin mis bilan psevdo-qotishmalar deb ataladigan shaklda qo'llaniladi. Bu quyida muhokama qilinadi.
16-asrda volframit minerali ma'lum bo'lib, u nemis tilidan tarjima qilingan ( Wolf Rahm) "bo'ri qaymoq" degan ma'noni anglatadi. Mineral o'zining xususiyatlari tufayli bu nomni oldi. Gap shundaki, qalay rudalari bilan birga kelgan volfram qalayni eritish paytida uni shunchaki shlak ko'pikiga aylantirgan, shuning uchun ular: "qo'yni bo'ri yutgandek qalayni yutadi", deyishgan. Vaqt o'tishi bilan volframit nomi davriy tizimning 74-kimyoviy elementi tomonidan meros bo'lib o'tgan volframit edi.
Volfram xususiyatlari
Volfram ochiq kulrang o'tish metallidir. Chelik bilan tashqi o'xshashlik bor. O'zining noyob xususiyatlari tufayli bu element juda qimmatli va noyob material bo'lib, uning sof shakli tabiatda mavjud emas. Volfram quyidagilarga ega:
- 19,3 g / sm 3 ga teng bo'lgan juda yuqori zichlik;
- yuqori erish nuqtasi 3422 0 S;
- etarli elektr qarshiligi - 5,5 mkOm * sm;
- chiziqli kengayish parametr koeffitsientining normal ko'rsatkichi 4,32 ga teng;
- barcha metallar orasida eng yuqori qaynash nuqtasi, 5555 0 S ga teng;
- 200 0 S dan yuqori haroratga qaramay past bug'lanish tezligi;
- nisbatan past elektr o'tkazuvchanligi. Biroq, bu volframning yaxshi o'tkazgich bo'lib qolishiga to'sqinlik qilmaydi.
| Xarakterli | Ma'nosi |
|---|---|
| Atomning xossalari | |
| Ism, belgi, raqam | Volfram / Volframium (W), 74 |
| Atom massasi (molyar massa) | 183.84(1) a. e.m (g/mol) |
| Elektron konfiguratsiya | 4f14 5d4 6s2 |
| Atom radiusi | 141:00 |
| Kimyoviy xossalari | |
| Kovalent radius | 170 |
| Ion radiusi | (+6e) 62 (+4e) 19:00 |
| Elektromanfiylik | 2.3 (Pauling shkalasi) |
| Elektrod potentsiali | W ← W3+ 0,11 VW ← W6+ 0,68 V |
| Oksidlanish holatlari | 6, 5, 4, 3, 2, 0 |
| Ionlanish energiyasi (birinchi elektron) | 769,7 (7,98) kJ/mol (eV) |
| Oddiy moddaning termodinamik xossalari | |
| Zichlik (normal sharoitda) | 19,25 g/sm³ |
| Erish harorati | 3695 K (3422 °C, 6192 °F) |
| Qaynatish harorati | 5828 K (5555 °C, 10031 °F) |
| Ud. termoyadroviy issiqlik |
285,3 kJ/kg 52,31 kJ/mol |
| Ud. bug'lanish issiqligi | 4482 kJ/kg 824 kJ/mol |
| Molar issiqlik sig'imi | 24,27 J/(K mol) |
| Molyar hajm | 9,53 sm³/mol |
| Oddiy moddaning kristall panjarasi | |
| Panjara tuzilishi | kubik tanasi markazlashtirilgan |
| Panjara parametrlari | 3,160 Å |
| Debay harorati | 310 ming |
| Boshqa xususiyatlar | |
| Issiqlik o'tkazuvchanligi | (300 K) 162,8 Vt/(mK) |
| CAS raqami | 7440-33-7 |
Bularning barchasi volframni mexanik shikastlanishga moyil bo'lmagan juda bardoshli metallga aylantiradi. Ammo bunday noyob xususiyatlarning mavjudligi volframning ham kamchiliklari mavjudligini istisno qilmaydi. Bularga quyidagilar kiradi:
- juda past harorat ta'sirida yuqori mo'rtlik;
- yuqori zichlik, bu uni qayta ishlashni qiyinlashtiradi;
- past haroratlarda kislotalarga nisbatan past qarshilik.
Volfram ishlab chiqarish
Volfram, molibden, rubidiy va boshqa bir qator moddalar bilan birga, tabiatda juda kam tarqalishi bilan ajralib turadigan noyob metallar guruhiga kiradi. Shu sababli, uni ko'plab minerallar kabi an'anaviy usulda qazib olish mumkin emas. Shunday qilib, volframni sanoat ishlab chiqarish quyidagi bosqichlardan iborat:
- volframning ma'lum bir qismini o'z ichiga olgan rudani qazib olish;
- metallni qayta ishlangan massadan ajratish mumkin bo'lgan tegishli sharoitlarni tashkil etish;
- eritma yoki cho'kma shaklida moddaning konsentratsiyasi;
- olingan kimyoviy birikmani oldingi bosqichdan tozalash;
- sof volfram izolyatsiyasi.
Shunday qilib, volfram o'z ichiga olgan qazib olingan rudadan sof moddani bir necha usul bilan ajratib olish mumkin.
- Volfram rudasini gravitatsiya, flotatsiya, magnit yoki elektr ajratish bilan boyitish natijasida. Bu jarayonda 55-65% volfram angidrid (trioksid) WO 3 dan iborat volfram konsentrati hosil bo'ladi. Ushbu metalning kontsentratlarida fosfor, oltingugurt, mishyak, qalay, mis, surma va vismut bo'lishi mumkin bo'lgan aralashmalarning tarkibi kuzatiladi.
- Ma'lumki, volfram trioksidi WO 3 metall volfram yoki volfram karbidini ajratish uchun asosiy materialdir. WO 3- ishlab chiqarish kontsentratlarning parchalanishi, qotishma yoki sinterning yuvilishi va boshqalar natijasida sodir bo'ladi, bu holda ishlab chiqarish 99,9% WO 3 dan iborat materialdir.
- Volfram angidrididan WO 3. Aynan shu moddani vodorod yoki uglerod bilan kamaytirish orqali volfram kukuni olinadi. Qaytarilish reaktsiyasi uchun ikkinchi komponentdan foydalanish kamroq qo'llaniladi. Bu reaksiya jarayonida WO 3 ning karbidlar bilan to'yinganligi bilan bog'liq, buning natijasida metall kuchini yo'qotadi va qayta ishlash qiyinlashadi. Volfram kukuni maxsus usullar bilan ishlab chiqariladi, buning yordamida uning kimyoviy tarkibini, don hajmini va shaklini, shuningdek zarrachalar hajmini taqsimlashni nazorat qilish mumkin bo'ladi. Shunday qilib, chang zarrachalarining ulushi haroratni tez oshirish yoki vodorod ta'minotining past tezligi bilan oshirilishi mumkin.
- Bar yoki ingot shakliga ega bo'lgan va yarim tayyor mahsulotlarni - sim, novda, lenta va boshqalarni keyingi ishlab chiqarish uchun blanka bo'lgan ixcham volfram ishlab chiqarish.
Oxirgi usul, o'z navbatida, ikkita mumkin bo'lgan variantni o'z ichiga oladi. Ulardan biri chang metallurgiya usullari bilan bog'liq bo'lsa, ikkinchisi esa sarflanadigan elektrodli elektr boshq pechlarida eritish bilan bog'liq.
Chang metallurgiya usuli
Ushbu usul tufayli volframga o'ziga xos xususiyatlarni beradigan qo'shimchalarni bir tekis taqsimlash mumkinligi sababli, u ko'proq mashhur.
U bir necha bosqichlarni o'z ichiga oladi:
- Metall kukunlari barlarga bosiladi;
- Ish qismlari past haroratlarda sinterlanadi (oldindan sinterlash deb ataladi);
- Ish qismlarini payvandlash;
- Blankalarni qayta ishlash orqali yarim tayyor mahsulotlarni olish. Ushbu bosqichni amalga oshirish zarb yoki mexanik ishlov berish (silliqlash, parlatish) orqali amalga oshiriladi. Shunisi e'tiborga loyiqki, volframni mexanik qayta ishlash faqat yuqori harorat ta'sirida mumkin bo'ladi, aks holda uni qayta ishlash mumkin emas.
Shu bilan birga, kukun 0,05% gacha bo'lgan aralashmalarning ruxsat etilgan maksimal foizi bilan yaxshi tozalanishi kerak.
Ushbu usul 8x8 dan 40x40 mm gacha va uzunligi 280-650 mm gacha bo'lgan kvadrat kesimli volfram novdalarini olish imkonini beradi. Shunisi e'tiborga loyiqki, xona haroratida ular juda kuchli, ammo mo'rtlik kuchaygan.
Sug'urta
Ushbu usul juda katta o'lchamdagi volfram blankalarini olish zarur bo'lganda qo'llaniladi - 200 kg dan 3000 kg gacha. Bunday blankalar odatda prokatlash, quvurlarni chizish va quyish yo'li bilan mahsulot ishlab chiqarish uchun kerak bo'ladi. Erish maxsus sharoitlarni - vakuumni yoki vodorodning noyob atmosferasini yaratishni talab qiladi. Chiqarish - qo'pol-kristalli tuzilishga ega bo'lgan va ko'p miqdordagi aralashmalar mavjudligi sababli juda mo'rt bo'lgan volfram ingotlari. Nopoklik tarkibini volframni elektron nurli pechda oldindan eritish orqali kamaytirish mumkin. Biroq, struktura o'zgarishsiz qolmoqda. Shu munosabat bilan, don hajmini kamaytirish uchun, ingotlar qo'shimcha ravishda eritiladi, lekin elektr boshq o'choqida. Shu bilan birga, eritish jarayonida quymalarga qotishma moddalar qo'shiladi, bu esa volframga maxsus xususiyatlarni beradi.
Yupqa taneli tuzilishga ega bo'lgan volfram ingotlarini olish uchun bosh suyagini eritish metallni qolipga quyish bilan ishlatiladi.
Metallni olish usuli undagi qo'shimchalar va aralashmalar mavjudligini aniqlaydi. Shunday qilib, bugungi kunda volframning bir nechta navlari ishlab chiqariladi.
Volfram navlari
- HF - sof volfram, unda hech qanday qo'shimchalar mavjud emas;
- VA alyuminiy va silika-ishqorli qo'shimchalarni o'z ichiga olgan metall bo'lib, unga qo'shimcha xususiyatlar beradi;
- VM - toriy va silika-ishqorli qo'shimchalarni o'z ichiga olgan metall;
- VT - metallning emissiya xususiyatlarini sezilarli darajada oshiradigan qo'shimcha sifatida toriy oksidini o'z ichiga olgan volfram;
- VI - tarkibida itriy oksidi bo'lgan metall;
- VL - lantan oksidi bilan volfram, bu ham emissiya xususiyatlarini oshiradi;
- VR - reniy va volfram qotishmasi;
- VRN - metallda qo'shimchalar yo'q, ammo aralashmalar katta hajmda bo'lishi mumkin;
- MV molibden bilan volfram qotishmasi bo'lib, egiluvchanlikni saqlab, tavlanishdan keyin kuchini sezilarli darajada oshiradi.
Volfram qayerda ishlatiladi?
O'zining noyob xususiyatlari tufayli 74 kimyoviy elementi ko'plab sanoat tarmoqlarida ajralmas bo'lib qoldi.
- Volframdan asosiy foydalanish metallurgiyada o'tga chidamli materiallarni ishlab chiqarish uchun asos bo'lib xizmat qiladi.
- Volframning majburiy ishtirokida yorug'lik moslamalari, rasm naychalari va boshqa vakuum naychalarining asosiy elementi bo'lgan akkor filamentlar ishlab chiqariladi.
- Shuningdek, ushbu metall og'ir qotishmalarni ishlab chiqarish uchun asos bo'lib, qarshi og'irliklar, pastki kalibrli zirhli teshuvchi yadrolar va artilleriya qurollarining supurilgan snaryadlari hisoblanadi.
- Volfram - argon-arqon payvandlashda ishlatiladigan elektrod;
- Uning qotishmalari turli haroratlarga, kislotali muhitlarga, shuningdek, qattiqlik va ishqalanishga chidamliligi yuqori va shuning uchun jarrohlik asboblari, tank zirhlari, torpedo va snaryadlar korpuslari, samolyotlar va dvigatel qismlari, shuningdek, yadroviy saqlash idishlari ishlab chiqarishda qo'llaniladi. chiqindilar;
- Vakuumga chidamli pechlar, harorat juda yuqori qiymatlarga etadi, shuningdek, volframdan tayyorlangan isitish elementlari bilan jihozlangan;
- Ionlashtiruvchi nurlanishdan himoya qilish uchun volframdan foydalanish mashhur.
- Volfram birikmalari qotishma elementlar, yuqori haroratli moylash materiallari, katalizatorlar, pigmentlar, shuningdek issiqlik energiyasini elektr energiyasiga aylantirish uchun ishlatiladi (volfram ditellurid).
Och kulrang rangga ega. Mendeleyev davriy tizimida u 74-seriya raqamiga ega. Kimyoviy element o'tga chidamli. U 5 ta barqaror izotopdan iborat.
Volframning kimyoviy xossalari
Volframning havo va suvdagi kimyoviy qarshiligi ancha yuqori. Qizdirilganda u oksidlanishga moyil bo'ladi. Harorat qancha yuqori bo'lsa, kimyoviy elementning oksidlanish tezligi shunchalik yuqori bo'ladi. 1000 ° C dan yuqori haroratlarda volfram bug'lana boshlaydi. Xona haroratida xlorid, sulfat, gidroftorik va nitrat kislotalar volframga hech qanday ta'sir ko'rsata olmaydi. Nitrat va gidroflorik kislotalar aralashmasi volframni eritadi. Suyuqlikda ham, qattiq holatda ham volfram oltin, kumush, natriy yoki litiy bilan aralashmaydi. Bundan tashqari, sink, magniy, kaltsiy yoki simob bilan o'zaro ta'sir yo'q. Volfram tantal va niobiyda eriydi va xrom va molibden bilan qattiq va suyuq holatda eritma hosil qilishi mumkin.
Volframning qo'llanilishi
Volfram zamonaviy sanoatda ham sof shaklda, ham qotishmalarda qo'llaniladi. Volfram aşınmaya bardoshli metalldir. Volfram o'z ichiga olgan qotishmalar ko'pincha turbina pichoqlari va samolyot dvigatelining klapanlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Shuningdek, ushbu kimyoviy element rentgen texnikasi va radioelektronikada turli qismlarni ishlab chiqarish uchun o'z qo'llanilishini topdi. Volfram elektr chiroq filamentlari uchun ishlatiladi.
Volfram kimyoviy birikmalari yaqinda amaliy qo'llanilishini topdi. Fosfor-volframli geteropoliatsid yorug'likda barqaror bo'lgan yorqin bo'yoq va laklar ishlab chiqarishda ishlatiladi. Noyob tuproq elementlari, gidroksidi tuproq metallari va kadmiyning volframlari nurli bo'yoqlar ishlab chiqarish va lazer ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Bugungi kunda an'anaviy oltin nikoh uzuklari boshqa metallardan tayyorlangan mahsulotlar bilan almashtirila boshlandi. Volfram karbididan tayyorlangan nikoh uzuklari mashhur bo'ldi. Bunday mahsulotlar juda bardoshli. Ringning oyna jilosi vaqt o'tishi bilan yo'qolmaydi. Mahsulot butun foydalanish muddati davomida asl holatini saqlab qoladi.
Volfram po'lat uchun qotishma qo'shimcha sifatida ishlatiladi. Bu yuqori haroratlarda po'latning mustahkamligi va qattiqligini beradi. Shunday qilib, volfram po'latdan yasalgan asboblar juda intensiv metallga ishlov berish jarayonlariga bardosh berish qobiliyatiga ega.
Volfram 4-guruhning kimyoviy elementi bo'lib, Dmitriy Ivanovich Mendeleevning davriy tizimidagi atom raqami 74 bo'lib, W (Volframium) bilan belgilangan. Metall 1783 yilda ikki ispan kimyogari, aka-uka d'Eluyard tomonidan topilgan va izolyatsiya qilingan. "Volframium" nomining o'zi 16-asrda ma'lum bo'lgan, ilgari ma'lum bo'lgan volframit mineralidan elementga o'tgan, keyinchalik u "bo'ri ko'pik" yoki lotin tilida "Spuma lupi" deb nomlangan, nemis tilida bu ibora o'xshaydi. "Bo'ri Rahm" (volfram). Bu nom qalay rudalari bilan birga bo'lgan volfram qalayning eritilishiga sezilarli darajada xalaqit berishi bilan bog'liq edi, chunki qalayni shlak ko'pikiga aylantirdi (ular bu jarayon haqida: "Qo'yni bo'ri yegandek qalay qalayni yutib yuboradi!"). Hozirgi vaqtda AQSh, Frantsiya, Buyuk Britaniya va boshqa ba'zi mamlakatlarda "volfram" nomi (shvedcha tung stenidan, "og'ir tosh" deb tarjima qilingan) volframni nomlash uchun ishlatiladi.
Volfram - bu qattiq, kulrang o'tish metallidir. Volframning asosiy qo'llanilishi metallurgiyada o'tga chidamli materiallarda asosiy material sifatida ishlatiladi. Volfram juda o'tga chidamli, normal sharoitda metall kimyoviy jihatdan chidamli.
Volfram boshqa barcha metallardan o'zining g'ayrioddiy qattiqligi, og'irligi va refrakterligi bilan ajralib turadi. Qadim zamonlardan beri odamlar "qo'rg'oshindek og'ir" yoki "qo'rg'oshindan og'irroq", "qo'rg'oshin ko'z qovoqlari" va hokazo iboralarni ishlatishgan. Ammo bu allegoriyalarda "volfram" so'zini ishlatish to'g'riroq bo'ladi. Ushbu metallning zichligi qo'rg'oshinnikidan deyarli ikki barobar, aniqrog'i 1,7 marta. Bularning barchasi bilan volframning atom massasi pastroq va qo'rg'oshin uchun 207 ga nisbatan 184 qiymatiga ega.
Volfram ochiq kulrang metalldir, bu metallning erish va qaynash nuqtalari eng yuqori. Volframning egiluvchanligi va refrakterligi tufayli u yorug'lik moslamalari uchun filament sifatida, rasm naychalarida, shuningdek, boshqa vakuum naychalarida ishlatilishi mumkin.
Yigirmata volfram minerallari ma'lum. Eng keng tarqalgan: sanoat ahamiyatiga ega bo'lgan scheelit-volframit guruhining minerallari. Kamroq topilgan volframit sulfid, ya'ni. volfram (WS2) va oksidga o'xshash birikmalar - ferro - va kuprotungstit, volfram, gidrotungstit. Vadalar, yuqori volframli psilomelanlar keng tarqalgan.
Volfram konlarining paydo bo'lish sharoiti, morfologiyasi va turiga qarab ularni o'zlashtirishda ochiq, yer osti va kombinatsiyalangan usullar qo'llaniladi.
Hozirgi vaqtda konsentratlardan to'g'ridan-to'g'ri volfram olish usullari mavjud emas. Shu munosabat bilan birinchi navbatda kontsentratdan oraliq birikmalar ajratiladi, so'ngra ulardan metall volfram olinadi. Volframning izolyatsiyasi quyidagilarni o'z ichiga oladi: kontsentratlarning parchalanishi, so'ngra metallning birikmalarga o'tishi, undan u bilan birga keladigan elementlarning qolgan qismidan ajratiladi. Volfram kislotasining chiqarilishi, ya'ni. sof kimyoviy birikma volfram, keyinchalik metall shaklda volfram ishlab chiqarish bilan davom etadi.
Volfram metallga ishlov berish, qurilish va togʻ-kon sanoati uchun mashina va uskunalar ishlab chiqarishda, yoritish moslamalari va lampalar ishlab chiqarishda, transport va elektronika sanoatida, kimyo sanoatida va boshqa sohalarda qoʻllaniladi.
Volfram po'latdan yasalgan asbob eng qizg'in metallga ishlov berish jarayonlarining ulkan tezligiga bardosh berishga qodir. Bunday asbob yordamida kesish tezligi odatda soniyada o'nlab metrlarda o'lchanadi.
Volfram tabiatda juda kam uchraydi. Yer qobig'idagi metall massasi taxminan 1,3·10−4% ni tashkil qiladi. Volfram o'z ichiga olgan asosiy minerallar tabiatda uchraydigan volframlardir: dastlab volfram deb ataladigan scheelit va volframit.
Biologik xossalari
Volframning biologik roli ahamiyatsiz. Volfram xususiyatlari jihatidan molibdenga juda o'xshash, ammo ikkinchisidan farqli o'laroq, volfram muhim element emas. Shunga qaramay, volfram hayvonlar va o'simliklardagi molibdenni bakteriyalarning bir qismi sifatida almashtirishga qodir, shu bilan birga u Mo-ga bog'liq fermentlarning, masalan, ksantin oksidaza faolligini inhibe qiladi. Hayvonlarda volfram tuzlarining to'planishi tufayli siydik kislotasi darajasi pasayadi va hipoksantin va ksantin miqdori ortadi. Volfram changi, boshqa metall changlari kabi, nafas olish tizimini bezovta qiladi.
O'rtacha, inson tanasi kuniga taxminan 0,001-0,015 milligramm volframni oziq-ovqat bilan oladi. Insonning oshqozon-ichak traktida elementning o'zi, shuningdek, volfram tuzlarining hazm bo'lishi 1-10%, ozgina eriydigan volfram kislotalari - 20% gacha. Volfram asosan suyak to'qimasida va buyraklarda to'planadi. Suyaklarda taxminan 0,00025 mg/kg, inson qonida esa taxminan 0,001 mg/l volfram mavjud. Metall odatda tanadan tabiiy ravishda, siydik orqali chiqariladi. Ammo 185W radioaktiv volfram izotopining 75% najas bilan chiqariladi.
Volframning oziq-ovqat manbalari, shuningdek, uning kundalik ehtiyoji hali o'rganilmagan. Inson tanasi uchun toksik doza hali aniqlanmagan. Sichqonlarda o'limga olib keladigan natija 30 mg dan bir oz ko'proq moddadan kelib chiqadi. Tibbiyotda volfram odamlar va hayvonlarga metabolik, kanserogen yoki teratogen ta'sir ko'rsatmaydi, deb ishoniladi.
Inson tanasidagi volframning elementar holatining ko'rsatkichi: siydik, butun qon. Qonda volfram darajasining pasayishi haqida ma'lumotlar yo'q.
Tanadagi volframning ko'payishi ko'pincha o'tga chidamli va issiqlikka bardoshli materiallar, qotishma po'latlarni ishlab chiqarish bilan shug'ullanadigan metallurgiya zavodlari ishchilarida, shuningdek volfram karbid bilan aloqa qilgan odamlarda uchraydi.
Klinik sindrom "og'ir metallar kasalligi" yoki pnevmokonioz volfram changining surunkali ta'siridan kelib chiqishi mumkin. Belgilari orasida yo'talning ko'rinishi, nafas olish muammolari, atopik astma rivojlanishi va o'pka ichidagi o'zgarishlar bo'lishi mumkin. Yuqoridagi sindromlar odatda uzoq dam olishdan so'ng va oddiygina vanadiy bilan bevosita aloqada bo'lmaganda yo'qoladi. Eng og'ir holatlarda, kasallik juda kech tashxis qo'yilganda, "kor pulmonale" patologiyasi, amfizem va o'pka fibrozi rivojlanadi.
"Og'ir metallar kasalliklari" va uning paydo bo'lishining dastlabki shartlari odatda bir necha turdagi metallar va tuzlarning (masalan, kobalt, volfram va boshqalar) ta'siri natijasida paydo bo'ladi. Volfram va kobaltning inson organizmiga birgalikda ta'siri o'pka tizimiga zararli ta'sirini kuchaytirishi aniqlandi. Volfram va kobalt karbidlarini birlashtirish mahalliy yallig'lanish va kontakt dermatitga olib kelishi mumkin.
Tibbiyot rivojlanishining hozirgi bosqichida metabolizmni tezlashtirish yoki "og'ir metallar kasalligi" paydo bo'lishiga olib keladigan metall birikmalari guruhini yo'q qilishning samarali usullari mavjud emas. Shuning uchun doimo profilaktika choralarini ko'rish va og'ir metallarga yuqori sezuvchanligi bo'lgan odamlarni o'z vaqtida aniqlash va kasallikning dastlabki bosqichida tashxis qo'yish juda muhimdir. Bu omillarning barchasi patologiyani davolashda muvaffaqiyat qozonishning keyingi imkoniyatlarini aniqlaydi. Ammo ba'zi hollarda, agar kerak bo'lsa, komplekslashtiruvchi vosita terapiyasi va simptomatik davolash qo'llaniladi.
Barcha ishlab chiqarilgan volframning yarmidan ko'pi (aniqrog'i 58%) volfram karbidini ishlab chiqarishda, deyarli to'rtdan bir qismi (aniqrog'i 23%) turli po'lat va qotishmalar ishlab chiqarishda ishlatiladi. Volframli "prokat" mahsulotlarini ishlab chiqarish (bu cho'g'lanma lampalarning filamentlari, elektr kontaktlari va boshqalarni o'z ichiga oladi) dunyoda iste'mol qilinadigan volframning taxminan 8% ni tashkil qiladi, qolgan 9% esa katalizatorlar va pigmentlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Elektr lampalarida foydalanishni topgan volfram simi yaqinda yangi profilga ega bo'ldi: uni mo'rt materiallarni qayta ishlashda kesish vositasi sifatida ishlatish taklif qilindi.
Volframning yuqori mustahkamligi va yaxshi egiluvchanligi undan noyob buyumlar yasash imkonini beradi. Misol uchun, bu metalldan siz shunday nozik simni chizishingiz mumkinki, bu simning 100 km yo'li atigi 250 kg massaga ega bo'ladi.
Eritilgan suyuq volfram quyosh yuzasiga yaqin joyda ham shunday holatda qolishi mumkin, chunki metallning qaynash nuqtasi 5500 ° C dan yuqori.
Ko'pchilik bronza mis, sink va qalaydan iborat ekanligini biladi. Ammo volfram bronza deb ataladigan narsa ta'rifi bo'yicha nafaqat bronza, chunki ... yuqoridagi metallarning hech birini o'z ichiga olmaydi, u umuman qotishma emas, chunki unda sof metall birikmalar mavjud emas, natriy va volfram oksidlanadi.
Shaftoli bo'yog'ini olish juda qiyin va ko'pincha butunlay imkonsiz edi. Bu na qizil, na pushti, balki qandaydir oraliq rang va hatto yashil rangga ega. Afsonaga ko'ra, bu bo'yoqni olish uchun 8000 dan ortiq urinish kerak bo'lgan. 17-asrda Shansi provinsiyasidagi maxsus zavodda o‘sha paytdagi Xitoy imperatori uchun faqat eng qimmat chinni buyumlar shaftoli bo‘yog‘i bilan bezatilgan. Ammo bir muncha vaqt o'tgach, noyob bo'yoqning siri ochilganda, u volfram oksididan boshqa narsaga asoslangan emasligi ma'lum bo'ldi.
Bu 1911 yilda sodir bo'lgan. Pekindan Yunnan provinsiyasiga talaba kelgan, uning ismi Li edi. Kun sayin u tog'larda g'oyib bo'lib, qandaydir tosh topmoqchi bo'lib, tushuntirganidek, bu qalay tosh edi. Ammo uning uchun hech narsa ishlamadi. Talaba Li yashagan uy egasi Syao-mi ismli kichkina qizi bilan yashagan. Qiz omadsiz talaba uchun juda afsusda edi va kechqurun, kechki ovqat paytida unga oddiy voqealarni aytib berdi. Bir hikoyada to'g'ridan-to'g'ri qoyadan yirtilib, uyining hovlisiga yotqizilgan qora toshlardan qurilgan g'ayrioddiy pechka haqida hikoya qilinadi. Ushbu pechka juda muvaffaqiyatli va eng muhimi bardoshli bo'lib chiqdi, u ko'p yillar davomida o'z egalariga yaxshi xizmat qildi. Yosh Syao-mi hatto talabaga hatto bitta bunday toshni sovg'a sifatida taqdim etdi. Bu o'ralgan, qo'rg'oshindek jigarrang tosh edi. Keyinchalik bu tosh sof volframit ekanligi ma'lum bo'ldi...
1900 yilda Parijdagi Butunjahon metallurgiya ko'rgazmasining ochilishida birinchi marta yuqori tezlikda ishlaydigan po'latning (po'lat va volfram qotishmasi) mutlaqo yangi namunalari namoyish etildi. Shundan so'ng darhol volfram barcha yuqori rivojlangan mamlakatlarning metallurgiya sanoatida keng qo'llanila boshlandi. Ammo juda qiziq bir fakt bor: volfram po'lati birinchi marta Rossiyada 1865 yilda Uralsdagi Motovilikha zavodida ixtiro qilingan.
2010 yil boshida qiziqarli artefakt Perm ufologlarining qo'liga tushdi. Bu kosmik kemaning bir qismi ekanligiga ishoniladi. Parchaning tahlili shuni ko'rsatdiki, ob'ekt deyarli butunlay sof volframdan iborat. Tarkibning atigi 0,1% noyob aralashmalardan iborat. Olimlarning fikricha, raketa nozullari sof volframdan tayyorlanadi. Ammo bitta faktni hali tushuntirib bo'lmaydi. Havoda volfram tezda oksidlanadi va zanglaydi. Lekin negadir bu parcha korroziyaga uchramaydi.
Hikoya
"Volfram" so'zining o'zi nemis tilidan kelib chiqqan. Ilgari volfram metallning o'zi emas, balki uning asosiy minerali, ya'ni. volframitga. Ba'zilar bu so'z o'sha paytda deyarli so'kish sifatida ishlatilgan deb taxmin qilishadi. 16-asr boshidan 17-asrning ikkinchi yarmigacha volfram qalay minerali hisoblangan. Garchi u ko'pincha qalay rudalari bilan birga keladi. Ammo tarkibida volframit boʻlgan rudalardan ancha kam qalay eritilgan. Kimdir yoki biror narsa foydali tunukani “yegan”dek edi. Yangi elementning nomi shu erdan keladi. Nemis tilida Wolf - bo'ri, Ram - qadimgi nemis tilida qo'chqor degan ma'noni anglatadi. Bular. "qalayni bo'ri qo'zini yeganidek qalay yeydi" iborasi metallning nomiga aylandi.
AQShning taniqli kimyoviy abstrakt jurnali yoki Mellor (Angliya) va Paskal (Frantsiya) tomonidan barcha kimyoviy elementlar bo'yicha ma'lumotnoma nashrlarida volfram kabi element haqida hech qanday eslatma yo'q. 74-raqamli kimyoviy element volfram deb ataladi. Volframni bildiruvchi W belgisi so'nggi bir necha yil ichida keng tarqaldi. Frantsiya va Italiyada yaqin vaqtgacha element Tu harflari bilan belgilangan, ya'ni. volfram so'zining birinchi harflari.
Bunday chalkashlikning asosi elementning kashf etilishi tarixida yotadi. 1783 yilda ispan kimyogarlari aka-uka Elyuardlar yangi kimyoviy elementni kashf etganliklari haqida xabar berishdi. Sakson mineralining "volfram" ni nitrat kislota bilan parchalanishi jarayonida ular "kislota tuproq" ni olishga muvaffaq bo'lishdi, ya'ni. noma'lum metall oksidining sariq cho'kmasi; cho'kma ammiakda eriydigan bo'lib chiqdi. Manba materialida bu oksid marganets va temir oksidlari bilan birga mavjud edi. Aka-uka Elyuardlar bu elementni volfram deb atashgan va metall olinadigan mineralni volframit deb atashgan.
Ammo aka-uka Elyuardlarni 100% volfram kashfiyotchilari deb atash mumkin emas. Albatta, ular birinchi bo‘lib o‘z kashfiyoti haqida bosma nashrlarda xabar berishdi, lekin... 1781 yilda, aka-uka kashfiyotidan ikki yil oldin, mashhur shved kimyogari Karl Vilgelm Scheele boshqa mineralni nitrat bilan davolash paytida aynan o‘sha “sariq yer”ni topdi. kislota. Olim uni shunchaki "volfram" deb atagan (shvedcha tungdan tarjima qilingan - og'ir, sten - tosh, ya'ni "og'ir tosh"). Karl Vilgelm Scheele "sariq yer" o'xshash molibden tuproqdan rangi, shuningdek, boshqa xususiyatlari bilan farq qilishini aniqladi. Olim shuningdek, mineralning o'zida kaltsiy oksidi bilan bog'langanligini bilib oldi. Scheele sharafiga "volfram" mineralining nomi "scheelit" ga o'zgartirildi. Qizig'i shundaki, aka-uka Elyuardlardan biri Scheele talabasi edi, 1781 yilda u o'qituvchi laboratoriyasida ishlagan. Na Scheele, na aka-uka Eluard bu kashfiyotni baham ko'rishmadi. Scheele bu kashfiyotga shunchaki da'vo qilmadi va aka-uka Elyuardlar o'zlarining ustuvorligi ustuvorligini talab qilishmadi.
Ko'p odamlar "volfram bronzalari" haqida eshitgan. Bu tashqi ko'rinishida juda chiroyli metallar. Moviy volfram bronza quyidagi tarkibga ega: Na2O · WO2 · va oltin - 4WO3Na2O · WO2 · WO3; binafsha va binafsha-qizil oraliq o'rinni egallaydi, ularda WO3 ning WO2 ga nisbati to'rtdan kam va birdan ortiq. Formulalardan ko'rinib turibdiki, bu moddalarda na qalay, na mis, na sink mavjud. Bu bronzalar ham, qotishmalar ham emas, chunki... ular hatto metall birikmalarini ham o'z ichiga olmaydi va bu erda natriy va volfram oksidlanadi. Bunday "bronzalar" nafaqat tashqi ko'rinishida, balki ularning xususiyatlarida ham haqiqiy bronzaga o'xshaydi: qattiqlik, kimyoviy reagentlarga qarshilik va yuqori elektr o'tkazuvchanligi.
Qadim zamonlarda shaftoli rangi eng kam uchraydigan ranglardan biri bo'lib, uni olish uchun 8000 ta tajriba o'tkazish kerakligi aytilgan. 17-asrda Xitoy imperatorining eng qimmat chinni shaftoli bilan bo'yalgan. Ammo bu bo'yoqning sirini ochib bo'lgach, kutilmaganda uning asosi volfram oksidi ekanligi ma'lum bo'ldi.
Tabiatda bo'lish
Volfram tabiatda kam tarqalgan, er qobig'idagi metall miqdori massa bo'yicha 1,3·10 -4% ni tashkil qiladi. Volfram, asosan, volfram trioksidi WO3, shuningdek, temir va kaltsiy yoki marganets oksidlari, ba'zan mis, qo'rg'oshin, toriy va turli xil noyob tuproq elementlaridan hosil bo'lgan murakkab oksidlangan birikmalarda uchraydi. Eng keng tarqalgan mineral volframit - volframlarning qattiq eritmasi, ya'ni. volfram kislotasi, marganets va temir tuzlari (nMnWO 4 mFeWO 4). Eritma eritmadagi turli birikmalarning ustunligiga qarab qora yoki jigarrang rangli qattiq va og'ir kristallar shaklida ko'rinadi. Agar marganets birikmalari (Hübnerit) ko'proq bo'lsa, kristallar qora bo'ladi, lekin temir birikmalari (ferberit) ustun bo'lsa, eritma jigarrang bo'ladi. Volframit elektr tokining ajoyib o'tkazuvchisi va paramagnitdir.
Boshqa volfram minerallariga kelsak, scheelit sanoat ahamiyatiga ega, ya'ni. kalsiy volfram (formula CaWO 4). Mineral och sariq va ba'zan deyarli oq rangdagi porloq kristallarni hosil qiladi. Scheelit umuman magnit emas, lekin u yana bir xususiyatga ega - lyuminestsatsiya qobiliyati. Qorong'ida ultrabinafsha nurlanishdan so'ng u yorqin ko'k rang bilan lyuminestsatsiyalanadi. Molibden aralashmalarining mavjudligi porlash rangini o'zgartiradi, u och ko'k rangga, ba'zan kremga o'zgaradi. Ushbu xususiyat tufayli mineralning geologik konlarini osongina aniqlash mumkin.
Odatda volfram rudasi konlari granit maydoni bilan bog'liq. Sxelit yoki volframitning yirik kristallari juda kam uchraydi. Odatda minerallar oddiygina granit jinslariga ko'milgan. Granitdan volfram olish ancha qiyin, chunki... uning konsentratsiyasi odatda 2% dan oshmaydi. Hammasi bo'lib 20 dan ortiq volfram minerallari ma'lum emas. Ular orasida biz qo'rg'oshin volfram PbWO 4 ning ikki xil kristalli modifikatsiyasi bo'lgan stolzit va rasoitni ajratib ko'rsatishimiz mumkin. Qolgan minerallar parchalanish mahsulotlari yoki keng tarqalgan minerallarning ikkilamchi shakllari, masalan, sheelit va volframit (gidratlangan volfram oksidi bo'lgan gidrotungstit, volframitdan hosil bo'lgan; volfram oxra), russelit, volfram va vismut oksidlarini o'z ichiga olgan mineral. Oksidsiz volframning yagona minerali volframdir (WS 2) va uning asosiy zahiralari AQShda joylashgan. Odatda, volfram tarkibi 0,3% dan 1,0% gacha bo'lgan WO 3 oralig'ida.
Barcha volfram konlari gidrotermal yoki magmatik kelib chiqadi. Scheelit va volframit ko'pincha tomirlar shaklida, magma er qobig'idagi yoriqlarga kirib borgan joylarda uchraydi. Volfram konlarining asosiy qismi yosh tog 'tizmalari - Alp tog'lari, Himoloy va Tinch okeani kamarlarida to'plangan. Volframit va sheelitning eng yirik konlari Xitoy, Birma, AQSh, Rossiya (Ural, Transbaykaliya va Kavkaz), Portugaliya va Boliviyada joylashgan. Dunyoda volfram rudalarining yillik ishlab chiqarilishi taxminan 5,95 104 tonna metallni tashkil etadi, shundan 49,5 104 tonna (yoki 83%) Xitoyda qazib olinadi. Rossiyada yiliga 3400 tonna, Kanadada 3000 tonna qazib olinadi.
Xitoy volfram xomashyosini ishlab chiqarish bo'yicha jahon yetakchisi rolini o'ynaydi (Tszyanshi koni Xitoy ishlab chiqarishining 60 foizini, Xunan - 20 foiz, Yunnan - 8 foiz, Guandun - 6 foiz, Ichki Mo'g'uliston va Guanji - har birida 2 foizni tashkil etadi. , boshqalar ham bor). Rossiyada volfram rudasining eng yirik konlari 2 mintaqada joylashgan: Shimoliy Kavkazda (Tirnyauz, Kabardino-Balkariya) va Uzoq Sharqda. Nalchikdagi zavod volfram rudasini ammoniy paratungstat va volfram oksidiga aylantiradi.
Volframning eng yirik iste'molchisi G'arbiy Evropa (30%). AQSh va Xitoy - har biri 25%, 12% -13% - Yaponiya. MDHda yiliga 3000 tonnaga yaqin metall iste'mol qilinadi.
Ilova
Umuman olganda, dunyoda yiliga taxminan 30 ming tonna volfram ishlab chiqariladi. Volfram po'lati va volfram va uning karbidlarini o'z ichiga olgan boshqa qotishmalar tank zirhlari, snaryadlar va torpedalar, samolyotlar va ichki yonuv dvigatellarining eng muhim qismlarini ishlab chiqarishda ishlatiladi.
Asbob po'latlarining eng yaxshi turlari, albatta, volframni o'z ichiga oladi. Umuman olganda, metallurgiya ishlab chiqarilgan volframning taxminan 95% ni o'zlashtiradi. Metallurgiya uchun xos bo'lgan narsa, nafaqat sof volfram ishlatiladi, asosan arzonroq volfram ishlatiladi - ferrotungsten, ya'ni. taxminan 80% volfram va taxminan 20% temir o'z ichiga olgan qotishma. Elektr boshq pechlarida ishlab chiqariladi.
Volfram qotishmalari bir qator ajoyib xususiyatlarga ega. Volfram, mis va nikel qotishmasi, chunki u "og'ir" metall deb ham ataladi, radioaktiv moddalarni saqlash uchun idishlar ishlab chiqarishda xom ashyo hisoblanadi. Bunday qotishmaning himoya ta'siri qo'rg'oshinga qaraganda 40% ga ko'p. Ushbu qotishma radioterapiyada ham qo'llaniladi, chunki ekranning nisbatan kichik qalinligi etarli darajada himoya qiladi.
Volfram karbid va 16 foizli kobalt qotishmasi shunday qattiqlikka egaki, u burg'ulash quduqlarida olmosni qisman almashtiradi. Kumush va mis bilan volfram psevdo-qotishmalari yuqori elektr kuchlanish sharoitida kalitlar va kalitlar uchun ajoyib materialdir. Bunday mahsulotlar an'anaviy mis kontaktlariga qaraganda 6 baravar ko'proq xizmat qiladi.
Sof volfram yoki volfram o'z ichiga olgan qotishmalardan foydalanish asosan ularning qattiqligi, refrakterligi va kimyoviy qarshiligiga asoslanadi. Sof shaklda volfram elektr cho'g'lanma lampalar uchun filamentlarni, shuningdek, metalllarni bug'lantirish uchun tigel ishlab chiqarishda ishlatiladigan, avtomobillarni yoqish distribyutorlarining kontaktlarida ishlatiladigan katod nurli quvurlarni ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi. rentgen naychalari; elektr pechlarining o'rash va isitish elementlari, shuningdek, yuqori haroratlarda ishlaydigan kosmik va samolyotlar uchun konstruktiv material sifatida ishlatiladi.
Volfram yuqori tezlikda ishlaydigan po'latlar (volfram miqdori 17,5 - 18,5%), stellitlar (Cr, C, W qo'shimchalari bilan kobaltdan qilingan), hastalloy (Ni asosidagi zanglamaydigan po'latlar) va boshqa ko'plab qotishmalarning bir qismidir. . Volfram issiqlikka bardoshli va asbob qotishmalari, ya'ni ferrotungsten (W 68-86%, Mo va 7% gacha temir) ishlab chiqarishda asos sifatida ishlatiladi, bu scheelit yoki volframit konsentratini to'g'ridan-to'g'ri kamaytirish orqali osonlik bilan olinadi. Pobedit ishlab chiqarishda volfram ishlatiladi. Bu 80-85% volfram, 7-14% kobalt, 5-6% uglerod o'z ichiga olgan o'ta qattiq qotishma. Pobedit metallni qayta ishlash jarayonida, shuningdek, neft va tog'-kon sanoatida shunchaki almashtirib bo'lmaydi.
Magniy va kaltsiy volframlari floresan qurilmalarda keng qo'llaniladi. Boshqa volfram tuzlari ko'nchilik va kimyo sanoatida qo'llaniladi. Volfram disulfidi 500 ° S gacha bo'lgan haroratlarda barqaror quruq yuqori haroratli moylash vositasidir. Bo'yoq ishlab chiqarishda volfram bronzalari, shuningdek, boshqa volfram birikmalari qo'llaniladi. Juda ko'p volfram birikmalari ajoyib katalizatorlardir.
Elektr lampalar ishlab chiqarishda volfram ajralmas hisoblanadi, chunki u nafaqat g'ayrioddiy refrakter, balki juda moslashuvchan. 1 kg volfram 3,5 km sim ishlab chiqarish uchun xom ashyo sifatida xizmat qiladi. Bular. 1 kg volframdan siz 23 ming 60 vattli lampalar uchun akkor filamentlarni tayyorlashingiz mumkin. Faqatgina ushbu mulk tufayli butun dunyo bo'ylab elektrotexnika sanoati yiliga yuz tonnaga yaqin volfram iste'mol qiladi.
Ishlab chiqarish
Volframni olishning birinchi bosqichi rudani boyitishdir, ya'ni. asosiy ruda massasidan qimmatli komponentlarni ajratish, gang. Qo'llaniladigan boyitish usullari boshqa og'ir metallar rudalari bilan bir xil: maydalash va flotatsiya, keyin magnit ajratish (volframit rudalari) va oksidlovchi qovurish. Ushbu usul bilan olingan konsentrat odatda ortiqcha soda bilan yondiriladi va shu bilan volframni eruvchan holatga keltiradi, ya'ni. natriy volframitda.
Ushbu moddani olishning yana bir usuli bu yuvishdir. Volfram ko'tarilgan haroratda va bosim ostida soda eritmasi yordamida chiqariladi, so'ngra kaltsiy volframni neytrallash va cho'ktirish, ya'ni. scheelit. Scheelit tozalangan volfram oksidini olish juda oson bo'lgani uchun olinadi.
CaWO 4 → H 2 WO 4 yoki (NH 4) 2 WO 4 → WO 3
Volfram oksidi xloridlar orqali ham olinadi. Volfram konsentrati yuqori haroratlarda xlor gazi bilan ishlov beriladi. Bunday holda, sublimatsiya yo'li bilan boshqa xloridlardan osongina ajratiladigan volfram xloridlari hosil bo'ladi. Olingan xlorid oksid ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin yoki undan to'g'ridan-to'g'ri metall olinishi mumkin.
Keyingi bosqichda oksidlar va xloridlar volfram metalliga aylanadi. Volfram oksidini kamaytirishning eng yaxshi usuli vodoroddan foydalanishdir. Ushbu pasayish bilan metall eng toza hisoblanadi. Oksidning kamayishi maxsus quvurli pechda sodir bo'ladi, bu erda WO 3 ning "qayiqlari" bir nechta harorat zonalari bo'ylab harakatlanadi. Quruq vodorod “qayiq” tomon oqadi.Oksidning kamayishi issiq (450-600°S) va sovuq (750-1100°S) zonalarda sodir boʻladi. Sovuq zonalarda pasayish WO 2 ga, keyin esa metallga sodir bo'ladi. Issiq zonadan vaqt o'tishi bilan volfram kukuni donalari hajmini o'zgartiradi.
Kamaytirish nafaqat vodorod bilan ta'minlanganda sodir bo'lishi mumkin. Ko'pincha ko'mir ishlatiladi. Qattiq qaytaruvchi vosita tufayli ishlab chiqarish soddalashtirilgan, ammo bu holda harorat 1300 ° S ga yetishi kerak. Ko'mirning o'zi va uning tarkibida bo'lgan aralashmalar volfram bilan reaksiyaga kirishib, boshqa birikmalarning karbidlarini hosil qiladi. Natijada, metall ifloslangan bo'ladi. Ammo elektrotexnika sanoatida faqat yuqori sifatli volfram ishlatiladi. Hatto 0,1% temir nopokligi eng nozik sim ishlab chiqarish uchun volfram hosil qiladi, chunki u ancha mo'rt bo'ladi.
Volframni xloridlardan ajratish pirolizga asoslangan. Volfram va xlor ba'zi birikmalar hosil qiladi. Ortiqcha xlor ularning barchasini WCl6 ga aylantirish imkonini beradi, bu esa o'z navbatida 1600 ° S haroratda xlor va volframga parchalanadi. Agar vodorod mavjud bo'lsa, jarayon 1000 ° C da boshlanadi.
Shunday qilib volfram kukun shaklida olinadi, keyin u vodorod oqimida yuqori haroratda presslanadi. Bosishning birinchi bosqichi (taxminan 1100-1300 ° S gacha qizdirish) mo'rt, gözenekli ingot hosil qiladi. Keyin bosish davom etadi va harorat volframning erish nuqtasiga deyarli ko'tarila boshlaydi. Bunday muhitda metall mustahkam bo'la boshlaydi va asta-sekin uning sifat va xususiyatlarini oladi.
Sanoatda ishlab chiqarilgan volframning o'rtacha 30% qayta ishlangan materiallardan volframdir. Volfram qoldiqlari, talaş, talaş va kukun oksidlanadi va ammoniy paratungstatga aylanadi. Qoidaga ko'ra, po'latlarni kesish bir xil po'latlarni ishlab chiqaradigan korxonada utilizatsiya qilinadi. Elektrodlar, cho'g'lanma lampalar va kimyoviy reagentlar qoldiqlari deyarli qayta ishlanmaydi.
Rossiya Federatsiyasida volfram mahsulotlari ishlab chiqariladi: Skopino gidrometallurgiya zavodi "Metallurg", Vladikavkaz zavodi "Pobedit", Nalchik gidrometallurgiya zavodi, Kirovgrad qattiq qotishma zavodi, Elektrostal, Chelyabinsk elektrometallurgiya zavodi.
Jismoniy xususiyatlar
Volfram ochiq kulrang metalldir. U ugleroddan tashqari har qanday ma'lum elementning eng yuqori erish nuqtasiga ega. Ushbu indikatorning qiymati taxminan 3387 dan 3422 daraja Selsiy oralig'ida. Volfram yuqori haroratga erishganda mukammal mexanik xususiyatlarga ega, barcha metallar orasida volfram kengayish koeffitsienti kabi ko'rsatkichning eng past qiymatiga ega.
Volfram eng og'ir metallardan biri bo'lib, uning zichligi 19250 kg/m3. Metall a = 0,31589 nm parametrli kubik tana markazlashtirilgan panjaraga ega. Tselsiy bo'yicha 0 daraja haroratda volframning elektr o'tkazuvchanligi kumush uchun bir xil ko'rsatkich qiymatining atigi 28% ni tashkil qiladi (kumush tokni boshqa metallarga qaraganda yaxshiroq o'tkazadi). Sof volframni qayta ishlash juda oson, lekin u kamdan-kam hollarda uning sof shaklida topiladi, ko'pincha u uglerod va kislorod aralashmalariga ega, shuning uchun u o'zining taniqli qattiqligini oladi. 20 daraja haroratda metallning elektr qarshiligi 5,5 * 10 -4, 2700 daraja Selsiyda - 90,4 * 10 -4.
Volfram boshqa barcha metallardan o'zining maxsus refrakterligi, og'irligi va qattiqligi bilan ajralib turadi. Ushbu metallning zichligi bir xil qo'rg'oshindan deyarli ikki barobar, aniqrog'i 1,7 marta. Ammo elementning atom massasi, aksincha, pastroq va 207 ga nisbatan 184 ga teng.
Volfram g'ayrioddiy yuqori kuchlanish va bosim moduli qiymatlariga ega, haroratning o'zgarishiga juda katta qarshilik ko'rsatadi va metall yuqori elektr va issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Volfram juda yuqori elektron emissiya koeffitsientiga ega, bu elementni ba'zi boshqa metallarning oksidlari bilan qotishma orqali sezilarli darajada yaxshilanishi mumkin.
Olingan volframning rangi ko'p jihatdan uni ishlab chiqarish usuliga bog'liq. Eritilgan volfram platinaga o'xshash yaltiroq, kulrang metalldir. Volfram kukuni kulrang, quyuq kulrang va hatto qora bo'lishi mumkin: kukunning donasi qanchalik kichik bo'lsa, u quyuqroq bo'ladi.
Volfram juda chidamli: xona haroratida u havoda o'zgarmaydi; Harorat qizil issiqlikka yetganda, metall asta-sekin oksidlanishni boshlaydi va volfram angidridini chiqaradi. Volfram sulfat, gidroflorik va xlorid kislotalarda deyarli erimaydi. Aqua regia va nitrat kislotada metall sirtdan oksidlanadi. Hidroflorik va nitrat kislota aralashmasida volfram eriydi va shu bilan volfram kislotasini hosil qiladi. Barcha volfram birikmalaridan eng katta amaliy foydalari quyidagilardir: volfram angidridi yoki volfram trioksidi, umumiy formulasi ME2WOX bo'lgan peroksidlar, volframlar, uglerod, oltingugurt va galogenli birikmalar.
Tabiatda topilgan volfram 5 ta barqaror izotopdan iborat bo'lib, ularning massa soni 186,184, 183, 182, 181. Massa soni 184 bo'lgan eng keng tarqalgan izotop, uning ulushi 30,64% ni tashkil qiladi. 74-sonli elementning sun'iy radioaktiv izotoplarining nisbiy xilma-xilligidan faqat uchtasi amaliy ahamiyatga ega: volfram-181 (uning yarim yemirilish davri 145 kun), volfram-185 (uning yarim yemirilish davri 74,5 kun), volfram-187 ( uning yarim yemirilish davri 23,85 soat). Bu izotoplarning barchasi volfram izotoplarini tabiiy aralashmaning neytronlari bilan bombardimon qilish jarayonida yadro reaktorlari ichida hosil bo'ladi.
Volframning valentligi o'zgaruvchan - 2 dan 6 gacha, eng barqarori olti valentli volfram; kimyoviy elementning uch va ikki valentli birikmalari beqaror va amaliy ahamiyatga ega emas. Volfram atomining radiusi 0,141 nm.
Vinogradov bo'yicha er qobig'ining volfram Klarki 0,00013 g / t ni tashkil qiladi. Togʻ jinslarida uning oʻrtacha miqdori, gramm/tonna: ultrabazik - 0,00001, asosli - 0,00007, oraliq - 0,00012, kislotali - 0,00019.
Kimyoviy xossalari
Volframga quyidagilar ta'sir qilmaydi: aqua regia, sulfat, xlorid, gidroftorik va nitrat kislotalar, natriy gidroksidning suvli eritmasi, simob, simob bug'i, ammiak (700 ° C gacha), havo va kislorod (400 ° C gacha), vodorod, suv, vodorod xlorid (600 ° S gacha), uglerod oksidi (800 ° S gacha), azot.
Bir oz qizdirilgandan so'ng, quruq ftor mayda maydalangan volfram bilan birlasha boshlaydi. Natijada, geksaflorid hosil bo'ladi (formula WF 6) - bu 2,5 ° C erish nuqtasi va 19,5 ° S qaynoq nuqtasiga ega bo'lgan juda qiziqarli moddadir. Xlor bilan reaksiyaga kirgandan so'ng, shunga o'xshash birikma hosil bo'ladi, lekin reaktsiya faqat 600 ° S haroratda mumkin WC16, po'lat-ko'k kristallar, 275 ° C haroratda eriy boshlaydi va 347 ° C ga yetganda qaynatiladi. Volfram yod va brom bilan zaif barqaror birikmalar hosil qiladi: tetra- va diiodid, penta- va dibromid.
Yuqori haroratlarda volfram selen, oltingugurt, azot, bor, tellur, kremniy va uglerod bilan birlashishi mumkin. Ushbu birikmalarning ba'zilari ajoyib qattiqlik, shuningdek, boshqa ajoyib fazilatlar bilan ajralib turadi.
Karbonil (formula W(CO) 6) alohida qiziqish uyg'otadi. Bu erda volfram uglerod oksidi bilan birlashadi va shuning uchun nol valentlikka ega. Volfram karbonil maxsus sharoitlarda ishlab chiqariladi, chunki u nihoyatda beqaror. 0° haroratda maxsus eritmadan rangsiz kristallar holida ajralib chiqadi, 50°C ga yetgandan soʻng karbonil sublimlanadi, 100° da butunlay parchalanadi. Ammo aynan shu aloqa tufayli zich va qattiq volfram qoplamalarini (sof volframdan) olish mumkin. Ko'pgina volfram birikmalari, volframning o'zi kabi, juda faol. Masalan, volfram oksidi volfram oksidi WO 3 polimerlanish qobiliyatiga ega. Bunday holda, geteropoliatik birikmalar (ularning molekulalarida 50 dan ortiq atomlar bo'lishi mumkin) va izopoli birikmalar hosil bo'ladi.
Volfram oksidi (VI)WO 3 - ochiq sariq rangga ega bo'lgan kristalli modda, qizdirilganda to'q sariq rangga aylanadi. Oksidning erish nuqtasi 1473 ° C va qaynash nuqtasi 1800 ° C. Unga mos keladigan volfram kislotasi barqaror emas, suv eritmasida dihidrat cho'kadi va u 70 dan 100 ° C gacha bo'lgan haroratda bir molekula suvni, 180 dan 350 ° C gacha bo'lgan haroratda ikkinchi molekulasini yo'qotadi.
Tungstik kislota anionlari ko'p birikmalar hosil qiladi. Konsentrlangan kislotalar bilan reaksiya natijasida aralash angidridlar hosil bo'ladi:
12WO3 + H3PO4 = H3.
Volfram oksidi va natriy metalining reaksiyasi stoxiometrik bo'lmagan natriy volfram hosil qiladi, bu "volfram bronza" deb ataladi:
WO 3 + xNa = Na x WO 3.
Volfram oksidini vodorod bilan kamaytirish jarayonida, ajratish jarayonida aralash oksidlanish darajasiga ega bo'lgan gidratlangan oksidlar olinadi, ular "volfram ko'klari" deb ataladi:
WO3-n(OH)n, n = 0,5-0,1.
WO 3 + Zn + HCl = ("ko'k"), W 2 O 5 (OH) (jigarrang)
Volfram (VI) oksidi volfram, shuningdek, uning birikmalari ishlab chiqarish jarayonida oraliq mahsulotdir. Tanlangan keramika pigmentlari va sanoat uchun muhim gidrogenatsiya katalizatorlarining tarkibiy qismidir.
WCl 6 - metall volfram yoki volfram oksidining xlor, ftor yoki uglerod tetraklorid bilan o'zaro ta'siri natijasida hosil bo'lgan yuqori volfram xlorid. Volfram xlorid alyuminiy bilan qaytarilgandan so'ng, uglerod oksidi bilan birga volfram karbonil hosil bo'ladi:
WCl 6 + 2Al + 6CO = + 2AlCl 3 (efirda)
Volfram (inglizcha volfram, frantsuz volframi, nemis Volfram) birinchi marta 1783 yilda Bergmanning shogirdlari bo'lgan ispaniyalik aka-uka Elguiar tomonidan olingan. Volfram nomi element kashf etilishidan ancha oldin mavjud bo'lgan. 14-16-asrlarda qalay qazib olish bilan shug'ullangan konchilar va metallurglar qalay rudalaridan biri kalsifikatsiyalanganda, kalayning katta miqdori yo'qolib, shlaklarga kirib borishini payqashdi. Bu rudaga Wolf yoki Wolfert nomi berildi, vaqt o'tishi bilan u volframga aylandi; Ruda tarkibidagi mineral shunday atala boshlandi. Agricola bu mineralning lotincha nomini beradi - Spuma Lupi yoki Lupus spuma, ya'ni bo'rining ko'pikini anglatadi, ya'ni. g'azablangan bo'rining og'zidan ko'pik. 16-asr konchilari Ular volfram haqida shunday deyishdi: "u qalayni o'g'irlaydi va uni bo'ri qo'yni yegani kabi yutib yuboradi". 1781 yilda Scheele mineraldan volfram trioksidi WO 3 oldi, keyinchalik uning sharafiga scheelit (CaWO 4) deb nomlandi. Scheele kashfiyoti Bergman tomonidan tasdiqlangan, u mineralni "og'ir tosh" (lot. Lapis ponderosus) deb atagan; Shved tiliga tarjima qilingan bu volfram (Tung Sten - og'ir tosh). Biroz vaqt o'tgach, Scheele sharafiga yangi kashf etilgan metallni Scheelium deb atash taklif qilindi, ammo dastlab bu nomni qo'llab-quvvatlagan Berzelius tez orada volfram so'zini afzal ko'rdi. Lotin (Syuma lupi) va nemis (Wolf Rahm) tillarida volfram bo'ri tupurigini anglatadi. Volfram nomi Lomonosovda, keyin Shererda uchraydi; Solovyov va Hess (1824) uni qushqo'nmas, Dvigubskiy (1824) - volfram deb atashadi. Sheelia, sheel metal (volfram qo'ng'izi) nomlari ham mavjud.
