钨,又称Wolfram、lapis ponderosus或Heavy Stone,在科学文献中,除碳源外,所有元素的熔点都是最高的,在3387°C到3422°C之间。
它还具有优异的高温力学性能和所有金属中最低的膨胀系数。
大约5700°C的温度需要使钨沸腾,这大约相当于太阳表面的温度。密度为19.25克/厘米3.,钨也是最重的金属中。它在0°C的电导率约为28%的银,其具有所有金属的最高导电性。
钨具有化学符号w,是元素周期表的元素74。
特性
表格1。钨的性质
财产 |
价值 |
原子量 |
183.85 g / g原子 |
密度 |
19.25 g.cm-3 |
所有金属的最高熔点 |
3410°C |
沸点 |
~ 5700°C |
纯钨是一种闪亮的白色金属,在其最纯的形式下,非常柔韧,易于加工。然而,通常它含有少量的碳和氧,这使钨金属具有相当的硬度和脆性。
钨具有所有金属的最低蒸气压,压缩和弹性的高模态,热蠕变电阻非常高,热电导和电导率高,最后但常不是最不重要的,是非常高的电子发射系数。后者甚至可以通过用某些金属氧化物合金化钨来改善。
这些不寻常的性质中的大部分是由于半填充的5d电子壳,具有钨金属晶格的非常高的粘合能量。基于这些性质,钨,钨合金和一些钨化合物在现代技术的不同领域的许多重要应用中不能被取代。
历史
钨的历史回到了17世纪。萨克森州奥兹山区的矿工注意到某些矿石扰乱了羰基钛(锡矿物)的减少并诱导粘接。“他们撕掉了锡,像狼一样吞噬羊皮”,当代以象征的语言写在那些时代的象征。矿工给这个讨厌的矿石德国绰号,如“Wolfert”和“Wolfrahm”(意思是狼泡沫)。
1758年,瑞典化学家和矿物学家Axel Fredrik Cronstedt,发现并描述了他称之为“Tung-Sten”的异常重型矿物,这是重型石头的瑞典语。他确信这个矿物质含有一个新的,也是未被发现的元素。
直到1781年,一个瑞典人,卡尔威尔赫姆斯·赫雷(Carl Wilhelm Scheele)担任药剂师和乌普萨尔哈平的药剂师和私人导师,成功地分离氧化物(钨三氧化钨)。
在舍勒的帮助下,西班牙化学家埃尔胡亚尔·德·苏维萨兄弟于1783年首次将黑钨矿还原为钨金属。
Jöns雅各布·贝采利乌斯(1816)和后来的弗里德里希·Wöhler(1824)描述了钨的氧化物和青铜,并给这种新金属起了“钨”的名字。当它在德国和斯堪的纳维亚建立起来时,盎格鲁-撒克逊国家更喜欢克朗斯泰特的“钨”。
1821年,k·c·冯·莱昂哈德提出用“白钨矿”来命名矿物CaWO4.
第一次生产钨钢的尝试是在1855年制成的,但由于钨金属的价格高,因此无法使用工业用途。
钨在工业上的第一次应用是在19世纪末使钢合金化和硬化。发明之后,高速钢迅速发展并广泛应用,伯利恒钢铁公司在1900年的巴黎世界博览会上推出了高速钢。
钨应用中的第二重要突破是由W. D.Socidide于1903年制造的。Cocidge通过在还原之前通过掺杂氧化物制备延性钨丝。将所得金属粉末压制,烧结并锻造成薄杆。然后从这些杆中抽出非常薄的线。这是钨粉冶金的开始,这在灯行业的快速发展中是有用的。
1923年是钨钨年代学中的下一个重要里程碑。它标志着K.Schröter的硬质合金(组合WC和钴)的发明以及对柏林奥尔兰STUDIENGESELLSCHAFT授予的专利的相应申请,并于1926年在ESSEN授权克鲁普。如今,硬质合金(硬质合金)是钨的主要应用。
矿物质
钨仅发生在自然状态中,只有与其他元素的化学化合物的形式。虽然已知超过二十钨含矿物,但其中两个是工业用途,即Wolframite和Scheelite都很重要。
表2。工业上重要的钨矿物质
的名字 |
公式 |
%wo.3. |
Wolframite. |
(fe,mn)wo4 |
76.5 |
白钨矿 |
Cawo.4 |
80.5 |
纯白钨矿在紫外光下具有蓝白色荧光,这是一种用于勘探的性质。黑钨矿是铁和锰钨酸盐的总称,其中铁/锰的比例可以变化。含铁沃80%以上的矿物4被称为Ferberite和矿物质,超过80%的MNWO4被称为hübnerite。
存款
所有钨矿床都具有岩浆或水热源。在冷却岩浆期间,发生差异结晶,并且在岩浆在地壳中的静脉中静脉中发现了差异结晶和硅藻土。大多数钨矿床都是较年轻的山羊,即阿尔卑斯山,喜马拉雅山和循环带。
可选矿石的浓度通常在0.3 ~ 1.0% WO之间3..
供应
在过去几年中,供应来源发生了巨大的变化。1986年,苏联是世界上最大的消费者,但到1992年,改革后的CIS出口钨,到1996年是世界第二大供应商。
目前,其他主要生产国是奥地利、玻利维亚、秘鲁和葡萄牙,而在过去十年中,澳大利亚、巴西、加拿大、法国、日本、韩国、瑞典、泰国和美国的矿山都已关闭。
不仅具有改变的供应来源,因此交易钨化合物,因为集中资料和升级产品之间的波动价格差异和政府限制在市场上发挥作用。
表3。钨化合物的交易
国际贸易: |
1986年 |
1996年 |
集中: |
84% |
29% |
中间产品: |
16% |
71% |
中间产物包括钨酮,氧化钨和氢氧化物,W和WC粉末,以及铁熨酮。
采矿和选矿
钨通常在地下开采。白陶和/或沃尔伯经常位于相当狭窄的静脉中,静脉略微倾斜并且经常随深度扩大。露天矿物存在,但很少见。
大多数钨矿含量含量小于1.5%3.矿石敷料厂始终靠近矿井。
矿石首先被粉碎和磨碎以释放出钨矿物晶体。
SCHEELITE ORE可以通过重量法浓缩,通常与泡沫浮选相结合,而Wolframite ORE可以通过重力浓缩,有时与磁分离相结合。
价钱
自1950年以来钨的平均年度在1963年的每公吨单位1美元的Nadir之间波动,1977年的175美元的高峰。在过去的五年中,集中力的贸易减少,市场越来越依赖于此在APT引用作为价格指南以来,APT是最大数量交易的产品。价格主要基于伦敦“金属公报”每周发布两次的报价,虽然其他贸易期刊也发布报价或指示性价格。
加工
集中
大多数钨浓缩物在化学上加工成副杆铵(APT)。次级原料如(氧化)废料和残基亚博网站下载是化学钨加工的另一个重要进料。
黑钨矿精矿也可在电弧炉中与木炭或焦炭直接熔炼,生产铁钨(FeW),作为钢铁生产中的合金材料。
纯的硅藻土浓缩物也可以直接加入钢水中。
回收
回收是世界钨供应的重要因素。据估计,今天约有30%的回收,钨加工行业能够治疗几乎所有含钨的废料和废物以回收钨,如果存在的话,其他有价值的成分。
污染的硬质合金废料,转弯,研磨和粉末废料被氧化并以类似于用于处理钨矿石的方式的方式氧化和化学加工。如果存在,则在单独的加工线中恢复钴,钽和铌。含有废料和残留物的其他钨可能需要修改过程。
清洁的硬质合金插入物和压块通过锌方法转化为粉末(用熔融锌处理,溶解在钴相中,然后蒸馏除去,留下容易挤压的海绵状材料)。将该粉末加回现成的粉末的制造。通过这个过程,不仅碳化钨,还钴,碳化物和其他碳化物也被回收。
高速钢中钨的再循环高,典型的熔体含有60至70%的废料,包括内部产生的废料。
另一方面,灯丝、焊条和化学用途的回收利用很低。
虽然钨对环境似乎相对无害,但环境问题导致了越来越多的回收率,特别是当材料除了钨之外还含有其他金属。回收总是更环保,通常比废物处理更加环保。
毒性
与大多数其他金属及其化合物相比,钨和其化合物通常显示出低毒性。
中间体
Paratungstate铵(APT)
apt [(nh4)10W12O41.5小时2O]是主要的中间体,也是市场上交易的主要钨原料。apt通常煅烧成黄色或蓝氧化物(WO3.或W.20.O58)。
钨金属粉末(W)
通过氢气将黄色或蓝氧化物降至钨金属粉末。减少在推动器炉中进行,其中粉末在船中穿过炉子,或在旋转炉中,在700-1000℃下穿过炉子。
碳化钨(WC)
大多数钨金属粉末通过与纯碳粉反应转化为碳化钨(WC),例如,例如反应。炭黑,在推动器或分批炉中900-2200°C,一个称为碳化化的过程。
碳化钨是定量的,最重要的钨化合物。由于其硬度,它是碳化物碳化物中的主要成分。
铸造碳化
通过将钨金属和钨金属钨(Wc)熔化在一起,是WC和W的共晶组成2C形成。这种熔体被浇铸并迅速淬火,以形成具有精细晶体结构的极其坚硬的固体颗粒。yabo214坚硬的羽状结构优于不充分淬火而得到的脆的块状结构。固体被粉碎,并按不同的网格大小分类。
应用程序
- 硬质合金是钨最重要的用途。其主要成分是钨多元化(WC),其靠近钻石的硬度。
- 钨厂产品为钨金属制品,如灯丝、电器及电子触点、线材、棒等。
- 其他应用包括化学用途,主要以催化剂的形式。
- 硬质合金和高速钢工具
- 电视机、
- 微波炉用的磁控管