Tungstène, molybdène : application d'alliage

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-02 13:54

Formations minérales naturelles contenant du tungstène dans divers composés et concentrations industrielles, lorsque l'extraction est techniquement possible et économiquement faisable - tungstène, molybdène dans les minerais, ainsi que béryllium, étain, cuivre, bismuth, parfois mercure, antimoine, argent, or, arsenic, tantale, soufre, scandium, niobium - la planète, à en juger par le nom de leur groupe, n'est pas riche en ces métaux de terres rares. Un composant associé au minerai de tungstène - le molybdène, comme la plupart des autres, est extrait lors de l'enrichissement et transformé en concentrés sélectifs ou collectifs.

Comment le tungstène est apparu

Le chimiste suédois Karl Scheele, pharmacien de formation, a mené des expériences dans son propre laboratoire. Il y découvre le manganèse, le baryum, le chlore, voire l'oxygène pour l'humanité. Toute sa vie, il n'a fait que faire des découvertes, pour lesquelles il a été accepté à l'Académie des sciences de Stockholm. Et même peu de temps avant sa mort en 1781, il n'a pas fait son truc préféré.arrêté, nous offrant ainsi un autre merveilleux cadeau.

Au cours de ses expériences, Karl Scheele a découvert que le tungstène (un minéral nommé plus tard scheelite en son honneur) est un sel d'un acide encore inconnu. C'était une énorme découverte, mais seulement deux ans plus tard, des chimistes espagnols et ses étudiants ont isolé un élément complètement nouveau de ce minéral, ce qui a bouleversé tous les postulats de l'industrie. Cependant, cette révolution ne s'est pas produite immédiatement, un siècle s'est écoulé avant que l'on comprenne les propriétés exceptionnelles du tungstène.

Séparation

Selon le gisement, tous les minerais de tungstène sont divisés en deux types: exogène et endogène. Parmi ces derniers se trouvent le skarn, la pegmatite, les filons-veines (hydrothermaux), les types de minerais génétiques brouteurs, qui sont combinés en trois formations minérales principales. Il s'agit de tungstène - étain, tungstène - molybdène, tungstène - polymétaux.

Parfois, le tungstène se trouve dans les pegmatites, d'où lui et la scheelite sont extraits en cours de route, en extrayant du béryl, de la cassitérite, du tantale, des niobates ou du spodumène. Les gisements de pegmatite - sources de formation de placers alluviaux - sont principalement développés en Asie du Sud-Est et en Afrique.

Actions

Le tungstène, le molybdène dans les minerais sont étroitement liés aux intrusions granitiques, leurs parties apicales, où l'on observe des dépôts en toiture, assez souvent accompagnés de stockwerks de minerai, à la fois intra- et supra-intrusifs.

Ce sont des dépôts en forme de cape,isométrique et ovale à litière le plus souvent plate. Il existe également des corps minéralisés colonnaires et des stockworks de forme irrégulière. Les réserves de gisements où le molybdène, le tungstène et d'autres minéraux de terres rares sont présents n'ont presque jamais de grandes réserves. Le minerai est estimé à quelques dizaines, très rarement à des centaines de milliers de tonnes.

Production

Molybdène, tungstène et autres minerais hydrothermaux sont situés dans les zones d'exo- et d'endocontact des massifs granitiques, qui forment assez étendus en profondeur - jusqu'à un kilomètre - toute une série de veines à fort pendage, beaucoup moins souvent là-bas est un pendage moyen de la veine. Il existe également des stockworks. Les corps minéralisés sont composés de quartz-wolframite-cassitérite, d'inclusions de quartz-wolframite, souvent avec du molybdène, du béryl et du bismuth, entrecoupées de minerais de quartz-molybdénite-scheelite ou de quartz-scheelite.

Habituellement, ces minerais contiennent du tungstène, du molybdène, d'autres métaux de terres rares en petites quantités: du tungstène d'un demi pour cent à un et demi pour cent, plus souvent - moins. Et ceci avec des réserves de minerai de plusieurs milliers ou plusieurs dizaines de milliers de tonnes, ce qui est aussi très, très petit. L'exploitation minière est généralement effectuée par des méthodes souterraines ou à ciel ouvert.

Méthodes de minage

Les gisements de tungstène impliquent des méthodes d'extraction soit en effondrant des couches, soit en agrandissant horizontalement le minerai en couches dans des blocs extraits. La méthode de remblai de goaf est également utilisée, ce qui est bon lors de l'extraction de veines, de dépôts de skarn ou de greisen.

Voie ouvertesuggère la présence de coffrages, de gisements de skarn ou de greisen ou de placers. Dans les carrières où l'on extrait du minerai de tungstène et de molybdène, un système de transport et un déversement externe fonctionnent généralement. Dans ces cas, l'exploitation minière est presque entièrement mécanisée - quatre-vingt-quinze pour cent. Mais le travail ne s'arrête pas là. Les minerais nécessitent une valorisation, car ils ne contiennent qu'un maximum d'un pour cent et demi de métaux de terres rares - tungstène, molybdène.

Dépôts

Sur le territoire de l'ex-URSS, les gisements les plus importants de minerai de tungstène ont été explorés au Kazakhstan, en Sibérie orientale et en Extrême-Orient, dans le Caucase et en Asie centrale. Tous ne sont pas développés. A l'étranger, le traitement du tungstène et du molybdène s'effectue notamment en Corée du Sud et en Chine. Il y a les gisements les plus importants au monde. De plus, le tungstène est extrait au Portugal, en Australie, au Canada, en Bolivie, aux États-Unis, en France, en Autriche et en Turquie.

Il faut dire ici que l'Asie du Sud-Est et sa ceinture de minerai du Pacifique possèdent plus de soixante pour cent de toutes les réserves de tungstène sur terre. Au total, dans les gisements explorés de la planète, les réserves totales de tungstène sont bien inférieures à un million et demi de tonnes. Par exemple, environ 4 278 200 tonnes d'or sont extraites chaque année (pas dans les réserves, mais mises en service)

Propriétés

Étant l'un des métaux les plus réfractaires, le tungstène est littéralement indispensable dans tous les domaines associés aux températures élevées. Comment l'élément chimique Wolframium (W) est dans le quatrième groupesystème périodique. Sa masse atomique est de 183, 85 et numéro 74. Il tire son nom de sa couleur gris clair - de l'allemand Wolf et Rahm sont traduits par "loup" et "crème", littéralement - "écume de loup". Malgré son caractère réfractaire, il est stable aux températures ordinaires. Les minéraux qui fournissent le tungstène sont la scheelite et la wolframite.

Le tungstène est l'un des composants les plus importants des aciers ultra-durs résistants à la chaleur - aciers rapides et à outils, ainsi que des alliages ayant les mêmes propriétés - stellite, win, etc. Mais nous voyons du tungstène pur tous les jours, car il est largement utilisé en génie électrique. Par exemple, les filaments de tungstène dans les lampes à incandescence. Il est également indispensable dans l'électronique radio. Les appareils électroniques ont des cathodes et des anodes faites de ce métal.

Nuances d'alliages

Le traitement du tungstène et du molybdène est difficile mais extrêmement rentable. L'industrie connaît plusieurs marques, parmi lesquelles il y en a de plus en plus courantes. Le tungstène est pur, avec des additifs et en alliages avec d'autres métaux. Ainsi, les nuances BP diffèrent - un alliage de tungstène et de rhénium; VL - avec de l'oxyde de lanthane comme additif; VI - avec de l'oxyde d'yttrium; VT - oxyde de thorium en tant qu'additif; VM - avec additif de silice et de thorium; VA - avec des additifs de silicium-alcali et d'aluminium; HF - tungstène pur.

Le tungstène sert de base aux alliages durs, et un alliage de tungstène et de molybdène est résistant à la chaleur, comme certains autres. De plus, avec sa participation, un acier à outils résistant à l'usure est préparé. De ces alliagesde nombreuses pièces de moteurs sont fabriquées - aviation et espace, dans des appareils à électrovide - diverses pièces et filaments. Comme la densité de ce métal est très élevée, il est utilisé pour les contrepoids, pour les balles et les obus d'artillerie, pour les missiles balistiques (stabilisation du vol, le tungstène peut supporter tous les cent quatre-vingt mille tours par minute), pour les rotors ultra-rapides, des métaux tels que le tungstène, le molybdène sont également utilisés. Leur application, on le voit, est très large et même, pourrait-on dire, élégante.

Domaines d'application

Sans ces terres rares que sont le chrome, le molybdène, le tungstène, ni la médecine ni la physique nucléaire ne peuvent faire aujourd'hui. Les monocristaux de tous les tungstates servent de détecteurs de scintillation des rayons X, ainsi que d'autres rayonnements ionisants. Le ditellurure de tungstène (WTe_{2) est utilisé dans la conversion de l'énergie thermique en énergie électrique. Même le soudage TIG utilise du tungstène comme électrode.}

Les composés de tungstène sont particulièrement largement utilisés. Les matériaux composites et les alliages durs à base de carbure de tungstène sont nécessaires pour l'usinage des métaux et des structures non métalliques. Ceci est particulièrement nécessaire en construction mécanique: fraisage, tournage, burinage, rabotage. Les alliages durs sont désormais indispensables pour le forage de puits et dans l'industrie minière, et pour cela nous avons besoin de tungstène, de molybdène - la production maîtrise les nouvelles technologies avec leur aide.

Types de produits de métaux de terres rares

WS_{2 (sulfure de tungstène) est une graisse haute température qui peut supporter jusqu'à cinq cents degrés Celsius. Lorsqu'un électrolyte solide est produit (piles à combustible à haute température), du trioxyde de tungstène est utilisé. Les industries du textile, de la peinture et du vernis ont considérablement amélioré et compliqué les technologies, utilisant des composés de tungstène comme catalyseur et pigment dans la synthèse organique.}

L'industrie produit une grande variété de produits contenant du tungstène, du molybdène et d'autres métaux de terres rares. Les plus courants sont les électrodes, le fil, la poudre de tungstène, la feuille et la tige. Les électrodes ne fondent jamais et peuvent donc être utilisées pour le soudage d'aciers fortement alliés, de métaux non ferreux et de matériaux de composition chimique différente. Aucune autre électrode ne fournira une soudure aussi résistante.

Molybdène

Les alliages de molybdène et le molybdène lui-même sont des matériaux réfractaires. Dans sa forme pure, il est utilisé sous forme de fil ou de ruban pour les appareils de chauffage - fours électriques, même ceux fonctionnant à l'hydrogène à une température de 1600°C. L'étain et le fil de molybdène sont nécessaires dans l'industrie radioélectronique, ils sont également utilisés dans l'ingénierie des rayons X, le molybdène est utilisé pour fabriquer diverses pièces pour les tubes à rayons X, les lampes électroniques et les appareils à vide.

De plus, le molybdène, comme le tungstène, est largement utilisé pour améliorer les aciers. L'additif au molybdène augmente la résistance, la trempabilité, la résistance à la corrosion et la ténacité. Par conséquent, le tungstène et le molybdène sont utilisés pour créer les produits les plus critiques et les plusprincipaux détails. Pour la dureté, des stellites - chrome et cob alt - sont introduites dans un tel alliage afin de souder les bords des pièces d'usure. Chrome, molybdène, tungstène - un tel alliage est presque impossible à effacer. En outre, il a obtenu l'une des premières places dans un certain nombre d'alliages résistants aux acides et résistants à la chaleur.

Espace

Un alliage de tungstène et de molybdène dans la peau de la tête de toute fusée et avion. En termes de résistance, le tungstène occupe la première place et le molybdène la deuxième place. Cependant, la résistance spécifique à des températures d'environ un millier et demi de degrés Celsius amène les alliages avec du molybdène à la première place. Si les températures sont encore plus élevées, le tungstène et le tantale sont invincibles. Le molybdène est utilisé pour fabriquer des panneaux en nid d'abeille de tous les engins spatiaux volants, des coques de capsules et de fusées qui reviennent sur Terre, des échangeurs de chaleur, des boucliers thermiques, des garnitures de bord d'aile, des stabilisateurs.

Là où les conditions de travail sont difficiles, les métaux de terres rares sont utiles. D'un tel matériau, on peut s'attendre à une résistance élevée à l'oxydation et à l'érosion par les gaz, à une résistance élevée et à une capacité à résister aux chocs. De nombreuses pièces de turboréacteurs et de moteurs de fusée, jupes de queue, aubes de turbine, obturateurs de tuyère, surfaces de contrôle, tuyères de moteur de fusée, etc. - le molybdène fait face à tous ces travaux difficiles.

Sur Terre

Les matériaux prometteurs pour les équipements fonctionnant dans les acides phosphorique, sulfurique et chlorhydrique sont fabriqués à partir de molybdène et de ses alliages. Il est stable même dans le verre fondu, et donc l'industrie du verre utilise largementmolybdène comme électrodes pour la fusion.

Les tiges et les moules pour la coulée à haute pression des alliages de cuivre, de zinc et d'aluminium sont fabriqués à partir de ses alliages. Avec le molybdène, les aciers sont traités sous pression - matrices de presse, matrices, mandrins d'usines de perçage. L'acier au molybdène lui-même est également grandement amélioré.