O`zbekiston respublikasi oliy va o`rta maxsus ta`lim vazirligi toshkent kimyo-texnologiya instituti

2-bob. Volfram ishlab chiqarishning nazariy jihatlari


Volfram ishlab chiqarish murakkab kimyoviy-metallurgiya jarayon boʻlib, bir qator murakkab texnologik muammolarni hal qiladi (oz miqdorda shu metallar boʻlgan rudalardan volframni kontsentratlarga aylantirish; kontsentratlar va shlaklarni kimyoviy-texnologik jarayonlar bilan qayta ishlash; sof tuzlarga aylantirish). vodorodli metall angidridlari; kukunlardan novdalar ishlab chiqarish metall-keramika usullari, payvandlangan novdalarni yarim tayyor mahsulotlarga qayta ishlash). Volfram olishning bunday murakkab jarayoni o'tga chidamli metallarning yuqori narxini va ularni xom ashyodan chiqindilarni ishlatishgacha bo'lgan ishlab chiqarishning barcha texnologik bosqichlarida to'liq qazib olish zarurligini belgilaydi.
Sof o‘tga chidamli metallarni olish yanada murakkab texnologik jarayon bo‘lib, unda metallarni tozalash va eritish uchun ilg‘or vakuum-elektrotermik jarayonlar, sof tuzlar kristallanadigan eritmalarni tozalash uchun ekstraktsiya va ion almashinish jarayonlari keng qo‘llaniladi.².
Volframni rudalardan kontsentratlar va tuzlarga chiqarishni ko'paytirish nafaqat texnologiyani takomillashtirish va rudalarni qayta ishlashning kombinatsiyalangan sxemalarini qo'llash, balki turdosh tarmoqlarda, masalan, ishlab chiqarishda qo'llaniladigan jarayonlarni qo'llash orqali ham mumkin. nodir va nodir yer metallari:
volframni xlorlash va almashinish reaktsiyalarini rivojlantirish orqali oksixloridlar shaklida tanlab olish;
Kambag'al va nostandart kontsentratlarni oksidlovchi va sulfitli elektr eritish usuli bilan natriy volframni elektrotermik ishlab chiqarish; kimyoviy volfram metall
Volfram tannarxini yanada pasaytirish barcha qimmatli komponentlarni, xususan, reniy, vismut, skandiy, germaniy, flor shpatini, scheelitni gidrometallurgik qayta ishlash eritmalaridan oksidlar ko'rinishidagi metallarni ajratib olish bilan bog'liq holda rudalardan kompleks foydalanish bilan mumkin. , volframit va molibdenit kontsentratlari, mavjud jarayonlarni faollashtirish bilan, titan asosidagi korroziyaga qarshi materiallardan tayyorlangan yangi turdagi uskunalardan foydalanish tufayli, o'tga chidamli metallar gidrometallurgiyasida ultratovushdan foydalanganda, oksidlangan molibdenit rudalaridan foydalanganda, metall. va metall bo'lmagan chiqindilar.
Metall volfram
Volframning qiymati, ayniqsa, turli metallar - temir, nikel, xrom, kobalt, molibden, turli miqdorda po'latning bir qismi bo'lgan qotishmalar hosil qilish qobiliyati bilan kuchayadi. Po'latga oz miqdorda qo'shilgan volfram tarkibida mavjud bo'lgan oltingugurt, fosfor, mishyakning zararli aralashmalari bilan reaksiyaga kirishadi va ularning salbiy ta'sirini zararsizlantiradi. Natijada, volfram qo'shilgan po'lat yuqori qattiqlik, refrakterlik, elastiklik va kislota qarshiligini oladi.
Damashq po'latidan yasalgan pichoqlarning yuqori sifatini hamma biladi, unda volfram aralashmalarining bir necha foizi mavjud. Shuningdek, ichida. 1882 yilda volfram o'q ishlab chiqarishda qo'llanila boshlandi. Qurol po'lati, zirhli teshuvchi qobiqlarda ham volfram mavjud³.
Volfram qo'shimchasi bo'lgan po'lat avtomobillar va temir yo'l vagonlari uchun bardoshli buloqlar, buloqlar va turli mexanizmlarning muhim qismlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Volfram po'latdan yasalgan relslar og'ir yuklarga bardosh beradi va an'anaviy po'latdan yasalgan relslarga qaraganda ancha uzoqroq xizmat qiladi. 91,8% volfram qo'shilgan po'latning ajoyib xususiyati uning o'z-o'zidan qotib qolish qobiliyatidir, ya'ni yuk va haroratning oshishi bilan bu po'lat yanada mustahkamlanadi. Bu xususiyat "yuqori tezlikda ishlaydigan po'lat" deb ataladigan asboblarning butun seriyasini ishlab chiqarish uchun asos bo'ldi. Undan kesgichlardan foydalanish bir vaqtning o'zida metall kesish dastgohlarida qismlarni qayta ishlash tezligini bir necha bor oshirishga imkon berdi.
Va shunga qaramay, yuqori tezlikli po'latdan yasalgan asboblar kesish tezligi bo'yicha karbid asboblaridan 35 baravar sekinroq. Bularga volframning uglerod (karbidlar) va bor (boridlar) bilan birikmalari kiradi. Bu qotishmalar qattiqligida olmosga yaqin. Agar barcha moddalarning eng qattiqi - olmosning shartli qattiqligi 10 ball (Mohs shkalasi bo'yicha) bilan ifodalansa, volfram karbidining qattiqligi 9,8 ni tashkil qiladi. O'ta qattiq qotishmalar orasida volfram bilan uglerodning taniqli qotishmasi va kobalt qo'shilishi - bu g'alaba qozonadi. Pobeditning o'zi ishlatilmaydigan bo'lib qoldi, ammo bu nom qattiq qotishmalarning butun guruhiga nisbatan saqlanib qoldi. Mashinasozlik sanoatida zarb presslari uchun qoliplar ham qattiq qotishmalardan tayyorlanadi. Ular po'latdan ming marta sekinroq eskiradi.
Volframni qo'llashning ayniqsa muhim va qiziqarli sohasi - bu elektr cho'g'lanma lampalarning filamentlarini (filamentlarini) ishlab chiqarish. Sof volfram lampochkaning filamentlarini tayyorlash uchun ishlatiladi. Issiq volfram filamenti chiqaradigan yorug'lik kunduzgi yorug'likka yaqin. Va volfram filamentli chiroq chiqaradigan yorug'lik miqdori boshqa metallardan (osmiy, tantal) yasalgan filamentlardan lampalarning nurlanishidan bir necha baravar yuqori. Volfram filamentli elektr lampalarning yorug'lik emissiyasi (yorug'lik samaradorligi) ilgari ishlatilgan uglerod filamentli lampalarga qaraganda 10 baravar yuqori. Yorqinlikning yorqinligi, chidamliligi, energiya iste'moli samaradorligi, past metall narxi va volfram filamentli elektr lampalar ishlab chiqarish qulayligi ularni yoritishda eng keng qo'llashni ta'minladi.⁴.
Volframdan foydalanishning keng imkoniyatlari mashhur amerikalik fizik Robert Uilyams Vudning kashfiyoti natijasida ochildi. Tajribalarning birida R. Vud o'zining konstruktsiyasi katod trubasining oxirgi qismidan volfram filamentining porlashi elektrodlar batareyadan uzilganidan keyin ham davom etishiga e'tibor qaratdi. Bu uning zamondoshlarida shu qadar taassurot qoldirdiki, R. Vud sehrgar deb atala boshladi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, qizdirilgan volfram filamenti atrofida vodorod molekulalarining termal dissotsiatsiyasi sodir bo'ladi, ular alohida atomlarga bo'linadi. Energiya o'chirilgandan so'ng, vodorod atomlari molekulalarga qayta birlashadi va bunda yupqa volfram filamentini isitish va uning porlashiga olib keladigan katta miqdorda issiqlik energiyasi chiqariladi. Ushbu ta'sirga asoslanib, metallni payvandlashning yangi turi - atom vodorodi, bu turli xil po'latlarni, alyuminiy, mis va guruchlarni yupqa qatlamlarda toza va tekis tikuv bilan payvandlash imkonini berdi. Metall volfram elektrodlar sifatida ishlatiladi. Volfram elektrodlari keng tarqalgan argonli payvandlashda ham qo'llaniladi.
Kimyo sanoatida kislotalar va ishqorlarga juda chidamli bo'lgan volfram simi turli filtrli ekranlarni tayyorlash uchun ishlatiladi. Volfram shuningdek, katalizator sifatida qo'llanilishini topdi, uning yordami bilan ular texnologik jarayonda kimyoviy reaktsiyalar tezligini o'zgartiradilar. Volfram birikmalari guruhi sanoat va laboratoriya sharoitida oqsil va boshqa organik va noorganik birikmalarni aniqlash uchun reaktiv sifatida ishlatiladi.
Volfram birikmalari
Volfram trioksidi (WO3) volfram karbidlari va galogenidlarini ishlab chiqarish uchun shisha va keramika ranglarini bo'yashda sariq pigment sifatida ishlatiladi. U uglevodorodlarni gidrogenlash va yorilish katalizatoridir.
Tungstik kislota (H2WO4) to'qimachilik sanoatida mordan va bo'yoq sifatida ishlatiladi.
Tungstik kislota volfram ishlab chiqarishda oraliq mahsulotdir.
Volfram karbid (WC) muhandislikda yuqori qattiqlik va korroziyaga chidamlilikni talab qiladigan asboblarni ishlab chiqarishda, shuningdek, o'rtacha zarba yuklari bilan kuchli abraziv aşınma sharoitida ishlaydigan qismlarning aşınmaya bardoshli qoplamasi uchun faol qo'llaniladi. Ushbu material turli xil kesgichlar, abraziv disklar, matkaplar, kesgichlar, burg'ulash uchlari va boshqa kesish asboblarini ishlab chiqarishda qo'llaniladi. "G'alaba" deb nomlanuvchi karbidning navi 90% volfram karbididir.
Shunday qilib, bizning kurs ishimizning ikkinchi bobida biz ikkinchi rejalashtirilgan vazifani hal qildik, ya'ni: biz volfram ishlab chiqarishning bir nechta variantlarining nazariy jihatlarini o'rgandik.


3-bob

Volfram qotishma qoʻshimchasi sifatida poʻlat ishlab chiqarishda, qattiq issiqlikka chidamli qotishmalarda, elektrotexnikada, kislotaga chidamli va maxsus qotishmalar ishlab chiqarishda, kimyo sanoatida keng qoʻllaniladi.

Uzoq vaqt davomida volframning 60% dan ortig'i metallurgiyada asbob, zanglamaydigan qotishma va maxsus po'latlarni ishlab chiqarish uchun ishlatilgan. Po'latga 1-20% volfram qo'shilishi unga mustahkamlik, qattiqlik, o'tga chidamlilik, o'z-o'zidan qotib qolish, kislotaga chidamlilik beradi, elastiklik chegarasi va kuchlanish kuchini oshiradi. Hozirgi vaqtda karbid ko'rinishidagi volframning 55% burg'ulash uchlari, sim o'tkazgichlar, matritsalar, buloqlar, pnevmatik asboblar qismlari va dvigatel klapanlari uchun ishlatiladigan qattiq qotishmalarni tayyorlash uchun ishlatiladi. Og'ir eskirgan qismlarni qoplash uchun volfram (3-15%), xrom (25-35%) va kobalt (45-65%) 0,5-2,7% uglerod aralashmasidan iborat qattiq qotishmalar qo'llaniladi. Mis va kumush bilan volfram qotishmalari yaxshi aloqa materiallari bo'lib, pichoq kalitlari, kalitlari va boshqalarning ishchi qismlarida qo'llaniladi.⁵.
Metall volfram elektr lampalardagi filamentlar, vodorod bilan payvandlash uchun elektrodlar, platina o'rnini bosuvchi elektrodlar, 3000 ° C dan yuqori haroratlarda ishlaydigan yuqori haroratli elektr pechlarning isitgichlari, termojuftlar, X- katodlari uchun optik pirometrlarning giroskoplaridagi rotorlar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. nurli naychalar, vakuum uskunalari, radio qurilmalar, rektifikatorlar va galvanometrlar.
Volfram birikmalari bo'yoq sifatida, matolarni olovga chidamli va suvga chidamli qilish uchun ishlatiladi.
AQSHda volfram (%) 68 tasi metallga ishlov berish, togʻ-kon sanoati va qurilish sanoati uchun mashina va uskunalar ishlab chiqarishda, 12 tasi lampalar va armatura ishlab chiqarishda, 12 tasi elektronika va transport sanoatida, 5 tasi kimyo sanoatida va 5 tasi ishlatiladi. 3 boshqa sohalarda.
20 ta volfram minerallari ma'lum. Volframit guruhi va sheelitning eng keng tarqalgan minerallari sanoat ahamiyatiga ega. Kamroq tarqalgan volframit sulfid - volfram (WS2), shuningdek, oksidga o'xshash birikmalar - volfram, ferro - va kuprotungstit, gidrotungstit. Psilomelanlar, volfram ko'p bo'lgan vatkalar juda keng tarqalgan.⁶.
Ekzogen sharoitda vulfenit guruhining minerallari hosil bo'ladi: stolsit - bPbWO4 scheelit bilan izostrukturali va uning monoklinik xili - raspit - aPbWO4.
Volframit guruhi MnWO4 va FeWO4 izomorf seriyasining minerallari bilan ifodalanadi.
Ishga ko'ra, AQShda volfram iste'moli 7,4 ming tonnadan (2010 yil) 34,7 ming tonnaga (2018 yil), kapitalistik mamlakatlarda 25,9 ming tonnadan (2010 yil) 61,2 ming tonnagacha (2018 yil) oshadi.
Maxsus po'latlar ishlab chiqarishda qo'shimcha sifatida ishlatiladigan ferrotungsten volfram konsentratlaridan kamaytiruvchi (ko'mir, alyuminiy, kremniy) ishtirokida elektr kamon pechlarida eritiladi. Zaryadga temir qoldiqlari qo'shiladi va shlaklar hosil qilish uchun oqimlar (dolomit, ohak) qo'shiladi.
Volfram konsentratlarini qayta ishlash.
Volfram konsentratlarini vol trioksidga qayta ishlashning texnologik sxemalaridaFram, quyidagi asosiy bosqichlarni ajratib ko'rsatish mumkin:
1) konsentratni ochish;
2) har xil volfram birikmalarini olish (H2W04, WO3);
3) metall ishlab chiqarish (chang va ixcham).
Ochish usuliga ko'ra, barcha texnologik variantlar gidroksidi (ochilish Na2CO 3, NaOH tomonidan amalga oshiriladi) va ochuvchi reagentlar sifatida xlorid yoki nitrat kislotalardan foydalangan holda kislotali bo'lganlarga bo'linadi. Ochishda, birinchi variantga ko'ra, natriy volfram eritmalari olinadi, undan keyin volfram birikmalari olinadi (118-rasm). Ikkinchi variantda texnik volfram kislotasi olinadi, u aralashmalardan tozalanadi, so'ngra sof volfram birikmalari ajratiladi.
O'z navbatida, gidroksidi ochish variantlari piro- (sinterlash, termoyadroviy) va gidrometallurgik (avtoklavlarda soda eritmalari bilan ishlov berish) bo'lishi mumkin. Ochilish operatsiyalarining maqsadi volframni suvda oson eriydigan birikmaga (Na2WO4) aylantirishdir.
Sinterlash kontsentratlari
Volfram konsentratlarini soda bilan sinterlash 800-850 ° S haroratda quvurli aylanadigan pechlarda amalga oshiriladi. Reaksiyalar bo'yicha nazariy jihatdan talab qilinadigan miqdorning 160% soda iste'moli bilan ochilish darajasi 98-99% ni tashkil qiladi.