Автоклавно-содовый способ разложения вольфрамовых концентратов

Введение

Элемент вольфрам открыт шведским химиком Шееле в 1781 гг. Вольфрам был открыт при разложении кислотой минерала "тунгстен" (тяжелый камень), впоследствии названного шеелитом. В 1783 г. было установлено, что новый элемент входит в состав другого минерала - вольфрамита, и в этом же году впервые был получен порошок вольфрама восстановлением триоксида вольфрама углеродом. Вольфрам относится к тугоплавким металлам. По внешнему виду похож на сталь. Тяжелый плотность составляет 19.3г. Тпл. = 3400°С, Ткип. = 5900°С.

Найдено около 15 минералов вольфрама. Наиболее распространённые – это вольфрамит и шеелит.

Вольфрамит – (Fe,Mn)WO₄, представляет собой изоморфную смесь вольфрамата железа – FeWO₄ и вольфрамата марганца – MnWO₄. Если MnWO₄ < 20%, то минерал называется ферберитом, когда MnWO₄ > 80% – гюбнеритом. Смеси, лежащие по составу между этими пределами, называются вольфрамитами. Вольфрамит - минерал черно-коричневого цвета, плотность 7,1¸7,9 г/см³, слабомагнитен.

Шеелит – CaWO₄. Цвет – белый, желтый, серый или бурый; не магнитен, плотность 5,9¸6,1 г/см³, часто содержит примесь повеллита – CaMoO₄.

К другим минералам, не имеющим промышленного значения, относятся:

По минералогическому составу различают два типа месторождений – вольфрамитовые и шеелитовые. Основные месторождения вольфрамовых руд расположены вдоль побережья Тихого океана, причём Азиатские месторождения богаче Американских.

В России выяснены и ведется разработка месторождений в Забайкалье, Амурской области, Западном Алтае, Кавказе. Разные месторождения имеют разный состав.

Состав вольфрамита (Fe,Mn)WO₄:70¸75% WO₃, 7¸14% FeO, ~14% MnO, 0,5¸1,2% CaO, до 2,5% SiO₂, 0,5% SnO₂.

Состав шеелита CaWO₄: 71,6¸79,6% WO₃, 19¸20% CaO, до 7,6% MoO₃, до 0,4% MgO и др.

Cпособы обогащения: гравитация степень извлечения металла в концентрат вольфрамовых руд 65-85%

Нa воздухе вольфрам устойчив. Заметное окисление металла наступает при 400-500 С, при более высоких температурах происходит быстрое окисление. При 600-700 С пары воды быстро окисляют металл.

С азотом вольфрам - выше 2000⁰С с образованием нитридов, которые в отсутствие нитрирующего агента разлагаются при нагревании до 700-800⁰ С.

Твердый углерод и углеродсодержащие газы при 1000-1200°С взаимодействуют с вольфрамом с образованием карбидов (WC, W₂C,). Небольшие примеси карбидов в металле вызывают их хрупкость и сильно понижают электропроводность. Фтор взаимодействует с вольфрамом при обычной температуре. Хлор интенсивно реагирует при 800-1000⁰ С с образованием летучих WC1₆ (температура кипения 337 °С соответственно). Пары иода с вольфрамом и не реагируют.

Пары серы и селена, а также H₂S и H₂Se при температуре выше 400°С взаимодействуют с металлами, образуя дихалькогениды WS₂, WSe₂.

Вольфрам на холоду практически устойчив против действия соляной, серной, азотной к плавиковой кислот любой концентрации, а также царской водки. При нагревании до 80-100 ⁰С происходит медленная коррозия в перечисленных кислотах, кроме плавиковой. Металл быстро растворяется в смеси азотной и плавиковой кислот.

Вольфрам находит широкое применение в современной технике в виде чистого металла и в сплавах, из которых важнейшие - легированные стали, твердые сплавы на основе карбида вольфрама, износостойкие, коррозионно-стойкие и жаропрочные сплавы. До 50 % добываемого вольфрама и используют в черной металлургии для производства легированных сталей и чугунов. Вольфрамовые стали применяют главным образом как инструментальные. Из них важнейшие - быстрорежущие стали, в состав которых вводят, %: W 8-20; Сг 2-7; V 0-2,5; Со 1-5; С 0,5-1,0. Кроме быстрорежущих применяют и другие инструментальные вольфрамовые и хромовольфрамовые стали (с содержанием 1-6% W, 0,4-2% Сг). Кроме того, вольфрам входит в состав магнитных сталей.

Металлические вольфрам. Вольфрам в виде прутков, проволоки, листа и различных кованых деталей применяют в производстве электроламп, радиоэлектронике и рентгенотехнике. Вольфрам - лучший материал для изготовления нитей и спиралей в лампах накаливания. Высокая рабочая температура (2200-2500 °С) обеспечивает высокую светоотдачу, а малая скорость испарения - длительный срок службы нитей. Из вольфрамовой проволоки изготовляют катоды прямого накала и сетки электронных генераторных ламп, катоды высоковольтных выпрямителей, подогреватели катодов косвенного накала электронных приборов [1].

Автоклавно-содовый способ разложения вольфрамовых концентратов