Вольфрам

Вольфрам

Вольфрам является химическим элементом, получившим в периодической системе порядковый номер 74. Вольфрам, обозначающийся символом W (латинский Wolframium), это твёрдый, самый тугоплавкий, серый переходной металл. Температура плавления выше только у неметаллического элемента – углерода. Элемент получил название Wolframium от минерала вольфрамит, о котором в XVI веке было известно как о «волчьей пене» («Spuma lupi» на латинском и «Wolf Rahm» на немецком языке). Дело в том, что вольфрам при сопровождении оловянных руд, переводя олово в пену шлаков, мешал его выплавлять. Об этом говорили так: «поедает олово, подобно волку, пожирающему овцу».

Во Франции, Великобритании и США вольфрам называют «tungsten», со шведского переводится как «тяжёлый камень». Шведский химик Шееле в 1781 году обрабатывал минерал шеелит азотной кислотой, в результате чего был получен жёлтый «тяжёлый камень» или триоксид вольфрама. Братья Элюар в 1783 году сообщили о получении жёлтой окиси нового металла, растворимой в аммиаке, и самого металла.

Среднее содержание вольфрама в земной коре составляет около 1,3 г/т. В горных породах содержится: ультраосновных – 0,1 г/т, основных – 0,7 г/т, средних – 1,2 г/т и кислых – 1,9 г/т. Как правило, в природе вольфрам встречается в виде окисленных сложных соединениях, которые образованы оксидами марганца, железа, кальция, меди, тория, свинца и редкоземельных элементов с триокисью вольфрама WO3. Однако промышленное значение имеет непосредственно шеелит и вольфрамит. Самыми крупными запасами вольфрама обладают США, Китай, Канада и Казахстан. А мировое производства этого металла составляет порядка 50 тысяч тонн в год, из них 41 тысяча тонн – в Китае.

Получают вольфрам через подстанцию, где выделяют триоксид WO3 из рудных концентратов и восстанавливают водородом до металлического порошка при температуре около 700 градусов Цельсия. Так как вольфрам обладает высокой температурой плавления, используется метод порошковой металлургии, при котором полученный порошок прессуют, при температуре 1200-1300 градусов Цельсия спекают в атмосфере водорода, а затем через него пропускают электрический ток. При этом металл нагревается до 3000 градусов Цельсия и спекается в монолит. Далее для получения монокристаллической формы и очистки применяется зонная плавка.

Вольфрам – это светло-серый металл, обладающий самой высокой температурой плавления (около 3380 градусов Цельсия) и кипения (около 5900 градусов Цельсия). Примерно такой температурой обладает фотосфера Солнца. По плотности вольфрам уступает золоту лишь на 0,02 г/см3 – 19,30 г/см3. Твёрдость вольфрама по Бринеллю составляет 488 кг/мм2. Вольфрам, являясь парамагнетиком, имеет магнитную восприимчивость, равную 0,32•10−9. Скорость звука монолитном вольфраме 4290 м/с. Удельное электрического сопротивление при 2700 градусах Цельсия - 904•10−9 Ом•м, при 20 градусах Цельсия - 55•10−9 Ом•м.

Вольфрам проявляет валентность от двух до шести. 6-валентных вольфрам наиболее устойчив. Этот металл обладает высокой коррозионной стойкостью. В ряду напряжений вольфрам занимает следующую после водорода позицию. С поверхности вольфрам окисляется в царской водке и азотной кислоте.

Широкое применение вольфрам получил в осветительных приборах в качестве нитей накаливания, в кинескопах и иных вакуумных трубках. Из-за высокой плотности вольфрам служит основой тяжёлых сплавов, используемых для бронебойных сердечников артиллерийских орудий, гироскопов, противовесов. Для аргоно-дуговой сварки применяют электроды именно из вольфрама. Из него также производят хирургические инструменты, танковую броню, важные детали ракет и самолётов, оболочки торпед. Вольфрам используют в высокотемпературных печах в качестве нагревательных элементов.

Стоимость металлического вольфрама с чистотой порядка 99% на последний квартал 2010 года составляла около 42 американских долларов за килограмм. Около 55 долларов США за один килограмм вольфрама платили в мае 2011 года.