Fino podešavanje volframovih koncentrata na elektromagnetskom separatoru. Obogaćivanje ruda i naslaga kositra i volframa. Značajne rezerve minerala u mnogim ležištima Uzbekistana omogućuju izgradnju velikih visokomehaniziranih rudarskih i obogaćivanja.
Vladivostok
napomena
U ovom radu razmatraju se tehnologije obogaćivanja scheelita i volframita.
Tehnologija obogaćivanja volframovih ruda uključuje: prethodnu koncentraciju, obogaćivanje zdrobljenih proizvoda preliminarne koncentracije za dobivanje skupnih (grubih) koncentrata i njihovu rafinaciju.
Ključne riječi
Šeelit ruda, volframit ruda, teška srednja separacija, jigging, gravitacijski metod, elektromagnetsko odvajanje, flotacija.
1. Uvod 4
2. Predkoncentracija 5
3. Tehnologija obogaćivanja ruda volframita 6
4. Tehnologija obogaćivanja šeelitskih ruda 9
5. Zaključak 12
Literatura 13
Uvod
Volfram je srebrno-bijeli metal visoke tvrdoće i vrelišta od oko 5500°C.
Ruska Federacija ima velike istražene rezerve. Njegov potencijal rude volframa procjenjuje se na 2,6 milijuna tona volframovog trioksida, u čemu su dokazane rezerve 1,7 milijuna tona ili 35% svjetskih.
Polja u razvoju u Primorskom kraju: Vostok-2, OJSC Primorsky GOK (1,503%); Lermontovskoye, AOOT Lermontovskaya GRK (2,462%).
Glavni minerali volframa su šeelit, hübnerit i volframit. Ovisno o vrsti minerala, rude se mogu podijeliti u dvije vrste; šeelit i volframit (huebnerit).
Pri preradi ruda koje sadrže volfram koriste se gravitacijske, flotacijske, magnetske, kao i elektrostatičke, hidrometalurške i druge metode.
preliminarna koncentracija.
Najjeftinije i ujedno vrlo produktivne metode predkoncentracije su one gravitacijske, kao što su odvajanje teških medija i jigging.
Teška medijska odvojenost omogućuje stabilizaciju kvalitete hrane koja ulazi u glavne cikluse prerade, odvajanje ne samo otpadnog proizvoda, već i odvajanje rude na bogatu grubo raspršenu i lošu fino raspršenu rudu, često zahtijevajući bitno različite sheme prerade, budući da se razlikuju izrazito u materijalnom sastavu. Proces je karakteriziran najvećom preciznošću odvajanja gustoće u usporedbi s drugim gravitacijskim metodama, što omogućuje postizanje visokog iskorištenja vrijedne komponente uz minimalni prinos koncentrata. Kod obogaćivanja rude u teškim suspenzijama dovoljna je razlika u gustoći izdvojenih komada od 0,1 g/m3. Ova metoda se može uspješno primijeniti na grubo rasprostranjene rude volframita i scheelite-kvarca. Rezultati studija o obogaćivanju volframovih ruda iz ležišta Pun-les-Vignes (Francuska) i Borralha (Portugal) u industrijskim uvjetima pokazali su da su rezultati dobiveni obogaćivanjem u teškim suspenzijama puno bolji nego kada se obogaćuju samo na strojevima za šivanje - u tešku frakciju se iskoristilo više od 93% rude.
Jigging u usporedbi s teškim-srednjim obogaćivanjem, zahtijeva manje kapitalnih izdataka, omogućuje obogaćivanje materijala u širokom rasponu gustoće i finoće. Veliki jigging ima široku primjenu u obogaćivanju velikih i srednje raspršenih ruda koje ne zahtijevaju fino mljevenje. Primjena jigginga poželjna je kod obogaćivanja karbonatnih i silikatnih ruda skarn, venskih naslaga, dok bi vrijednost kontrastnog omjera ruda po gravitacijskom sastavu trebala prelaziti jedan.
Tehnologija obogaćivanja ruda volframita
Velika specifična težina minerala volframa i krupnozrnasta struktura volframitnih ruda omogućuju široku primjenu gravitacijskih procesa u njihovom obogaćivanju. Za postizanje visokih tehnoloških pokazatelja potrebno je u gravitacijskoj shemi kombinirati aparate s različitim karakteristikama odvajanja, pri čemu je svaka prethodna operacija u odnosu na sljedeću takoreći pripremna, poboljšavajući obogaćivanje materijala. Shematski dijagram obogaćivanja volframitnih ruda prikazan je na sl. jedan.
Odbijanje se koristi počevši od veličine po kojoj se jalovina može identificirati. Ova operacija se također koristi za odvajanje grubo raspršenih koncentrata volframa s naknadnim ponovnim mljevenjem i obogaćivanjem jalovine. Osnova za odabir sheme jigginga i veličine obogaćenog materijala su podaci dobiveni odvajanjem gustoće materijala s veličinom od 25 mm. Ako su rude fino raspršene i preliminarne studije pokazuju da je za njih neprihvatljivo obogaćivanje velikih dimenzija i šivanje, tada se ruda obogaćuje tokovima male debljine koji nose suspenziju, što uključuje obogaćivanje na vijčanim separatorima, mlaznim žljebovima, konusnim separatorima, bravama , tablice koncentracije. Postupnim mljevenjem i postupnim obogaćivanjem rude ekstrakcija volframita u grube koncentrate je potpunija. Grubi gravitacijski koncentrati volframita dovedeni su u standard prema razvijenim shemama korištenjem mokrih i suhih metoda obogaćivanja.
Bogati koncentrati volframita obogaćuju se elektromagnetskom separacijom, dok se elektromagnetska frakcija može kontaminirati željezo-cink mješavinom, mineralima bizmuta i djelomično arsenom (arsenopirit, skorodit). Za njihovo uklanjanje koristi se magnetizirajuće prženje koje povećava magnetsku osjetljivost željeznih sulfida, a istovremeno se u obliku plinovitih oksida uklanjaju sumpor i arsen koji su štetni za volframove koncentrate. Volframit (hubnerit) se dodatno ekstrahira iz mulja flotacijom pomoću sakupljača masnih kiselina i dodatkom neutralnih ulja. Grube gravitacijske koncentrate relativno je lako dovesti do standarda pomoću električnih metoda obogaćivanja. Flotacija i flotacijska gravitacija provode se uz dovod ksantata i sredstva za napuhavanje u slabo alkalnom ili slabo kiselom mediju. Ako su koncentrati kontaminirani kvarcom i lakim mineralima, onda se nakon flotacije podvrgavaju ponovnom čišćenju na tablicama koncentracije.
Slične informacije.
Volframove rude u našoj zemlji prerađivale su se na velikim GOK-ovima (Orlovsky, Lermontovsky, Tyrnauzsky, Primorsky, Dzhidinsky VMK) prema sada već klasičnim tehnološkim shemama s višestupanjskim mljevenjem i obogaćivanjem materijala podijeljenim u uske klase veličine, u pravilu, u dvije ciklusi: primarno gravitacijsko obogaćivanje i fino ugađanje grubih koncentrata raznim metodama. To je zbog niskog sadržaja volframa u obrađenim rudama (0,1-0,8% WO3) i visokih zahtjeva za kvalitetom koncentrata. Primarno obogaćivanje za krupno raspršene rude (minus 12+6 mm) obavljeno je jiggingom, a za srednje, fino i fino raspršene rude (minus 2+0,04 mm) korišteni su pužni aparati različitih izmjena i veličina.
Godine 2001. tvornica volfram-molibdena Dzhida (Buryatia, Zakamensk) prestala je s radom, akumulirajući nakon nje tehnogeno nalazište volframa Barun-Naryn, višemilijunsko po količini pijeska. Od 2011. Zakamensk CJSC prerađuje ovo ležište u modularnom pogonu za preradu.
Tehnološka shema temeljila se na obogaćivanju u dva stupnja na Knelson centrifugalnim koncentratorima (CVD-42 za glavni rad i CVD-20 za čišćenje), ponovnom mljevenju srednje mase i flotaciji masivnog gravitacijskog koncentrata kako bi se dobio koncentrat KVGF klase. Tijekom rada uočeni su brojni čimbenici u radu Knelson koncentratora koji negativno utječu na ekonomsku učinkovitost prerade pijeska, a to su:
Visoki operativni troškovi, uklj. troškovi energije i troškovi rezervnih dijelova, što je, s obzirom na udaljenost proizvodnje od proizvodnih kapaciteta i povećanu cijenu električne energije, ovaj čimbenik od posebne važnosti;
Nizak stupanj ekstrakcije volframovih minerala u gravitacijski koncentrat (oko 60% rada);
Složenost ove opreme u radu: s fluktuacijama u materijalnom sastavu obogaćenih sirovina, centrifugalni koncentratori zahtijevaju intervenciju u procesnim i radnim postavkama (promjene tlaka fluidizirajuće vode, brzine rotacije posude za obogaćivanje), što dovodi do fluktuacija u karakteristikama kvalitete dobivenih gravitacijskih koncentrata;
Značajna udaljenost proizvođača i, kao rezultat, dugo čekanje na rezervne dijelove.
U potrazi za alternativnom metodom gravitacijske koncentracije, Spirit je proveo laboratorijska ispitivanja tehnologije odvajanje vijaka korištenjem industrijskih vijčanih separatora SVM-750 i SVSH-750 proizvođača LLC PK Spirit. Obogaćivanje se odvijalo u dvije operacije: glavnoj i kontrolnoj uz zaprimanje tri proizvoda obogaćivanja – koncentrata, sredine i jalovine. Svi proizvodi obogaćivanja dobiveni kao rezultat pokusa analizirani su u laboratoriju ZAO Zakamensk. Najbolji rezultati prikazani su u tablici. jedan.
Stol 1. Rezultati odvajanja vijaka u laboratorijskim uvjetima
Dobiveni podaci pokazali su mogućnost korištenja pužnih separatora umjesto Knelsonovih koncentratora u operaciji primarnog obogaćivanja.
Sljedeći korak bio je provođenje poluindustrijskih ispitivanja postojeće sheme obogaćivanja. Probno poluindustrijsko postrojenje montirano je s vijčanim uređajima SVSH-2-750, koji su ugrađeni paralelno s koncentratorima Knelson CVD-42. Obogaćivanje je obavljeno u jednoj operaciji, dobiveni proizvodi su poslani dalje prema shemi operativnog postrojenja za obogaćivanje, a uzorkovanje je provedeno izravno iz procesa obogaćivanja bez zaustavljanja rada opreme. Pokazatelji poluindustrijskih ispitivanja prikazani su u tablici. 2.
Tablica 2. Rezultati usporednih poluindustrijskih ispitivanja pužnih aparata i centrifugalnih koncentratoraknelson
|
Indikatori |
Izvorna hrana |
Koncentrat |
|||
|
Oporavak, % |
|||||
Rezultati pokazuju da je obogaćivanje pijeska učinkovitije na vijčanim aparatima nego na centrifugalnim koncentratorima. To se prevodi u manji prinos koncentrata (16,87% naspram 32,26%) s povećanjem iskorištenja (83,13% naspram 67,74%) u koncentrat minerala volframa. To rezultira višom kvalitetom koncentrata WO3 (0,9% naspram 0,42%),
Volfram je najvatrostalniji metal s talištem od 3380°C. I to određuje njegov opseg. Također je nemoguće izgraditi elektroniku bez volframa, čak je i nit u žarulji volfram.
I, naravno, svojstva metala određuju poteškoće u njegovom dobivanju ...
Prvo morate pronaći rudu. To su samo dva minerala - šeelit (kalcijev volframat CaWO 4) i volframit (željezo i mangan volframat - FeWO 4 ili MnWO 4). Potonji je poznat od 16. stoljeća pod nazivom "vučja pjena" - "Spuma lupi" na latinskom, odnosno "Wolf Rahm" na njemačkom. Ovaj mineral prati rude kositra i ometa taljenje kositra, pretvarajući ga u trosku. Stoga ga je moguće pronaći već u antici. Bogate volframove rude obično sadrže 0,2 - 2% volframa. U stvarnosti, volfram je otkriven 1781.
Međutim, pronaći ovo je najjednostavnija stvar u rudarstvu volframa.
Dalje - rudu treba obogatiti. Postoji hrpa metoda i sve su prilično složene. Prvo, naravno. Zatim - magnetska separacija (ako imamo volframit sa željeznim volframitom). Sljedeće je gravitacijsko odvajanje, jer je metal vrlo težak i ruda se može isprati, slično kao pri kopanju zlata. Sada i dalje koriste elektrostatičko odvajanje, ali je malo vjerojatno da će metoda biti korisna ubojici.
Dakle, odvojili smo rudu od otpadne stijene. Ako imamo scheelite (CaWO 4), onda se sljedeći korak može preskočiti, a ako volframit, onda ga trebamo pretvoriti u scheelite. Za to se volfram ekstrahira otopinom sode pod tlakom i na povišenoj temperaturi (proces se odvija u autoklavu), nakon čega slijedi neutralizacija i taloženje u obliku umjetnog scheelita, t.j. kalcijev volframat.
Također je moguće sinterirati volframit s viškom sode, tada ne dobivamo kalcij, već natrijev volframit, što nije toliko značajno za naše potrebe (4FeWO 4 + 4Na 2 CO 3 + O 2 = 4Na 2 WO 4 + 2Fe 2 O 3 + 4CO 2).
Sljedeća dva koraka su ispiranje CaWO 4 -> H 2 WO 4 vodom i razgradnja vrućom kiselinom.
Možete uzeti različite kiseline - klorovodičnu (Na 2 WO 4 + 2HCl \u003d H 2 WO 4 + 2NaCl) ili dušičnu.
Kao rezultat, izolirana je volframova kiselina. Potonji se kalcinira ili otopi u vodenoj otopini NH 3, iz koje se isparavanjem kristalizira paravolframat.
Kao rezultat, moguće je dobiti glavnu sirovinu za proizvodnju volframa - WO 3 trioksid dobre čistoće.
Naravno, postoji i metoda za dobivanje WO 3 pomoću klorida, kada se volfram koncentrat tretira klorom na povišenoj temperaturi, ali ta metoda neće biti jednostavna za ubojicu.
Volframovi oksidi se mogu koristiti u metalurgiji kao aditiv za legiranje.
Dakle, imamo volfram trioksid i ostaje jedna faza - redukcija na metal.
Ovdje postoje dvije metode - redukcija vodika i redukcija ugljika. U drugom slučaju, ugljen i nečistoće koje on uvijek sadrži reagiraju s volframom i stvaraju karbide i druge spojeve. Stoga volfram izlazi “prljav”, lomljiv, a za elektroniku je vrlo poželjan čist, jer imajući samo 0,1% željeza volfram postaje krhak i iz njega je nemoguće izvući najtanju žicu za filamente.
Tehnički proces s ugljenom ima još jedan nedostatak - visoku temperaturu: 1300 - 1400 ° C.
Međutim, proizvodnja s redukcijom vodika također nije dar.
Proces redukcije se odvija u posebnim cijevnim pećima, grijanim na način da, dok se kreće duž cijevi, “čamac” s WO3 prolazi kroz nekoliko temperaturnih zona. Prema njemu struji mlaz suhog vodika. Oporavak se događa i u "hladnim" (450...600°C) iu "vrućim" (750...1100°C) zonama; u "hladnom" - do najnižeg oksida WO 2, zatim - do elementarnog metala. Ovisno o temperaturi i trajanju reakcije u "vrućoj" zoni mijenjaju se čistoća i veličina zrna volframa u prahu koji se oslobađaju na stijenkama "čamca".
Dakle, dobili smo čisti metalni volfram u obliku najmanjeg praha.
Ali ovo još nije ingot metala od kojeg se nešto može napraviti. Metal se dobiva metalurgijom praha. Odnosno, prvo se preša, sinterira u atmosferi vodika na temperaturi od 1200-1300 ° C, a zatim se kroz njega propušta električna struja. Metal se zagrijava na 3000 °C i dolazi do sinteriranja u monolitni materijal.
Međutim, radije nam ne trebaju ingoti ili čak šipke, već tanka volframova žica.
Kao što razumijete, ovdje opet nije sve tako jednostavno.
Izvlačenje žice se izvodi pri temperaturi od 1000°C na početku procesa i 400-600°C na kraju. U ovom slučaju se ne zagrijava samo žica, već i matrica. Grijanje se provodi plamenom plinskog plamenika ili električnim grijačem.
Istodobno, nakon izvlačenja, volframova žica je premazana grafitnom mašću. Površina žice mora se očistiti. Čišćenje se provodi žarenjem, kemijskim ili elektrolitičkim jetkanjem, elektrolitičkim poliranjem.
Kao što možete vidjeti, zadatak dobivanja jednostavne volframove niti nije tako jednostavan kao što se čini. I ovdje su opisane samo glavne metode, sigurno ima puno zamki.
I, naravno, čak i sada volfram je skup metal. Sada jedan kilogram volframa košta više od 50 dolara, isti molibden je gotovo dva puta jeftiniji.
Zapravo, postoji nekoliko namjena za volfram.
Naravno, glavni su radio i elektrotehnika, gdje ide volframova žica.
Sljedeća je izrada legiranih čelika koji se odlikuju posebnom tvrdoćom, elastičnošću i čvrstoćom. Dodan zajedno s kromom u željezo, daje takozvane brzorezne čelike, koji zadržavaju tvrdoću i oštrinu čak i kada se zagrijavaju. Koriste se za izradu glodala, svrdla, rezača, kao i drugih alata za rezanje i bušenje (općenito, u alatu za bušenje ima puno volframa).
Od njega se izrađuju zanimljive legure volframa s renijem - visokotemperaturni termoelementi koji rade na temperaturama iznad 2000 ° C, iako samo u inertnoj atmosferi.
Pa, još jedna zanimljiva primjena su volframove elektrode za zavarivanje za električno zavarivanje. Takve elektrode su nepotrošne i potrebno je dopremiti drugu metalnu žicu na mjesto zavarivanja kako bi se osigurao zavareni bazen. Volframove elektrode se koriste u zavarivanju argonom - za zavarivanje obojenih metala poput molibdena, titana, nikla, kao i visokolegiranih čelika.
Kao što vidite, proizvodnja volframa nije za davna vremena.
A zašto postoji volfram?
Volfram se može dobiti samo gradnjom elektrotehnike – uz pomoć elektrotehnike i za elektrotehniku.
Nema struje – nema volframa, ali ni ne treba.
Rude scheelite u Rusiji, au nekim slučajevima iu inozemstvu, obogaćuju se flotacijom. U Rusiji se proces flotacije scheelitnih ruda u industrijskim razmjerima provodio prije Drugog svjetskog rata u tvornici Tyrny-Auz. Ova tvornica prerađuje vrlo složene molibdensko-šeelitne rude koje sadrže niz minerala kalcija (kalcit, fluorit, apatit). Minerali kalcija, poput scheelite, plutaju se oleinskom kiselinom, depresija kalcita i fluorita nastaje miješanjem u otopini tekućeg stakla bez zagrijavanja (dugi kontakt) ili uz zagrijavanje, kao u tvornici Tyrny-Auz. Umjesto oleinske kiseline koriste se frakcije talovog ulja, kao i kiseline iz biljnih ulja (reagensi 708, 710 i dr.) same ili u smjesi s oleinskom kiselinom.
Tipična shema flotacije rude scheelite dana je na sl. 38. Prema ovoj shemi moguće je ukloniti kalcit i fluorit i dobiti koncentrate koji su kondicionirani u smislu volfram trioksida. Ho apatit i dalje ostaje u tolikoj količini da je sadržaj fosfora u koncentratu iznad standarda. Višak fosfora se uklanja otapanjem apatita u slaboj klorovodičnoj kiselini. Potrošnja kiseline ovisi o sadržaju kalcijevog karbonata u koncentratu i iznosi 0,5-5 g kiseline po toni WO3.
Kod kiselog ispiranja dio scheelita, kao i powellita, se otapa i zatim precipitira iz otopine u obliku CaWO4 + CaMoO4 i drugih nečistoća. Nastali prljavi sediment se zatim obrađuje prema metodi I.N. Maslenicsky.
Zbog poteškoća u dobivanju kondicioniranog volframovog koncentrata, mnoge tvornice u inozemstvu proizvode dva proizvoda: bogati koncentrat i siromašan za hidrometaluršku preradu u kalcijev volframat prema metodi razvijenoj u Mekhanobre I.N. Maslenitsky, - ispiranje sodom u autoklavu pod tlakom s prijenosom u otopinu u obliku CaWO4, nakon čega slijedi pročišćavanje otopine i taloženje CaWO4. U nekim slučajevima, s grubo raspršenim scheelitom, dorada flotacijskih koncentrata se provodi na stolovima.
Iz ruda koje sadrže značajnu količinu CaF2, ekstrakcija scheelite u inozemstvu flotacijom nije savladana. Takve se rude, primjerice u Švedskoj, obogaćuju na stolovima. Šelit uvučen fluoritom u flotacijski koncentrat se zatim izvlači iz ovog koncentrata na stolu.
U tvornicama u Rusiji, scheelitne rude se obogaćuju flotacijom, čime se dobivaju kondicionirani koncentrati.
U tvornici Tyrny-Auz ruda s udjelom od 0,2% WO3 koristi se za proizvodnju koncentrata s udjelom od 6o% WO3 uz ekstrakciju od 82%. U tvornici Chorukh-Dairon, s istom rudom po sadržaju VVO3, dobiva se 72% WO3 u koncentratima s ekstrakcijom od 78,4%; u tvornici Koitash, s rudom s 0,46% WO3 u koncentratu, dobiva se 72,6% WO3 s iskorištenjem WO3 od 85,2%; u tvornici Lyangar u rudi 0,124%, u koncentratima - 72% uz ekstrakciju 81,3% WO3. Dodatno odvajanje loših proizvoda moguće je smanjenjem gubitaka u jalovini. U svim slučajevima, ako su sulfidi prisutni u rudi, oni se izoliraju prije flotacije scheelite.
Potrošnja materijala i energije ilustrirana je sljedećim podacima, kg/t:
Rude volframita (Hübnerit) obogaćuju se isključivo gravitacijskim metodama. Neke rude s neravnomjernim i krupnozrnim širenjem, kao što je ruda Bukuki (Transbaikalija), mogu se prethodno obogatiti teškim suspenzijama, odvajajući oko 60% otpadne stijene finoće -26 + 3 MM sa sadržajem ne više od 0,03% WO3.
Međutim, s relativno niskom produktivnošću tvornica (ne više od 1000 tona / dan), prva faza obogaćivanja provodi se u strojevima za šivanje, obično počevši od veličine čestica od oko 10 mm s grubo raspršenim rudama. U novim modernim shemama, osim strojeva za jigging i stolova, koriste se Humphrey vijčani separatori, koji s njima zamjenjuju neke od stolova.
Progresivna shema obogaćivanja volframovih ruda data je na sl. 39.
Završna obrada volframovih koncentrata ovisi o njihovom sastavu.
Sulfidi iz koncentrata tanjih od 2 mm izoliraju se flotacijskom gravitacijom: koncentrati nakon miješanja s kiselinom i flotacijskim reagensima (ksantat, ulja) šalju se u koncentracijsku tablicu; dobiveni CO stolni koncentrat se suši i podvrgava magnetskoj separaciji. Krupnozrnati koncentrat se prethodno usitnjava. Sulfidi iz finih koncentrata iz stolova s suspenzijom izoliraju se pjenom flotacijom.
Ako ima puno sulfida, preporučljivo ih je odvojiti od hidrociklonskog odvoda (ili klasifikatora) prije obogaćivanja na stolovima. To će poboljšati uvjete za odvajanje volframita na stolovima i tijekom dorade koncentrata.
Obično grubi koncentrati prije dorade sadrže oko 30% WO3 s iskorištenjem do 85%. Za ilustraciju u tablici. 86 prikazuje neke podatke o tvornicama.
Prilikom gravitacijskog obogaćivanja volframitnih ruda (hubnerit, ferberit) iz sluzi tanjih od 50 mikrona, ekstrakcija je vrlo mala, a gubici u sluznom dijelu su značajni (10-15% sadržaja u rudi).
Iz mulja flotacijom s masnim kiselinama pri pH=10, dodatni WO3 može se dobiti u nemasne proizvode koji sadrže 7-15% WO3. Ovi proizvodi su prikladni za hidrometaluršku obradu.
Rude volframita (Hübnerite) sadrže određenu količinu obojenih, rijetkih i plemenitih metala. Neki od njih prelaze tijekom gravitacijskog obogaćivanja u gravitacijske koncentrate i prenose se u doradnu jalovinu. Molibden, bizmut-olovo, olovo-bakar-srebro, cink (sadrže kadmij, indij) i piritni koncentrati mogu se izolirati selektivnom flotacijom iz sulfidne jalovine, kao i iz mulja, a dodatno se može izolirati i volframov proizvod.
25.11.2019
U svakoj industriji u kojoj se proizvode tekući ili viskozni proizvodi: farmaceutski, kozmetički, prehrambeni i kemijski proizvodi – posvuda...
25.11.2019
Do danas je grijanje zrcala nova opcija koja vam omogućuje da očuvate površinu zrcala od vruće pare nakon uzimanja vodenih postupaka. Zahvaljujući...
25.11.2019
Crtični kod je grafički simbol koji prikazuje izmjenu crnih i bijelih pruga ili drugih geometrijskih oblika. Primjenjuje se kao dio označavanja ...
25.11.2019
Mnogi vlasnici seoskih stambenih imanja, koji žele stvoriti najudobniju atmosferu u svom domu, razmišljaju o tome kako pravilno odabrati ložište za kamin, ...
25.11.2019
I u amaterskoj i profesionalnoj gradnji, profilne cijevi su vrlo popularne. Uz njihovu pomoć grade sposobne izdržati teška opterećenja ...
24.11.2019
Zaštitna obuća je dio opreme radnika namijenjen zaštiti stopala od hladnoće, visokih temperatura, kemikalija, mehaničkih oštećenja, struje itd...
24.11.2019
Svi smo navikli da se, napuštajući kuću, obavezno pogledamo u ogledalo kako bismo provjerili svoj izgled i još jednom se nasmiješili svom odrazu....
23.11.2019
Od pamtivijeka glavni poslovi žena diljem svijeta bili su pranje rublja, čišćenje, kuhanje i sve vrste aktivnosti koje pridonose organizaciji udobnosti u kući. Međutim, tada...
Kemijski element je volfram.
Prije nego što opišemo proizvodnju volframa, potrebno je napraviti kratku digresiju u povijest. Naziv ovog metala s njemačkog je preveden kao "vučja krema", a porijeklo izraza seže u kasni srednji vijek.
Prilikom dobivanja kositra iz raznih ruda uočeno je da se u nekim slučajevima gubi, prelazeći u pjenastu trosku, "kao vuk koji proždire plijen".
Metafora se ukorijenila, dajući ime kasnije primljenom metalu, trenutno se koristi na mnogim jezicima svijeta. No, na engleskom, francuskom i nekim drugim jezicima volfram se naziva drugačije, od metafore "teški kamen" (volfram na švedskom). Švedsko podrijetlo riječi povezuje se s pokusima poznatog švedskog kemičara Scheelea, koji je prvi dobio volframov oksid iz rude kasnije nazvane po njemu (scheelite).
Švedski kemičar Scheele, koji je otkrio volfram.
Industrijska proizvodnja volfram metala može se podijeliti u 3 faze:
- obogaćivanje rude i proizvodnja volfram anhidrita;
- redukcija na metal u prahu;
- dobivanje monolitnog metala.
Obogaćivanje rude
Volfram se u prirodi ne nalazi u slobodnom stanju, prisutan je samo u sastavu raznih spojeva.
- volframit
- šeeliti
Ove rude često sadrže male količine drugih tvari (zlato, srebro, kositar, živa itd.), unatoč vrlo niskom sadržaju dodatnih minerala, ponekad je njihovo vađenje tijekom obogaćivanja ekonomski izvedivo.
- Obogaćivanje počinje drobljenjem i mljevenjem stijene. Zatim materijal ide u daljnju obradu, čiji načini ovise o vrsti rude. Obogaćivanje ruda volframita obično se provodi gravitacijskom metodom, čija je bit korištenje kombiniranih sila zemljine gravitacije i centrifugalne sile, minerali su odvojeni po kemijskim i fizikalnim svojstvima – gustoći, veličini čestica, vlaženju. Tako se odvaja otpadna stijena, a koncentrat se magnetskom separacijom dovodi do potrebne čistoće. Sadržaj volframita u dobivenom koncentratu kreće se od 52 do 85%.
- Šelit, za razliku od volframita, nije magnetski mineral, pa se na njega ne primjenjuje magnetska separacija. Za rude scheelite algoritam obogaćivanja je drugačiji. Glavna metoda je flotacija (proces odvajanja čestica u vodenoj suspenziji) nakon čega slijedi elektrostatičko odvajanje. Koncentracija scheelite može biti do 90% na izlazu. Rude su također složene, istovremeno sadrže volframite i šeelite. Za njihovo obogaćivanje koriste se metode koje kombiniraju gravitacijske i flotacijske sheme.
Ako je potrebno daljnje pročišćavanje koncentrata prema utvrđenim standardima, koriste se različiti postupci ovisno o vrsti nečistoća. Kako bi se smanjile nečistoće fosfora, scheelitni koncentrati se na hladnom tretiraju klorovodičnom kiselinom, dok se kalcit i dolomit uklanjaju. Za uklanjanje bakra, arsena, bizmuta koristi se pečenje, nakon čega slijedi obrada kiselinama. Postoje i druge metode čišćenja.
Kako bi se volfram iz koncentrata pretvorio u topljivi spoj, koristi se nekoliko različitih metoda.
- Na primjer, koncentrat se sinterira s viškom sode, čime se dobiva natrijev volframit.
- Može se koristiti i druga metoda - ispiranje: volfram se ekstrahira otopinom sode pod pritiskom na visokoj temperaturi, nakon čega slijedi neutralizacija i taloženje.
- Drugi način je obrada koncentrata plinovitim klorom. U tom procesu nastaje volfram klorid koji se zatim sublimacijom odvaja od klorida drugih metala. Dobiveni proizvod može se pretvoriti u volframov oksid ili izravno preraditi u elementarni metal.
Glavni rezultat različitih metoda obogaćivanja je proizvodnja volframovog trioksida. Nadalje, on je taj koji ide u proizvodnju metalnog volframa. Od njega se dobiva i volfram karbid, koji je glavna komponenta mnogih tvrdih legura. Postoji još jedan proizvod izravne prerade koncentrata volframove rude - ferovolfram. Obično se topi za potrebe crne metalurgije.
Dobivanje volframa
Nastali volfram trioksid (volfram anhidrit) u sljedećoj fazi mora se reducirati u stanje metala. Restauracija se najčešće provodi široko rasprostranjenom vodikovom metodom. Pokretna posuda (čamac) s volframovim trioksidom se dovodi u peć, temperatura se usput povećava, vodik se dovodi prema njoj. Kako se metal smanjuje, povećava se nasipna gustoća materijala, volumen utovara kontejnera smanjuje se za više od polovice, stoga se u praksi koristi rad u 2 stupnja, kroz različite vrste peći.
- U prvoj fazi nastaje dioksid iz volframovog trioksida, u drugoj fazi se iz dioksida dobiva čisti volframov prah.
- Zatim se prah prosije kroz mrežicu, velike čestice se dodatno melju kako bi se dobio prah zadane veličine zrna.
Ponekad se ugljik koristi za redukciju volframa. Ova metoda donekle pojednostavljuje proizvodnju, ali zahtijeva više temperature. Osim toga, ugljen i njegove nečistoće reagiraju s volframom, stvarajući različite spojeve koji dovode do kontaminacije metala. Postoji niz drugih metoda koje se koriste u proizvodnji diljem svijeta, ali u smislu parametara, redukcija vodika ima najveću primjenjivost.
Dobivanje monolitnog metala
Ako su prve dvije faze industrijske proizvodnje volframa dobro poznate metalurzima i koriste se jako dugo, tada je za dobivanje monolita iz praha bio potreban razvoj posebne tehnologije. Većina metala dobiva se jednostavnim topljenjem i potom se lijeva u kalupe, s volframom zbog svog glavnog svojstva – netopivosti – takav je postupak nemoguć. Metoda za dobivanje kompaktnog volframa iz praha, koju je početkom 20. stoljeća predložio američki Coolidge, i danas se koristi s raznim varijacijama. Bit metode je da se prah pod utjecajem električne struje pretvara u monolitni metal. Umjesto uobičajenog taljenja, za dobivanje metalnog volframa potrebno je proći nekoliko faza. Na prvom od njih prah se preša u posebne šipke-šipke. Zatim se te šipke podvrgavaju postupku sinteriranja, a to se radi u dvije faze:
- Prvo, na temperaturama do 1300ºS, šipka se prethodno sinterira kako bi se povećala njegova čvrstoća. Postupak se provodi u posebnoj zatvorenoj peći s kontinuiranom opskrbom vodikom. Za dodatnu redukciju koristi se vodik, prodire u poroznu strukturu materijala, a uz dodatno izlaganje visokoj temperaturi stvara se čisto metalni kontakt između kristala sinterirane šipke. Nakon ove faze shtabik je značajno otvrdnut, gubi do 5% u veličini.
- Zatim prijeđite na glavnu fazu - zavarivanje. Ovaj proces se provodi na temperaturama do 3 tisućeºC. Stub je fiksiran steznim kontaktima i kroz njega prolazi električna struja. U ovoj fazi koristi se i vodik – potreban je za sprječavanje oksidacije. Korištena struja je vrlo visoka, za šipke presjeka 10x10 mm potrebna je struja od oko 2500 A, a za presjek od 25x25 mm - oko 9000 A. Korišteni napon je relativno mali, od 10 do 20 V. Za svaku seriju monolitnog metala prvo se zavaruje ispitna šipka koja se koristi za kalibraciju načina zavarivanja. Trajanje zavarivanja ovisi o veličini šipke i obično se kreće od 15 minuta do sat vremena. Ova faza, kao i prva, također dovodi do smanjenja veličine štapa.
Gustoća i veličina zrna dobivenog metala ovise o početnoj veličini zrna šipke i o maksimalnoj temperaturi zavarivanja. Gubitak dimenzija nakon dva koraka sinteriranja iznosi do 18% duljine. Konačna gustoća je 17-18,5 g/cm².
Za dobivanje volframa visoke čistoće koriste se različiti aditivi koji isparavaju tijekom zavarivanja, na primjer, oksidi silicija i alkalnih metala. Kako se zagrijavaju, ti aditivi isparavaju, uzimajući sa sobom druge nečistoće. Ovaj proces doprinosi dodatnom pročišćavanju. Pri korištenju ispravnog temperaturnog režima i odsutnosti tragova vlage u atmosferi vodika tijekom sinteriranja, uz pomoć takvih aditiva, stupanj pročišćavanja volframa može se povećati na 99,995%.
Proizvodnja proizvoda od volframa
Dobiven iz izvorne rude nakon opisane tri faze proizvodnje, monolitni volfram ima jedinstven skup svojstava. Osim vatrostalnosti, ima vrlo visoku dimenzijsku stabilnost, zadržavanje čvrstoće na visokim temperaturama i odsutnost unutarnjeg naprezanja. Volfram također ima dobru duktilnost i duktilnost. Daljnja proizvodnja najčešće se sastoji od izvlačenja žice. To su tehnološki relativno jednostavni procesi.
- Prazni dijelovi ulaze u rotacijski stroj za kovanje, gdje se materijal smanjuje.
- Zatim se izvlačenjem dobiva žica različitih promjera (crtanje je provlačenje šipke na posebnoj opremi kroz sužene rupe). Tako možete dobiti najtanju volframovu žicu s ukupnim stupnjem deformacije od 99,9995%, dok njezina čvrstoća može doseći 600 kg / mm².
Volfram se počeo koristiti za filamente električnih svjetiljki još prije razvoja metode za proizvodnju savitljivog volframa. Ruski znanstvenik Lodygin, koji je prethodno patentirao princip korištenja žarne niti za svjetiljku, 1890-ih je predložio korištenje volframove žice uvijene u spiralu kao takvog filamenta. Kako je volfram dobiven za takve žice? Prvo je pripremljena mješavina volframovog praha s nekim plastifikatorom (na primjer, parafinom), zatim je iz te smjese istisnuta tanka nit kroz rupu određenog promjera, osušena i kalcinirana u vodiku. Dobivena je prilično krhka žica, čiji su pravocrtni segmenti pričvršćeni na elektrode svjetiljke. Bilo je pokušaja da se dobije kompaktni metal drugim metodama, međutim, u svim slučajevima, krhkost niti je ostala kritično visoka. Nakon rada Coolidgea i Finka, proizvodnja volframove žice dobila je solidnu tehnološku osnovu, a industrijska upotreba volframa počela je brzo rasti.
Žarulja sa žarnom niti koju je izumio ruski znanstvenik Lodygin.
Svjetsko tržište volframa
Volfram proizvodnje je oko 50 tisuća tona godišnje. Lider u proizvodnji, kao i u potrošnji, je Kina, ova zemlja proizvodi oko 41 tisuću tona godišnje (Rusija, za usporedbu, proizvodi 3,5 tisuća tona). Važan čimbenik trenutno je prerada sekundarnih sirovina, obično otpadnog volframovog karbida, strugotine, piljevine i ostataka volframa u prahu, takva prerada osigurava oko 30% svjetske potrošnje volframa.
Niti iz izgorjelih žarulja sa žarnom niti praktički se ne recikliraju.
Svjetsko tržište volframa nedavno je pokazalo pad potražnje za volframovim nitima. To je zbog razvoja alternativnih tehnologija u području rasvjete - fluorescentne i LED žarulje agresivno zamjenjuju konvencionalne žarulje sa žarnom niti kako u svakodnevnom životu tako iu industriji. Stručnjaci predviđaju da će se upotreba volframa u ovom sektoru u narednim godinama smanjivati za 5% godišnje. Potražnja za volframom u cjelini ne opada, pad primjenjivosti u jednom sektoru nadoknađen je rastom u drugim, uključujući inovativne industrije.