مواد تنگستن چگونه تولید می شود؟

سلام! من یک تامین کننده مواد تنگستن هستم و امروز شما را از طریق کل فرآیند چگونگی تولید مواد تنگستن آشنا خواهم کرد. تنگستن یک فلز فوق العاده مفید است که به دلیل نقطه ذوب بالا، چگالی و استحکام شناخته شده است. این در طیف وسیعی از صنایع، از الکترونیک گرفته تا هوافضا، و حتی در برخی از اقلام روزمره استفاده می شود. بنابراین، بیایید درست شیرجه بزنیم!

استخراج سنگ معدن تنگستن

اولین قدم در تولید مواد تنگستن استخراج سنگ معدن تنگستن است. تنگستن معمولا به شکل ولفرامیت (Fe,Mn)WO4 و scheelite CaWO4 یافت می شود. این سنگ‌ها معمولاً از معادن زیرزمینی یا روباز استخراج می‌شوند.

استخراج زیرزمینی اغلب زمانی مورد استفاده قرار می گیرد که سنگ معدن در اعماق زمین قرار دارد. معدنچیان از تکنیک های مختلفی مانند استخراج شفت یا استخراج دریفت برای دسترسی به سنگ معدن استفاده می کنند. این یک کار سخت است زیرا آنها باید در فضاهای محدود کار کنند و با خطرات احتمالی مانند غارها مقابله کنند.

از طرف دیگر، استخراج روباز زمانی استفاده می شود که سنگ معدن به سطح نزدیک تر باشد. برای کندن سنگ معدن از زمین از ماشین های عظیم استفاده می شود. این روش برای عملیات معدنکاری در مقیاس بزرگ مقرون به صرفه تر است، اما می تواند تأثیر قابل توجهی بر محیط زیست داشته باشد.

هنگامی که سنگ معدن استخراج شد، برای تصفیه بیشتر به کارخانه فرآوری منتقل می شود.

بهره مندی از سنگ معدن تنگستن

در کارخانه فرآوری، سنگ معدن تنگستن برای افزایش محتوای تنگستن خود، فرآیندی را طی می کند. اولین مرحله در غنی سازی، خرد کردن و آسیاب کردن سنگ معدن به ذرات کوچک است. این امر جداسازی مواد معدنی حاوی تنگستن را از گنگ (سنگ ناخواسته و سایر مواد) آسان تر می کند.

پس از خرد کردن و آسیاب کردن، سنگ معدن معمولاً در معرض جداسازی ثقلی قرار می گیرد. این روش از تفاوت چگالی بین کانی های تنگستن و گنگ بهره می برد. سنگ معدن خرد شده در جریان آب قرار می‌گیرد و مواد معدنی تنگستن سنگین‌تر به پایین فرو می‌روند در حالی که گنگ سبک‌تر شسته می‌شود.

شناورسازی یکی دیگر از روش های متداول بهره برداری است. مواد شیمیایی به دوغاب سنگ معدن اضافه می شود تا مواد معدنی تنگستن آبگریز شوند (دفع آب). سپس حباب‌های هوا وارد می‌شوند و مواد معدنی تنگستن آبگریز به حباب‌ها می‌چسبند و به سطح شناور می‌شوند، جایی که می‌توان آنها را از بین برد.

در صورتی که سنگ معدن دارای ناخالصی های مغناطیسی باشد می توان از جداسازی مغناطیسی نیز استفاده کرد. مواد مغناطیسی به یک آهنربا جذب می شوند و مواد معدنی تنگستن غیر مغناطیسی را پشت سر می گذارند.

نتیجه فرآیند غنی سازی، کنسانتره ای با محتوای تنگستن بسیار بالاتر است، معمولاً حدود 60 تا 70 درصد تری اکسید تنگستن (WO3).

تبدیل به اکسید تنگستن

مرحله بعدی تبدیل کنسانتره تنگستن به اکسید تنگستن است. کنسانتره در یک کوره در دمای بالا، معمولاً در حدود 700 تا 800 درجه سانتیگراد برشته می شود. در طول برشته کردن، مواد معدنی تنگستن با اکسیژن موجود در هوا واکنش داده و تری اکسید تنگستن (WO3) را تشکیل می دهند.

واکنش شیمیایی برای برشته کردن شیلیت را می توان به صورت زیر نشان داد:
CaWO4 + 2HCl → CaCl2 + H2WO4
H2WO4 → WO3+ H2O

این فرآیند همچنین به حذف برخی از ناخالصی های موجود در کنسانتره مانند گوگرد و آرسنیک که به صورت گاز در هنگام برشته کردن آزاد می شوند، کمک می کند.

کاهش به فلز تنگستن

وقتی اکسید تنگستن داشتیم، وقت آن است که آن را به فلز تنگستن تبدیل کنیم. این معمولاً با استفاده از گاز هیدروژن در کوره احیا انجام می شود. اکسید تنگستن در کوره قرار می گیرد و گاز هیدروژن در دماهای بالا معمولاً در حدود 800 تا 1000 درجه سانتی گراد از روی آن عبور می کند.

واکنش شیمیایی برای کاهش تری اکسید تنگستن به شرح زیر است:
WO3+ 3H2 → W + 3H2O

هیدروژن به عنوان یک عامل کاهنده عمل می کند و اکسیژن را از اکسید تنگستن خارج می کند و فلز تنگستن خالص را پشت سر می گذارد. پودر تنگستن به دست آمده بسیار ریز است و سطح بالایی دارد.

متالورژی پودر

پودر تنگستن به دست آمده از فرآیند احیا سپس در متالورژی پودر برای تولید محصولات مختلف تنگستن استفاده می شود. متالورژی پودر شامل فشرده کردن پودر تنگستن به شکل دلخواه و سپس تف جوشی آن در دماهای بالا است تا آن را متراکم و قوی کند.

اولین مرحله در متالورژی پودر، در صورت لزوم، مخلوط کردن پودر تنگستن با سایر مواد افزودنی است. این افزودنی ها می توانند خواص محصول نهایی مانند سختی یا شکل پذیری آن را بهبود بخشند.

سپس پودر مخلوط شده در قالب قرار داده شده و تحت فشار بالا فشرده می شود. این فرآیند تراکم به پودر شکل خشن شبیه محصول نهایی می دهد.

پس از تراکم، فشرده سبز (قسمت متراکم شده اما زینتر نشده) در یک کوره در دمای بسیار بالا معمولاً بالای 2000 درجه سانتیگراد زینتر می شود. در طی پخت، ذرات تنگستن به یکدیگر متصل می شوند و یک قطعه جامد از مواد تنگستن را تشکیل می دهند.

ساخت محصولات تنگستن

هنگامی که مواد تنگستن متخلخل به دست آمد، می توان آن را بیشتر در محصولات مختلف ساخت. به عنوان مثال، تنگستن را می توان ماشینکاری کردبوته های تنگستن. این بوته ها به دلیل نقطه ذوب بالای تنگستن و مقاومت در برابر خوردگی در کاربردهای با دمای بالا مانند ذوب فلزات استفاده می شوند.

تنگستن نیز می تواند به نوردصفحات تنگستن با چگالی بالایاصفحه تنگستن با کیفیت بالا. این صفحات در صنایع مختلفی از جمله هوافضا مورد استفاده قرار می گیرند که نسبت استحکام - به - وزن بالای آنها بسیار ارزشمند است.

از دیگر محصولات رایج تنگستن می توان به میله ها، سیم ها و کره های تنگستن اشاره کرد که در الکترونیک، روشنایی و حتی در برخی کاربردهای پزشکی استفاده می شود.

کنترل کیفیت

در کل فرآیند تولید، کنترل کیفیت از اهمیت بالایی برخوردار است. در هر مرحله، نمونه برداری و تجزیه و تحلیل می شود تا اطمینان حاصل شود که مواد تنگستن با مشخصات مورد نیاز مطابقت دارد.

تجزیه و تحلیل شیمیایی برای تعیین خلوص مواد تنگستن استفاده می شود. تکنیک هایی مانند فلورسانس اشعه ایکس (XRF) و طیف سنجی جرمی پلاسما جفت شده القایی (ICP - MS) می توانند غلظت عناصر مختلف را به دقت اندازه گیری کنند.

آزمایش‌های فیزیکی نیز برای ارزیابی خواص مکانیکی محصولات تنگستن انجام می‌شود. این تست ها شامل تست سختی، تست کشش و اندازه گیری چگالی می باشد.

ملاحظات زیست محیطی

تولید مواد تنگستن می تواند تأثیر قابل توجهی بر محیط زیست داشته باشد. عملیات معدنکاری می تواند باعث جنگل زدایی، فرسایش خاک و آلودگی آب شود. استفاده از مواد شیمیایی در فرآیند بهره‌برداری در صورت عدم مدیریت صحیح می‌تواند منابع آب را آلوده کند.

برای به حداقل رساندن اثرات زیست محیطی، تاسیسات مدرن تولید تنگستن در حال اجرای اقدامات مختلفی هستند. اینها شامل استفاده از تکنیک های استخراج معدنی کارآمدتر، بازیافت آب و دفع صحیح مواد زائد می باشد. برخی از شرکت‌ها نیز در حال بررسی راه‌هایی برای کاهش استفاده از مواد شیمیایی در فرآیند بهره‌برداری هستند.

برای خرید تماس بگیرید

اگر در بازار مواد تنگستن با کیفیت بالا یا هر یک از محصولات تنگستن ما هستید، مایلم از شما بشنوم. این که آیا شما نیاز داریدبوته های تنگستن،صفحات تنگستن با چگالی بالا، یاصفحه تنگستن با کیفیت بالا، ما شما را تحت پوشش قرار داده ایم. فقط کافی است برای شروع یک مذاکره خرید تماس بگیرید، و ما می توانیم با هم کار کنیم تا نیازهای خاص شما را برآورده کنیم.

مراجع

• حبشی، ف. (1385). متالورژی استخراجی تنگستن. مونترال: انتشارات متالورژی استخراجی.
• Gutzmer, J., & Turek, T. (Eds.). (2007). کتابچه راهنمای فلز - چارچوب های آلی. وایلی - VCH.
• Schlesinger، ME، King، MJ، Sole، KC و Davenport، WG (2011). متالورژی استخراجی مس. الزویر.