Природними мінеральними утвореннями, якімістять вольфрам у різних сполуках і промислових концентраціях, коли видобуток технічно можливий і економічно доцільний, - вольфрам, молібден у рудах, а також берилій, олово, мідь, вісмут, ртуть, сурма, срібло, золото, миш'як, тантал, сірка, , ніобій - такими рідкісноземельними металами планета, судячи з назви їхньої групи, не багата. Попутний компонент руди вольфраму - молібден, як і більшість інших, витягується при збагаченні та переводиться у селективні чи колективні концентрати.
Шведський хімік Карл Шееле, за освітоюаптекар, проводив досліди у власній лабораторії. Там він відкрив для людства марганець, барій, хлор, навіть кисень. Все своє життя він тільки й робив, що робив відкриття, за що його прийняли до Стокгольмської академії наук. І навіть незадовго до своєї смерті в 1781 він улюбленою справою займатися не перестав, таким чином зробивши нам ще один чудовий подарунок.
Виконуючи досвід, Карл Шееле виявив, щотунгстен (мінерал, згодом названий на його честь шеелітом) - це сіль якоїсь ще невідомої кислоти. Це було велике відкриття, але лише через два роки хіміки з Іспанії та його учні виділили з цього мінералу зовсім новий елемент, який перевернув усі постулати у промисловості. Однак переворот цей стався далеко не відразу, минуло сторіччя, перш ніж стало зрозуміло, які виняткові властивості має вольфрам.
Залежно від родовища всі вольфрамовіруди поділяються на два типи: екзогенні та ендогенні. Серед останніх знаходяться скарнові, пегматитові, прожилково-жильні (гідротермальні), грейзерові типи генетичних руд, які поєднуються у три основні рудні формації. Це вольфрам – олово, вольфрам – молібден, вольфрам – поліметали.
Іноді вольфрам зустрічається у пегматитах, звідкиі його, і шееліт витягують попутно, ведучи видобуток берилу, каситериту, танталу, ніобатів чи сподуменів. Пегматитні родовища - джерела утворення алювіальних розсипів - розробляються найбільше на Південному Сході Азії та в Африці.
Вольфрам, молібден у рудах найтіснішим чиномпов'язані з гранітними інтрузивами, їх апікальними частинами, де спостерігаються покрівельні поклади, що часто супроводжуються рудними штокверками як внутрішньо-, так і надінтрузивними.
Вони формою є плащеобразныепоклади, ізометричні та овальні при найчастіше пологому заляганні. Також відмічені і рудні тіла стовпоподібного вигляду та штокверки неправильної форми. Запаси родовищ, де є молібден, вольфрам та інші рідкісноземельні копалини, майже ніколи не мають великих запасів. Руда оцінюється лише в десятки, дуже рідко в сотні тисяч тонн.
Молібден, вольфрам та інші гідротермальні рудизнаходяться в зонах екзо- та ендоконтакту масивів граніту, які утворюють досить протяжні в глибину – до кілометра – цілі серії жил крутого падіння, значно рідше буває середнє падіння жили. Також зустрічаються і штокверки. Рудні тіла складаються з кварц-вольфраміт-каситеритовими, кварц-вольфрамітовими включеннями, часто з молібденом, берилом і вісмутином, перемежуючись з кварц-молібденіт-шеелітовими або кварц-шеелітовими рудами.
Зазвичай у таких рудах містяться вольфрам,молібден, метал інший з рідкісноземельних у невеликих кількостях: вольфраму від піввідсотка до півтора відсотка, частіше - менше. І це при запасах руди у кілька тисяч або кілька десятків тисяч тонн, що теж дуже мало. Видобуток виробляється зазвичай підземним чи відкритим способами.
Вольфрамові родовища припускають способивидобутку або обвалення шарів або горизонтальним маганізуванням руди шарами у відпрацьованих блоках. Також застосовується спосіб закладення виробленого простору, що добре при розробці жил, скарнових чи грейзенових покладів.
Відкритий спосіб передбачає наявність шторкверків,скарнових або грейзенових покладів або розсипів. На кар'єрах, де видобувається вольфрамова руда, молібдену, зазвичай діє транспортна система і зовнішнє відвалоутворення. У цих випадках видобуток механізується майже повністю – на дев'яносто п'ять відсотків. Але тут роботи не закінчуються. Руди вимагають збагачення, оскільки лише на максимум півтора відсотки вони містять рідкісноземельні метали – вольфрам, молібден.
На території колишнього СРСР найзначнішіРодовища руди вольфраму розвідані в Казахстані, Східному Сибіру та Далекому Сході, на Кавказі та в Середній Азії. Не всі з них розробляються. За кордоном переробка вольфраму та молібдену ведеться особливо багато у Південній Кореї та Китаї. Там знаходяться найзначніші родовища у світі. Крім того, добувають вольфрам у Португалії, Австралії, Канаді, Болівії, США, Франції, Австрії та Туреччині.
Тут слід сказати, що Південно-Східна Азіята її Тихоокеанський рудний пояс мають понад шістдесят відсотків усіх запасів вольфраму землі. Загалом у розвіданих родовищах планети сумарні запаси вольфраму набагато менше півтора мільйона тонн. Наприклад, золота щорічно видобувається (не в запасах, а саме пускається) близько 4 278 200 тонн.
Будучи одним із найтугоплавкіших металів,вольфрам стає буквально незамінним у всіх галузях, які пов'язані з високими температурами. Як хімічний елемент Wolframium (W) знаходиться у четвертій групі періодичної системи. Його атомна маса 183,85, а номер 74. Назва він отримав завдяки своєму світло-сірому кольору - з німецького Wolf і Rahm перекладаються як "вовк" та "вершки", якщо буквально - "вовча піна". Незважаючи на тугоплавкість, за нормальної температури стійкий. Мінерали, що постачають вольфрам, - шеєліт та вольфраміт.
Вольфрам - один із найголовніших компонентівнадтвердих жароміцних сталей - швидкорізальних та інструментальних, а також сплавів, що володіють тими самими властивостями - стелить, переможе і так далі. А ось чистий вольфрам ми бачимо щодня, оскільки він широко використовується в електротехніці. Наприклад, у лампах розжарювання нитки із вольфраму. Також незамінний він у радіоелектроніці. Електронні прилади мають катоди та аноди з цього металу.
Переробка вольфраму та молібдену складна, аленадзвичайно вигідна. Промисловість знає кілька марок, серед яких є більш поширені та менші. Вольфрам буває чистий, з присадками та в сплавах з іншими металами. Таким чином, розрізняються марки ВР - сплав вольфраму та ренію; ПЛ - з окисом лантану як присадки; ВІ - з окисом ітрію; ВТ - як присадка окис торію; ВМ - з кремнелужною та присадкою торію; ВА - з кремнелужною та алюмінієвою присадками; ВЧ – чистий вольфрам.
Вольфрам служить основою для твердих сплавів, асплав вольфраму та молібдену - жароміцний, як і деякі інші. Також за його участю готують зносостійку інструментальну сталь. З таких сплавів робляться багато деталей двигунів - авіаційних та космічних, в електровакуумних приладах - різні деталі та нитки розжарювання. Оскільки щільність цього металу дуже висока, його використовують для противаг, для куль і артилерійських снарядів, для балістичних ракет (стабілізація польоту, вольфрам витримує всі сто вісімдесят тисяч обертів на хвилину) для надшвидкісних роторів також використовуються такі метали, як вольфрам, молібден. Застосування їх, як бачимо, дуже широке і навіть, можна сказати, вишукано.
Без цих рідкісноземельних металів, якими єхром, молібден, вольфрам, сьогодні не обходиться ні медицина, ні ядерна фізика. Монокристали всіх вольфраматів служать сцинтиляційними детекторами рентгенівського випромінювання, а також інших іонізуючих випромінювань. Дітелурид вольфраму (WTe2) застосовують при перетворенні теплової енергії в електричну. Навіть аргоно-дугове зварювання використовує вольфрам як електрод.
Особливо широко застосовуються з'єднання вольфраму.Композитні матеріали та тверді сплави, що мають основою карбід вольфраму, потрібні для механічної обробки як металів, так і неметалевих конструкцій. Особливо це необхідно в машинобудуванні: фрезерування, точення, довбання, стругання. Не обійтися без твердих сплавів при бурінні свердловин і в гірничодобувній промисловості, а для цього потрібні вольфрам, молібден - виробництво освоює все нові технології з їх допомогою.
WS2 (сульфід вольфраму) - високотемпературне мастило,що витримує до п'ятисот градусів за Цельсієм. Там, де виробляється твердий електроліт (високотемпературні паливні елементи), застосовують трикісний вольфрам. Текстильна, лакофарбова промисловості значно покращили та ускладнили технології, використовуючи сполуки вольфраму як каталізатор та пігмент при органічному синтезі.
Промисловістю випускається величезна кількістьрізноманітної продукції, де містяться вольфрам, молібден та інші рідкісноземельні метали. Найпоширенішим є електроди, дріт, вольфрамовий порошок, лист і штабик. Електроди ніколи не плавляться і тому можуть використовуватися для зварювання високолегованих сталей, кольорових металів та матеріалів з різним хімічним складом. Жоден електрод не забезпечить такої високої міцності зварного шва.
Сплави молібдену і сам він належать до матеріалівтугоплавким. У чистому вигляді застосовується у вигляді дроту або стрічки для нагрівальних приладів - електропечей, які навіть працюють у водні з температурою 1600°С. Жерсть із молібдену та дріт потрібні в радіоелектронній промисловості, їх використовують і в рентгенотехніці, з молібдену виготовляють різноманітні деталі для рентгенівських трубок, електронних ламп, вакуумних приладів.
Крім того, молібден, як і вольфрам, дужешироко застосовується поліпшення сталей. Присадка молібдену збільшує міцність, прожарювання, корозійну стійкість, в'язкість. Тому вольфрам і молібден використовуються при створенні найвідповідальніших виробів та найголовніших деталей. Для твердості в такий сплав вводяться стеліти - хром та кобальт, щоб наплавити кромки деталей, що працюють на зношування. Хром, молібден, вольфрам – такий сплав практично неможливо стерти. Також йому віддано одне з перших місць у ряді кислотостійких та жаростійких сплавів.
Сплав вольфраму та молібдену у складі обшивкиголовної частини будь-якої ракети та літака. За міцністю першому місці вольфрам, другою - молібден. Проте питома міцність за температур близько півтори тисячі градусів за Цельсієм виводить сплави з молібденом на перше місце. Якщо температури ще вищі – то вольфрам і тантал непереможні. З молібдену виготовлені стільникові панелі всіх літальних космічних апаратів, оболонки капсул та ракет, що повертаються на Землю, теплообмінники, теплові екрани, обшивка кромок крил, стабілізатори.
Там, де умови роботи важкі, допомагаютьрідкісноземельні метали. Від такого матеріалу можна чекати високого опору окисленням та газової ерозії, високої міцності та здатності тримати удар. Багато деталей турбореактивних та ракетних двигунів, хвостові спідниці, лопатки турбін, заслінки форсунок, поверхні управління, сопла ракетних двигунів тощо – на всіх цих важких роботах справляється молібден.
Перспективні матеріали для обладнання, якіпрацюють у середовищі фосфорної, сірчаної та соляної кислот, виготовляються з молібдену та його сплавів. Він стійкий навіть у розплавленому склі, і тому скляна промисловість широко використовує молібден як електроди для плавки.
Зі сплавів його виготовлені стрижні та прес-формидля лиття під високим тиском мідних, цинкових та алюмінієвих сплавів. З молібденом обробляють сталі під тиском – пресштемпелі, матриці, оправлення прошивних станів. Самі стали молібден також значно покращує.
