Prezzo del tungsteno, occorrenza, estrazione e uso

Il tungsteno [vɔlfram] è un elemento chimico con il simbolo dell'elemento W e il numero atomico 74. Appartiene ai metalli di transizione, nella tavola periodica è in 6. Sottogruppo (gruppo 6) o gruppo cromo. Il tungsteno è un metallo pesante bianco lucido ad alta densità che è fragile allo stato puro. Ha il punto di fusione più alto e il secondo punto di ebollizione più alto di tutti i metalli puri. Il suo uso più noto è quindi il filamento incandescente nelle lampade a incandescenza.

Già in 16. Il mineralogista Georgius Agricola di Freiberger ha descritto la presenza di un minerale nei minerali di stagno sassone, che ha reso l'estrazione di stagno tagliando la frazione di stagno considerevolmente più difficile. Il nome componente "Wolf" deriva da questa proprietà, poiché il minerale "divorava" il minerale di stagno come un lupo. Se fosse tungstenite è ancora controverso oggi, poiché parla della "leggerezza" del minerale. Ha chiamato il minerale lupi spumumche tradotto dal latino significa "schiuma di lupo". Successivamente è stato chiamato Wolfram, da mhd. Ariete "Fuliggine, sporcizia", ​​perché il minerale grigio-nero può essere facilmente macinato e quindi ricorda la fuliggine. Il suo simbolo chimico W deriva dal tungsteno.

La parola comune in inglese, italiano e francese Tungsteno deriva da Tung Sten (Svedese per "pietra pesante"). Ciò non significava che Wolfram stesso (svedese Volfram), ma chiamato tungstato di calcio. In questo 1781 ha riconosciuto al chimico tedesco-svedese Carl Wilhelm Scheele un sale finora sconosciuto. Il tungsteno puro è stato prodotto per la prima volta da 1783 dai fratelli spagnoli Fausto Juan José Elhuyar (che lavorava sotto la guida di Scheele) riducendo il triossido di tungsteno, ottenuto dal wolframite.

Presenza 

Il metallo tungsteno chiamato anche wolframite

Il contenuto di tungsteno della crosta terrestre è di circa 0,0001 g / to 0,0064 percento in peso (valore di Clarke). Finora, il metallo non è stato rilevato in natura (in forma pura). La "Doklady Akademii Nauk" in Russia ha pubblicato un rapporto sul tungsteno solido nel 1995 senza che questo fosse esaminato dalla "Commissione sui nuovi minerali, nomenclatura e classificazione" (CNMNC) dell'IMA. Sono noti alcuni minerali, soprattutto ossidi e tungstati. I minerali di tungsteno più importanti sono la wolframite (Mn, Fe) WO₄ e Scheelite CaWO₄, Esistono anche altri minerali di tungsteno, come Stolzit PbWO₄ e Tuneptit WO₃ · H₂O.

I depositi più grandi si trovano in Cina, Perù, Stati Uniti, Corea, Bolivia, Kazakistan, Russia, Austria e Portogallo. I minerali di tungsteno si possono trovare anche nei Monti Metalliferi. I depositi mondiali sicuri e probabili sono attualmente 2,9 milioni di tonnellate di tungsteno puro.

La più importante presenza nota di tungsteno in Europa è nella Felbertal negli Alti Tauri (stato di Salisburgo in Austria).

Promozione in tutto il mondo 

Nel 2006 la produzione mondiale di tungsteno puro è stata di 73.300 tonnellate. Di gran lunga il più grande produttore di tungsteno è la Cina. Più dell'80% del tungsteno prodotto nel mondo viene prodotto lì. Gli stati con la più alta produzione di tungsteno (2006):

Promozione in Austria

In Austria, il minerale di tungsteno Scheelite fu scoperto per la prima volta nel 1815/16 nel giacimento d'oro di Schellgaden nel comune di Muhr (Stato di Salisburgo). Di conseguenza, in molte fessure degli Alti Tauri sono stati trovati bellissimi cristalli di scheelite, a volte di diversi centimetri di dimensione. Tutti questi reperti non erano di alcuna utilità pratica. Il grande giacimento nella Felbertal non è stato scoperto per il momento.

Nel 1950 si è saputo che grandi quantità di scheelite erano apparse nel giacimento di magnesite sulla Wanglalm vicino a Lanersbach / Tux (Tirolo) nella parte posteriore della Zillertal, che era stata estratta dal 1927. Era una grossolana scheelite ricoperta di magnesite e quarzo. Negli anni successivi sono state estratte circa 10.000 tonnellate di minerale con un contenuto medio di ossido di tungsteno dell'1,8%, che rappresentava un'alta qualità unica al mondo. A causa del basso prezzo di mercato, l'estrazione del tungsteno fu interrotta alla fine degli anni '1960, ma riprese nel 1971 e continuò fino alla chiusura della miniera di magnesite nel 1976.

1967 alla fine è stato scoperto il più grande Scheelitvorkommen in Europa nel Felbertal. I pezzi di minerale presenti nei flussi sono stati tracciati utilizzando la luce UV (fluorescenti di Scheelite). Il difficile lavoro di esplorazione in alta montagna (il sito minerario più alto di Brentling in 2100 a livello del mare) iniziò 1971, l'estrazione inizialmente in superficie fu registrata in Felbertal 1976 (da 1979 anche miniere sotterranee, set di miniere 1986). Dall'inizio di 1993 alla metà di 1995, il mining è stato temporaneamente sospeso a causa del basso prezzo di mercato del tungsteno.

Wolframerz del Felbertal viene processato nel vicino Mittersill. Da qui, il concentrato di scheelite raggiunge Sankt Martin in Sulmtal (Stiria). Una capanna di tungsteno è stata costruita sul sito della miniera sotterranea di carbone marrone 1976 a Pölfing-Bergla, dove ossido di tungsteno, metallo di tungsteno e polvere di carburo di tungsteno sono stati prodotti da concentrati provenienti da diversi paesi da 1977.

I processori tedeschi più importanti sono HC Starck e il Longyear GmbH.

Estrazione e presentazione

Il tungsteno non può essere ottenuto per riduzione con carbone dai minerali di ossido, poiché si forma questo carburo di tungsteno.

L'aggiunta di una soluzione ammoniacale crea un complesso chiamato paratungstato di ammonio (APW). Questo viene filtrato e quindi convertito in triossido di tungsteno relativamente puro a 600 ° C. Ossido di tungsteno (VI) (WO₃), che viene ridotto a tungsteno grigio acciaio a 800 ° C in atmosfera di idrogeno:

Questo produce polvere di tungsteno grigia, che di solito viene compattata in stampi e sinterizzata elettricamente in barre. A temperature superiori a 3400 ° C, un metallo compatto di tungsteno può essere fuso in speciali forni elettrici con atmosfera riducente di idrogeno (processo di fusione a zone).

Proprietà 

Proprietà fisiche

Il tungsteno è un metallo bianco lucido che può essere allungato allo stato puro ed è di elevata durezza, densità e resistenza. La densità è quasi la stessa di quella dell'oro, la durezza Brinell è 250 HB, la resistenza alla trazione 550-620 N / mm² (morbido) fino a 1920 N / mm² (difficile). Il metallo esiste in una modifica α cubica centrata sul corpo stabile con una spaziatura del piano reticolare (= costante reticolare) di 316 pm a temperatura ambiente. Questo tipo di struttura cristallina è spesso chiamato tipo di tungsteno. Con un as β-modifica metastabile di tungsteno (distorto centrato sul corpo cubico), d'altra parte, è l'ossido ricco di tungsteno W₃O.

Il tungsteno ha dopo l'elemento carbonio con 3422 ° C il secondo punto di fusione più alto di tutti gli elementi chimici. Il punto di ebollizione di 5555 ° C è superato solo dal raro renio metallico con 5596 ° C di 41 K.

Il metallo è un superconduttore con una temperatura di transizione di 15 mK.

Proprietà chimiche

Il tungsteno è un metallo chimicamente molto resistente che viene difficilmente attaccato da acido fluoridrico e aqua regia (almeno a temperatura ambiente). Si dissolve in miscele di acidi fluoridrico e nitrico e miscele fuse di nitrati alcalini e carbonati.

isotopo 

Il tungsteno è noto come isotopi 33 e isomeri del nucleo 5. In natura, si verificano isotopi 5 ¹⁸⁰W, ¹⁸²W, ¹⁸³W, ¹⁸⁴W e ¹⁸⁶W. L'isotopo di tungsteno ¹⁸⁴W ha la frequenza maggiore. Tutti e 5 gli isotopi naturali sono stati considerati stabili per molto tempo. È solo nel 2004 che l'esperimento CRESST dei Laboratori nazionali del Gran Sasso riesce a dimostrare che l'isotopo era un risultato secondario della ricerca della materia oscura ¹⁸⁰W è soggetto a decadimento alfa. L'emivita è estremamente lunga 1,8 trilioni di anni, quindi questo decadimento non può essere rilevato in un normale ambiente di laboratorio. La radioattività di questo isotopo naturale è così bassa che può essere ignorata per tutti gli scopi pratici. Al contrario, gli isotopi radioattivi artificiali del tungsteno hanno una breve emivita compresa tra 0,9 ms ¹⁸⁵Giorni W e 121,2 a ¹⁸¹W.

Utilizzare

L'applicazione più importante del tungsteno è dovuta al suo elevato punto di fusione nel settore dell'illuminazione come filamento nelle lampade a incandescenza e come elettrodo nelle lampade a scarica di gas e nei tubi elettronici.

Nelle lampadine si fa uso del fatto che la conduttività elettrica del tungsteno è notevolmente inferiore a quella dei metalli conduttivi rame e alluminio. Di conseguenza, il sottile filamento di tungsteno si riscalda fino a quando non si illumina, mentre i conduttori più spessi dei metalli conduttivi difficilmente si riscaldano.

La sua seconda importanza principale come metallo legante nella metallurgia del ferro. Forma carburi di tungsteno negli acciai per utensili che aumentano la durezza secondaria.

Grazie alla sua alta densità, è usato per bilanciare pesi e proteggere le radiazioni. Sebbene la sua densità, e quindi l'effetto di schermatura, sia molto più elevato di quello del piombo, è meno comunemente usato come piombo per questo scopo perché è più costoso e più difficile da elaborare. Inoltre, a causa dell'alta densità del tungsteno in alcuni eserciti, le munizioni perforanti vengono utilizzate con un nucleo di proiettile in carburo di tungsteno invece dell'uranio più economico ma radioattivo e tossico. Nella seconda guerra mondiale Wolfram fu importante per la costruzione della granata di carri armati tedesca 40, che aveva un nucleo di tungsteno. In futuro, le munizioni con nucleo di tungsteno del nuovo veicolo di fanteria corazzato Puma verranno utilizzate per sostituire la martora.

A causa della sua elevata resistenza alla corrosione, il tungsteno può essere utilizzato anche come materiale per apparecchiature in impianti chimici. Tuttavia, a causa della scarsa lavorabilità del tungsteno (il tungsteno può essere saldato solo mediante laser o fascio di elettroni), questa forma di realizzazione viene utilizzata raramente. Lo stesso vale per un'applicazione concepibile nel campo della tecnologia medica.

In fisiologia, in particolare la neurofisiologia, i microelettrodi di tungsteno sono utilizzati per le registrazioni extracellulari.

Inoltre, gli elettrodi per i processi di saldatura sono fabbricati in tungsteno. Ad esempio, nella saldatura a resistenza, specialmente quando si saldano materiali come rame, bronzo o ottone. Anche nella saldatura universale TIG (Tungsten Inert Gas), un elettrodo è realizzato in tungsteno o una sua lega. Questi elettrodi non si sciolgono durante il processo di saldatura. L'arco brucia come plasma in un gas protettivo tra l'elettrodo e il componente. Il materiale di riempimento viene fornito separatamente sotto forma di barre.

Negli sport Wolfram viene utilizzato per la produzione di botti di alta qualità per le freccette, nelle punte da tiro con l'arco per frecce speciali sono state realizzate e le teste a martello sono state temporaneamente prodotte per ridurre la resistenza dell'aria e il raggio di rotazione anche in tungsteno. Inoltre, le lastre di tungsteno vengono utilizzate come pesi aggiuntivi nella formula 1 per raggiungere il peso minimo prescritto delle vetture 1 Formula (inclusi olio, freni e liquido di raffreddamento, nonché i conducenti in tuta da corsa e con casco) di 620 kg (a partire da: 2010). Anche nella vela arriva da tempo nelle bombe a chiglia dei grandi piloti utilizzati. La resistenza all'acqua è notevolmente ridotta dalla maggiore densità rispetto ai materiali convenzionali come piombo o ghisa. Allo stesso modo, ci sono già delinquenti nel tennis, nel cui telaio sono state incorporate fibre di tungsteno in fibra di carbonio. In questo modo è possibile stabilizzare ulteriormente aree specifiche del telaio della racchetta per aumentare la precisione del gioco.

Nella pesca a mosca, ninfe e stelle filanti (esche pescate sott'acqua) vengono appesantite con palline di tungsteno che vengono forate e spinte sul gambo dell'amo, in modo che si immergano più velocemente e più in profondità.

Le corde per strumenti musicali a volte vengono avvolte con tungsteno per aumentarne il peso e quindi ridurre il tono.

Il tungsteno viene anche utilizzato nella diagnostica a raggi X come materiale target nell'anodo. Il - e Le linee di radiazione a raggi X caratteristiche sono 59 keV e 67 keV.

Nella microscopia a tunneling a scansione, il tungsteno viene spesso utilizzato come materiale per la punta della sonda.

Dall'inizio di 21. Il carburo di tungsteno, erroneamente indicato come tungsteno, viene utilizzato anche in gioielleria (gioielli in tungsteno), ad es. B. anelli elaborati. Questo è molto facilmente determinato dalla durezza e dalla densità. WC ha la durezza Mohs 9,5, solo tungsteno 7,5. Finora, tutte le parti di gioielleria sul mercato sono realizzate in carburo di tungsteno.

Fisiologia 

Il tungsteno è considerato un bioelemento positivo di batteri anaerobici del tipo Eubacterium acidaminophilum usato e incorporato come cofattore in alcuni enzimi. E. acidaminofilo è un batterio che fermenta gli amminoacidi che utilizza il tungsteno negli enzimi formiato deidrogenasi e aldeide deidrogenasi. In questi organismi, il tungsteno sostituisce il molibdeno perché è molto più comune nel loro ambiente naturale (prese d'aria vulcaniche sul fondo del mare).

tossicologia 

Secondo le attuali conoscenze, il tungsteno e i suoi composti sono fisiologicamente innocui. I tumori polmonari nei lavoratori negli impianti di produzione o lavorazione del carburo cementato sono attribuiti al cobalto che è anche presente.

Nel modello animale è stato riscontrato che la maggior quantità di composti di tungsteno ingeriti per via orale viene rapidamente escreta nelle urine. Una piccola parte del tungsteno entra nel plasma sanguigno e da lì negli eritrociti. Viene quindi depositato nei reni e nel sistema osseo. Tre mesi dopo la somministrazione, la maggior parte delle piccolissime quantità di tungsteno assorbite dal corpo si trovano nelle ossa.

2003 è stato identificato con 16 in 1997 con XNUMX in bambini affetti da leucemia e con nove bambini anche con tumore del sangue in Sierra Vista / Arizona, due cosiddetti ammassi di cancro - un'area locale con un tasso di cancro superiore alla media. In entrambi i luoghi, l'acqua potabile ha concentrazioni insolitamente elevate di tungsteno. Concentrazioni di tungsteno significativamente aumentate sono state rilevate nelle urine della popolazione. Entrambi i luoghi sono noti per la loro presenza di minerali di tungsteno. Tuttavia, nessuna associazione diretta tra le malattie di tungsteno e leucemia è stata trovata nelle successive indagini di un anno da parte del Center for Disease Control (CDC). Il tungsteno non ha mostrato alcun effetto cancerogeno in nessuna procedura di test e nessun altro gruppo di tumori è stato trovato in altre parti del Nevada con livelli simili di tungsteno nelle urine della popolazione.

sicurezza 

Come polvere o polvere, è facilmente infiammabile, non infiammabile in forma compatta.

Connessioni 

Ossido 

Il tungsteno forma diversi ossidi. Tra il membro iniziale:

• Ossido di tungsteno (VI) WO₃ - giallo limone

e l'ultimo membro:

• Ossido di tungsteno (IV) WO₂ - marrone

Ci sono altri ossidi intermedi?

• W₁₀O₂₉ blu-viola, gamma di omogeneità WO_2,92-DOVE_2,88
• W₄O₁₁ rosso-viola, gamma di omogeneità WO_2,76-DOVE_2,73
• W₁₈O₄₉, DOVE_2,72
• W₂₀O₅₀, DOVE_2,50

Altri composti

• Sodio tungstato Na₂WO₄
• Tungstato di zirconio ZrW₂O₈ mostra un'anomalia quando riscaldato.
• Bronzi al tungsteno M_xWO₃; M = metallo alcalino, metallo alcalino terroso, lantanoide, circa 0.3 <x <0.9 hanno conducibilità elettrica e sono intensi e di colore diverso a seconda del contenuto di metallo.
• Calcio tungstato CaWO₄ è conosciuto come un minerale sotto il nome di Scheelite.
• Il carburo di tungsteno WC è un composto simile al metallo estremamente duro. C'è anche Diwungsten Carbide W.₂C.
• Esafluoruro di tungsteno WF₆
• Piombo tungstato PbWO₄
• Disolfuro di tungsteno WS₂ Utilizzare come lubrificante secco (simile a MoS₂)

Uso dei composti

Il carburo di tungsteno viene utilizzato come riflettore di neutroni nelle armi nucleari per ridurre la massa critica. I carburi di tungsteno (metallo duro) vengono utilizzati nella lavorazione dei materiali a causa della loro elevata durezza.

I tungstati vengono utilizzati per impregnare i tessuti per renderli ignifughi.

I colori al tungsteno sono usati nella pittura, nell'industria della ceramica e della porcellana.

Il tungstato di piombo è usato come un moderno scintillatore nella fisica delle particelle.

Generale
Nome, simbolo, numero atomico	Tungsteno, W, 74
Serie	I metalli di transizione
Gruppo, periodo, blocco	6, 6, d
Aspetto	bianco grigiastro, lucido
numero CAS	7440-33-7
Frazione di massa del guscio di terra	64 ppm
nucleare
massa atomica	183,84 u
Raggio atomico (calcolato)	135 (193) pm
Raggio covalente	162 pm
configurazione elettronica	[Xe] 4f145d46s2
1. ionizzazione	770 kJ / mol
2. ionizzazione	1700 kJ / mol
fisicamente
stato fisico	fisso
struttura cristallina	cubico centrato sul corpo
densità	19,3 g / cm3 (20 ° C)
durezza Mohs	7,5
magnetismo	paramagnetico ( = 7,8 10-5)
punto di fusione	3695 K (3422 ° C)
punto di ebollizione	5828 K (5555 ° C)
Volume molare	9,47 · 10-6 m3/ mol
Calore di vaporizzazione	824 kJ / mol
calore di fusione	35,4 kJ / mol
velocità del suono	5174 m/s
Capacità termica specifica	138 J / (kg · K)
Conducibilità elettrica	18,52 · 106 A / (V · m)
conducibilità termica	170 W / (m · K)
Chimico
stati di ossidazione	6, 5, 4, 3, 2
potenziale normale	−0,119 V (WO2 + 4H+ + 4e- → W + 2H2O)
elettronegatività	2,36 (scala Pauling)
isotopo
isotopo NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP 178W {Syn.} 21,6 d ε 0,091 178Ta 179W {Syn.} 37,05 min ε 1,060 179Ta 180W 0,13% 1,8 · 1018 a α 2,516 176Hf 181W {Syn.} 121,2 d ε 0,188 181Ta 182W 26,3% stabile 183W 14,3% stabile 184W 30,67 % stabile 185W {Syn.} 75,1 d β- 0,433 185Re 186W 28,6% stabile 187W {Syn.} 23,72 h β- 1,311 187Re 188W {Syn.} 69,4 d β- 0,349 188Re
proprietà NMR
Spin γ in rad * T-1· s-1 Er(1H) fL a W = 4,7 T in MHz 183W 1/2 1,128 · 107 1,07 · 10-5 4,166
sicurezza
GHS sostanze pericolose polveri etichettatura

Frasi H e P di pericolo H: 228EUH: nessuna tariffa EUHP: 210-​240-​241-​280-​370+378 Gefahrstoffkennzeichnung

leggero infiammabile

(F)

Frasi R e S in polvere R: 11S: 43

Prezzo al tungsteno

Grafico Wolfram 2009-2012

Prezzi del tungsteno -> Prezzi dei metalli strategici