Вольфрам

Вольфрам

ВОЛЬФРАМ, W, атомный номер 74, атомный вес 184,0 - твердый металл серебристо-белого цвета, температура плавления около 3400°; твердость - 7,5. Удельный вес вольфрама, сплавленного в электрической печи, 18,7; при механической обработке удельный вес может быть доведен до 20; теплоемкость 0,036; коэффициент расширения 336∙10-8; электрическое сопротивление (куб с ребром в 1 см) холоднотянутого металла 6,2 мкОм; металла, полученного прокаливанием, 5 мкОм при 25°. Температурный коэффициент электрического сопротивления в пределах от 0 до 170° возрастает на 0,0051 (при повышении температуры на 1°). Сопротивление разрыву вольфрамовой проволоки м. б. доведено до 460 кг/мм2. При обыкновенной температуре вода и воздух на вольфрам не действуют; при температуре же красного каления вольфрам медленно окисляется, образуя ангидрид вольфрамовой кислоты. Расплавленные фосфор и сера заметного влияния на вольфрам не оказывают; в парообразном состоянии они быстро превращают его в фосфиды и сульфиды. С азотом металл непосредственно нитрида не дает. Крепкие серная и соляная кислоты разъедают вольфрам; при действии азотной и плавиковой кислот он не изменяется; царская водка и смесь плавиковой и азотной кислот растворяют металлический вольфрам.

Главнейшие природные соединения вольфрама: 1) вольфрамит (так называемый волчец) (Fe, Mn) WО4; 2) шеелит CaWО4; 3) вольфрамовая охра3; 4) гюбнерит MnWО4; 5) ферберит FeWО4 и др.

Вольфрамовые руды, обычно содержащие от 0,5 до 8% WO3, сначала подвергают обогащению, что достигается сравнительно легко в виду высокого удельного веса соединений вольфрама. Для этой цели минералы размалывают и подвергают промывке; при этом примеси малого удельного веса, как кварц, полевой шпат и др., увлекаются током воды; соединения олова и молибдена удаляются в магнитных сепараторах. Получаемый т. о. концентрат содержит от 50 до 75% WО3.

Для получения из обогащенной руды чистого ангидрида вольфрамовой кислоты WО3 руду смешивают с избытком кальцинированной соды и вносят в пламенную печь; получаемую тестообразную массу выдерживают два часа в печи при 800°, затем температуру быстро повышают и полученную жидкую массу выливают в железные тележки. После охлаждения сплав размалывают и экстрагируют кипящей водой; при этом примеси соединений меди и висмута остаются в осадке, а горячий раствор вольфрамовокислого натрия выливают в горячий же раствор соляной кислоты, взятой в избытке. В этих условиях вольфрамовая кислота выделяется в виде тяжелого легко отфильтровываемого осадка, который тщательно промывают подкисленной водой, отжимают на фильтрпрессах или на нутче и сушат при 300°. Для получения чистого WО3 сырой продукт растирают в водном аммиаке и вновь осаждают кислотой.

Для получения металлического вольфрама WО3 смешивают с углем и связующим материалом (например, берут 100 ч. WО3, 14,1 ч. древесного угля и 2 ч. канифоли), смесь загружают в тигли из тугоплавкой глины, крышку замазывают также глиной и тигли помещают в печь, температуру которой постепенно доводят до 1300—1400°; образующуюся в результате восстановления черную порошкообразную массу размачивают и отмучивают от непрореагировавшего угля. Полученный этим путем металлический вольфрам можно непосредственно применять для изготовления сплавов. Вольфрам, идущий для изготовления калильных нитей электрических лампочек, готовится восстановлением чистого ангидрида вольфрамовой кислоты цинком или прокаливанием его в атмосфере водорода при 800—1100°. Металлический вольфрам широко применяется в технике для приготовления разных сортов вольфрамовой стали, обладающих ценными механическими свойствами.

Соединения вольфрама. Вольфрам принадлежит к VI группе периодической системы и, являясь ближайшим аналогом хрома, дает высший солеобразующий окисел WО3; в своих важнейших солеобразных соединениях вольфрам входит как составная часть аниона. Кроме WО3 известны и другие кислородные  соединения вольфрама: WО2, W2О3, W4О3, W5О9, W5О14, W3О8; из них больше всего изучена WО2 - двуокись, получаемая при частичном восстановлении WО3 водородом, - коричневый порошок, дающий в струе хлора хлорокись WO2Cl2.

Наиболее важным соединением вольфрама является ангидрид вольфрамовой кислоты WО3 - желтый тугоплавкий порошок удельным весом 6,3, нерастворимый в воде и растворяющийся в плавиковой кислоте; при восстановлении водородом при 250° переходит в синюю трехокись W2О3. Последняя образует два гидрата: вольфрамовую, кислоту H24 и метавольфрамовую кислоту H2W4О13. С щелочами обе кислоты образуют соли, водные растворы которых растворяют WО3, образуя целый ряд поливольфрамовых кислот. С различными минеральными кислотами вольфрамовая кислота образует ряд комплексных кислот, из которых кремневольфрамовая 10WО3∙SiО2∙4H2О и фосфорновольфрамовая 12WО3∙H34∙xH2О применяются как реактив на алкалоиды.

Из солей вольфрамовой кислоты (вольфраматов) в технике применяют: 1) вольфрамовокислый натрий Na24∙2H2О - прозрачные блестящие листочки триклинной системы, легко растворимые в воде; применяется для изготовления огнеупорных тканей; 2) вольфрамовокислый барий BaWО4, получаемый из натриевой соли посредством осаждения хлористым барием; вследствие высокой кроющей способности применяется как белая краска; 3) вольфрамовокислый кальций CaWО4, получаемый из растворов Na24 и СаСl2; применяется для изготовления экранов при рентгеноскопии.

При восстановлении водородом или оловом солей поливольфрамовой кислоты получаются т. н. вольфрамовые бронзы. При сплавлении поливольфрамата состава Na24∙WО3 с оловом и при последующем кипячении сплава сначала с водой, затем с соляной кислотой и, наконец, с едким кали получается соединение Na2W3О9 - блестящие кристаллы с золотым отливом.

Из других соединений вольфрама в последнее время большое значение приобрел карбид вольфрама, применяющийся для изготовления огнеупорных тиглей, труб и т. п. Он получается сплавлением в электрической печи карбида кальция с вольфрамом.

Вольфрам

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 4 - 1928 г.