دانشمندان چگونگی تولید تنگستن، سخت‌ترین فلز را فاش کردند.

اگر فولاد اسکلت صنعت مدرن را تشکیل می دهد، تنگستن به عنوان هسته عضلانی آن عمل می کند. این فلز ضروری که به دلیل سختی استثنایی و نقطه ذوب بالا مشهور است، نقش حیاتی را در بخش های تولیدی ایفا می کند. با این حال، تعداد کمی از مردم فرآیند پیچیده ای را که سنگ معدن خام را به تنگستن درجه صنعتی تبدیل می کند، درک می کنند.

علاقه اخیر به تولید تنگستن پس از غیرقابل دسترس شدن یک ویدئوی محبوب یوتیوب با عنوان "چگونه تنگستن ساخته می شود؟" افزایش یافت و سوالاتی را در مورد این فرآیند صنعتی حیاتی ایجاد کرد. در حالی که ویدئو همچنان غیرقابل دسترس است، سفر فنی از معدن تا فلز را می توان از طریق روش های صنعتی مستند بازسازی کرد.

سفر تنگستن در معادن زیرزمینی یا روباز آغاز می شود، جایی که کارگران سنگ معدن های اولیه مانند ولفرامیت (تنگستات آهن-منگنز) و شیلیت (تنگستات کلسیم) را استخراج می کنند. این ذخایر معدنی معمولاً کمتر از 1٪ تنگستن قابل بازیابی دارند که مستلزم فرآیندهای غنی سازی گسترده است.

روش های تغلیظ بسته به نوع سنگ معدن متفاوت است. جداسازی ثقلی برای ذرات با چگالی بالای ولفرامیت موثر است، در حالی که شیلیت اغلب به فلوتاسیون کف با استفاده از معرف های تخصصی نیاز دارد. برخی از عملیات ها از جداسازی مغناطیسی برای انواع غنی از آهن استفاده می کنند. این فرآیندها محتوای تنگستن را از کسرهای اولیه به کنسانتره های 65-75٪ خالص افزایش می دهند.

کنسانتره تصفیه شده تحت تبدیل شیمیایی به پارا تنگستات آمونیوم (APT)، پیش ساز جهانی برای محصولات تنگستن قرار می گیرد. این فرآیند چند مرحله ای با شستشوی اسیدی یا هضم قلیایی آغاز می شود و تنگستن را در محلول حل می کند و ناخالصی ها را پشت سر می گذارد.

سپس تکنیک های استخراج حلال، تنگستن را از عناصر همراه مانند مولیبدن جدا می کنند. رسوب متعاقب، ترکیب APT را متبلور می کند که تحت کلسیناسیون دقیق برای حذف اجزای فرار قرار می گیرد. اکسید آبی حاصل (WO ₃ ) قبل از احیا 99.95٪ خلوص را حفظ می کند.

تولید صنعتی تنگستن از دو روش احیای اولیه استفاده می کند. فرآیند احیای هیدروژن برای محصولات تنگستن خالص غالب است، جایی که گاز هیدروژن اکسید آبی را به پودر فلزی در کوره های کنترل شده با دما کاهش می دهد. سپس این پودر تحت فشار و تف جوشی قرار می گیرد تا محصولات آسیاب متراکم ایجاد شود.

از طرف دیگر، احیای کربوترمی، کاربید تنگستن یا آلیاژهای فروتنگستن را تولید می کند. احیای مستقیم کربن، کاربیدهای سیمانی را برای ابزارهای برش به دست می آورد، در حالی که احیای مشترک با آهن، عوامل آلیاژی را برای فولادهای تخصصی ایجاد می کند. هر دو روش به کنترل دقیق اتمسفر برای جلوگیری از آلودگی نیاز دارند.

این زنجیره تولید پیچیده—که زمین شناسی، شیمی و متالورژی را در بر می گیرد—نشان می دهد که چرا تنگستن همچنان یکی از مواد فنی ترین صنعت است. از استخراج تا کاربرد نهایی، هر مرحله پردازش به تخصص تخصصی برای حفظ ویژگی های عملکرد بی نظیر فلز نیاز دارد.