Jeśli stal stanowi szkielet nowoczesnego przemysłu, to wolfram służy jako jego mięśniowe jądro. Znany ze swojej wyjątkowej twardości i wysokiej temperatury topnienia, ten niezastąpiony metal odgrywa istotną rolę w wielu sektorach produkcyjnych. Jednak niewiele osób rozumie skomplikowany proces, który przekształca surową rudę w wolfram przemysłowy.
Ostatnie zainteresowanie produkcją wolframu wzrosło po tym, jak popularny film na YouTube zatytułowany "Jak powstaje wolfram?" stał się niedostępny, co skłoniło do pytań o ten krytyczny proces przemysłowy. Chociaż film pozostaje niedostępny, techniczną podróż od kopalni do metalu można zrekonstruować za pomocą udokumentowanych metod przemysłowych.
Podróż wolframu zaczyna się w kopalniach podziemnych lub odkrywkowych, gdzie pracownicy wydobywają rudy pierwotne, takie jak wolframit (wolframian żelaza i manganu) i szelit (wolframian wapnia). Złoża te zazwyczaj zawierają mniej niż 1% odzyskiwalnego wolframu, co wymaga rozległych procesów wzbogacania.
Metody koncentracji różnią się w zależności od rodzaju rudy. Separacja grawitacyjna okazuje się skuteczna w przypadku cząstek wolframitu o dużej gęstości, podczas gdy szelit często wymaga flotacji pianowej z użyciem specjalnych odczynników. Niektóre operacje wykorzystują separację magnetyczną dla wariantów bogatych w żelazo. Procesy te zwiększają zawartość wolframu z początkowych ułamków do 65-75% czystych koncentratów.
Oczyszczony koncentrat przechodzi konwersję chemiczną do parawolframianu amonu (APT), uniwersalnego prekursora produktów wolframowych. Ten wieloetapowy proces rozpoczyna się od ługowania kwasowego lub trawienia alkalicznego, rozpuszczając wolfram w roztworze, pozostawiając zanieczyszczenia.
Techniki ekstrakcji rozpuszczalnikowej następnie izolują wolfram od towarzyszących pierwiastków, takich jak molibden. Kolejne wytrącanie krystalizuje związek APT, który przechodzi precyzyjną kalcynację w celu usunięcia lotnych składników. Powstały niebieski tlenek (WO 3 ) zachowuje 99,95% czystości przed redukcją.
Przemysłowa produkcja wolframu wykorzystuje dwie podstawowe metody redukcji. Proces redukcji wodorowej dominuje w przypadku czystych produktów wolframowych, gdzie gaz wodorowy redukuje niebieski tlenek do metalicznego proszku w piecach o kontrolowanej temperaturze. Proszek ten następnie poddawany jest prasowaniu i spiekaniu w celu wytworzenia gęstych produktów walcowniczych.
Alternatywnie, redukcja karbotermiczna wytwarza węglik wolframu lub stopy żelazowolframu. Bezpośrednia redukcja węgla daje węgliki spiekane do narzędzi tnących, podczas gdy koredukcja z żelazem tworzy środki stopowe dla stali specjalnych. Obie metody wymagają precyzyjnej kontroli atmosfery, aby zapobiec zanieczyszczeniu.
Ten wyrafinowany łańcuch produkcyjny — obejmujący geologię, chemię i metalurgię — pokazuje, dlaczego wolfram pozostaje jednym z najbardziej wymagających technicznie materiałów w przemyśle. Od wydobycia po ostateczne zastosowanie, każdy etap przetwarzania wymaga specjalistycznej wiedzy, aby utrzymać niezrównane właściwości użytkowe metalu.
