Nếu thép là bộ xương của ngành công nghiệp hiện đại, thì vonfram đóng vai trò là cốt lõi cơ bắp của nó. Nổi tiếng với độ cứng đặc biệt và điểm nóng chảy cao, kim loại không thể thiếu này đóng một vai trò quan trọng trong các lĩnh vực sản xuất. Tuy nhiên, ít người hiểu được quy trình phức tạp biến quặng thô thành vonfram cấp công nghiệp.
Sự quan tâm gần đây đến sản xuất vonfram tăng vọt sau khi một video YouTube phổ biến có tiêu đề "Vonfram được tạo ra như thế nào?" không còn khả dụng, làm dấy lên những câu hỏi về quy trình công nghiệp quan trọng này. Mặc dù video vẫn không thể truy cập được, nhưng hành trình kỹ thuật từ mỏ đến kim loại có thể được tái tạo thông qua các phương pháp công nghiệp đã được ghi lại.
Hành trình của vonfram bắt đầu trong các mỏ dưới lòng đất hoặc lộ thiên, nơi công nhân khai thác các loại quặng chính như wolframite (tungstat sắt-mangan) và scheelite (tungstat canxi). Các mỏ khoáng sản này thường chứa ít hơn 1% vonfram có thể thu hồi, đòi hỏi các quy trình tuyển khoáng rộng rãi.
Các phương pháp cô đặc khác nhau tùy theo loại quặng. Tách trọng lực chứng tỏ hiệu quả đối với các hạt wolframite có mật độ cao, trong khi scheelite thường yêu cầu tuyển nổi bằng bọt bằng thuốc thử chuyên dụng. Một số hoạt động sử dụng phân tách từ tính cho các biến thể giàu sắt. Các quy trình này làm tăng hàm lượng vonfram từ các phân đoạn ban đầu lên 65-75% chất cô đặc tinh khiết.
Chất cô đặc đã tinh chế trải qua quá trình chuyển đổi hóa học thành amoni paratungstat (APT), tiền chất phổ quát cho các sản phẩm vonfram. Quá trình đa giai đoạn này bắt đầu bằng cách ngâm axit hoặc tiêu hóa kiềm, hòa tan vonfram vào dung dịch trong khi để lại các tạp chất.
Sau đó, các kỹ thuật chiết dung môi cô lập vonfram khỏi các nguyên tố đi kèm như molypden. Kết tủa tiếp theo kết tinh hợp chất APT, trải qua quá trình nung chính xác để loại bỏ các thành phần dễ bay hơi. Kết quả là oxit màu xanh lam (WO 3 ) duy trì độ tinh khiết 99,95% trước khi khử.
Sản xuất vonfram công nghiệp sử dụng hai phương pháp khử chính. Quá trình khử hydro chiếm ưu thế đối với các sản phẩm vonfram nguyên chất, trong đó khí hydro khử oxit màu xanh lam thành bột kim loại trong các lò nung được kiểm soát nhiệt độ. Bột này sau đó trải qua quá trình ép và thiêu kết để tạo ra các sản phẩm dạng nghiền đặc.
Ngoài ra, quá trình khử cacbua tạo ra cacbua vonfram hoặc hợp kim ferrotungsten. Quá trình khử carbon trực tiếp tạo ra cacbua xi măng cho dụng cụ cắt, trong khi đồng khử với sắt tạo ra các tác nhân hợp kim cho thép đặc biệt. Cả hai phương pháp đều yêu cầu kiểm soát khí quyển chính xác để ngăn ngừa ô nhiễm.
Chuỗi sản xuất tinh vi này—trải dài từ địa chất, hóa học và luyện kim—chứng minh tại sao vonfram vẫn là một trong những vật liệu đòi hỏi kỹ thuật nhất của ngành. Từ khai thác đến ứng dụng cuối cùng, mỗi giai đoạn xử lý đều yêu cầu chuyên môn hóa để duy trì các đặc tính hiệu suất vô song của kim loại.
