Tungsten (Volfram) Nedir? Kullanım Alanları, Özellikleri Nelerdir?
Tungsten Nedir?
Tungsten 1781 yılında İsviçreli kimyacı K.V. Scheele tarafından bulunmuştur. 1783 yılında ise Volframitten tungstik asit ve tungstik trioksidin karbonla indirgenmesi yoluyla, toz halde tungsten elde edilmiştir. Tungsten, bulunmasından ancak yüzyıl kadar sonra teknolojik öneme sahip bir metal olabilmiştir.
Çeliğin özelliklerini etkileyebileceği 1850’lerde gözlenmiş olmasına karşın, tungstenin çelik üretiminde kullanılması 19. yüzyılın sonu ve 20. yüzyılın başlarında gerçekleşebilmiştir. Tungsten üretimi dünyada sayılı ülkelerde yapılmaktadır. Bu ülkeler de genellikle tüketici ülkeler olmadıklarından üretim arz ve talebinin emniyet altına alınması önem kazanmakta ve bu nedenle tungsten stratejik bir madde olmaktadır.
Önerilen Yazı » Bor Nedir? Ne İşe Yarar? Bor Rezervleri
Tungsten’in dünyadaki rezerv miktarı, yer kabuğunun yeterince tanımlanmamış olması nedeniyle, bilinmemektedir. Bununla beraber bu konuda yapılmış tahminler vardır. 30 sene önce eldeki rezervler yıllık üretimin 20 – 200 katı iken bu gün de durum aynıdır. Bu durum ileri ki yıllarda da, artan üretime karşın süregelecektir.
Çin ve Rusya dünya rezervinin % 57’sine sahiptirler. Buna Kanada, Kuzey Kore ve ABD’de eklenirse toplam dünya rezervinin % 80,5’inin 5 ülkede toplandığı görülecektir. Dünya rezervlerinin ekonomik olarak işletilebilecek miktarı 2,03 milyon ton Tungsten olarak tahmin edilmektedir. Bu miktarın 0,75 milyon tonu (% 36,9) Batı ülkelerinde bulunurken 1,28 milyon tonu (% 63,1) Doğu ülkelerinde bulunmaktadır. En büyük üretici olan Çin’inde rezervlerin % 49,9 u (925.000 ton) toplanmış bulunmaktadır. Potansiyel dünya rezervlerinde de durumun aynı olduğu söylenebilir.
Önerilen Yazı » Akkor Ampul Nedir? Özellikleri ve Çeşitleri Nelerdir?
Tungsten Özellikleri Nelerdir?
Tungsten, ergime noktası en yüksek (3410 ± 20°C) metaldir. Ergime noktasının çok yüksek olması, bu metalin pirometalurjik yöntemler yerine hidrometalurjik yöntemlerle üretimini zorunlu kılmaktadır. Sodyum tungstat ve tungstik asit üretimine ilişkin ilk patent, 1847 yılında İngiltere’de Robert Oxland tarafından alınmıştır. 1910 yılında CM. Johnson, yüksek tenörlü şeliti asidik ortamda çözerek, tungstik asit eldesi yöntemini geliştirmiştir.
Tungsten liçi konusundaki en son yöntem ise, 1939 yılında Maslenitsky tarafından geliştirilen “soda-otoklav” yöntemidir (Maslenitsky ve Perlov, 1960). Tungsten hidrometalurjisi-tungsten konsantrelerinin asit ve alkalilerle liçini takiben, tungsten ara ürünlerinin (genellikle APT (Amonyum paratungstat) ve tungstik asit) üretimini kapsamaktadır. Elde edilen ara ürünlerden ise, daha sonra çeşitli metalurjik yöntemlerle, istenilen özellik ve saflıkta metalik tungsten eldesi yoluna gidilmektedir.
Önerilen Yazı » Titanyum Nedir? Ne İşe Yarar? Özellikleri, Kullanım Alanları
Tungsten Mineralleri Nelerdir?
Tungsten yerkabuğunun yaklaşık yüzde on binde birini oluşturmaktadır. Günümüzde 15 kadar tungsten minerali bilinmesine karşın, ekonomik öneme sahip tungsten minerallerinin sayısı oldukça azdır. Yaygın olarak bulunan ve ekonomik önem taşıyan tungsten minerallerini iki grupta incelemek mümkündür:
- Şelit grubu mineraller: Şelit (CaW04)
- Volframit grubu: Hübnerit (MnW04)
- Mineraller Ferberit (FeW04)
- Volframit [(Fe,Mn)W04J
Tungsten Nerelerde Kullanılır?
Dünyada yılda 45.000 ton tungsten askeri hizmetler dışındaki amaçlar için kullanılmaktadır. Kullanılan büyük miktara karşılık tungsten stratejik önemini sürdürmektedir. Tungsten ev aletlerinde; elektrik ampulleri, floresan tüpler, televizyonlarda, sanayide; yüksek hız çeliği yapımında, karbürlü kesme aletlerinde, konstrüksiyon ve madencilikte ve savaş malzemeleri yapımında geniş şekilde kullanılmaktadır. Yüksek ergime noktası nedeniyle başka elementlerce yerinin alınması zor olduğundan tüketim alanının daha da genişlemesi beklenmektedir.
Şelit konsantreleri; çelik ve ferrotungsten üretimi amacıyla doğrudan kullanılabildiği gibi, tungsten ara ürünleri üretimi amacı ile de kullanılmaktadır. Buna karşılık; tungsten ara ürünleri üretimi yanında, ferrotungsten ve metalik tungsten üretiminde volframit konsantreleri tercih edilmektedir.
Saf tungsten; elektrik ampulleri üretiminde, elektrik bağlantı elemanlarında, x ışını teknolojisinde, galvanometre, teleskop, yay, jilet, piyano teli, metal aynası, ısıtma elemanı, termostat yapımlarında, tungsten alaşımları ise; yüksek devirli kesiciler, valf, yay, buji vb. yapımında kullanılmaktadır. Tungstenin en önemli kullanım alanlarından biri de tungsten karbür üretimidir. Tungsten karbür, kesici ve delici aletlerin yapımında kullanılmaktadır.
Tungsten Cevher Hazırlaması
Tungsten cevherleri genel olarak % 0.4-3 W03 içermektedirler. Bu cevherlerin zenginleştirilmesinde, cevherin karakterine bağlı olarak, yerçekimi, flotasyon, manyetik ve elektrostatik ayırma yöntemlerinden yararlanılarak, yaklaşık % 60 W03 tenörlü standart konsantreler üretilmesi amaçlanmaktadır. Elle ve otomatik ayıklama (sorting) yoluyla da, tungsten cevherlerinin ön zenginleştirmesi yapılabilmektedir. Yüksek yoğunlukları nedeniyle, volframit (d:7.1-7.9 g/cm3) ve şelit (d:5.9-6.1 g/cm3) genel olarak yoğunluk farkına dayalı gravimetrik ayırma yöntemleri ile zenginleştirilmektedir. Gravimetrik yöntemlerin ara ürün ve ürünlerinin boyutları küçültüldükten sonra, genelde flotasyon uygulaması ile konsantre kalitesinde artış sağlanabilmektedir.
Ancak, şelitin oldukça kırılgan yapıda olması nedeniyle, öğütme sonrası şlamdaki metal kayıpları da artabilmektedir. Flotasyon, dissemine cevherlerde verim artırıcı bir yöntem olmasına karşın, ortamda kalsit gibi şelit mineraline benzer yüzey özelliklerine sahip gang minerallerinin bulunması, çeşitli zorluklara neden olmaktadır.
Önerilen Yazı » Malzemelerin Sınıflandırılması
Türkiye’nin en önemli tungsten yatağı Uludağ’da bulunmaktadır. Zenginleştirme tesisine beslenen ham cevherden, boyut küçültme işlemlerinden sonra, sallantılı masalarda ön konsantre elde edilmektedir. Daha sonra ön konsantreye masa flotasyonu uygulanarak ortamdan pirit uzaklaştırılmakta, masa flotasyonu konsantresindeki manyetit minerali ise manyetik ayırıcılarla alınmaktadır. Ancak masa flotasyonu istenilen verimde çalışmamakta ve belirli bir boyutun üzerindeki piritler şelit konsantresinde toplanmaktadır.
Tungsten Ön Saflaştırma işlemleri
Tungsten konsantreleri, liç aşamasında sorun yaratabilecek fosfor, arsenik, silis, molibden, sülfür, bizmut, antimon, demir, kalay, alüminyum, bakır, vb. safsızlıklar içerebilmektedirler. Bu safsızlıklardan bazılarının, daha ileriki adımlarda uzaklaştırılması oldukça zor ve pahalı olduğu için, liç öncesinde çoğu kez konsantrenin ön saflaştırılması yoluna gidilmektedir.
Saflaştırma, bilinen cevher hazırlama yöntemlerinin dışında, konsantredeki safsızlıkların cinsine bağlı olarak liç ya da kavurma yöntemleri ile yapılmaktadır. Apatit şeklinde bulunan fosfor ile oksitler halinde bulunan bizmut, hidroklorik asitle çözeltiye alınarak uzaklaştırabilmektedir. Ancak, hidroklorik asit ortamında şelitin çözünmesini önlemek için, asitle çözeltiye alma koşullarının çok iyi optimize edilmesi gerekmektedir. Monazit şeklinde bulunan fosforun ise, manyetik ayırma yöntemi ile uzaklaştırılması yoluna gidillmektedir. Antimon ve arsenik sülfürlerin giderilmesi için de, alkali ortamda çözeltiye alma yöntemlerine başvurulmaktadır.
Safsızlık olarak sülfür, arsenik içeren volframitlerle; sülfür, arsenik ve organik safsızlıklar içeren düşük tenörlü şelit konsantreleri, kavurma yoluyla busafsızlıklardanarındırılmaktadır. Şelit konsantrelerindeki organik safsızlıklar cevherden gelebildiği gibi, flotasyon reaktiflerinden de kaynaklanabilmekte ve özellikle alkali liçi yöntemlerinde aşırı köpürmeye neden olmaktadır. Konsantrelerin hava ortamında 650-800°C arasındaki sıcaklıklarda, 2-4 saat süreyle kavrulması sonucu, safsızlıklar çok büyük oranda ortamdan uzaklaştırabilmektedir.
