انت هنا : الرئيسية » علوم و طبيعة » التنجستن معدن صناعي متميز

التنجستن معدن صناعي متميز


المهندس أمجد قاسم *

يعد فلز التنجستن Tungsten من العناصر الكيميائية الهامة، نظرا لأهميته في كثير من الصناعات الكيميائية والكهربائية والتعدينية، وهذا عائد إلى خصائصه الفيزيائية والكيميائية الفريدة، التي تؤهله لأن يكون من ضمن المعادن الهامة والإستراتيجية في العالم.

وبالرغم من أن اكتشاف هذا العنصر يعود إلى عام 1781 من قبل الكيميائي السويدي كارل شيل Carl Wilhelm Scheele ، إلا أن استخدامه على نطاق واسع عالميا، يعود إلى مطلع القرن العشرين بعد أن تبين مدى قدرته على تحمل درجات الحرارة العالية، وكثافته ومتانته المتميزتين، مما يؤهله لأن يستخدم في العديد من المعدات التي تتعرض لدرجات الحرارة العالية، ولأن يستخدم في المصابيح الكهربائية وغيرها من التطبيقات الصناعية الهامة.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

التنجستن فلز رمادي اللون، ويعني اسمه بالسويدية الحجر الثقيل، رمزه الكيميائي W ، وعدده الذري 74، ووزنه الذري 183.85، وهو معدن قابل للطرق والسحب والبثق، وعندما يكون المعدن نقيا، فإن درجة انصهاره تبلغ 3410 درجة سلسيوس، وهي أعلى من نقطة انصهار أي عنصر ما عدا الكربون، وتفوق درجة انصهار البلاتين بحوالي 1500 درجة سلسيوس، أما كثافته النوعية فتبلغ 19.35 غرام لكل سم3 ، وله ضغط بخاري متدن فوق درجة حرارة 1650 درجة سلسيوس.

ونظرا لقابليته للسحب ومتانته العالية، تصنع منه أسلاك دقيقة جدا، تدخل في صناعة كثير من الأجهزة الكهربائية والإلكترونية، ومما يزيد من تميزه، امتلاكه لمعامل تمدد حراري قليل.

ويقاوم عنصر التنجستن التفاعل مع عدد كبير من العناصر والمركبات الكيميائية، وبشكل تقليدي، يتفاعل هذا العنصر مع الأكسجين ويكون أكسيد التنجستن المصفر WO3 ، والذي يذوب في محلول قاعدي ويكون ايونات التنجستن WO4-2.

أما كربيد التنجستن W2C و WC ، فينتجان عند تسخين مسحوقه مع الكربون على درجة حرارة عالية، حيث ينتج WC الذي درجة انصهاره تبلغ 2770 درجة سلسيوس ، كما ينتج W2C الذي درجة انصهاره تبلغ 2780 درجة سلسيوس، ويستخدم WC على نطاق واسع كموصل كهربائي، علما بان كربيد التنجستن يقاوم العديد من المواد الكيميائية، لكنه يتفاعل بشدة مع الكلور ويكون كلوريد التنجستن WCl6.

ومن أهم حالات التأكسد لهذا العنصر +6 ، لكن تظهر عليه العديد من حالات التأكسد الأخرى من -1 إلى +6، كما أن له خمسة نظائر، وعمر النصف لها كبير جدا بحيث تعتبر مستقرة.

أهم خامات التنجستن

يوجد فلز التنجستن في الطبيعة في أكثر من 20 خاما، ومن أهمها الشيلايت Scheelite ( تنجستات الكالسيوم) وتركيبه الكيميائي CaWO4 ، وخام الوولفرامايت Wolframite ( تنجستات الحديدوز والمنجنيز ) FeWO4/MnWO4 ، ونسبة إلى هذا الخام، يطلق على هذا المعدن في كل من اسبانيا وألمانيا اسم ولفرام Wolfram ، كما اشتق منه رمزه الكيميائي W.

وهذان الخامان، يوجدان في عروق الكوارتز والبجماتايت في كل من الصخور الجرانيتية والصخور المتحولة من أصل رسوبي، كذلك فإن خام الشيلايت يوجد في الصخور الجيرية، كما يمكن أن يكون هو ناتجا ثانويا في بعض رواسب القصدير أو الموليبدم.

إنتاج التنجستن

تتصدر الصين الإنتاج العالمي من هذا المعدن الهام، حيث يبلغ إنتاجها حوالي 75%، تليها كل من روسيا والنمسا والبرتغال واستراليا وبوليفيا، وطبقا لدراسة قام بها فريق من المساحة الجيولوجية الأمريكية في عام 1997، فقد بلغ إنتاج الصين 25 ألف طن متري، تليها روسيا 2000 طن متري، ثم النمسا 1400 طن متري، ثم البرتغال 1040 طن متري.

ويمر استخلاص التنجستن بعدد كبير من المراحل والعمليات الكيميائية المختلفة، ومن أهم تلك الطرق، إضافة هيدروكسيد الصوديوم لتحويل مركبات التنجستن غير القابلة للذوبان إلى محلول تنجستات الصوديوم Na2WO4 ، ثم يضاف أحد الحوامض للحصول على ثالث أكسيد التنجستن WO3 ، والذي يسخن بوجود الهيدروجين أو الكربون، لإنتاج مسحوق التنجستن النقي، الذي قد يستخدم على تلك الحالة أو يحول إلى قضبان صلبة.

كذلك يمكن استخلاص هذا المعدن عن طريق اختزال فلوريد التنجستن بواسطة الهيدروجين حسب التفاعل التالي:

استخدامات متميزة

التنجستن من المعادن الهامة، وقد بلغ سعر الطن منه في شهر أكتوبر 2008 حوالي 20 ألف دولار أمريكي، وهذا عائد إلى أن خلط التنجستن مع المعادن الأخرى يؤدي إلى إنتاج سبائك مقاومة للحرارة وذات متانة عالية، ومن أهم تلك السبائك، صلب التنجستن والتي تحتوي على 18% تنجستن و 4% كروم و 1% فناديوم و 77% صلب، كما يتم إنتاج سبيكة أخرى مكونة من 60% كوبلت و 30% كروم و 10% تنجستن، وتستخدم لتثقب الصخور عوضا عن المثاقب الماسية.

أما كربيد التنجستن فتصنع منه رؤوس أدوات القطع ذات السرعات العالية كما يستعمل في آلات الحفر واستخراج النفط والتعدين وقد شهد عقد السبعينيات من القرن الماضي تزايد مضطرد في استخدام هذا العنصر ومركباته في الدوائر الكهربائية والإلكترونية وفي الصمامات المفرغة والأنابيب الكاثودية والمعدات الإلكترونية المختلفة.

وبالرغم من أن التنجستن يستخدم بكثرة في صناعة المصابيح الكهربائية، إلا أن الكمية المستهلكة لهذا الغرض لا تتعدى 5% من مجمل الإنتاج العالمي، والنسبة الأكبر يتم استخدامها بشكل واسع في صناعة السبائك المعدنية والأسلاك الكهربائية والدوائر الإلكترونية المختلفة.

هذا ونظرا لتوصيلة الكهربائي الجيد وخمولة الكيميائي، فقد تم استخدامه في صناعة الأقطاب الكهربائية، وأقطاب التحليل الكهربائي وفي أجهزة القياس الكهربائية وفي المجاهر الإلكترونية وكوصلات في أجهزة الحاسوب وكنقاط تماس لأنظمة إشعال السيارات، كما يدخل في صناعة مواسير المدافع ودروع الدبابات ومحركات الصواريخ والمركبات الفضائية وأجهزة إنتاج الأشعة السينية وفي تغليف معدات الإشعاع الذري، كما يستخدم مسحوق التنجستن ومركباته في إنتاج بعض المواد البلاستيكية وأصباغ الدهانات وصناعه الستائر والأقمشة والبدلات المقاومة للنيران.


إن إضافة 18% من التنجستن إلى الفولاذ، يؤدي إلى إنتاج سبائك عالية الأداء، تستخدم في صناعة شفرات التوربينات ومحركات الطائرات والصواريخ، كما تستخدم لتغطية بعض المعدات الصناعية التي تعمل في ظروف بيئية متطرفة.

إن أهمية هذا العنصر الكيميائي، واستخداماته الصناعية المتميزة، دفعت بالعديد من دول العالم إلى البحث والتنقيب عنه، ولعلنا في منطقتنا العربية، أحوج ما نكون إلى إيجاد مثل تلك الثروة المعدنية الهامة والتي تشكل عماد كثير من الصناعات الهامة عالميا، وتدل الدراسات الجيولوجية أن منطقة الجزيرة العربية، وخصوصا حزام نبيطة جنوب شرق الدرع العربي بالمملكة العربية السعودية، ومنطقة بدع الجملة في الجزء الشمالي الشرقي من الدرع العربي ، تحتويان على كميات هامة من خامات التنجستن، كذلك فقد وجدت بعض خاماته في أماكن متفرقة من الوطن العربي، مما يستدعي ضرورة تكثيف الجهود للتنقيب عنه واستخراجه كأحد أهم الخامات الطبيعية في باطن الأرض.

* كاتب علمي متخصص في هندسة تكنولوجيا الصناعات الكيميائية

المصادر والمراجع

الكيمياء العامة، المبادئ والبنية، جيمس برادي و جيرارد هيومستون، ترجمة سليمان سعسع و مأمون حلبي، مركز الكتب الأردني، عمان ، الأردن.
التنجستن عنصر القوة والحرارة، أحمد عبد القادر، مجلة القافلة، فبراير – مارس 1997.

Klein,C, and Hurlbut, C.S.Jr, 1985. Manual of Mineralogy, 30th edition, John wiley and sons ,Inc, New York.
http://ar.wikipedia.org
http://alencyclopedia.net/encyclopedia-15947/

عن الكاتب

الأردن

كاتب علمي متخصص في تكنولوجيا الصناعات الكيماوية عضو الرابطة العربية للإعلاميين العلميين @amjad

عدد المقالات : 2997

تعليقات (2)

اكتب تعليق

© 2016 Powered By Wordpress, Theme By alsatary hosting

© 2013 alsatary hosting السطري للاستضافة

الصعود لأعلى