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别总以为它只能做灯泡!一文了解金属“钨”
来源:中冶有色技术平台 2022-12-23 219
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    钨的基础知识

    钨化学元素符号W,在有色金属大家庭中,钨保持“耐高温冠军”的称号长达百年之久。世界上第一个发现钨的,是瑞典化学家社勒。他首先在1781年用酸分解钨酸,得到了钨元素。然后,又经过一段时期艰苦的研究,才于1848年制出纯净的金属钨。纯钨银白色,有光泽,十分漂亮,3具有体心立方结构的金属,外形似钢,比重高达19.1t/m。

    性能超群

    钨的化学性质稳定,即使在加热情况下,也不和盐酸、硫酸起作用,甚至在王水中也不会被溶解。钨极耐高温,号称自然界最难熔的金属,熔点高达3410℃;钨的硬度在金属中名列前茅,只有加热到很高温度,才能进行压力加工。自1783年被科学家发现以来,至今已有200多年的历史。钨有比重大、熔点高、硬度大、导热导电性能好、耐热、耐磨、耐腐蚀、化学性能稳定等优异的特性。

    钨的应用

    钨制品按照其冶炼及加工程度主要包括仲钨酸铵(APT)、氧化钨、钨粉、碳化钨粉、钨硬质合金等产品,其中钨硬质合金具有超高硬度和优异的耐磨性,可用于制造各种切削工具、刀具、钻具和耐磨零部件,被广泛应用于机械加工、矿山采掘、汽车制造、石油钻井、电子信息等领域,被誉为“工业的牙齿”。钨在军工国防、航空航天领域也有这不可撼动的地位,尤其在国防领域,钨是枪炮管、发动机用高温合金、火箭喷嘴、穿甲弹、电磁炮等生产的必须元素,同时又有“战争金属之王”的美名!我国钨的应用,大致可以分为四大类:

    1、 用于切削、耐磨、焊接和喷涂方面的碳化物。采矿业和石油工业大量使用碳化钨,主要用于钻头、推土机铲刀和粉碎机械上。碳化钨还广泛用于运输和电气设备的耐磨部件上。

    3、 用于高速钢、工具钢、模具钢、高温高强度合金和各种有色金属合金。添加其他金属形成的钨合金广泛用于高温领域,以至军事上制作穿甲弹等。

    4、 用于各种化工制品。钨在纺织染料、油漆颜料、陶瓷釉料、调色剂和玻璃着色等轻工领域应用有广阔天地。电视显像管、X射线荧光屏和荧光灯的荧光材料等,都选用钨的化合物。钨酸纳用作纺织工业的缓蚀剂和防火剂。用于制造石油精炼触煤。总之,钨及钨合金的主要用途如表所示。

    国内钨资源的概况

    全球钨储量稀少,中国占据资源优势

    钨是非常稀缺的有色金属资源。根据美国地质调查局数据,截至2011年,全球钨总探明储量仅为310万吨,基础储量为618.5万吨。大多数钨资源分布在比较年轻的山脉带,以阿尔卑斯—喜马拉雅山脉和环太平洋地质带为代表。这两大区域集中了全球大部分大型优质钨矿资源。

    从国家角度看,根据美国地质调查局2011年数据,钨资源主要集中在中国、加拿大、俄罗斯、美国和玻利维亚,五国合计占全球总储量的84.93%,储量基础的84.52%。而中国目前钨矿已探明储量190万吨,占全球总探明储量的65%以上,基础储量更是接近全球资源储量的70%,具备绝对资源优势。

    中国钨资源集中于华南地区,其中赣州市钨资源丰富,素有”世界钨都“之称!

    自20 世纪初期以来,人们对钨及其产品的开发应用就从未停止过,人类社会对钨制品的需求日益加大,钨产业也逐步成为引领社会进步的中坚产业之一。然而,我国这种稀缺的战略资源目前正面临枯竭的危机,如何守住钨资源优势,从国外公司手中重夺定价权,合理有序的开采、加强深加工方面的技术创新以及转变产业结构显得势在必行。

    钨产业现状

    我国目前钨产业,从事钨矿采掘、钨冶炼和钨深加工等方面的企业有400多家,全行业从业人员达10 万余人。为了逐步扩大自身产品在全国乃至世界的市场额度和影响力,越来越多的大中型钨企业意识到调整产业结构刻不容缓。经过数十年的发展,我国钨制品行业竞争逐渐趋于成熟,市场竞争较为充分。但是目前产业集中度仍然较低,钨制品企业“多、散、小”的情形依然存在。就生产能力及产品结构而言,中低档产品多,高端产品少,出口以低附加值的初、中级钨冶炼产品为主的格局依然没有改变,尤其是钨深加工产品与国外大型钨制品企业相比仍有一定差距,高性能、高精度的高档硬质合金仍需从国外大量进口。

    钨产业发展问题

    一、矿山开采总量控制方面令人担忧

    很多矿山以前被过度开采,使其开采年限大大缩短,若以这样的速度发展,以我国钨资源储量计算,仅能维持30余年,远低于世界平均水平。另一方面,开采出来的钨品,之前由于缺乏合理的出口管控,往往以极低廉的价格销往国外,而美国等钨资源大国却停止了钨资源开采,完全依赖进口。(不过这个问题现在已经得到很大改善,小编只是说明下矿物的稀少)

    二、钨资源循环利用率较低

    废旧硬质合金的含钨量可达40%~95%, 远高于硬质合金生产用原料APT 的含钨量, 具有非常高的利用价值,但是由于成本、产量、纯度以及环境等因素的制约,使得二次钨资源利用率偏低。

    三、环保问题

    在进行钨的冶金加工过程中,没有注意对环境的有效保护,由此产生的“三废”将对当地环境产生毁灭性的打击,国家也非常重视企业环保,所以做好生产环保也是重中之重。

    四、钨资源综合利用率低下

    尤其是在钨矿采选加工技术、资源综合利用率等方面与国外发达地区相比还存在较大的差距。而采选回收率不足以及冶炼产能过剩等原因是导致这一问题的直接因素。我国钨企采选回收率约在五成左右,有些小型企业甚至不超过三成;同时APT(仲钨酸铵)、钨粉、钨铁等产品生产线重复建设严重,导致产能严重过剩。

    五、科技与人才支撑能力

    目前, 将钨和硬质合金的开发作为主要研发方向的科研单位十分稀少,研发人员也相对匮乏,导致创新能力低下, 尤其是一些以简单加工为主的生产型企业,技术攻关能力薄弱。同时,一些研究和应用没有得到有效转化, 这大大制约了我国钨产品推陈出新的能力,更不用说一些高端高附加值的产品了。

    六、核心高级技术

    近年来发展的选冶材一体化技术具有重要发展潜力,有望在开发钨类高端产品方面发挥重要作用。但是我国在硬质合金方面仍然是我们的短板,一些关键核心的知识产权仍然被国外公司占据,这对我国钨深加工企业来说是极为不利的。

    同样对于想进入钨制品行业的企业,也需要了解一下这几条壁垒:

    一是准入壁垒。钨制品行业目前准入条件较为严格,国家发改委发布的《钨行业准入条件》、工业和信息化部发布的《钨行业规范条件》,对生产企业的设立和布局、生产规模、资源回收利用及能耗、环境保护、产品质量、安全生产和职业病防治、监督与管理等方面都提出了严格的要求;国家商务部也对钨品出口供货企业资格制定非常严格的标准准入制度,未满足上述条件的企业,将无法进入钨制品行业或从事钨制品直接出口业务。

    二是产品质量壁垒。随着下游客户对生产原材料的重视,产品质量已经成为进入行业的主要壁垒之一。国内外生产高端硬质合金的主要厂商,对其主要原材料——超细、超粗碳化钨都有明确的要求,如要求超细碳化钨粉末粒度小、纯度高、粒度分布窄等。一些无法达到相关质量要求的企业将逐渐被淘汰。此外,下游客户对产品质量的稳定性尤为重视,无法持续提供稳定质量产品的现存或新进企业,也难以在市场长期生存发展。

    三是技术壁垒。随着我国钨技术水平的提高,钨制品向高性能、高精度和高附加值发展,该趋势对进入钨制品行业的企业提出了更高的技术要求。例如,纳米材料、纳米结构涂层、镀膜涂层技术等在硬质合金刀具和工具中的逐步应用,对其主要原材料碳化钨的粉末形貌、化学纯度、粉末粒度等提出了更高的技术标准和要求。新的企业进入本行业,需要不断克服技术上的障碍。

    四是人才壁垒。钨制品行业对各个环节的专业人才要求较高。在生产环节,要求生产人员对各个工序流程中的关键控制参数进行精确调控,而在检测环节,则需要检测人员熟练掌握光栅摄谱仪、激光粒度仪、比表面积分析仪等专业检测仪器的使用,因此要求企业具备各种拥有多年行业经验的专业人才。行业对于人才的需求不仅仅是专业知识的要求,更需要具备一定的经验积累。目前国内钨制品行业的专业人才较少,而培养人才的周期较长,寻找专业化的人才已成为新进企业面临的困难之一。

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