Tungsteno Metalurgia

7/23/2019 Tungsteno Metalurgia

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Instituto PolitcnicoNacional

Escuela Superior de Ingeniera Qumica eIndustrias Extractivas

Tungsteno

Materia: ProcesosExtractivos

Profesor: Humberto Concha

Integrantes:

Gayosso Flores Jos Antonio

Castro Martnez Aleis

Gru!o: MM"#


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Fecha entrega: $%J&'I(%#)*+


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Tungsteno Wolframio

Nombre en ingls: Tungsten

Nombre en Latn:Wolframio

Ao de descubrimiento:1!"

Propiedades Atmicas

El peso atmico (masa atmica relatia!" u (g#mol$%!:1!"#!$

Estados de &'idacin:%&' %1' (&' ("' ($' ()' )

*arga +nica: W(*

,adio atmico" pm: 1+"

,adio coalente" pm: 1$*Propiedades Termodin-micas

Punto de ebullicin" .*: ))))

Punto de fusin" .*: "$&&

/ase: Solido

El calor de fusin" 01$mol$%:")

*alor especi2co" 1$0g$%#3$%:1"&

E'pansin termina" 3$%:,#,,,,,$)

Entalpia de apori4acin" 01$mol$%:!,,

Propiedades del 5aterial

*olor: -ris

6ure4a 7rinell" 5Pa: &),

5dulo de compresibilidad" 8PA: "1,

6ensidad" 0g$m$9:1+&),

6ensidad del luido" 0g$m$9: 1*,,

6ure4a de 5o;s: #)


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,elacin de Poisson: ,#&!

5dulo de ci4allamiento" 8Pa: 1*1

$m$%: &,,,,,,,

E?ecucin elctrica: .onductor

Tipo magntico: Paramagnticousceptibilidad magntica 5olar" m9$mol$%: ,#,,,,,,,,,1

,esistiidad" &;m$m: ,#,,,,,,,)

Punto >uperconductor" 3: ,#,1)

,eactiidad

Electronegatiidad: "*

: /

Tiempo de ida" >: /

>eccin transersal de neutrones" barn: 1!#$


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TUNGSTENO

El tungsteno o wolframio (W) es un metal de transicin, algunas de sus

propiedades fsicas ms importantes y aprovechadas son que tiene una densidad

de 1!"# $g%m&con estructura cristalina ', su punto de fusin es de &"*+

siendo el segundo punto de fusin ms alto (en primer lugar es el carono)- su

punto de eullicin es de ".!.*+ siendo el segundo punto de eullicin ms alto

(el primero lo tiene el renio)/

Seleccin Mineral:

El contenido de la corte0a terrestre es de aproimadamente 1," ppm W/ El

2ungsteno no se encuentra en forma nativa, solo de manera cominada, el

molideno y esta3o se asocian com4nmente con el tungsteno/ 5os minerales de

tungsteno son6 7ntonita 8 Al (WO4) (OH)H2 O 9 - 'aotita 8

SiO34Cl

Ti,Nb,W8O

16

Ba4

9 -

uprotungstita 8 Cu2 (WO4 )(OH)2 9 - :erritungstita 82+Fe

27

3+ ( WO4 )9H2

O

Ca2Fe2

9 -

;inalita 8 P b3(W O4)OC l2 9 -


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5os depsitos de contacto metosomtico, son los ms comunes y son de purascheelita/ =on formados por la reaccin entre la piedracali0a y el magmaresidual o por las solucioneshidrot@rmicas que lopenetran/ 5os depsitos de greisen contienen wolframita, y estn formados por laminerali0acin de roca intrusiva por procesos de soluciones hidrot@rmicas/ 5osdepsitos de pegmatita son raros y contienen wolframita y scheelita/ 5osminerales de tungsteno estn cristali0ados Aunto a los minerales pegmanticos/ 5osdepsitos de BE27 contienen wolframita y scheelita/ El magma caliente provocagrietas y fallos en las rocas de alrededor, en las cules la solucin hidrot@rmica esinyectada/ Cespu@s cristali0a/ 5os tipos de ganga ms comunes son6 cuarcita,varios silicatos, piedra cali0a, magnesita, fluorita, apatita y varios minerales de

sulfuro/ 5a concentracin de mena es #/1D !/" deWO

3

, con contenidos de ca/

! siendo raros/ El promedio de contenido de a es #/"WO

3 / Finerales

volframatos principalmente con contenido de entre #/& y ! de W/ son la=cheelita, aWGH, representa el I# de las reservas de tungsteno y lawolframita, (:e, Fn) WG H, que es una solucin slida continua entre :eWGH,:ererita y FnWGH, la >?nerita, representa el de las reservas de tungsteno/En el !#1& la produccin de tungsteno mundial en toneladas (ton) se ve

representado en la siguiente tala6

En hina, los depsitos se encuentran en las provincias de Jiangi , >unan ,>enan , Kuangi , :uAian/ " de la produccin china es controlada por elgrupo FinFetals estatales con sus susidiarias Jiangi 2ungsten Lndustry Kroupo/ , 5td/ y Jiangi tungsteno o/ Mianglushan Mianglushan que opera la mina quees ms grande de minas en el mundo , scheelita activo/ hina es el primereportador mundial , con !%& de las eportaciones mundiales ( !! ### t en !#1# ) /En


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&H I&& toneladas de mineral que contiene 1,#! WG&/ En 7ustria, un mineralde scheelita se mina suterrnea y se concentra por flotacin, en Fittersill, en laprovincia de =al0urgo, por la empresa Wolfram 'ergau und >?tten, controladadesde !## por el Krupo =andvi$ sueco/ En ;ortugal, la mina suterrnea esoperado por =oAit0 ;anasqueira 'eralt >oAalata y Wolfram =7, filial del grupo

Aapon@s =oAit0 orp/ con una capacidad de produccin de 1 "## t % a3o/ Eldepsito se etiende sore una longitud de ! "## metros, una anchura de H## a!!## m y un espesor de "## m/ Gre :ererita presente en vetas de cuar0o,contienen casiterita, calcopirita y dinero/ 5as reservas son !,H& millones detoneladas de mineral de #,!H& WG&/ El depsito ha sido eplotado desde 1./En !#1&, fue coDproducido I! toneladas de esta3o concentrado al I! =n y &"#toneladas de concentrado de core con el !. de u/ En Espa3a, el moscheelita, a cielo aierto, 5os =antos, en la provincia de =alamanca, es operadopor 7lmonty Lndustries, con, en !#1&, la etraccin de "" .1 toneladas demineral que contiene #,&& WG& / ;roduccin de concentrados fue IH t/ 5asreservas son 1,.. millones de toneladas de mineral que contienen #,& WG&/En los Estados Onidos, en !#1&, una mina est activo, alifornia, con unaproduccin confidencial/En el !#1&, en miles de toneladas el contenido de tungsteno (W) Fundial fue de&," millones de toneladas de tungsteno (W) distriuido de la sig/ Fanera6

5as reservas de hina se encuentran en las provincias de >unan , Jiangi y>enan / Miang5u=han tungsteno o/, 5td/ es la empresa con las mayores reservasde tungsteno chinas 1H! ### ton/

Reciclaje:

El proceso de reciclaAe es eneficioso para el amiente/ No requiere de minera ni

preparacin de qumicos para los procesos de concentracin/ Esto reduce la

contaminacin amiental y el desperdicio de qumicos/ On factor importante para

el futuro es que la chatarra reciclada conserva reservas del mineral/ 5a chatarra

de tungsteno ha sido utili0ada como materia prima para la produccin del

tungsteno puro por ms de "# a3os, deido a su poca concentracin en la corte0a

terrestre- que su concentracin en la chatarra de entre y # es consideradamayor a la de cualquier mineral de tungsteno- y el tratamiento a la chatarra no

genera prolema alguno durante el proceso qumico/ 5a chatarra se clasifica en

PduraQ y PsuaveQ/ 5a chatarraQsuaveQ es material finamente dividido, como polvo,

moliendas y virutas, con un contenido de tungsteno de 1#D./ 5a chatarra PduraQ

est en forma de tro0os, (material sinteri0ado, hoAa de chatarra y alamre) con un

contenido de tungsteno de H#D //

Chine 1 900 Etats-Unis 140

Canada 290 Bolivie 53

Russie 250 Autriche 10


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Sc0eelita 2olframita mineral concentrado

Tungsteno primario **3

4emanda total de tungsteno 1,,3 Tungsteno secundario5c0atarra6 "$3

Productos 7nales +,3 .0atarra originadadurante el proceso 1,3

8.0atarra de partes usadas &$3

9igura&*#": 4iagrama de u;o del tungsteno#

P..I?N

%# 5+NE,AL 6E 7ENE/+*+&

@a maAora de los minerales de tungsteno contienen menos del 1#)3 deWO

3 # Por lo Bue las plantas donde se traCa;a el mineral siempre estDn cerca

de las minas para Bue Ca;en los costos#

@os primeros pasos son trituracin A molienda' para liCerar los cristales delmineral de tungsteno de la ganga del material# El tamaFo de grano 7nal al cualse deCe reducir el mineral depende del tamaFo de mineraliGacin presente enel cuerpo del mineral de tungsteno# Este deCe ser diferente de un depsito alotro# Hientras mDs sea 7na la mineraliGacin' el costo del pretratamiento serDmaAor A la recuperacin serD menor# No se deCe exceder la molienda A

trituracin para minimiGar prdidas#

5+NE,AL 6E >*@EEL+TA

4espus de moler' la sc0eelita cristaliGada puede concentrarse por mtodosgravimtricos 50idrociclones' taClas' espirales' etc#6# a 7namente mineraliGadala sc0eelita deCe irse a otacin por espuma# >na gran pureGa deCe oCtenersepor mtodos de gravedad 5 a veces J +,3 de sc0eelita en el concentrado6# Elrendimiento normalmente es de *,%,3 A a veces del !,%+,3# @os procesos deotacin recuperan del !,% +,3# @as plantas modernas comCinan mtodosgravimtricos A de otacin porBue en la desintegracin algunos de los

cristales de sc0eelita se rompen en 7nas partculas' las cuDles son prdidas sislo se usan mtodos de gravedad 5la sc0eelita es muA BueCradiGa6# @as 7naspartculas pueden ser recuperadas en un paso suCsecuente a la otacin# @as

concentraciones tpicas comerciales contienen J,3 de WO3 # @as plantas

integradoras receptoras de mineral mantienen la concentracin 7nal de


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WO3 en el proceso de otacin Ca;a 5)% $,36 para minimiGar prdidas'

dando rendimientos de J+,3#

5+NE,AL W&L/,A5+TA

Se utiliGan los mtodos por gravedad' algunas veces en comCinacin conseparacin magntica# @as propiedades magnticas dCiles de la 2olframitapermiten una maAor concentracin# @a concentraciones comerciales son J*)3#

# P,ET,ATA5+ENT& 6E L&> *&N*ENT,A6&> 6EL 5+NE,AL = LA*@ATA,,A

@a lixiviacin con Dcido clor0drico de los concentrados de sc0eelita atemperatura amCiente es usada para reducir fsforos' arsnico A contenidos de

sulfuro#@a calcinacin en aire 5),, %*,,K.6 es usada para oxidar los agentes orgDnicosde la otacin' Bue tienen un efecto per;udicial en los siguientes procesos#

TamCin en concentrados mixtos con altos contenidos de sulfuros A carConatosde calcio' se forma Aeso' A el arsnico A sulfuro son removidos si se presentanen altas concentraciones en 2olframitas#

@a molienda es necesaria para los concentrados de sc0eemita producidos pormtodos por gravedad' A en todos los concentrados de 2olframita#

@a oxidacin la LsuaveM c0atarra mediante el calentamiento del aire a ,,%

!,,K. permite Bue el tugsteno se disuelva en los siguientes procesos delixiviacin por presin#

9# @+6,&5ETALB,8+A

Esta seccin traCa;a con la produccin de gran pureGa de amonioparatungstato 5PT6' Bue actualmente es la materia prima mDs importante detodos los productos de tungsteno#

@as diferencias entre los mtodos clDsicos A el moderno son:

El uso de solvente de extraccin en lugar de la precipitacin deCaWO

4 para convertir la solucin tungstato sdico en solucin de

tungstato de amonio' seguido de la descomposicin de H2WO4 .

conversin del tungsteno en solucin acuosa a A compuesto slido porcristaliGacin en lugar de precipitacin# .ada cristaliGacin es un procesomDs lento Bue la precipitacin' pero da un producto mDs puro#


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@as venta;as del proceso moderno son:

@a posiCilidad de usar varias materias primas 5 2olframita' sc0eelita'c0atarra6

He;or e7ciencia de energa Henor traCa;o de laCor reBuerido 9acilidad de automatiGacin He;ores rendimientos >niformidad A maAor pureGa del producto#

9#% 6+8E>T+CN

@os concentrados de 2olframita pueden ser disueltos Aa sea a presinatmosfrica con una solucin concentrada de Na=O 5$,%),3' 1)mol@6' a 1,,%1$)K. seguidos de una disolucin' o por una digestin a alta presin con unasolucin diluida de Na=O#

(Fe , Mn )WO4+2NaOH Na

2WO

4+ (Fe , Mn )(OH)

2

@os concentrados de sc0eelita son siempre lixiviados con una solucin de

Na2

CO3 Ca;o presin# El proceso reBuiere grandes cantidades de reactivo'

pero da reacciones mDs Clandas con respecto a la disolucin de ganga' A sepuede llevar a autoclaves para aceros Clandos 5Na=O reBuiere revestimientosInconel6#

CaWO4+Na

2CO

3 Na

2WO

4+CaCO

3

@as meGclas de concentrados de 2olframita A sc0eelita pueden ser disueltos

por soluciones de Na2CO3 con adicin de Na=O Ca;o presin# @a c0atarra

LsuaveM oxidada se digiere con una solucin de Na=O' como en el tratamientode la 2olframita#

9# PB,+/+*A*+CN

@a solucin de tungstato de sodio oCtenida de la lixiviacin del mineralcontiene cantidades de elementos impuros disueltos dependiendo de la

composicin de la materia prima# Si la concentracin de estos elementos esmuA alta' los siguientes procesos se pueden alterar o el producto 7nal puedetener un alto nivel de impureGas# @a puri7cacin se lleva a caCo porprecipitacin A 7ltracin#

P


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aluminio o de sulfato de magnesio' o la meGcla de amaCas con un pO de !%11#@a Bumica de la precipitacin es comple;a A no se 0a investigado en detalle#.on un contenido maAor de silicatos' es necesaria una precipitacin en dosetapas con una meGcla de sulfatos de aluminio A magnesio permitiendo Bue el

contenido de Si O2 se reduGca a ",*,mg@#

Esta tcnica de precipitacin no slo reduce el contenido de silicatos' sinotamCin la concentracin de fosfatos A uoruros# @a precipitacin primero serealiGa con sulfato de magnesio a un pO de 1,%11' A despus con sulfato dealuminio a un pO de %!#

P


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9#9 *&N+CN 6E TBN8>TAT& 6E >&6+& A TBN8>TAT& 6EA5&N+&

@a concentracin del in sdico se deCe reducir de ca# ,g@ a R1,mg@' los

niveles de sodio J1, ppm en el PT causan proClemas durante la reduccin ametales de polvo#

ET


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9#D *,+>TAL+A*+&N 6EL PA,ATBN8>TAT& 6E A5&N+& (APT!

Este compuesto tiene la frmula: (NH4 )10 (H2W12 O42)4H2O

En la evaporacin de la solucin de isopolitungstato' el agua A amonioaco sondestilados' el pO de la solucin Ca;a' A el escasamente soluCle PT cristaliGa# @a


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meGcla de amoniaco%agua se condensa A recicla para el proceso de extraccincon solvente# @as condiciones de cristaliGacin son usadas para controlar laspropiedades fsicas Bue inuencian los siguientes procesos para oCtener elpolvo de tungsteno# El proceso es discontinuo o contino en cristaliGadores derecirculacin con un reciclado parcial del licor madre 5para mantener la

concentracin de impureGas en el licor madre A por lo tanto en los cristalesformados6# 4eCido a la Ca;a soluCilidad del PT comparado con las impureGasen el licor madre' este paso del proceso representa no slo la conversin de laparte disuelta a slida' sino tamCin una importante puri7cacin#

D# *AL*+NA*+CN 6EL PA,ATBN8>TAT& 6E A5&N+&

l calentar PT de $,,%!,,K.' el amoniaco A agua se crean# Estadescomposicin se vuelve mDs completa mientras Bue la temperatura Aduracin incrementan# @a forma de la fase slida se determina por ladescomposicin de temperatura' el tiempo de retencin en el reactor A el

potencial de reduccin de la descomposicin de la atmsfera# Si el calor selleva a caCo por la adicin del aire' el amarillo WO3 se oCtiene' A si se

excluAe el aire' se oCtiene xido aGul# En el xido aGul' algunos Dtomos de

tungsteno son pentavalentes' deCido a la reduccin del H2 5 NH3

descomposicin6# diferencia del xido amarillo' el xido aGul no es un Cien

de7nido A solo compuesto Bumico# Este contiene WO3 ;unto con los xidos

W20

O58

y W18

O47 ' dependiendo de las condiciones de descomposicin' A de

los Cronces de xido de tungsteno de 0idrgeno A amonio 5residuo de NH3 A

contenido de H2O 6# 4e cualBuier manera' es mDs usado Bue el xido

amarillo#

escala industrial la calcinacin se lleva a caCo en 0ornos rotativos A mDsraros en 0ornos de empu;e# .reando un producto mDs uniforme# @acomposicin Bumica A la micromorfologa de partculas de xido dedeterminan en Case a la duracin A temperatura de calentamiento# @amicromorfologa es muA importante en la produccin de suCmicras de lospolvos de tungsteno#

F# ,E6B**+CN P&, @+6,C8EN& PA,A EL P&LTEN&

@a produccin del polvo metDlico de tungsteno se lleva a caCo casiexclusivamente por la reduccin de 0idrgeno de xidos de tungsteno de gran


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pureGa 5 WO3 ,WO3x 6# @a reduccin de xido por carCono a0ora slo se usa

en la produccin de carCuro de tungsteno 5carCuracin directa6#

@a reduccin del trixido de tungsteno u xido aGul puede controlarse portemperatura A la presin parcial del vapor de agua#

Ca;as temperaturas 5*,,K.6 A con Ca;os contenidos de 0umedad' lareduccin contina por la difusin de estado slido del oxgeno fuera del xido'A puede ser representado por la siguiente ecuacin:

WO3 ( s)+3H2(g) W(s )+3H2O( g)

En una completa reduccin' se forma una espon;a de un xido de metalpseudomr7co#

temperaturas altas A contenidos de 0umedad' la reaccin se lleva paso apaso via los xidos W20O58 ,W18O47y WO2 al metal de tungsteno# Slo la

primera transformacin a W20O58 A cada nucleacin de una fase nueva

formada con una maAor reduccin son reacciones de estado slido# Todas lasdemDs transformaciones estDn unidas con una fase gaseosa de transporte del

tungsteno como xido 0idratado volDtil WO2(OH)2 A estDn asociados con un

camCio signi7cativo en la forma de las caras de los cristales# @a formacin de lafase vapor del xido 0idratado toma lugar por la reaccin del correspondiente

suCxido con el agua formada en la reduccin# @a presin del vapor del xido0idratado en eBuiliCrio con un compuesto estaCle formado Ca;o las condicionesde la reaccin es mDs Ca;o Bue en eBuiliCrio con el continuo decrecimiento delcompuesto inestaCle# .omo resultado de estos gradientes' el transporte devapor Bumico 5.T6 toma lugar' as Bue el xido maAor decrece en cantidad' Ael menor xido aumenta# @a reaccin interfacial puede dividirse en tres:

9ormacin del WO2(OH)2 desde el compuesto rico en oxgeno con

H2

O #

WO2(s )+2H2 O(g ) WO2(OH)2 (g)+H2(g )

Transporte de WO2(OH)2 al compuesto de menor contenido de

oxgeno#


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WO2(OH)2 (g)+H2 W(s)+4H2O ( g)

@a formacin de una nueva fase deCe ser precedida por nucleacin# Esto tomalugar en la super7cie del xido reactivo si la presin del vapor de agua es mDsCa;a Bue el eBuiliCrio de la presin del vapor de agua para la fase detransformacin en cuestin# @os ncleos continan creciendo#

@a reduccin a nivel industrial se lleva a caCo en 0ornos de presin' en loscuales el polvo pasa a travs de los 0ornos en Cotes' o en 0ornos rotatorios#@os 0ornos son proporcionados con varias Gonas de temperatura controlaCle'entre *,, A 11,,K.# El u;o del 0idrgeno es usualmente en contrau;o' A esraro Bue sea concurrente' A una etapa de secado siempre se incluAe en elcircuito' cuando una gran cantidad es usada#

El 0idrgeno no slo funge como reductor' sino Bue tamCin elimina el agua#Por lo tanto el u;o es uno de los parDmetros para controlar la presin parcialdel agua de vapor# =tros parDmetros de control son:

@a cantidad de xido Bue se introdu;o al 0orno por unidad de tiempo# @a profundidad de la cama de xido# @a porosidad de la cama de xido# 5tamaFo de partcula A distriCucin

del tamaFo de partcula6# @a cantidad de 0umedad del 0idrgeno Bue entra al 0orno#

@a porosidad A profundidad de la cama de xido' en con;unto con el u;o del

H2 determina la velocidad de difusin del vapor de agua de la cama#

En practica' el promedio del tamaFo de grano del polvo de tungsteno 5,#1%*,Um6 es controlado empricamente por la temperatura' xido' cantidad'

tiempo de calor' A u;o de H2 # En general esto tiene los siguientes efectos:

Polvo 7no: Ca;a temperatura' Ca;a profundidad de cama' maAor tiempo de

permanencia' A alto u;o de H2 # Estas condiciones corresponden a un alto

vapor de agua con presin parcial 5A por lo tanto un rango de nucleacin mDsrDpido6' ritmo de crecimiento menor del cristal por fase gaseosa' A distancias

mDs cortas del transporte de WO2(OH)2 # @a capacidad del 0orno es Ca;a#

Polvo grueso: alta temperatura' me;or profundidad de cama' menor tiempo de

calentamiento' menor u;o de H2 # Estas condiciones corresponden a un alto

vapor de agua con presin parcial' un rango de nucleacin menor' A un


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transporte mDs rDpido por la va de fase gaseosa a travs de distancias largas#@a capacidad del 0orno es maAor#

En la cama del polvo' 0aA un gradiente de concentracin del agua de vapor'porBue la difusin del interior tarda mDs Bue la de afuera# Esto nos lleva a ladistriCucin del tamaFo de grano en el polvo de tungsteno' el polvo en elinterior de la cama es mDs grueso Bue en las partes de afuera A en lasuper7cie#

4opa;e con menor concentracin de metales alcalinos 5sales de Na o @i 6cataliGa el crecimiento del cristal durante el proceso de reduccin' A permiteBue se produGcan polvos de tungsteno mDs gruesos 51,,%&,,Um6#

)# P,&6B**+CN 6EL 5ETAL *&5PA*T&

@a conversin del polvo metDlico de tungsteno en un metal compacto' se llevaa caCo por metalurgia de polvos' como por un tratamiento de calor

5sinteriGacin6 de una preforma compacta#

*&5PA*TA*+CN# En el primer paso' el polvo es compactado 0idrDulicamenteo mecDnicamente por una presin polidireccional de &,, HPa 5&,,, Car6 paraproducir preformas % varillas o platos Bue tienen estaCilidad en los Cordes A sonde dimensiones correctas# Espacios circulares con una Ca;a relacin alturadiDmetro A peBueFos artculos como pasadores se producen con automDticasprensadoras a grandes salidas# @a materia prima para esto deCe constituir degrDnulos Bue uAen liCremente similares al granulado de metales durosproducidos en un eBuipo de secado por aspersin#

>+NTE,+A*+CN# El tungsteno puro actualmente es sinteriGado casiexclusivamente por el proceso de sinteriGacin econmico indirecto# @os 0ornospara esto consisten de elementos calientes de tungsteno rodeados deproteccin para la radiacin ec0o de 0o;as de tungsteno por dentro' AmoliCdeno en la parte de afuera' A son purgados con 0idrgeno como un gasprotector# Para la temperatura mDxima de sinteriGacin 5&!,,K.6 se reBuierentiempos de sinteriGado de muc0as 0oras# Para la produccin del tungsteno paralDmparas incandescentes' es usual usar sinteriGacin directa' pasando unacorriente directa# En amCos procesos la densidad de sinteriGado es del +)3 dela terica#

El peso de componentes individuales de tungsteno sinteriGado usualmente esde 1%1,,Vg# @a eleccin de los parDmetros ptimos para el sinteriGado seinuencia en su maAora por la estructura' A por lo tanto por la fuerGa Aductilidad del tungsteno sinteriGado#

En el proceso de sinteriGacin directa se usan grandes temperaturas desinteriGado' A por lo tan tiempos mDs cortos# Sin emCargo' los lmites prDcticos


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en las dimensiones de las varillas son una gran desventa;a' A los costoselctricos por Vilogramo son signi7cativamente maAores a los del sinteriGadoindirecto# TamCin' los puntos de 7;acin' Bue son poCremente sinteriGados'deCen ser derriCados de la varilla' causando prdidas# @as desventa;as delsinteriGado indirecto incluAen altos costos de los elementos de la planta A de la

calefaccin# Sin emCargo' este proceso es consideraClemente mDs econmico'A es el nico Bue permite la sinteriGacin del preformado#

=tro aspecto importante es Bue la sinteriGacin es un proceso de puri7cacinmuA efectivo' Aa Bue remueve grandes proporciones de impureGas delmaterial# Por lo tanto el u;o de 0idrgeno deCe ser lo su7cientemente altopara Buitar las impureGas#

/B>+CN# @a Gona de fusin del 0aG de electrones es usado en la produccin demonocristales de tungsteno' pero estos productos tienen slo usos especialesAa Bue su costo de produccin es alto#

H# P,&*E>A6& 6E PA,TE> >+NTE,+A6A>H#% *&N/&,5A6&

.ompletamente denso' cuerpos liCres de poros' no se pueden oCtener por elsinteriGado' la porosidad residual es de "%1,3# Para la oCtencin de unadensidad completa del material' se reBuiere un proceso comple;o multietapade formacin# El tungsteno puede ser conformado por todos los procesos deformacin usuales' como for;a' laminacin' extrusin A tre7lado# El primer pasopara la formacin es llevado a 1),,%1,,K.# Huc0as etapas derecalentamiento son necesarias en las primeras etapas del conformado' como

el calor se pierde rDpidamente a estas temperaturas' A una operacin paraaliviar el estrs por deCa;o de la temperatura de recristaliGacin es muAadvanta;osa# =peraciones de calentamiento intermedias son necesarias para larecristaliGacin# @a temperatura de formacin se reduce progresivamente'desde la temperatura de recristaliGacin 0asta el proceso de formacin# Paradar una Cien de7nida estructura de 7Cra 5alto nivel de deformacin6' se puedellevar a caCo una formacin 7nal fra#

Se deCe enfriar lo mDs lento posiCle# Tungsteno puede ser soldado por un 0aG

de electrones a las aleaciones de renio de tungsteno A de renio de moliCdeno'al coCre A al acero inoxidaCle# @a aleacin de renio de tungsteno esrecomendada como metal de aporte para soldadura de tungsteno#

.omo soldadura por fusin se puede usar Ca;o ciertas circunstancias' lasoldadura por fusin de tungsteno a tungsteno A a otros metales esimportante# pesar del gran punto de fusin del tungsteno' temperaturas de1",,%&,,,K. A presiones de &%&, Nmm' da ensamCladores satisfactorios# @a


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soldadura por fusin del tungsteno se lleva a caCo Aa sea en vaco o en0idrgeno puro#

4elgadas capas intermedias en forma de pelculas de nBuel' platino' rodio'rutenio' A especialmente paladio' aceleran consideraClemente los procesos dedifusin#

@os caCles de tungsteno A peBueFos componentes de tungsteno pueden serunidos a aleaciones fusiCles Casadas en 0ierro%nBuel%coCalto A otros metalesmediante soldadura por puntos Ca;o una capa de gas protectora# El uso depeBueFas pieGas de papel aluminio 0ec0as de platino' nioCio' tantalio' oGirconio es recomendaCle# @a soldadura por 0aG lDser de tungsteno se estDconvirtiendo muA importante para el futuro#

I# T,ATA5+ENT& >BPE,/+*+AL

@os componentes de tungsteno pueden ser desengrasados con tricloroetileno'percloroetileno A otros solventes#

El tungsteno puede ser atacado con un medio alcalino o Dcido# Hientras Bue eltungsteno oxidado puede ser limpiado de manera mDs fDcil con agentesatacantes alcalinos' los residuos de la molienda A la contaminacin metDlica seremueven mDs fDcilmente con Dcidos' super7cies de tungsteno Cien limpiadasse pueden oCtener por ataBues alcalinos seguidos de ataBues Dcidos#

>n ataBue alcalino puede consistir de Na=O fundido con 1,3 de NaN=X# @atemperatura de fusin es $,,%$),K.# Pelculas 7nas de xido' pueden serremovidas por inmersin del tungsteno en soluciones alcalinas de

3[Fe (CN)6 ] . =tros ataBues alcalinos comunes son 1,3 soluciones de Na=O o

NH3/H

2O

2. @os ataBues Dcidos consisten comnmente de las meGclas de

HNO3/HF/H

2O . =tras meGclas comunes son

HNO3/HF/CH

3COOH y HClO

4/H

3PO

4/H

2O .


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[email protected]@I4=# El tungsteno puede ser andicamente electropulido' en una

meGcla de 2CO3/ ClO3/NaOH/H2 O # =tra posiCle electrolito es

CH3

OH/H2

SO4/HF .

J# ,E*B7,+5+ENT&> 6E TBN8>TEN&

@os recuCrimientos de tungsteno se aplican a metales' vidrio' cerDmicos'semiconductores' productos de te;ido inorgDnico' grDnulos de comCustiCle decarCuro de uranio nucleados' etc#' por una gran cantidad de raGones'incluAendo el incremento de resistencia al desgaste' resistencia a la corrosin'emisividad A altas propiedades trmicas# @os procesos mDs importantes usadosactualmente:

PBL5A# Este proceso se usa comnmente para aplicardelgados recuCrimientos de tungsteno 5e;# En la construccin de mDBuinas Aco0etes6' como el proceso de pulveriGacin de llama' 5usado exitosamente conmoliCdeno6 no puede ser usado con tungsteno#El material catdico en elBuemador de plasma tamCin es tungsteno#

6EP&>+*+CN P&, +*+CN BK5+*A 6E TEN&(JJ#JJJ$JJ#JJJJO!


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El material de partida es paratungstato de amonio 5PT6 de pureGa normal'pero con el menor contenido posiCle de uranio A torio# Pasos importantes parala alta pureGa:

Extraccin selectiva del uranio A torio .ristaliGacin mltiple de PT 5dando una reduccin general en varias

microimpureGas6# TraCa;ar Ca;o las condiciones de un cuarto limpio# Yona de fusin de 0aG de electrones#

Eliminacin de Impurezas:

@os silicatos son una ganga comn del mineral' los cuales se disuelven conlixiviacin a presin' al menos parcialmente# @os silicatos disueltos se puedenprecipitar adicionando una solucin de sulfato de aluminio o de sulfato demagnesio' o la meGcla de amaCas con un pO de !%11# @a Bumica de la

precipitacin es comple;a A no se 0a investigado en detalle# .on un contenidomaAor de silicatos' es necesaria una precipitacin en dos etapas con unameGcla de sulfatos de aluminio A magnesio permitiendo Bue el contenido de

Si O2 se reduGca a ",*,mg@#

Esta tcnica de precipitacin no slo reduce el contenido de silicatos' sinotamCin la concentracin de fosfatos A uoruros# @a precipitacin primero serealiGa con sulfato de magnesio a un pO de 1,%11' A despus con sulfato dealuminio a un pO de %!#

HoliCdeno es un elemento de acompaFamiento en minerales de tungstenomuA comn# Se Bueda en el concentrado A va en solucin a la digestinBumica' Aa sea completa o parcialmente# @a precipitacin se lleva a caCo porla adicin de un exceso de sulfuro de sodio al solucin alcalina' formandotiomoliCdato#

2+8OH

2+4H2 O MoS4

2+4 S

MoO4

Esta etapa de puri7cacin no slo es efectiva para Ho' sino tamCin remueveotros elementos Bue forman sulfuros insoluCles' como' s' SC' i' PC A .o#

Para la conversin de tungstato de sodio a tungstato de amonio laconcentracin del in sdico se deCe reducir de ca# ,g@ a R1,mg@' losniveles de sodio J1, ppm en el PT causan proClemas durante la reduccin ametales de polvo# Para la extraccin por solvente la solucin de tungstato de


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sodio 5pO &%"6 se contacta con la fase orgDnica' la cual extrae los iones deisopolitungstato como un comple;o asociado de ioneles# @a comCinacin de lasaminas alifDticas segundarias o terciarias con isodecanol A Bueroseno de lafase orgDnica# @a amina es el reactivo Bue forma el comple;o asociado deiones' el isodecanol aumenta la soluCilidad del comple;o A el Bueroseno es el

solvente#

5(R3NH)5H W6O21++[H W6O21 ]

5R3NH

El extracto es lavado con agua desioniGada' A el isopolitungstato se vuelve aextraer con solucin de amoniaco diluido en una fase acuosa:

5+5 (R3NH)OH

[H W6 O21]

(R3NH)5H W6O21+5OH

El solvente va a travs de una etapa de regeneracin A se regresa al procesode extraccin#

El proceso de intercamCio inico a0ora es usado slo en peBueFas plantas de.0ina# Se usa un intercamCio fuerte de un ion alcalino de resina en forma decloruros# El tungsteno es aCsorCido cuando 0ace contacto con la solucin detungstato de sodio# @a desorcin se lleva a caCo con la solucin de cloruro de

amonio# @os elementos Bue forman 0eteropolitungstatos son Si' P' s A Ho'estos pueden ser removidos#

El PT o Tungstato de amonio (NH4 )10 (H2W12 O42)4H2O e n la evaporacin de

la solucin de isopolitungstato' el agua A amonioaco son destilados' el pO de lasolucin Ca;a' A el escasamente soluCle PT cristaliGa# @a meGcla de amoniaco%agua se condensa A recicla para el proceso de extraccin con solvente# @ascondiciones de cristaliGacin son usadas para controlar las propiedades fsicasBue inuencian los siguientes procesos para oCtener el polvo de tungsteno# Elproceso es discontinuo o contino en cristaliGadores de recirculacin con un

reciclado parcial del licor madre 5para mantener la concentracin de impureGasen el licor madre A por lo tanto en los cristales formados6# 4eCido a la Ca;asoluCilidad del PT comparado con las impureGas en el licor madre' este pasodel proceso representa no slo la conversin de la parte disuelta a slida' sinotamCin una importante puri7cacin#

l calentar PT de $,,%!,,K.' el amoniaco A agua se crean# Estadescomposicin se vuelve mDs completa mientras Bue la temperatura A


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duracin incrementan# @a forma de la fase slida se determina por ladescomposicin de temperatura' el tiempo de retencin en el reactor A elpotencial de reduccin de la descomposicin de la atmsfera# Si el calor se

lleva a caCo por la adicin del aire' el amarillo WO3 se oCtiene' A si se

excluAe el aire' se oCtiene xido aGul# En el xido aGul' algunos Dtomos detungsteno son pentavalentes' deCido a la reduccin del H2 5 NH3

descomposicin6# diferencia del xido amarillo' el xido aGul no es un Cien

de7nido A solo compuesto Bumico# Este contiene WO3 ;unto con los xidos

W20

O58

y W18

O47 ' dependiendo de las condiciones de descomposicin' A de

los Cronces de xido de tungsteno de 0idrgeno A amonio 5residuo de NH3 A

contenido deH

2O

6# 4e cualBuier manera' es mDs usado Bue el xidoamarillo# escala industrial la calcinacin se lleva a caCo en 0ornos rotativos AmDs raro en 0ornos de empu;e# .reando un producto mDs uniforme# @acomposicin Bumica A la micromorfologa de partculas de xido dedeterminan en Case a la duracin A temperatura de calentamiento# @amicromorfologa es muA importante en la produccin de suCmicras de lospolvos de tungsteno#

@a produccin del polvo metDlico de tungsteno se lleva a caCo casi

exclusivamente por la reduccin de 0idrgeno de xidos de tungsteno de gran

pureGa 5 WO3 ,WO3x 6# @a reduccin de xido por carCono a0ora slo se usa

en la produccin de carCuro de tungsteno 5carCuracin directa6#

@a reduccin del trixido de tungsteno u xido aGul puede controlarse portemperatura A la presin parcial del vapor de agua#

Ca;as temperaturas 5*,,K.6 A con Ca;os contenidos de 0umedad' lareduccin contina por la difusin de estado slido del oxgeno fuera del xido'A puede ser representado por la siguiente ecuacin:

WO3 ( s)+3H2(g) W(s )+3H2O( g)


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En una completa reduccin' se forma una espon;a de un xido de metalpseudomr7co#

temperaturas altas A contenidos de 0umedad' la reaccin se lleva paso a

paso via los xidos W20O58 ,W18O47y WO2 al metal de tungsteno# Slo la

primera transformacin a W20O58 A cada nucleacin de una fase nueva

formada con una maAor reduccin son reacciones de estado slido# Todas lasdemDs transformaciones estDn unidas con una fase gaseosa de transporte del

tungsteno como xido 0idratado volDtil WO2(OH)2 A estDn asociados con un

camCio signi7cativo en la forma de las caras de los cristales# @a formacin de lafase vapor del xido 0idratado toma lugar por la reaccin del correspondientesuCxido con el agua formada en la reduccin# @a presin del vapor del xido0idratado en eBuiliCrio con un compuesto estaCle formado Ca;o las condiciones

de la reaccin es mDs Ca;o Bue en eBuiliCrio con el continuo decrecimiento delcompuesto inestaCle# .omo resultado de estos gradientes' el transporte devapor Bumico 5.T6 toma lugar' as Bue el xido maAor decrece en cantidad' Ael menor xido aumenta# @a reaccin interfacial puede dividirse en tres:

9ormacin del WO2(OH)2 desde el compuesto rico en oxgeno con H2O '

WO2(s )+2H2 O(g ) WO2(OH)2 (g)+H2(g ) Z Transporte de WO2(OH)2 al

compuesto de menor contenido de oxgenoZ


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del 0idrgeno Bue entra al 0orno# @a porosidad A profundidad de la cama de

xido' en con;unto con el u;o del H2 determina la velocidad de difusin del

vapor de agua de la cama# En practica' el promedio del tamaFo de grano delpolvo de tungsteno 5,#1%*,Um6 es controlado empricamente por la

temperatura' xido' cantidad' tiempo de calor' A u;o de H2 # En general esto

tiene los siguientes efectos: Polvo 7no: Ca;a temperatura' Ca;a profundidad de

cama' maAor tiempo de permanencia' A alto u;o de H2 # Estas condiciones

corresponden a un alto vapor de agua con presin parcial 5A por lo tanto unrango de nucleacin mDs rDpido6' ritmo de crecimiento menor del cristal por

fase gaseosa' A distancias mDs cortas del transporte de WO2(OH)2 # @a

capacidad del 0orno es Ca;a# Polvo grueso: alta temperatura' me;or

profundidad de cama' menor tiempo de calentamiento' menor u;o deH

2

#Estas condiciones corresponden a un alto vapor de agua con presin parcial' unrango de nucleacin menor' A un transporte mDs rDpido por la va de fasegaseosa a travs de distancias largas# @a capacidad del 0orno es maAor# En lacama del polvo' 0aA un gradiente de concentracin del agua de vapor' porBuela difusin del interior tarda mDs Bue la de afuera# Esto nos lleva a ladistriCucin del tamaFo de grano en el polvo de tungsteno' el polvo en elinterior de la cama es mDs grueso Bue en las partes de afuera A en lasuper7cie# 4opa;e con menor concentracin de metales alcalinos 5sales de Nao @i 6cataliGa el crecimiento del cristal durante el proceso de reduccin' A

permite Bue se produGcan polvos de tungsteno mDs gruesos 51,,%&,,Um6# @aconversin del polvo metDlico de tungsteno en un metal compacto' se lleva acaCo por metalurgia de polvos' como por un tratamiento de calor5sinteriGacin6 de una preforma compacta# En el primer paso' el polvo escompactado 0idrDulicamente o mecDnicamente por una presin polidireccionalde &,, HPa 5&,,, Car6 para producir preformas % varillas o platos Bue tienenestaCilidad en los Cordes A son de dimensiones correctas# Espacios circularescon una Ca;a relacin altura diDmetro A peBueFos artculos como pasadores seproducen con automDticas prensadoras a grandes salidas# @a materia primapara esto deCe constituir de grDnulos Bue uAen liCremente similares algranulado de metales duros producidos en un eBuipo de secado por aspersin#El tungsteno puro actualmente es sinteriGado casi exclusivamente por elproceso de sinteriGacin econmico indirecto# @os 0ornos para esto consistende elementos calientes de tungsteno rodeados de proteccin para la radiacinec0o de 0o;as de tungsteno por dentro' A moliCdeno en la parte de afuera' Ason purgados con 0idrgeno como un gas protector# Para la temperaturamDxima de sinteriGacin5 &!,,K.6 se reBuieren tiempos de sinteriGado demuc0as 0oras# Para la produccin del tungsteno para lDmparas incandescentes'


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es usual usar sinteriGacin directa' pasando una corriente directa# En amCosprocesos la densidad de sinteriGado es del +)3 de la terica# El peso decomponentes individuales de tungsteno sinteriGado usualmente es de 1%1,,Vg#@a eleccin de los parDmetros ptimos para el sinteriGado se inuencian en sumaAora por la estructura' A por lo tanto por la fuerGa A ductilidad del

tungsteno sinteriGado# En el proceso de sinteriGacin directa se usan grandestemperaturas de sinteriGado' A por lo tan tiempos mDs cortos# Sin emCargo' loslmites prDcticos en las dimensiones de las varillas son una gran desventa;a' Alos costos elctricos por Vilogramo son signi7cativamente maAores a los delsinteriGado indirecto# TamCin' los puntos de 7;acin' Bue son poCrementesinteriGados' deCen ser derriCados de la varilla' causando prdidas# @asdesventa;as del sinteriGado indirecto incluAen altos costos de los elementos dela planta A de la calefaccin# Sin emCargo' este proceso es consideraClementemDs econmico' A es el nico Bue permite la sinteriGacin del preformado# =troaspecto importante es Bue la sinteriGacin es un proceso de puri7cacin muAefectivo' Aa Bue remueve grandes proporciones de impureGas del material# Porlo tanto el u;o de 0idrgeno deCe ser lo su7cientemente alto para Buitar lasimpureGas# @a Gona de fusin del 0aG de electrones es usado en la produccinde monocristales de tungsteno' pero estos productos tienen slo usosespeciales Aa Bue su costo de produccin es alto#

.ompletamente denso' cuerpos liCres de poros' no se pueden oCtener por elsinteriGado' la porosidad residual es de "%1,3# Para la oCtencin de unadensidad completa del material' se reBuiere un proceso comple;o multi etapade formacin# El tungsteno puede ser conformado por todos los procesos deformacin usuales' como for;a' laminacin' extrusin A tre7lado# El primer pasopara la formacin es llevado a 1),,%1,,K.# Huc0as etapas derecalentamiento son necesarias en las primeras etapas del conformado' comoel calor se pierde rDpidamente a estas temperaturas' A una operacin paraaliviar el estrs por deCa;o de la temperatura de recristaliGacin es muAventa;osa# =peraciones de calentamiento intermedias son necesarias para larecristaliGacin# @a temperatura de formacin se reduce progresivamente'desde la temperatura de recristaliGacin 0asta el proceso de formacin# Paradar una Cien de7nida estructura de 7Cra 5alto nivel de deformacin6' se puedellevar a caCo una formacin 7nal fraZ se deCe enfriar lo mDs lento posiCle#

Tungsteno puede ser soldado por un 0aG de electrones a las aleaciones de reniode tungsteno A de renio de moliCdeno' al coCre A al acero inoxidaCle# @aaleacin de renio de tungsteno es recomendada como metal de aporte parasoldadura de tungsteno# .omo soldadura por fusin se puede usar Ca;ociertas circunstancias' la soldadura por fusin de tungsteno a tungsteno A aotros metales es importante# pesar del gran punto de fusin del tungsteno'temperaturas de 1",,%&,,,K. A presiones de &%&, Nmm' da ensamCladoressatisfactorios# @a soldadura por fusin del tungsteno se lleva a caCo Aa sea en


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vaco o en 0idrgeno puro# 4elgadas capas intermedias en forma de pelculasde nBuel' platino' rodio' rutenio' A especialmente paladio' aceleranconsideraClemente los procesos de difusin# @os caCles de tungsteno ApeBueFos componentes de tungsteno pueden ser unidos a aleaciones fusiClesCasadas en 0ierro%nBuel%coCalto A otros metales mediante soldadura por

puntos Ca;o una capa de gas protectora# El uso de peBueFas pieGas de papelaluminio 0ec0as de platino' nioCio' tantalio' o Girconio es recomendaCle# @asoldadura por 0aG lDser de tungsteno se estD convirtiendo muA importantepara el futuro#

Bilio!ra"#a:

$andoo% o" e&tracti'e metallur!( )olumes * to +, -at.i $aas.i,

/I0E12)3$, *4456

Tun!sten, Britis. Geolo!ical Sur'e(, jan'ier 78**6

D6 Merriman, 9Tun!sten suppl( 2 /.ere does t.e "uture lie9, Ros%ill,

78*;6

M6 Seddon, 9/orld Tun!sten Report9, Metal2

Tungsteno Metalurgia

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