“工业牙齿”—钨

2024.05.21 中国矿业报   

　　◎  赵  超

　　钨是一种宝贵的稀有金属。人们对钨的认识还是从灯泡里的钨丝开始，其实它已经以各种形式影响着现代工业的发展，在生产生活中被广泛应用，素有“工业牙齿”之称。随着科技的迅速发展，钨的战略地位也在不断提高。

　　钨的“前世今生”

　　在17世纪德国厄尔士山脉中，矿工在提炼锡的过程中发现有些矿石会促使矿渣的形成，影响锡的生产效率。矿工们十分讨厌这种矿石，给它起了一个德语绰号：wolfram，意思是狼的口水，寓意它能像狼吃羊那样“吃掉”锡。1758年，瑞典化学家克朗斯泰发现了一种白色矿物（钨矿），因其比重很大而将其命名为“tungsten”，瑞典语中可译为“重石”。1781年，瑞典化学家卡尔·威廉·舍勒通过对“重石”的研究，从中提取出了钨酸。1783年，西班牙化学家胡安·何塞·埃尔乌亚尔和浮斯图·埃尔乌亚尔兄弟不仅从钨矿中提取出了钨酸，还用碳还原出了钨的单质形式——金属钨。后来德国矿物学家和化学家将这种新元素称为“wolfram”，而美国、英国等国家将之称为“tungsten”，在化学符号上，大家统一使用W来表示。

　　钨原子序数为74，相对原子量183.84，密度19.35克/立方米，熔点3410摄氏度，沸点5927摄氏度，为银白色金属，其密度与黄金接近，硬度和熔点是所有非合金金属中最高的。钨的化学性质稳定，常温下不与空气、水和任何浓度的硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸等反应。钨由于具有高熔点、高硬度、高密度、良好的导热性和导电性等物理性质以及极为稳定的化学性质而被广泛应用于现代工业中。

　　自然界中的钨

　　钨分布广泛，在各类岩石中均可见，但含量普遍较低，在地壳中的平均含量为1.3克/吨，花岗岩中含量相对较高，为1.5克/吨，是一种稀有的金属资源。

　　钨在自然界中主要以钨酸盐的形式存在，钨成矿溶液在进入不同的岩石后可形成不同类型的钨矿。当钨矿液进入硅酸盐围岩时，常形成黑色至褐色的黑钨矿族，如黑钨矿、钨锰矿、钨铁矿等；当钨矿液进入碳酸盐岩类围岩时，常形成白色偏黄的白钨矿族，如白钨矿、铜白钨矿、钼白钨矿等；当钨矿物在地表被氧化后常形成钨华。

　　目前，在自然界中已发现的钨矿物和含钨矿物有20余种，但以目前的开发利用水平来看，具有经济价值的只有黑钨矿和白钨矿两种。

　　脱颖而出的钨

　　钨矿的形成与地质构造、岩浆活动和成矿作用关系密切。地质学家普遍认为钨矿主要由岩浆热液、接触变质两种地质作用形成。

　　在19世纪末至20世纪初，随着世界工业技术的不断进步，人们认识到钨的重要性，对钨的需求不断增加，开始成规模地开采利用钨。然而钨矿石的冶炼过程并不简单，需要经过选矿、浸出、富集、蒸发结晶、煅烧、还原后才能制备出可利用的金属钨。

　　金属钨登上人类历史舞台，是从爱迪生发明灯泡开始。起初灯泡里的灯丝主要是用棉线、竹子、碳纤维等制成，只能发出微弱的光，且易破碎，寿命短，通常只能使用1000小时以内。1906年化学家柯立芝用钨丝作为灯丝，制造出了发光稳定、经久耐用的钨丝。到1916年，钨丝灯的销量就超过了爱迪生发明的碳丝。

　　（作者单位：中国地质调查局西安矿产资源调查中心）

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