鎢

　　元素符號W，銀白色金屬，在元素週期表中屬ⅥB族，原子序數74，原子量183.85，體心立方晶體，是熔點最高的金屬，常見化合價為+6、+4。

　　1781年瑞典化學傢舍勒(C.W.Scheele)從當時稱為重石的礦物（現稱白鎢礦）中發現一種新元素的酸，並以瑞典文tung（重）和sten（石頭）的複合詞tungsten命名這種新元素，此名為英、美等國使用。德國等一些歐洲國傢稱鎢為wolfram，德文中wolf的意思是狼，rahmm的意思是泡沫，因為錫礦中含鎢，煉錫時，鎢進入爐渣，降低瞭錫的產出率，好象被狼吞食一樣。1783年西班牙人德盧亞爾兄弟(J.J.and F.de Elhuyar)從黑鎢礦中制得氧化鎢，並用碳還原為鎢粉。1855年法國有用鎢煉鋼的專利，1909年美國采用粉末冶金法制成瞭延性鎢絲。1923～1927年德國開始制造碳化鎢基硬質合金。20世紀初，中國已大量開采鎢礦，1949年以後，建立瞭相當規模的鎢冶金工業。

　　資源　已知鎢礦物約有20種，其中具有工業價值的為黑鎢礦[(Fe，Mn)WO₄]和白鎢礦(CaWO₄)。70年代開采的鎢礦石品位，多介於0.2～0.5％WO₃之間，選礦後可得含三氧化鎢60～70％或品位更高的鎢精礦。中國的鎢礦儲量占世界總儲量一半以上，主要集中於湖南、江西、廣東和福建等省。1979年世界主要產鎢國傢(中國除外)的鎢礦儲量和產量如下表：

世界鎢礦的儲量和產量（萬噸鎢）

　　鎢精礦在國際貿易中常以每噸度為計價單位，一噸精礦中每含10公斤三氧化鎢為一噸度。1980年美國鎢精礦平均價格為145美元/噸度。

　　性質和用途　鎢熔點高，在2000～2500℃高溫下，蒸氣壓仍很低。鎢的硬度大，密度高，高溫強度好。鎢的電子逸出功為1.55電子伏特。

鎢的主要物理性質

　　常溫下鎢在空氣中是穩定的，400℃開始失去光澤，表面形成藍黑色致密的三氧化鎢(WO₃)保護膜。740℃時三氧化鎢由三斜晶系轉變為四方晶系，保護膜被破壞。在高於600℃的水蒸氣中鎢氧化為二氧化鎢(WO₂)。鎢在常溫下不易被酸、堿溶液和王水侵蝕，但溶解於濃硝酸和氫氟酸的混合酸。鎢能被氧化性熔鹽如硝酸鈉等迅速腐蝕。室溫下鎢與氟反應，高溫下鎢與氯、溴、碘、一氧化碳、二氧化碳和硫等反應，但不與氫反應。

　　鎢大部分用於生產硬質合金和鎢鐵。鎢與鉻、鉬、鈷組成耐熱耐磨合金用於制作刀具、金屬表層硬化材料、燃氣輪機葉片和燃燒管等。鎢與鉭、鈮、鉬等組成難熔合金。鎢銅和鎢銀合金用作電接觸點材料。高密度的鎢鎳銅合金用作防輻射的防護屏。金屬鎢的絲、棒、片等用於制作電燈泡、電子管的部件和電弧焊的電極。鎢粉可燒結成各種孔隙度的過濾器。鎢的一些化合物可作熒光劑、顏料、染料，並用於鞣革和制作防火織物等。

　　冶煉　冶煉過程包括精礦分解、鎢化合物提純、鎢粉和致密鎢制取等步驟。鎢冶煉工藝流程見圖。

　　鎢精礦分解　方法有火法和濕法。

　　① 火法分解常用碳酸鈉燒結法。此法是使黑鎢精礦和碳酸鈉一起在回轉窯內於800～900℃下燒結，主要化學反應為：

處理白鎢精礦時還需加入石英砂，以得到溶解度小的原矽酸鈣，燒結溫度約為1000℃，主要化學反應為：

2CaWO₄+2Na₂CO₃+SiO₂─→

2Na₂WO₄+2CaO·SiO₂+2CO₂

經約兩小時的燒結，精礦分解率可達98～99.5％。燒結料在80～90℃下用水浸出，過濾後得鎢酸鈉溶液和不溶殘渣。

　　② 濕法分為堿分解法和酸分解法。分解黑鎢精礦時，用氫氧化鈉溶液在110～130℃或更高的溫度下浸出，主要化學反應為：

(Fe，Mn)WO₄+2NaOH─→

Na₂WO₄+(Fe，Mn)(OH)₂↓

而白鎢精礦則用碳酸鈉溶液在高壓釜內於200～230℃浸出，主要化學反應為：

CaWO₄+Na₂CO₃─→Na₂WO₄+CaCO₃↓

或用鹽酸於90℃分解，得固態粗鎢酸：

CaWO₄+2HCl─→H₂WO₄↓+CaCl₂

濕法處理鎢精礦的分解率可達到98～99％。

　　鎢化合物提純　鎢酸鈉溶液所含矽、磷和砷等雜質在溶液中分別呈矽酸鈉、磷酸氫鈉和砷酸氫鈉狀態。煮沸溶液並用稀鹽酸中和，當溶液pH為8～9時，矽酸鈉水解成矽酸凝聚沉淀，加入氯化鎂和氯化銨溶液，使磷、砷生成溶解度很小的磷酸銨鎂和砷酸銨鎂沉淀除去。加硫化鈉到鎢酸鈉溶液中，鉬先於鎢形成硫代鉬酸鈉，用鹽酸中和，使溶液pH為2.5～3.0時，鉬成難溶的三硫化鉬沉淀除去。在凈化後的鎢酸鈉溶液中加入氯化鈣溶液，得鎢酸鈣(CaWO₄)沉淀(即人造白鎢)。用鹽酸分解鎢酸鈣沉淀得工業鎢酸，鎢酸於700～800℃煅燒，就得到工業純三氧化鎢。如果制取化學純三氧化鎢可將工業鎢酸溶解於氨水中，得到鎢酸銨溶液，矽等雜質留於渣中。溶液經蒸發結晶處理，得到片狀的仲鎢酸銨[5(NH₄)₂O·12WO₃·5H₂O]晶體。由於仲鉬酸銨的溶解度大於仲鎢酸銨，結晶後，仲鎢酸銨晶體的含鉬量降低。仲鎢酸銨幹燥後，於500～800℃下煅燒，即得化學純三氧化鎢。70年代采用叔胺(R₃N)溶劑萃取法或離子交換法使鎢酸鈉溶液轉換成鎢酸銨溶液，簡化瞭工藝流程，提高瞭鎢的回收率（見鉬）。

　　鎢粉制取　工業上采用氫還原三氧化鎢或仲鎢酸銨的方法制取鎢粉。還原工藝取決於對產品鎢粉的粒度、粒度組成及含氧量的要求。氫還原三氧化鎢制取鎢粉一般分兩步：先在550～800℃將三氧化鎢還原成二氧化鎢，再在750～900℃使二氧化鎢還原為鎢粉。也可先將仲鎢酸銨通氫或不通氫還原成藍色氧化鎢（藍鎢），再用氫還原成鎢粉。鎢粉的粒度、粒度組成是鎢粉的重要質量指標。還原在管式電爐或回轉式電爐內進行。

　　致密鎢的制取　鎢粉經過成形、燒結、熔化等處理，得到致密鎢。成形是將鎢粉裝入鋼質壓模，用水壓機壓制成坯條或坯塊。大型的坯塊使用液體等靜壓法成形，可以得到密度較均勻的坯塊（見粉末冶金）。鎢坯條的燒結分兩步：先在1100～1200℃低溫燒結，再把電流直接通過坯條進行垂熔（即高溫燒結）。經過垂熔的鎢條的密度達到17～19克／厘米³。小型、異型和大型鎢坯塊的燒結通常用輻射加熱或感應加熱法以達到燒結所需的高溫，此時，不必將低溫燒結和高溫燒結截然分開作業。制取大型鎢錠時，通常使用真空或惰性氣體保護的電弧熔煉法和電子束熔煉法。制取高純度的致密鎢，通常用電子束熔煉法或區域熔煉法提純。後法可得到鎢單晶，純度可達99.99％以上。