Le tungstène, abrégé en W sur le tableau périodique, est un métal rare et précieux connu pour ses propriétés physiques et chimiques exceptionnelles. Le minerai de tungstène fait référence à la roche naturelle ou au minéral contenant du tungstène sous sa forme composée. Le tungstène se trouve couramment dans la nature sous la forme de tungstates, tels que scheelite (CaWO4) et wolframite [(Fe,Mn)WO4]. C'est un métal industriel important largement utilisé dans diverses applications en raison de son point de fusion élevé, de son excellente conductivité thermique et électrique et de sa résistance et de sa dureté remarquables.

Le tungstène a une longue histoire d'utilisation, remontant au 18ème siècle. Il était initialement utilisé dans la production d'alliages d'acier, mais son utilisation s'est étendue au fil du temps pour inclure un large éventail d'applications. Le tungstène est couramment utilisé dans la fabrication de fils électriques, d'ampoules et de contacts électriques en raison de son point de fusion élevé et de sa conductivité électrique. Il est également largement utilisé dans les industries aérospatiale et de la défense pour la fabrication d'outils en acier rapide, de composants de missiles et de projectiles perforants en raison de sa résistance et de sa durabilité exceptionnelles.

Le minerai de tungstène est généralement extrait par des méthodes d'extraction souterraine ou à ciel ouvert, selon l'emplacement et la qualité du gisement. Après extraction, le minerai est traité par diverses techniques, notamment le concassage, le broyage et la flottation, pour séparer le minéral de tungstène des autres impuretés. Le concentré de tungstène extrait est ensuite transformé en oxyde de tungstène, qui est un produit intermédiaire primaire utilisé dans la production de tungstène métallique et de ses alliages.

Le tungstène est considéré comme un métal critique et stratégique en raison de sa disponibilité limitée et de son importance dans de nombreuses technologies modernes. En tant que telles, l'extraction et le traitement du tungstène sont soumis à des réglementations environnementales strictes et à des pratiques de durabilité pour garantir une extraction et une utilisation responsables. La production mondiale de minerai de tungstène est relativement faible par rapport aux autres métaux, la Chine étant le plus grand producteur suivi de la Russie, du Canada et de la Bolivie.

En conclusion, le minerai de tungstène est une ressource précieuse qui est extraite et transformée pour extraire le tungstène, un métal aux propriétés physiques et chimiques exceptionnelles. Le tungstène a une large gamme d'applications industrielles et est essentiel à de nombreuses technologies modernes. Des pratiques d'extraction et de traitement responsables sont importantes pour assurer la durabilité et la disponibilité de ce précieux métal à l'avenir.

Wolframite

Géologie et minéralogie

Le minerai de tungstène se trouve généralement en association avec d'autres minéraux et roches dans divers contextes géologiques. La géologie et minéralogie de tungstène gisements de minerai peut varier selon le type de dépôt, qui peut être classé en trois grands types : skarn, filon/stockwerk et porphyre.

  1. skarn Cautions: Dépôts de skarn sont formés lorsque fluides hydrothermaux riches en tungstène, entre autres minéraux, interagissent avec des roches riches en carbonate, telles que calcaire or marbre. Les minéraux contenant du tungstène, tels que la scheelite ou la wolframite, peuvent précipiter dans les roches skarns, formant des gisements minéralisés. Les gisements de skarn sont généralement caractérisés par des zones de métamorphisme de contact, où les fluides hydrothermaux ont altéré les roches environnantes et formé des assemblages minéraux distincts.
  2. Dépôts veineux/stockwork: Les dépôts veineux/stockwork sont formés par l'intrusion de fluides riches en tungstène dans les fractures ou défauts dans la croûte terrestre. Ces fluides peuvent déposer des minéraux contenant du tungstène, formant des structures semblables à des veines ou un réseau de fractures minéralisées appelées stockwork. Les dépôts de veine/stockwork se trouvent généralement dans granit ou d'autres roches intrusives, et peut également contenir d'autres minéraux, tels que quartz, molybdéniteet fluorine, en plus des minéraux de tungstène.
  3. Dépôts de porphyre: Les gisements de porphyre sont formés par l'intrusion de fluides riches en tungstène dans de grands corps ignés, appelés porphyres, qui sont généralement associés à des arcs magmatiques ou à des zones de subduction. Ces fluides peuvent déposer des minéraux contenant du tungstène, ainsi que d'autres minéraux, tels que capuchons de cuivre, or, et le molybdène, dans les roches porphyriques. Les gisements porphyriques sont caractérisés par un schéma de minéralisation disséminée, où la minéraux de minerai sont répartis dans la roche plutôt que concentrés dans des veines.

Les minéraux de tungstène les plus courants trouvés dans les gisements de minerai de tungstène sont la scheelite (CaWO4) et la wolframite [(Fe,Mn)WO4]. La scheelite est un minéral de tungstate de calcium et se trouve généralement dans les gisements de skarn et de veine/stockwork, tandis que la wolframite est un minéral de tungstate de fer-manganèse et se trouve généralement dans les gisements de veine/stockwork et de porphyre. D'autres minéraux de tungstène qui peuvent être présents en plus petites quantités comprennent la ferbérite, l'huebnérite et la tungstite.

La minéralogie des gisements de minerai de tungstène est un facteur important dans la détermination des méthodes de traitement utilisées pour extraire le tungstène du minerai. Différents minéraux peuvent nécessiter différentes techniques d'enrichissement, telles que la séparation par gravité, la flottation et la séparation magnétique, pour concentrer les minéraux de tungstène et éliminer les impuretés.

Dans l'ensemble, la géologie et la minéralogie des gisements de minerai de tungstène peuvent varier considérablement en fonction du type et de l'emplacement du gisement, et la compréhension de ces facteurs est cruciale pour l'exploration, l'extraction et le traitement des minerais de tungstène.

Wolframite

Minéraux communs de minerai de tungstène (W)

Les gisements de minerai de tungstène (W) peuvent contenir une variété de minéraux contenant du tungstène, mais les plus courants sont la scheelite (CaWO4) et la wolframite [(Fe,Mn)WO4]. Ces minéraux sont les principales sources de production de tungstène et se trouvent généralement dans différents types de gisements et de contextes géologiques.

  1. Scheélite (CaWO4): Scheelite est un minéral de tungstate de calcium et est le minéral de tungstène le plus courant. Il se forme généralement dans gisements hydrothermaux, tels que les skarns et les dépôts filoniens/stockwork. La scheelite est généralement incolore à jaune clair, mais peut également être trouvée dans des tons de brun, d'orange ou de vert. Il a une gravité spécifique relativement élevée, allant de 5.9 à 6.1, et est relativement facile à séparer des autres minéraux à l'aide de techniques de séparation par gravité.
  2. Wolframite [(Fe,Mn)WO4] : La wolframite est un minéral de tungstate fer-manganèse et est une autre source importante de tungstène. Il se forme généralement dans les gisements hydrothermaux de filons/stockwork et peut également se produire dans les gisements de porphyre. La wolframite est généralement de couleur brun foncé à noire et a une densité plus élevée, allant de 7.1 à 7.5, ce qui la rend relativement lourde. La wolframite peut avoir différentes compositions chimiques, avec des rapports variables de fer (Fe) et manganèse (Mn), et est classé en deux types principaux en fonction de leur rapport Fe:Mn : la ferbérite, qui a une teneur en Fe plus élevée, et l'huebnérite, qui a une teneur en Mn plus élevée.
  3. Ferbérite [FeWO4] : La ferbérite est un minéral de tungstate de fer et est un type de wolframite avec une teneur en Fe plus élevée. Il se produit généralement dans les dépôts veineux / stockwork et est de couleur brun foncé à noir. La ferbérite a une densité élevée, allant de 7.4 à 7.6, et est souvent associée à d'autres minéraux, tels que le quartz, petit, et la fluorine.
  4. Huebnérite [MnWO4] : Huebnerite est un minéral de tungstate de manganèse et est un autre type de wolframite avec une teneur plus élevée en Mn. Il se produit généralement dans les dépôts veineux / stockwork et est de couleur brun foncé à noir. La huebnérite a une densité élevée, allant de 7.1 à 7.3, et est souvent associée à d'autres minéraux, tels que le quartz, le mica et la fluorite.

Ce sont les minéraux de tungstène les plus courants trouvés dans les gisements de minerai de tungstène, mais d'autres minéraux de tungstène, tels que la tungstite (WO3•H2O) et stolzite (PbWO4), peuvent également être présents en plus petites quantités. La minéralogie spécifique d'un gisement de tungstène peut varier en fonction du contexte géologique, et la compréhension de la composition et des caractéristiques de ces minéraux est importante pour l'extraction et le traitement des minerais de tungstène.

Scheélite

Occurrence et distribution

Les gisements de minerai de tungstène (W) se trouvent dans diverses régions du monde, certains pays étant de grands producteurs de tungstène. La présence et la distribution des gisements de tungstène sont étroitement liées à la géologie et à l'histoire tectonique d'une région. Les gisements de tungstène sont généralement associés à des types spécifiques de roches et de paramètres géologiques, et les principaux processus de formation de minerai comprennent des processus magmatiques, hydrothermaux et métamorphiques.

  1. Dépôts magmatiques: Le tungstène peut être concentré dans les intrusions magmatiques, telles que les granites et les pegmatites, qui se forment à partir du refroidissement et de la cristallisation de la roche en fusion. Les magmas riches en tungstène peuvent cristalliser pour former des minéraux contenant du tungstène, tels que la scheelite et la wolframite, qui peuvent s'accumuler dans des zones spécifiques au sein des intrusions. Les gisements de tungstène magmatique sont relativement rares, mais peuvent être à haute teneur et économiquement importants.
  2. Dépôts hydrothermaux : Les processus hydrothermaux impliquant de l'eau chaude et des fluides peuvent entraîner le dépôt de minéraux de tungstène dans les veines et les systèmes de stockwerk. Ces dépôts hydrothermaux peuvent se produire dans divers types de roches, y compris roches sédimentaires, roches métamorphiqueset roches ignées. Les gisements hydrothermaux de tungstène sont généralement associés à des types spécifiques de systèmes de minéralisation, tels que les skarns, les greisens et les veines de quartz, et sont souvent formés en conjonction avec d'autres minerais métalliques, tels que étain, cuivre et molybdène.
  3. Dépôts métamorphiques: Le tungstène peut également être concentré au cours des processus métamorphiques, qui impliquent la altération des roches existantes en raison de la chaleur, de la pression et des réactions chimiques. Les gisements métamorphiques de tungstène peuvent se former dans des régions présentant un métamorphisme élevé, comme dans les noyaux de montagne ou dans les zones de contact entre différents types de roches. Les gisements métamorphiques de tungstène sont généralement associés à des types spécifiques de roches métamorphiques, telles que les schistes et les gneiss, et peuvent être trouvés dans des terrains métamorphiques à haute et à faible teneur.

La distribution des gisements de tungstène est très répandue, les principaux pays producteurs étant la Chine, la Russie, le Canada, la Bolivie et le Portugal. La Chine est le plus grand producteur de tungstène, représentant une part importante de la production mondiale de tungstène. D'autres pays, comme la Russie et le Canada, ont également d'importantes ressources et production de tungstène. Des gisements de tungstène peuvent également être trouvés en plus petites quantités dans d'autres régions du monde.

Il est important de noter que les gisements de tungstène peuvent varier considérablement en termes de qualité, de minéralogie et de viabilité économique. Certains gisements peuvent contenir du minerai à haute teneur qui peut être facilement extrait et traité, tandis que d'autres peuvent avoir du minerai à plus faible teneur qui nécessite des méthodes d'extraction plus complexes et coûteuses. La présence et la distribution des gisements de tungstène évoluent constamment à mesure que de nouveaux gisements sont découverts et que les technologies d'extraction et de traitement continuent de progresser.

Ferbérite

Extraction et traitement

L'extraction et le traitement du minerai de tungstène impliquent plusieurs étapes, notamment l'extraction, l'enrichissement du minerai et le traitement métallurgique. Les méthodes spécifiques utilisées peuvent varier en fonction du type et de la teneur du minerai de tungstène, ainsi que des considérations économiques et environnementales du gisement.

  1. Mines: Le minerai de tungstène est généralement extrait par des méthodes d'extraction souterraine, car les gisements de tungstène se trouvent souvent à des profondeurs considérables sous la surface. Cela implique l'excavation de tunnels et de puits pour accéder au corps minéralisé. Selon les caractéristiques du gisement, les méthodes d'exploitation peuvent comprendre l'exploitation en chantier à ciel ouvert, l'exploitation par coupe et remblai ou le foudroiement par blocs. Le minerai est généralement transporté à la surface pour un traitement ultérieur.
  2. Valorisation du minerai: Une fois que le minerai est ramené à la surface, il est généralement soumis à une valorisation, qui consiste à éliminer les impuretés et à améliorer le minerai à une teneur supérieure. Les méthodes courantes d'enrichissement du minerai de tungstène comprennent la séparation par gravité, la séparation magnétique et la flottation. Les méthodes de séparation par gravité, telles que les tables de jigging et d'agitation, sont couramment utilisées pour le minerai de tungstène à gros grains, tandis que la séparation magnétique peut être utilisée pour éliminer les minéraux magnétiques du minerai. La flottation est souvent utilisée pour séparer le minerai de tungstène à grains fins des minéraux de la gangue.
  3. Traitement métallurgique: Après enrichissement, le minerai de tungstène est ensuite traité par des méthodes métallurgiques pour obtenir un concentré de tungstène, qui est le produit final utilisé pour un traitement ultérieur en aval. La méthode la plus courante de production de concentré de tungstène est la torréfaction et la lixiviation. La torréfaction consiste à chauffer le concentré à des températures élevées pour convertir les minéraux de tungstène en acide tungstique, qui peut être lessivé avec de l'eau ou d'autres produits chimiques pour dissoudre l'acide tungstique soluble. La solution résultante peut être traitée ultérieurement pour produire du paratungstate d'ammonium (APT) ou du trioxyde de tungstène (WO3), qui sont les principaux produits commerciaux du tungstène.
  4. Autres méthodes de traitement: En fonction des exigences et des applications spécifiques, des méthodes de traitement supplémentaires peuvent être utilisées pour affiner davantage les produits en tungstène. Par exemple, l'APT peut être converti en tungstène métallique par un processus appelé réduction, où l'hydrogène ou le carbone est utilisé pour réduire l'APT en poudre de tungstène. La poudre de tungstène peut être traitée ultérieurement par des techniques de métallurgie des poudres pour produire divers produits en tungstène, tels que des alliages de tungstène, du carbure de tungstène et des filaments de tungstène.

Il est important de noter que l'extraction et le traitement du minerai de tungstène peuvent avoir des impacts environnementaux et sociaux, tels que la perturbation des sols, la pollution de l'eau et des problèmes de santé et de sécurité au travail. Des pratiques de gestion environnementale et sociale appropriées, y compris le respect des réglementations, la remise en état et la réhabilitation des zones minées, et l'élimination responsable des déchets, doivent être mises en œuvre pour minimiser ces impacts et assurer une extraction et un traitement durables du minerai de tungstène.

Huebnérite avec quartz

Propriétés et caractéristiques

Le tungstène (W) est un élément métallique rare et dense connu pour ses propriétés et caractéristiques exceptionnelles. Certaines des propriétés clés du tungstène comprennent :

  1. Point de fusion élevé: Le tungstène a le point de fusion le plus élevé de tous les éléments connus, avec un point de fusion de 3,422 6,192 degrés Celsius (XNUMX XNUMX degrés Fahrenheit). Cela le rend idéal pour les applications à haute température, comme dans les industries de l'aérospatiale et de la défense, où les matériaux doivent résister à une chaleur extrême.
  2. Haute densité: Le tungstène est l'un des éléments les plus denses, avec une densité de 19.3 grammes par centimètre cube. Sa haute densité lui confère une excellente résistance mécanique et une excellente ténacité, ce qui le rend adapté à une utilisation dans les machines et équipements lourds.
  3. Dureté et résistance à l'usure: Le tungstène est un matériau très dur et résistant à l'usure, avec une dureté de 7.5 à 9.5 sur l'échelle de Mohs, selon la forme et la composition. Le tungstène est couramment utilisé dans les outils de coupe, les abrasifs et les revêtements résistants à l'usure en raison de sa dureté et de sa résistance à l'usure élevées.
  4. Excellente conductivité électrique: Le tungstène a une conductivité électrique élevée, ce qui le rend adapté aux applications électriques et électroniques. Le tungstène est souvent utilisé dans les fils électriques, les filaments pour lampes à incandescence et dans la production de contacts électriques et d'électrodes.
  5. Bonne conductivité thermique: Le tungstène a une conductivité thermique élevée, ce qui en fait un excellent matériau pour conduire la chaleur. Le tungstène est utilisé dans des applications à haute température, telles que la production de dissipateurs thermiques pour appareils électroniques et dans l'industrie aérospatiale.
  6. résistance chimique: Le tungstène est très résistant à la corrosion chimique, ce qui le rend adapté à une utilisation dans des environnements corrosifs. Le tungstène est souvent utilisé dans les industries chimiques et pétrochimiques, ainsi que dans la production de fils électriques et de composants qui doivent résister à des environnements chimiques difficiles.
  7. Faible coefficient de dilatation thermique: Le tungstène a un faible coefficient de dilatation thermique, ce qui signifie qu'il se dilate très peu lorsqu'il est chauffé. Cette propriété rend le tungstène adapté à une utilisation dans des applications où la stabilité dimensionnelle est critique, comme dans les instruments de précision et l'outillage.
  8. Propriétés de protection contre les rayonnements: Le tungstène possède d'excellentes propriétés de protection contre les rayonnements en raison de sa haute densité et de son numéro atomique élevé. Le tungstène est utilisé dans les applications où une protection contre les radiations est requise, comme dans les industries médicales et nucléaires.

Dans l'ensemble, la combinaison unique d'un point de fusion élevé, d'une densité élevée, d'une dureté, d'une excellente conductivité électrique et thermique, d'une résistance chimique et de propriétés de protection contre les rayonnements fait du tungstène un matériau très précieux et polyvalent dans diverses applications industrielles et technologiques.

Utilisations et applications

Le tungstène (W) a un large éventail d'utilisations et d'applications dans diverses industries en raison de ses propriétés et caractéristiques exceptionnelles. Certaines des utilisations et applications courantes du tungstène comprennent :

  1. Applications électriques et électroniques : Le tungstène est utilisé dans les fils électriques, les filaments pour lampes à incandescence et dans la production de contacts électriques et d'électrodes en raison de sa conductivité électrique élevée et de sa résistance aux températures élevées.
  2. Outils de coupe et abrasifs : Le tungstène est utilisé dans la production d'outils de coupe, tels que les perceuses, les scies et les meules, en raison de sa dureté élevée et de sa résistance à l'usure. Le carbure de tungstène, un composé de tungstène, est également largement utilisé dans les outils de coupe et les abrasifs.
  3. Applications aérospatiales et de défense : le tungstène est utilisé dans les industries aérospatiales et de défense pour diverses applications, telles que la production de matériaux à haute température, de tuyères de fusées et de projectiles perforants, en raison de son point de fusion, de sa densité et de sa dureté élevés.
  4. Filament dans les applications d'éclairage : le tungstène est utilisé comme filament dans les lampes à incandescence et les lampes halogènes en raison de son point de fusion élevé et de sa capacité à résister à des températures élevées sans fusion ni évaporation.
  5. Dissipateurs de chaleur et applications à haute température : le tungstène est utilisé dans la production de dissipateurs de chaleur pour appareils électroniques, ainsi que dans les applications à haute température, telles que les fours, les éléments chauffants et les thermocouples, en raison de son point de fusion élevé, de sa conductivité thermique , et stabilité à haute température.
  6. Composants automobiles et aérospatiaux : le tungstène est utilisé dans la production de divers composants automobiles et aérospatiaux, tels que les vilebrequins, les lests et les masses d'équilibrage, en raison de sa haute densité et de ses propriétés mécaniques.
  7. Applications médicales : le tungstène est utilisé dans des applications médicales, telles que la protection contre les rayonnements pour les équipements de radiographie et de tomodensitométrie, ainsi que dans la production d'implants et de prothèses, en raison de sa haute densité, de ses propriétés de protection contre les rayonnements et de sa biocompatibilité.
  8. Industries chimiques et pétrochimiques : le tungstène est utilisé dans les industries chimiques et pétrochimiques pour des applications telles que les catalyseurs, les électrodes et les matériaux à haute température, en raison de sa résistance chimique, de son point de fusion élevé et de sa stabilité thermique.
  9. Équipement de sport : le tungstène est utilisé dans la production de fléchettes, de poids de club de golf et de poids de pêche en raison de sa haute densité et de sa petite taille, ce qui permet une répartition précise du poids dans ces applications.
  10. Applications militaires : le tungstène est utilisé dans des applications militaires, telles que les projectiles perforants et les pénétrateurs à énergie cinétique, en raison de sa densité et de sa dureté élevées.

Ce ne sont là que quelques-unes des nombreuses utilisations et applications du tungstène dans diverses industries. La combinaison unique de propriétés du tungstène, notamment son point de fusion élevé, sa densité, sa dureté, sa conductivité électrique et thermique, sa résistance chimique et ses propriétés de protection contre les rayonnements, en font un matériau essentiel et polyvalent dans de nombreuses applications technologiques et industrielles.

Résumez les points clés

  • Le tungstène (W) est utilisé dans diverses industries en raison de ses propriétés exceptionnelles, notamment son point de fusion élevé, sa densité, sa dureté, sa conductivité électrique et thermique et sa résistance chimique.
  • Les utilisations courantes du tungstène comprennent les applications électriques et électroniques, les outils de coupe et les abrasifs, les applications aérospatiales et de défense, les filaments d'éclairage, les dissipateurs de chaleur et les applications à haute température, les composants automobiles et aérospatiaux, les applications médicales, les industries chimiques et pétrochimiques, les équipements sportifs et militaires. applications.
  • Le tungstène est utilisé dans les fils électriques, les filaments pour lampes à incandescence et la production de contacts électriques et d'électrodes.
  • Le tungstène est utilisé dans les outils de coupe, tels que les perceuses et les meules, en raison de sa dureté élevée et de sa résistance à l'usure.
  • Le tungstène est utilisé dans les industries aérospatiale et de la défense pour les matériaux à haute température, les tuyères de fusée et les projectiles perforants.
  • Le tungstène est utilisé comme filament dans les lampes à incandescence et les lampes halogènes en raison de son point de fusion élevé et de sa capacité à résister à des températures élevées.
  • Le tungstène est utilisé dans les dissipateurs thermiques des appareils électroniques et des applications à haute température, telles que les fours et les éléments chauffants.
  • Le tungstène est utilisé dans les composants automobiles et aérospatiaux, les applications médicales, les industries chimiques et pétrochimiques, les équipements sportifs et les applications militaires.
  • Les propriétés uniques du tungstène en font un matériau essentiel et polyvalent dans de nombreuses applications technologiques et industrielles.