Wolframgewinnung · The Last Codex

Wolfram schmilzt bei einer höheren Temperatur als jedes andere Metall und lässt sich deshalb nicht wie Eisen oder Kupfer schmelzen und gießen. Es wird aus seinen Erzen als feines Pulver gewonnen und aus diesem Pulver zu Stäben, Draht und dem harten Carbid der Schneidwerkzeuge geformt. Die Brüder Elhuyar stellten das Metall 1783 in Bergara im Baskenland erstmals rein dar.

Was es ist

Wolfram ist ein graues Metall, so schwer wie Gold, das bei einer höheren Temperatur schmilzt als jedes andere Metall. In der Natur kommt es fast immer in Mineralen gebunden vor; gediegenes Wolfram, das freie Metall, ist ein sehr seltenes Mineral und wurde erst 2021 förmlich beschrieben. Die beiden abbauwürdigen Erze sind Wolframit, ein schwarzes Eisen-Mangan-Wolframat, und Scheelit, ein helles Calciumwolframat. Nach dem ersten ist das Metall benannt; im Englischen heißt es tungsten, sein chemisches Zeichen ist W.

Ein Segment eines stählernen Kreissägeblatts auf einem Holzklotz, mit drei Zähnen; jeder Zahn trägt an seiner Spitze eine kleine dunkelgraue rechteckige Hartmetallplatte, die auf den helleren Stahl gelötet ist Hartmetallbestückte Sägezähne: Die harten Spitzen aus Wolframcarbid schneiden, das Stahlblatt trägt sie.

Heute dient Wolfram vor allem für Hartmetall, einen Werkstoff aus Wolframcarbidkörnern, die durch Cobalt gebunden sind, hart genug, um Metall, Stein, Holz und Kunststoff zu schneiden und zu bohren. Wolfram geht außerdem in Werkzeugstähle und andere Legierungen, in Gegengewichte und Strahlenschutz, wo sein Gewicht zählt, und in Glühfäden und andere Teile, die große Hitze aushalten müssen.

Wolfram aus seinem Erz zu gewinnen ist Sache der chemischen Industrie. Sie arbeitet mit starken Chemikalien und erzeugt feine Metall- und Carbidpulver, deren Staub nicht eingeatmet werden darf; diese Arbeit findet nur in spezialisierten Industrieanlagen statt.

Wie es funktioniert

Wolframerze sind arm: Das nutzbare Mineral ist in viel größeren Mengen Gestein verteilt und muss angereichert werden, bevor die Chemie beginnt. Die Aufbereitung nutzt seine Eigenschaften: Beide Wolframminerale sind weit dichter als das umgebende Gestein, Wolframit ist schwach magnetisch, und feine Scheelitkörner haften an Luftblasen, wenn ihre Oberfläche zuvor behandelt wurde.

Chemische Werke verwandeln das Konzentrat dann in reine Wolframverbindungen, darunter Wolframoxid. Das aus dem Oxid gewonnene Metall schmilzt nicht, sondern fällt als feines graues Pulver an. Auch Wolframcarbid, die harte Wolframverbindung der Werkzeuge, wird als Pulver hergestellt.

Weil Wolfram bei einer Hitze schmilzt, die kein gewöhnlicher Ofen erreicht, wird es aus Pulver geformt, ebenso wie Hartmetall. Ein Sinterstab ist ein fester, aber spröder Stab, in dem die Pulverkörner zusammengewachsen sind, ohne zu schmelzen. William Coolidge fand heraus, wie sich solche Stäbe so zäh und biegsam machen lassen, dass Draht daraus wird, und im Hartmetall hält das Cobalt die harten Carbidkörner zusammen.

Geschichte und Entwicklung

Eine Stufe sächsischen Zinnerzes auf einem kleinen Holzsockel: ein Block aus weißem Quarz mit braunschwarzen Kassiteritkristallen und einer großen, glänzend schwarzen Wolframitklinge Zinnerz mit Wolframit: Die schwarze Klinge ist das Mineral, das den Zinnhütten zu schaffen machte.

Die Zinnbergleute des Erzgebirges zwischen Sachsen und Böhmen kannten den Wolframit im 16. Jahrhundert als lästiges Mineral, das das Ausbringen an Zinn verringerte. Sie gaben ihm Namen, die mit dem Wort Wolf gebildet waren, etwa Wolf Rahm. 1781 gewann der schwedische Chemiker Carl Wilhelm Scheele eine neue Säure, die Wolframsäure, aus einem schwedischen Mineral namens tungsten, „schwerer Stein“, das heute ihm zu Ehren Scheelit heißt. Scheele und Torbern Bergman vermuteten, dass sich daraus ein neues Metall gewinnen ließe, doch es gelang ihnen nicht, die Säure zu reduzieren.

1783 fanden die Brüder Juan José und Fausto Elhuyar, die am Königlichen Seminar der Baskischen Gesellschaft der Freunde des Landes in Bergara arbeiteten, dieselbe Säure im Wolframit und reduzierten sie zum Metall. Sie nannten das Metall Wolfram und veröffentlichten ihre Analyse noch im selben Jahr.

Eine Glühlampe aus den 1910er Jahren: ein klarer, birnenförmiger Glaskolben auf einem Schraubsockel aus Messing, darin ein Wolframglühfaden, der im Zickzack über einen Kranz kleiner Halter um einen mittleren Glasstab gespannt ist; die Lampe ist ausgeschaltet und trägt keine Aufschrift Eine Lampe aus den 1910er Jahren mit gezogenem Wolframfaden, im Zickzack um den Glasstab gespannt.

Die Lampenhersteller wollten Wolfram, weil seine Glühfäden viel mehr Licht gaben als solche aus Kohle, doch die ersten Wolframfäden waren spröde. 1909–1910 stellte William Coolidge im Forschungslabor von General Electric duktiles Wolfram aus gesinterten Stäben her, und General Electric begann, Lampen mit gezogenen Wolframfäden zu verkaufen. Die Glühlampe verwendet seither Wolframdraht, gezogen wie beim Drahtziehen, aber durch Ziehsteine aus Diamant und Hartmetall.

Das Hartmetall ging aus dieser Lampenindustrie hervor. Auf der Suche nach einem Werkstoff, der die Diamantziehsteine für Wolframdraht ersetzen konnte, meldete Karl Schröter von Osram 1923 ein Patent auf eine gesinterte harte Legierung aus Wolframcarbid und Cobalt an. Krupp kaufte die Rechte und verkaufte den Werkstoff ab dem Ende der 1920er Jahre unter dem Namen Widia, von „wie Diamant“. Hartmetallwerkzeuge veränderten die spanende Bearbeitung, und ein großer Teil des heute geförderten Wolframs endet in Hartmetallteilen.