Obtenção do tungsténio

O tungsténio funde a uma temperatura mais alta do que qualquer outro metal, por isso não pode ser fundido e vazado como o ferro ou o cobre. Obtém-se dos seus minérios como um pó fino, e é a partir desse pó que se fazem barras, fio e o carboneto duro das ferramentas de corte. Os irmãos Elhuyar isolaram o metal pela primeira vez em Bergara, no País Basco, em 1783.

O que é

O tungsténio, também chamado volfrâmio, é um metal cinzento tão pesado como o ouro, que funde a uma temperatura mais alta do que qualquer outro metal. Na natureza aparece quase sempre combinado em minerais; o tungsténio nativo, o metal livre, é um mineral muito raro, descrito formalmente só em 2021. Os dois minérios que vale a pena explorar são a volframite, um volframato de ferro e manganês negro, e a scheelite, um volframato de cálcio claro. O nome volfrâmio vem da primeira, e daí o símbolo químico do metal, W.

Dentes de serra com pastilhas de metal duro: as pontas duras de carboneto de tungsténio cortam e a lâmina de aço segura-as.

Hoje o tungsténio serve sobretudo para o metal duro, um material de grãos de carboneto de tungsténio ligados com cobalto, suficientemente duro para cortar e furar metal, pedra, madeira e plásticos. O tungsténio entra também em aços de ferramentas e outras ligas, em contrapesos e blindagens contra a radiação, onde o seu peso conta, e em filamentos de lâmpadas e outras peças que têm de aguentar um calor muito forte.

Tirar o tungsténio do seu minério é tarefa da indústria química. Usa produtos químicos fortes e produz pós finos de metal e de carboneto cujas poeiras não se devem respirar; este trabalho só se faz em instalações industriais especializadas.

Como funciona

Os minérios de tungsténio são pobres: o mineral útil está espalhado numa massa de rocha muito maior e tem de ser concentrado antes de qualquer tratamento químico. As instalações de tratamento aproveitam as suas propriedades: os dois minerais de tungsténio são muito mais densos do que a rocha que os rodeia, a volframite é fracamente magnética e os grãos finos de scheelite, depois de tratada a sua superfície, agarram-se a bolhas de ar.

Fábricas químicas transformam depois o concentrado em compostos de tungsténio puros, entre eles o óxido de tungsténio. O metal obtido do óxido não funde: sai como um pó cinzento fino. O carboneto de tungsténio, o composto duro das ferramentas, também se produz em pó.

Como o tungsténio funde com um calor que nenhum forno comum atinge, dá-se-lhe forma a partir do pó, tal como ao metal duro. Uma barra sinterizada é uma barra sólida mas quebradiça em que os grãos de pó se uniram sem fundir. William Coolidge descobriu como tornar estas barras tenazes e dobráveis o bastante para as transformar em fio, e no metal duro é o cobalto que liga os grãos duros de carboneto.

História e evolução

Minério de estanho com volframite: a lâmina negra é o mineral que estorvava os fundidores de estanho.

No século XVI, os mineiros do estanho dos Montes Metalíferos, entre a Saxónia e a Boémia, conheciam a volframite como um mineral incómodo que baixava o rendimento do seu estanho. Davam-lhe nomes formados com a palavra alemã para lobo, como Wolf Rahm, «espuma de lobo». Em 1781, o químico sueco Carl Wilhelm Scheele obteve um ácido novo, o ácido túngstico, de um mineral sueco chamado tungsten, «pedra pesada», hoje chamado scheelite em sua honra. Scheele e Torbern Bergman pensavam que dele se poderia tirar um metal novo, mas não conseguiram reduzir o ácido.

Em 1783, os irmãos Juan José e Fausto Elhuyar, que trabalhavam no Real Seminário da Real Sociedade Basca dos Amigos do País, em Bergara, encontraram o mesmo ácido na volframite e reduziram-no a metal. Chamaram ao metal wolfram e publicaram a sua análise nesse mesmo ano.

Uma lâmpada da década de 1910 com um filamento de tungsténio trefilado esticado em ziguezague à volta da haste de vidro.

Os fabricantes de lâmpadas queriam tungsténio porque os seus filamentos davam muito mais luz do que os de carbono, mas os primeiros filamentos de tungsténio eram quebradiços. Em 1909–1910, no laboratório de investigação da General Electric, William Coolidge obteve tungsténio dúctil a partir de barras sinterizadas, e a General Electric começou a vender lâmpadas com filamentos de tungsténio trefilado. A lâmpada incandescente usa desde então fio de tungsténio, trefilado como na trefilagem, mas através de fieiras de diamante e de metal duro.

O metal duro nasceu desta indústria das lâmpadas. À procura de um material que substituísse as fieiras de diamante com que se trefilava o fio de tungsténio, Karl Schröter, da Osram, pediu em 1923 uma patente para uma liga dura sinterizada de carboneto de tungsténio e cobalto. A Krupp comprou os direitos e vendeu o material a partir do fim da década de 1920 com o nome de Widia, do alemão «wie Diamant», como o diamante. As ferramentas de metal duro transformaram a maquinagem, e grande parte do tungsténio extraído hoje acaba em peças de metal duro.