Wolfram – Das geheime High-Tech-Metall

Das vergessene strategische Metall

Investitionen in Rohstoffe konzentrieren sich in der Regel auf die größten nach Volumen und Gesamtwert: Öl, Gas, Nahrungsmittel, Eisen, Kupfer usw., oder auf „trendige“ Rohstoffe, die für neue Technologien wichtig sind, wie Batteriemetalle (Lithium, Kobalt, Nickel) und Seltene Erden.

Trotz ihrer enormen Bedeutung für die moderne Industriegesellschaft bleiben einige wichtige Teile des Periodensystems der Elemente im Schatten.

Ein gutes Beispiel ist Wolfram – ein Metall, das für die Herstellung von Halbleitern, Raketentriebwerken und Waffen benötigt wird. Es wird zunehmend in Batterien eingesetzt und könnte bald sogar für Kernfusionsreaktoren verwendet werden.

Damit ist es ein sehr strategisches Metall. Da fast 90 % seiner Versorgung aus China und Russland stammen, ist es im Kontext der eskalierenden Spannungen zwischen dem Westen und den beiden großen eurasischen Mächten von Bedeutung.

Zum Zeitpunkt des Schreibens stellt China 85 % der weltweiten Versorgung, gefolgt von Vietnam und Russland, bereit.

Quelle: Almonty

Das härteste Metall der Erde

Wolfram ist außergewöhnlich stark. Sein Schmelzpunkt ist mit 3.422 °C (6.192 °F) der höchste aller bekannten Elemente. Es besitzt zudem eine sehr hohe Dichte, ähnlich der von deutlich schwereren Elementen wie Uran.

Zusätzlich zu seiner mechanischen Widerstandsfähigkeit ist Wolfram kaum chemisch reaktiv. Das bedeutet, dass es sich unter widrigen Bedingungen im Allgemeinen nicht oxidiert oder korrodiert. Es reagiert nicht mit Wasser, ist gegenüber den meisten Säuren und Basen immun und reagiert bei normalen Temperaturen nicht mit Sauerstoff.

Es hat zudem die höchste Zugfestigkeit aller Metalle, doppelt so hoch wie die von Edelstahl.

In Kombination mit Kohlenstoff bildet Wolframkarbid das einzige natürliche Material, das Diamanten zerkratzen kann.

Quelle: Chemistry Learner

Wolframversorgung

Wolfram wurde erstmals in den 1750‑Jahren entdeckt. Die Hauptressource für Wolfram ist wolframite (FeMnWO₄), von der das Symbol W im Periodensystem stammt. Es kommt auch in scheelit (CaWO₄) vor. Der Name Wolfram stammt aus dem Schwedischen und bedeutet „schwerer Stein“.

Es ist ein mäßig seltenes Mineral mit 1,25 g pro 1.000 kg Erdkruste, und stark konzentrierte Lagerstätten sind etwas selten, was die kommerzielle Ausbeutung erschwert.

Die Härte des Metalls macht die Reinigung aus dem Erz und die Verarbeitung zu nutzbarem Metall schwierig und energieintensiv, was die Produktionskosten weiter erhöht.

Wolfram-Anwendungen

Das Profil von Wolfram macht es in vielen industriellen Anwendungen nützlich, sobald seine Kosten durch seine extreme Beständigkeit gerechtfertigt sind.

Damit entsteht eine diversifizierte Nachfrage nach Wolfram, wobei viele neue Sektoren neben den traditionellen Industrieanwendungen schnell wachsen.

Quelle: Almonty

Allerdings könnte Wolfram bald in verbesserten Versionen von Legierungen, den sogenannten Hochtemperaturlegierungen, vermehrt Anwendung finden. Diese sind extrem hitzebeständig und werden durch Kombination von Metallen aus der fünften und sechsten Periode des Periodensystems hergestellt: Molybdän, Niob, Wolfram, Tantal und Rhenium.

Wissenschaftler haben kürzlich entdeckt, dass diese Legierungen flexibler und weniger spröde gemacht werden können, wodurch sie nützlicher werden (obwohl sie eine Niob‑Molybdän‑Tantal‑Hafnium‑Legierung ohne Wolfram verwendeten).

Konstruktion, Bergbau & Industrie

Wolfram und Wolframkarbid werden häufig zur Herstellung ultra‑harter Bohrköpfe und anderer Werkzeuge verwendet, die durch Stahl, Beton usw. schneiden können.

Es ist besonders nützlich für das Bohren von Gestein in Bergwerken dank seiner Wärme‑ und mechanischen Beständigkeit sowie für die Metallverarbeitung in industriellen Prozessen.

Die Nachfrage aus diesem Segment ist relativ stabil und folgt größtenteils der allgemeinen globalen Wirtschaftstätigkeit.

Quelle: Planetary.org

Verteidigung

Wolfram wird zur Panzerung verschiedener militärischer Ausrüstungen verwendet, einschließlich Panzer. Seine Dichte wird zudem für panzerbrechende Munition genutzt, von Kleinwaffen bis hin zu Munition für Luftabwehr, Panzer, Artillerie und Raketen.

Aufgrund dieser wichtigen Rolle wird das Metall seit langem als strategisches Metall eingestuft und war einer der von der US Defense Logistics Agency angelegten Rohstoffe. Diese Behörde könnte in Zukunft eine wichtige Rolle spielen, da sie bereits seit langem eine Quelle für Wolfram auf dem Markt ist und ihr Inventar reduziert.

Im Jahr 2022 hat die US‑Regierung beschlossen, den Kurs zu ändern und strategische Reserven von “Mineralien, die für Verteidigungslieferketten essentiell sind, wie Titan, Wolfram und Kobalt“.

Diese Verkäufe umfassten 3.000 Kurztonnen Titan, das beim Bau militärischer Flugzeugrahmen verwendet wird, und 76 Millionen Pfund Wolfram-Erze und -Konzentrate, die in militärischen Turbinenmotoren und panzerbrechender Munition eingesetzt werden.

“Congress and Pentagon seek to shore up strategic mineral stockpile dominated by China”

Luft- und Raumfahrt

Die extreme Hitzebeständigkeit von Wolfram hat es zu einem bevorzugten Material für Raketendüsen gemacht, sowohl für Weltraumraketen als auch für Raketen. Bisher machte dies nur 8 % der globalen Wolframnachfrage aus, könnte jedoch mit einem neuen Wettlauf zum Mond und der wachsenden Nachfrage nach dem Start und der Wartung von Satellitenkonstellationen für weltraumbasiertes Internet wie Starlink schnell steigen.

Weltraumtourismus, zukünftiger Asteroidenbergbau und Punkt‑zu‑Punkt-Hyperschallreisen mittels suborbitaler Flüge werden ebenfalls die Nachfrage nach Wolfram erhöhen.

Wolfram wird auch in Rotorblättern, Propellern, Trägheitsystemen usw. von Flugzeugen verwendet.

Halbleiter

Eine oft übersehene Rolle von Wolfram liegt in der Halbleiterherstellung. Wolfram kann in ein Gas umgewandelt werden, Wolframhexafluorid, das dichteste bekannte Gas, 11‑mal schwerer als Luft.

Dieses Gas ermöglicht das Aufbringen von Wolfram in einer 10‑15 nm dünnen Schicht mittels eines Prozesses namens „chemische Gasphasenabscheidung“. Das Wolfram reagiert mit dem Siliziumsubstrat und schützt die Siliziumschicht.

Mikroskopische Wolfram‑Nadelsonden werden ebenfalls zum Testen von Halbleiterbauelementen verwendet. Wolfram könnte in neuen Arten von Rechensystemen nützlich sein, wie Redox‑Gates, die Wolfram(VI)-oxid (WO3) und Vanadium(IV)-oxid (VO2) nutzen.

Insgesamt folgt die Nachfrage nach Wolfram für die Halbleiterherstellung dem (wachsenden) Gesamtproduktionsvolumen der Branche.

Automobilindustrie

Ein neuer Bereich für die Wolframnachfrage ist die Batteriefertigung. Dies führt zu einem starken Wachstum der Nachfrage in der Automobilindustrie, die zuvor auf Hochleistungs‑Kurbelwellen, Kolben, Zahnräder und andere mechanische Bauteile beschränkt war, bevor Elektrofahrzeuge entwickelt wurden.

2 kg Wolfram gehen in jedes Elektrofahrzeug ein, verwendet in der Kathode und Anode der Batterie sowie in den Halbleitern.

Wolfram könnte auch von der Nachfrage nach Hybridfahrzeugen profitieren, über die Batteriekomponente hinaus, da Hybridfahrzeuge höhere Anforderungen an hochbeständige Getriebesysteme stellen.

„Die großen Automobilhersteller scheinen sich zumindest kurzfristig von Elektrofahrzeugen zurückzuziehen, und Hybridfahrzeuge erscheinen als die bessere Wette. Und Wolfram ist für Hybridfahrzeuge noch wichtiger wegen seiner Bedeutung im Getriebesystem.

Wolfram ist hier entscheidend, weil seine außergewöhnliche Festigkeit und Hitzebeständigkeit den ständigen Wechsel des Fahrzeugs zwischen elektrischem und benzin‑ bzw. dieselbetriebenem Modus standhalten können.

Lewis Black, Direktor, Präsident und CEO von Almonty Industries (ALM )

Energie

Wasserstoff

Neben Batterien könnte Wolfram auch für die kohlenstoffarme Energieerzeugung verwendet werden.

Eine Anwendung ist die Nutzung als Katalysator zur Wasserstoffproduktion. Kürzlich haben Forscher herausgefunden, dass eine Legierung aus Ruthenium, Silizium und Wolfram (RuSiW) zur Wasserstofferzeugung verwendet werden könnte.

Bei diesem Verfahren stabilisiert Wolfram den aktiven Teil (Ruthenium) und macht ihn langlebiger. Dieses Verfahren könnte viel teurere und umweltbelastende Katalysatoren für die Wasserstoffproduktion, wie Platin oder Iridium, ersetzen.

Fusion

Eine weitere Anwendung von Wolfram könnte in der Kernfusion liegen, dem heiligen Gral der nachhaltigen Energieerzeugung. Dies folgt einem neuen Rekord einer 6‑minütigen Fusionsreaktion, die vom WEST (tungsten (W) Environment in Steady-state Tokamak) etabliert wurde.

„Wir müssen eine neue Energiequelle bereitstellen, und diese Quelle sollte kontinuierlich und dauerhaft sein. Das sind großartige Ergebnisse. Wir haben ein stationäres Regime erreicht, obwohl wir aufgrund dieser Wolframwand in einer herausfordernden Umgebung sind.“

 – CEA‑Wissenschaftler und CICLOP‑Vorsitzender Xavier Litaudon

Dies zeigt, dass während fortgeschrittene Physik und Magnetfelder entscheidend für die Realisierung der Fusion sein werden, die Nutzung fortschrittlicher Materialien wie Wolfram ebenfalls einen großen Beitrag leisten könnte.

Sonstiges

Wolfram hat mehrere weitere Nischenanwendungen, einige alte und einige aufkommende, die für die Gesamtnachfrage weniger relevant sind.

Es wird zum Beispiel verwendet für:

• Neue Linsen für virtuelle Realität.
• Röntgengeräte.
• Elektronenmikroskopie.
• Chirurgische Werkzeuge.
• Schmuck.
• Lampendraht.
• Konsumgüter (Golfclubs, )

Wolfram-Unternehmen

1. Almonty Industries (AII.TO)

Almonty ist ein Wolfram‑Bergbauunternehmen, das derzeit hauptsächlich aus einer Mine in Portugal produziert, die seit 125 Jahren in Betrieb ist.

Das Unternehmen arbeitet an der Erweiterung der portugiesischen Mine und besitzt unerschlossene Lagerstätten in Spanien.

Quelle: Almonty

Das wichtigste Projekt des Unternehmens ist die laufende Entwicklung einer neuen Mine in Sangdong, Südkorea.

Die Mine enthält mehr geschätzte Ressourcen als alle anderen Lagerstätten zusammen.

Quelle: Almonty

Als einer der wenigen aktiven und produzierenden Wolfram‑Bergbauunternehmen in westlichen Ländern ist Almonty ein wichtiger strategischer Lieferant für die Verteidigungsindustrie.

Damit ist es ein wichtiges Unternehmen, um die Abhängigkeit von chinesischen Lieferungen zu reduzieren.

Während China sich darauf vorbereitet, eine riesige Wolfram‑Mine in Kasachstan zu eröffnen, ist Almonty bereit, die „Politik im Zusammenhang mit der Sicherung von Wolfram“ wesentlich zu verändern, wenn die Sangdong‑Mine des Almonty Korea Tungsten Project in wenigen Monaten in Betrieb geht. Sobald sie mit der Produktion beginnt, wird sie zu einer der größten Wolfram‑Minen der Welt gehören und 30 % der nicht‑chinesischen Versorgung ausmachen.

Lewis Black, Direktor, Präsident und CEO von Almonty Industries

Die Lage der Sangdong‑Mine macht sie zu einem perfekten Lieferanten für die Verteidigungsindustrie, wobei Südkorea ein neuer Riese in der Massenproduktion von „Low‑Tech“-Militärausrüstung wie Panzern, Artillerie und Munition ist (im Vergleich zu Kampfflugzeugen, Flugzeugträgern usw.).

Aufgrund seiner strategischen Position als praktisch einziger großer Lieferant im Westen erhielt Almonty von Plansee ein garantiertes Preisangebot. Plansee ist ein Hersteller von Hochleistungsmetallen und einer der größeren Kunden von Almonty sowie Eigentümer von 15 % des Unternehmens.

Der garantierte Mindestpreis betrug 235 $/MTU (metrische Tonne), ohne Obergrenze. Da die Sangdong‑Mine Cash‑Kosten von 110 $/MTU anstrebt, sollte dies praktisch eine hohe Gewinnspanne für das Projekt sicherstellen.

2. China Molybdenum / CMOC Group (603993.SS)

Der Grund, warum Almonty eines der wenigen nicht‑chinesischen Wolframhersteller ist, liegt darin, dass China seit langem der kostengünstigste Produzent dieses Metalls ist, wobei praktisch nur Almonty diesen Wettbewerb ohne Subventionen überlebt hat. Darüber hinaus wurde die Wolframproduktion aus strategischen Gründen stark vom Staat subventioniert.

China Molybdenum besitzt Molybdän‑ und Wolfram‑Minen in China, Kupfer‑ und Kobalt‑Minen im Kongo sowie Niob‑ und Phosphat‑Minen in Brasilien.

Die Kobalt‑Aktivitäten machen CMOC zum zweitgrößten Kobaltproduzenten der Welt.

Die brasilianischen Aktivitäten sind der zweitgrößte Produzent von Phosphatdüngern im Land, wodurch CMOC zum zweitgrößten Niob‑Produzenten der Welt wird.

Quelle: CMOC

Das Unternehmen besitzt außerdem IXM, einen globalen Basismetallhändler mit 300 Mitarbeitern und mehr als 5 Millionen metrischen Tonnen gehandeltem Metall.

Das Unternehmen strebt Innovationen an, um die Produktionskosten niedrig zu halten, insbesondere dank der chinesischen Minen, die “die ersten weltweit sind, die 5G‑Technologie für autonome Bergbauausrüstung einführen und Pioniere beim Einsatz von elektrischen Berglasterfahrzeugen“.

Obwohl es kein reines Wolframunternehmen ist, hat sich das Unternehmen zu einem weltweit führenden Produzenten von „Nischen“-Metallen entwickelt. Diese Position wird durch eine Expansion in Lithium in Bolivien über eine Partnerschaft mit dem Batterieriesen CATL (CATL besitzt seit 2022 25 % von CMOC) verstärkt.