Βολφράμιο — Το Λιγότερο Γνωστό Μέταλλο της Υψηλής Τεχνολογίας

Το Ξεχασμένο Στρατηγικό Μέταλλο

Οι επενδύσεις σε εμπορεύματα συνήθως επικεντρώνονται στα μεγαλύτερα ως προς τον όγκο και την αξία, όπως το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο, τα τρόφιμα, ο σίδηρος και ο χαλκός. Άλλοτε στρέφονται σε υλικά που συνδέονται με νέες τεχνολογίες, όπως το λίθιο, το κοβάλτιο, το νικέλιο και οι σπάνιες γαίες.

Παρά τη σημασία τους για τη σύγχρονη βιομηχανία, ορισμένα στοιχεία του περιοδικού πίνακα παραμένουν λιγότερο γνωστά.

Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το βολφράμιο, που χρησιμοποιείται σε ημιαγωγούς, αεροδιαστημικά εξαρτήματα και αμυντικό εξοπλισμό. Μελετάται επίσης για εφαρμογές σε μπαταρίες και πυρηνική σύντηξη.

Το βολφράμιο θεωρείται στρατηγικό μέταλλο λόγω των χρήσεών του και της μεγάλης συγκέντρωσης της παραγωγής του στην Κίνα. Αυτό έχει ιδιαίτερη σημασία σε περιόδους γεωπολιτικών εντάσεων και ανησυχιών για την ασφάλεια εφοδιασμού.

Οι εκτιμήσεις της USGS για το 2023 έδειχναν ότι η παραγωγή εκτός Κίνας παρέμενε κάτω από το 20% της παγκόσμιας παραγωγής συμπυκνωμάτων βολφραμίου. Το Βιετνάμ και η Ρωσία συγκαταλέγονταν επίσης στους παραγωγούς.

Πηγή: Almonty

Ένα Μέταλλο με Εξαιρετική Αντοχή στη Θερμότητα

Το βολφράμιο ξεχωρίζει για το πολύ υψηλό σημείο τήξης του, περίπου 3.400 °C, το υψηλότερο μεταξύ των μετάλλων. Έχει επίσης πολύ μεγάλη πυκνότητα, συγκρίσιμη με εκείνη του ουρανίου.

Σε συνήθεις συνθήκες είναι σχετικά ανθεκτικό σε αρκετά χημικά περιβάλλοντα. Δεν αντιδρά εύκολα με το νερό, αλλά η συμπεριφορά του εξαρτάται από τη θερμοκρασία και τις ουσίες με τις οποίες έρχεται σε επαφή. Σε υψηλές θερμοκρασίες μπορεί να οξειδωθεί.

Έχει υψηλή μηχανική αντοχή, ιδιαίτερα σε ορισμένες μορφές και θερμοκρασίες. Η ακριβής αντοχή σε εφελκυσμό εξαρτάται από την καθαρότητα, την κατεργασία και τη μικροδομή, επομένως δεν συγκρίνεται με όλους τους χάλυβες με έναν ενιαίο συντελεστή.

Σε συνδυασμό με τον άνθρακα σχηματίζει καρβίδιο του βολφραμίου, ένα εξαιρετικά σκληρό υλικό για κοπτικά εργαλεία. Δεν είναι όμως σκληρότερο από το διαμάντι.

Πηγή: Chemistry Learner

Πηγές Βολφραμίου

Το βολφράμιο αναγνωρίστηκε ως ξεχωριστό στοιχείο τον 18ο αιώνα. Ένα βασικό μετάλλευμά του είναι ο βολφραμίτης ((Fe,Mn)WO₄), από την ονομασία wolfram του οποίου προέρχεται το χημικό σύμβολο W. Βρίσκεται επίσης στον σεελίτη (CaWO₄). Η αγγλική ονομασία tungsten προέρχεται από σουηδικές λέξεις που σημαίνουν «βαριά πέτρα».

Το βολφράμιο είναι σχετικά σπάνιο στον φλοιό της Γης, με ενδεικτική περιεκτικότητα περίπου 1,25 γραμμαρίων ανά 1.000 κιλά. Τα πλούσια κοιτάσματα είναι περιορισμένα, γεγονός που δυσκολεύει την οικονομική εκμετάλλευση.

Η παραγωγή καθαρού βολφραμίου από τα μεταλλεύματά του και η κατεργασία του απαιτούν σύνθετες διεργασίες και σημαντική ενέργεια, αυξάνοντας το κόστος.

Εφαρμογές Βολφραμίου

Οι ιδιότητές του το καθιστούν χρήσιμο σε βιομηχανικές εφαρμογές όπου η αντοχή στη θερμότητα, η σκληρότητα ή η υψηλή πυκνότητα δικαιολογούν το κόστος.

Η ζήτηση προέρχεται έτσι από διαφορετικούς κλάδους, τόσο παραδοσιακούς όσο και αναδυόμενους.

Πηγή: Almonty

Νέες εφαρμογές μπορεί να προκύψουν σε πυρίμαχα κράματα, δηλαδή κράματα που αντέχουν σε υψηλές θερμοκρασίες. Σε αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν μέταλλα όπως το μολυβδαίνιο, το νιόβιο, το βολφράμιο, το ταντάλιο και το ρήνιο.

Επιστήμονες πρόσφατα ανακάλυψαν ότι μπορείτε να κάνετε αυτά τα κράματα πιο ευέλικτα και λιγότερο εύθραυστα, καθιστώντας τα πιο χρήσιμα (στη συγκεκριμένη έρευνα χρησιμοποιήθηκε κράμα νιοβίου, τανταλίου, τιτανίου και αφνίου, NbTaTiHf, χωρίς βολφράμιο).

Κατασκευές, Εξόρυξη και Βιομηχανία

Το βολφράμιο και ιδίως το καρβίδιό του χρησιμοποιούνται σε πολύ σκληρά τρυπάνια και άλλα εργαλεία για κατεργασία χάλυβα, σκυροδέματος και πετρωμάτων.

Είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για τη διάτρηση πετρωμάτων σε ορυχεία χάρη στην αντοχή του στη θερμότητα και τη μηχανική του αντοχή, καθώς και για την επεξεργασία μετάλλων σε βιομηχανικές διαδικασίες.

Η ζήτηση από αυτό το τμήμα είναι σχετικά σταθερή και κυρίως ακολουθεί τη συνολική παγκόσμια οικονομική δραστηριότητα.

Πηγή: Planetary.org

Άμυνα

Το βολφράμιο χρησιμοποιείται σε ορισμένα κράματα θωράκισης και αμυντικά εξαρτήματα. Η υψηλή πυκνότητά του είναι επίσης χρήσιμη σε διατρητικά πυρομαχικά και άλλα στρατιωτικά συστήματα.

Λόγω αυτού του ρόλου, έχει από καιρό χαρακτηριστεί στρατηγικό μέταλλο και περιλαμβάνεται στα υλικά που διαχειρίζεται η Υπηρεσία Αμυντικής Εφοδιαστικής των ΗΠΑ. Οι πωλήσεις και οι αγορές από τα στρατηγικά αποθέματα μπορούν να επηρεάσουν τη διαθέσιμη προσφορά.

Το 2022, η κυβέρνηση των ΗΠΑ επιδίωξε να ενισχύσει τα αποθέματα ορυκτών απαραίτητων για τις αμυντικές αλυσίδες εφοδιασμού, όπως το τιτάνιο, βολφράμιο και κοβάλτιο.

Σε προηγούμενες πωλήσεις αποθεμάτων είχαν περιληφθεί 3.000 αμερικανικοί τόνοι τιτανίου και 76 εκατομμύρια λίβρες μεταλλευμάτων και συμπυκνωμάτων βολφραμίου. Τα υλικά αυτά έχουν εφαρμογές σε στρατιωτικά αεροσκάφη, κινητήρες και διατρητικά πυρομαχικά.

«Το Κογκρέσο και το Πεντάγωνο επιδιώκουν να ενισχύσουν το στρατηγικό απόθεμα μεταλλευμάτων που κυριαρχείται από την Κίνα”

Αεροδιαστημική

Η αντοχή του βολφραμίου στη θερμότητα επιτρέπει τη χρήση του σε ορισμένα ακροφύσια και εξαρτήματα πυραύλων. Η ανάπτυξη της διαστημικής δραστηριότητας και των δορυφορικών αστερισμών μπορεί να δημιουργήσει πρόσθετη ζήτηση, χωρίς αυτό να σημαίνει ότι όλοι οι κινητήρες χρησιμοποιούν βολφράμιο.

Ο διαστημικός τουρισμός, η ενδεχόμενη εξόρυξη αστεροειδών και οι προτεινόμενες ταχύτατες υποτροχιακές μεταφορές θα μπορούσαν επίσης να επηρεάσουν τη ζήτηση, εφόσον αναπτυχθούν εμπορικά.

Το βολφράμιο χρησιμοποιείται επίσης σε αεροπορικά αντίβαρα, αδρανειακά συστήματα και ορισμένα κράματα εξαρτημάτων.

Ημιαγωγοί

Μια λιγότερο γνωστή χρήση είναι η κατασκευή ημιαγωγών. Η ένωση εξαφθοριούχο βολφράμιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αέριο πρόδρομο υλικό για την εναπόθεση βολφραμίου.

Με χημική εναπόθεση από ατμό μπορούν να σχηματιστούν πολύ λεπτά στρώματα βολφραμίου. Τα στρώματα αυτά χρησιμοποιούνται μεταξύ άλλων σε ηλεκτρικές επαφές και διασυνδέσεις ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.

Μικροσκοπικές ακίδες βολφραμίου χρησιμοποιούνται επίσης για τη δοκιμή ημιαγωγών. Επιπλέον, εξετάζονται νέες υπολογιστικές εφαρμογές, όπως πύλες οξειδοαναγωγής με οξείδιο του βολφραμίου(VI) (WO3) και οξείδιο του βαναδίου(IV) (VO2).

Συνολικά, η ζήτηση από την παραγωγή ημιαγωγών συνδέεται με τον όγκο παραγωγής και τις τεχνολογικές επιλογές του κλάδου.

Αυτοκινητοβιομηχανία

Οι μπαταρίες αποτελούν πεδίο ανάπτυξης για ορισμένες ενώσεις βολφραμίου. Η αυτοκινητοβιομηχανία χρησιμοποιούσε ήδη σχετικά υλικά σε εργαλεία παραγωγής και σε ορισμένα εξαρτήματα υψηλής αντοχής, όπως γρανάζια και άλλα μηχανικά μέρη, πριν από την ανάπτυξη των ηλεκτρικών οχημάτων.

Η χρήση βολφραμίου στα ηλεκτρικά οχήματα μπορεί να αφορά υλικά μπαταριών και ημιαγωγούς. Η ποσότητα εξαρτάται από τη σχεδίαση και τη χημεία της μπαταρίας· δεν τεκμηριώνεται ενιαία χρήση δύο κιλών σε κάθε ηλεκτρικό όχημα.

Τα υβριδικά οχήματα μπορούν επίσης να δημιουργήσουν ζήτηση για ανθεκτικά εργαλεία και εξαρτήματα μετάδοσης, πέρα από τις εφαρμογές στις μπαταρίες.

Ο Lewis Black της Almonty υποστήριξε ότι η στροφή ορισμένων αυτοκινητοβιομηχανιών προς τα υβριδικά θα μπορούσε να στηρίξει τη ζήτηση βολφραμίου για συστήματα μετάδοσης.

Κατά την εκτίμησή του, η μηχανική αντοχή και η αντοχή στη θερμότητα είναι χρήσιμες σε εξαρτήματα που λειτουργούν κατά τις εναλλαγές μεταξύ ηλεκτρικής κίνησης και κινητήρα εσωτερικής καύσης.

Lewis Black, πρόεδρος και διευθύνων σύμβουλος της Almonty Industries (ALM )

Ενέργεια

Υδρογόνο

Πέρα από τις μπαταρίες, ενώσεις βολφραμίου μελετώνται και για ενεργειακές εφαρμογές χαμηλών εκπομπών.

Μία πιθανή χρήση είναι σε καταλύτες παραγωγής υδρογόνου. Ερευνητές μελέτησαν ένα υλικό που περιέχει ρουθήνιο, πυρίτιο και βολφράμιο (RuSiW) για τον σκοπό αυτό.

Σε αυτή την προσέγγιση, το βολφράμιο βοηθά στη σταθεροποίηση του ενεργού ρουθηνίου. Πρόκειται για ερευνητική κατεύθυνση προς ανθεκτικότερους καταλύτες· δεν έχει αποδειχθεί ότι αντικαθιστά καθολικά την πλατίνα ή το ιρίδιο σε όλες τις μεθόδους παραγωγής υδρογόνου.

Σύντηξη

Το βολφράμιο είναι επίσης σημαντικό για εξαρτήματα που έρχονται σε επαφή με το πλάσμα σε πειραματικούς αντιδραστήρες σύντηξης. Το 2024, το tokamak WEST διατήρησε θερμό πλάσμα για 364 δευτερόλεπτα, λίγο περισσότερο από έξι λεπτά. Αυτό δεν ήταν επίδειξη εμπορικής παραγωγής ενέργειας ή καθαρού ενεργειακού κέρδους.

Ο επιστήμονας Xavier Litaudon της CEA τόνισε τη σημασία της σταθερής λειτουργίας σε περιβάλλον με τοιχώματα βολφραμίου για την ανάπτυξη μιας συνεχούς πηγής ενέργειας.

Η πρόοδος στη σύντηξη εξαρτάται τόσο από τη φυσική του πλάσματος και τα μαγνητικά πεδία όσο και από υλικά που μπορούν να αντέξουν στις απαιτητικές συνθήκες.

Άλλα

Το βολφράμιο έχει και άλλες εξειδικευμένες εφαρμογές, παλαιότερες ή υπό ανάπτυξη, με μικρότερη επίδραση στη συνολική ζήτηση.

Παραδείγματα είναι:

• Οπτικά υλικά για εφαρμογές εικονικής πραγματικότητας.
• Συσκευές ακτίνων Χ.
• Ηλεκτρονική μικροσκοπία.
• Χειρουργικά εργαλεία.
• Κοσμήματα.
• Νήματα λαμπτήρων.
• Καταναλωτικά προϊόντα, όπως εξαρτήματα μπαστουνιών γκολφ.

Εταιρείες Βολφραμίου

1. Almonty Industries (AII.TO)

Η Almonty εξορύσσει βολφράμιο. Κατά τον χρόνο της αρχικής ανάλυσης, η παραγωγή της προερχόταν κυρίως από το ιστορικό ορυχείο Panasqueira στην Πορτογαλία.

Η εταιρεία εργαζόταν για την επέκταση της πορτογαλικής δραστηριότητας και διέθετε επίσης έργα στην Ισπανία.

Πηγή: Almonty

Το σημαντικότερο αναπτυξιακό της έργο ήταν το ορυχείο Sangdong στη Νότια Κορέα.

Το Sangdong διαθέτει σημαντικούς εκτιμώμενους ορυκτούς πόρους. Οι πόροι δεν ταυτίζονται με οικονομικά εκμεταλλεύσιμα αποθέματα.

Πηγή: Almonty

Ως παραγωγός εκτός Κίνας, η Almonty ενδιαφέρει επιχειρήσεις και κυβερνήσεις που επιδιώκουν διαφοροποίηση του εφοδιασμού.

Μπορεί έτσι να συμβάλει στη μείωση της εξάρτησης από κινεζικές πηγές.

Ο Lewis Black εκτιμούσε ότι το Sangdong θα μπορούσε να αλλάξει σημαντικά τον εφοδιασμό βολφραμίου εκτός Κίνας. Οι προβλέψεις για έναρξη παραγωγής σε λίγους μήνες και μερίδιο 30% της μη κινεζικής προσφοράς ήταν εταιρικοί στόχοι της εποχής, όχι ήδη πραγματοποιημένα αποτελέσματα.

Lewis Black, πρόεδρος και διευθύνων σύμβουλος της Almonty Industries

Η θέση του Sangdong στη Νότια Κορέα είναι στρατηγικά ενδιαφέρουσα, καθώς η χώρα διαθέτει σημαντική αμυντική βιομηχανία, με παραγωγή αρμάτων, πυροβολικού και πυρομαχικών.

Η Almonty είχε συμφωνία απορρόφησης της παραγωγής με ελάχιστη τιμή από την Plansee. Η Plansee είναι κατασκευαστής μεταλλικών υλικών υψηλών επιδόσεων και σημαντικός εμπορικός εταίρος και μέτοχος της Almonty.

Η αναφερόμενη ελάχιστη τιμή ήταν 235 δολάρια ανά MTU, χωρίς ανώτατο όριο. Μία μονάδα MTU αντιστοιχεί στο 1% ενός μετρικού τόνου, δηλαδή σε 10 κιλά του αντίστοιχου προϊόντος αναφοράς. Ο στόχος ταμειακού κόστους των 110 δολαρίων ανά MTU υποδήλωνε δυνητικό περιθώριο, χωρίς να εγγυάται κέρδη αφού υπάρχουν και άλλες δαπάνες και κίνδυνοι.

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

Η Κίνα κυριαρχεί στην παραγωγή βολφραμίου και διαθέτει σημαντική βιομηχανική υποδομή. Οι παραγωγοί εκτός Κίνας αντιμετωπίζουν ανταγωνισμό κόστους, αλλά η Almonty δεν είναι ο μοναδικός μη κινεζικός παραγωγός.

Η CMOC διαθέτει δραστηριότητες μολυβδαινίου και βολφραμίου στην Κίνα, χαλκού και κοβαλτίου στη Λαϊκή Δημοκρατία του Κονγκό, καθώς και νιοβίου και φωσφορικών στη Βραζιλία.

Σύμφωνα με τα αποτελέσματά της για το 2023, η CMOC έγινε ο μεγαλύτερος παραγωγός κοβαλτίου παγκοσμίως.

Οι βραζιλιάνικες δραστηριότητες την καθιστούν επίσης σημαντικό παραγωγό φωσφορικών λιπασμάτων και νιοβίου.

Πηγή: CMOC

Η εταιρεία κατέχει επίσης την IXM, διεθνή εμπορική επιχείρηση βασικών μετάλλων.

Η CMOC επιδιώκει τη μείωση του κόστους μέσω τεχνολογικών καινοτομιών, μεταξύ άλλων με εφαρμογές 5G σε αυτόνομο εξοπλισμό εξόρυξης και χρήση ηλεκτρικών φορτηγών στα ορυχεία.

Παρότι δεν είναι αποκλειστικά εταιρεία βολφραμίου, έχει εξελιχθεί σε μεγάλο παραγωγό εξειδικευμένων μετάλλων. Το χαρτοφυλάκιό της επεκτείνεται και με έργα λιθίου στη Βολιβία σε συνεργασία με την CATL (η CATL απέκτησε έμμεσα συμμετοχή περίπου 24,68% στη CMOC, με τη συναλλαγή να ολοκληρώνεται το 2023).