Materiaalitiede
Volframi – Salainen Korkean Teknologian Metalli
Unohtunut Strateginen Metalli
Investoiminen raaka-aineisiin keskittyy yleensä suurimpiin volyymin ja kokonaisarvon perusteella: öljy, kaasu, elintarvikkeet, rauta, kupari jne., tai “trendaaviin” raaka-aineisiin, jotka ovat tärkeitä uusille teknologioille kuten akkumetallit (litium, koboltti, nikkeli) ja harvinaiset maametallit.
Huolimatta niiden valtavasta merkityksestä modernille teollisuusyhteiskunnalle, jotkut tärkeät osat alkuaineiden jaksollisesta taulukosta ovat jääneet huomion ulkopuolelle.
Hyvä esimerkki on volframi – metalli, jota tarvitaan puolijohteiden, rakettimoottorien ja aseiden valmistukseen. Sitä käytetään yhä enemmän akuissa, ja se saattaa pian löytää myös sovelluksia ydinfuusiomoottoreissa.
Tämä tekee siitä erittäin strategisen metallin. Kun lähes 90 % sen tarjonnasta tulee Kiinasta ja Venäjältä, se on merkittävä lännen ja näiden kahden suurvaltaisen eurasialaisen voiman välisten jännitteiden kiihtyessä.
Kirjoitushetkellä Kiina kattaa 85 % maailman tarjonnasta, jota seuraavat Vietnam ja Venäjä.
Lähde: Almonty
Maailman Koviin Metalli
Volframi on poikkeuksellisen vahva. Sen sulamispiste on korkein kaikista tunnetuista alkuaineista, 3 422 °C (6 192 °F). Sillä on myös erittäin suuri tiheys, samankaltainen kuin paljon raskaammilla alkuaineilla kuten uraani.
Mekaanisen kestävyyden lisäksi volframi ei ole kovin kemiallisesti reaktiivinen. Tämä tarkoittaa, että se yleensä ei hapetu eikä korrodoidu altistuessaan haitallisille olosuhteille. Se ei reagoi veden kanssa, on immuuni useimmille hapoille ja emäksille, eikä reagoi hapen kanssa normaaleissa lämpötiloissa.
Sillä on myös kaikkien metallien korkein vetolujuus, kaksinkertainen ruostumattoman teräksen verrattuna.
Kun se yhdistetään hiileen, volframikarbiidi muodostaa ainoan luonnollisen materiaalin, joka voi naarmuttaa timantteja.
Lähde: Chemistry Learner
Volframin Tarjonta
Volframi löydettiin ensimmäisen kerran 1750‑luvuilla. Volframin pääasiallinen resurssi on wolframii (FeMnWO4), josta se saa W‑symbolinsa jaksollisessa taulukossa. Sitä esiintyy myös skeeliitissä (CaWO4). Nimi volframi tulee ruotsista ja tarkoittaa “raskasta kiveä”.
Se on kohtalaisen harvinainen mineraali, 1,25 g per 1 000 kg maankuorta, ja erittäin konsentroituja esiintymiä on melko harvassa, mikä tekee kaupallisesta hyödyntämisestä vaikeaa.
Metallin kovuus tekee sen puhdistamisesta malmista ja jalostamisesta käyttökelpoiseksi metalliksi vaikeaa ja energiaintensiivistä, mikä nostaa tuotantokustannuksia entisestään.
Volframin Sovellukset
Volframin ominaisuudet tekevät siitä hyödyllisen monissa teollisissa sovelluksissa, kunhan sen kustannukset oikeutetaan sen äärimmäisellä kestävyydellä.
Tämä luo monipuolisen kysynnän volframille, kun monet uudemmat sektorit kasvavat nopeasti perinteisten teollisuussovellusten ohella.
Lähde: Almonty
Kuitenkin volframi saattaa pian löytää lisää sovelluksia parannetuista seoksista (metallien sekoituksista), joita kutsutaan kestäviksi seoksiksi. Nämä ovat äärimmäisen lämpöä kestäviä ja valmistetaan yhdistämällä alkuaineiden viidennen ja kuudennen periodin metalleja: molybdeeni, niobium, volframi, tantali ja renium.
Tutkijat ovat äskettäin havainneet, että voit tehdä näistä seoksista joustavampia ja vähemmän hauraampia, jolloin ne ovat käyttökelpoisempia (vaikka he käyttivät niobium‑molybdeeni‑tantali‑hafnium‑seosta ilman volframia).
Rakentaminen, Kaivostoiminta & Teollisuus
Volframia ja volframikarbiidia käytetään yleisesti erittäin kovien poranterien ja muiden työkalujen valmistukseen, jotka pystyvät leikkaamaan terästä, betonia ym.
Se on erityisen hyödyllinen kivien poraamiseen kaivoksissa sekä lämmön- että mekaanisen kestävyyden ansiosta, ja metallin käsittelyyn teollisissa prosesseissa.
Tämän segmentin kysyntä on melko vakaa ja seuraa pääosin maailmanlaajuista taloudellista toimintaa.
Lähde: Planetary.org
Puolustus
Volframia käytetään panssaroimaan erilaisia sotilaskoneita, mukaan lukien panssarivaunut. Sen tiheyttä hyödynnetään myös panssarintorjuvassa ammuksessa, pienaseiden kaliibreista ilmapuolustuksen, panssarivaunujen, tykistön ja ohjusten ammuksiin.
Tämän tärkeän roolin vuoksi metalli on pitkään luokiteltu strategiseksi metalliksi, ja se oli yksi Yhdysvaltain Defense Logistics Agency:n varastoimista resursseista. Tämä virasto saattaa tulevaisuudessa näytellä merkittävää roolia, sillä se on pitkään toiminut volframin lähteenä markkinoille, vähentäen sen varastoa.
Nämä myynnit ovat sisältäneet 3 000 lyhyttä tonnia titaania, jota käytetään sotilasrakenteiden rakentamiseen, ja 76 miljoonaa puntaa volframimalmeja ja -konsentraatteja, joita käytetään sotilasturbiinimoottoreissa ja panssarintorjuvassa ammuksessa.
Kongressi ja Pentagon pyrkivät vahvistamaan Kiinan hallitsemaa strategista mineraalivarantoa
Avaruusteollisuus
Volframin äärimmäinen lämmönkestävyys on tehnyt siitä ensisijaisen materiaalin rakettimoottorien suuttimille, sekä avaruusraketeille että ohjuksille. Tähän mennessä se on edustanut vain 8 % volframin maailmanlaajuisesta kysynnästä, mutta osuus saattaa nopeasti kasvaa uuden kuun suuntaisen avaruuskilpailun ja satelliittikonstellaatioiden, kuten Starlinkin, lanseeraus- ja ylläpitotarpeiden kasvaessa.
Avaruusturismi, tuleva asteroidien louhinta ja piste‑piste‑hyperspeed‑matkustus alialtojen lentojen kautta todennäköisesti lisäävät myös volfrakin kysyntää.
Volframia käytetään myös lentokoneiden roottorilavoissa, potkureissa, inertiaalisissa järjestelmissä ym.
Puolijohteet
Yksi usein huomiotta jäävä volframin rooli on puolijohdeteollisuudessa. Volframista voidaan valmistaa kaasu, volframihexafluoridi, joka on tunnetuin tihein kaasu, 11‑kertaista raskaampi kuin ilma.
Tämä kaasu mahdollistaa volframin kerrostumisen 10‑15 nm ohueksi kerrokseksi käyttäen prosessia nimeltä “kemiallinen höyrykerrostus”. Volframi reagoi piisubstraatin kanssa ja suojaa piikerrosta.
Volframimikroskooppisia neulaprobeja käytetään myös puolijohdelaitteiden testaamiseen. Volframi saattaa olla hyödyllinen uusissa tietojenkäsittelyjärjestelmissä, kuten redoksigateissa, käyttäen volframi(VI)-oksidia (WO3) ja vanadiini(IV)-oksidia (VO2).
Kaiken kaikkiaan volfrakin kysyntä puolijohteiden valmistuksessa seuraa teollisuuden (kasvavan) kokonais tuotantomäärän kehitystä.
Autoteollisuus
Uusi volfrakin kysynnän segmentti on akkujen valmistus. Tämä aiheuttaa voimakasta kasvua autoteollisuuden sovelluksissa, jotka ennen sähköautojen kehitystä rajoittuivat suorituskykyisiin kampiakseliin, männän, vaihteiden ja muiden mekaanisten osien valmistukseen.
2 kg volframia sisältyy jokaisen sähköauton, käytetään akun katodissa ja anodissa sekä puolijohteissa.
Volframi saattaa myös hyötyä hybridi-automobilien kysynnästä akun komponentin lisäksi, koska hybridit vaativat enemmän korkean vastuksen vaihteistojärjestelmiä.
“Suuret autonvalmistajat vaikuttavat vetäytyvän sähköautoista, ja hybridit näyttävät lyhyellä aikavälillä suuremmalta panostukselta. Volframi on vieläkin tärkeämpi hybrideissä sen merkityksen vuoksi vaihteistojärjestelmässä.
Volframi on tässä ratkaiseva, koska sen poikkeuksellinen vahvuus ja lämmönkestävyys kestävät ajoneuvon jatkuvaa vaihtelua sähkö- ja bensiinikäyttöisten tai dieselikäyttöisten tilojen välillä.
Lewis Black, johtaja, presidentti ja toimitusjohtaja Almonty Industries
Energia
Vety
Akkujen lisäksi volframi saattaa myös olla käytössä vähähiilisen energian tuotannossa.
Yksi sovellus on sen käyttö katalysaattorina vedyn tuotannossa. Äskettäin tutkijat ovat havainneet, että ruthenium‑, pii‑ ja volframiseos (RuSiW) voisi olla käytettävissä vedyn tuotannossa.
Tässä menetelmässä volframi vakauttaa ja tekee aktiivisesta osasta (ruthenium) kestävämmän. Tämä menetelmä voisi korvata paljon kalliimmat ja ympäristölle haitallisemmät katalyytit vedyn tuotannossa, kuten platina tai iridium.
Fuusio
Toinen volframin mahdollinen sovellus on ydinfuusio, kestävä energian pyhä graali. Tämä seuraa uutta ennätystä, jossa 6‑minuuttinen fuusioreaktio saavutettiin WEST‑laitteessa (volframi (W) -ympäristö vakaassa tilassa Tokamak).
“Meidän täytyy toimittaa uusi energialähde, ja sen tulisi olla jatkuva ja pysyvä. Nämä ovat kauniita tuloksia. Olemme saavuttaneet vakaan tilan, vaikka olemme haastavassa ympäristössä tämän volframiseinän vuoksi.”
Tämä osoittaa, että vaikka kehittynyt fysiikka ja magneettikenttä ovat avainasemassa fuusion avaamisessa, kehittyneiden materiaalien, kuten volframin, hyödyntäminen voi myös merkittävästi edistää tätä.
Muut
Volframilla on useita muita erikoissovelluksia, joitakin vanhoja ja joitakin nousevia, jotka eivät ole merkittäviä kokonaiskysynnän kannalta.
Sitä käytetään esimerkiksi:
- Uudet linssit virtuaalitodellisuutta varten.
- Röntgenlaitteet.
- Elektronimikroskopia.
- Kirurgiset työkalut.
- Korut.
- Lamppujen hehkulanka.
- Kuluttajatuotteet (golfmailat, )
Volframiyritykset
1. Almonty Industries (AII.TO)
Almonty on volframikaivos, joka tällä hetkellä tuottaa enimmäkseen Portugalissa sijaitsevasta kaivoksesta, joka on ollut toiminnassa viimeiset 125 vuotta.
Yritys on työskennellyt Portugalin kaivoksen laajentamisen parissa ja omistaa kehittymättömiä esiintymiä Espanjassa.
Lähde: Almonty
Yrityksen tärkein projekti on käynnissä oleva uuden kaivoksen kehittäminen Sangdongissa, Etelä-Koreassa.
Kaivoksessa on enemmän arvioituja resursseja kuin kaikissa muissa sen esiintymissä yhteensä.
Lähde: Almonty
Yhtenä harvoista aktiivisista ja tuottavista volframikaivoksista länsimaissa, Almonty on keskeinen strateginen toimittaja puolustusalan teollisuudelle.
Siksi se on tärkeä yritys Kiinan toimitusriippuvuuden vähentämiseksi.
Kun Kiina valmistautuu avaamaan valtavan volframikaivoksen Kazakstanissa, Almonty on valmis “muuttamaan merkittävästi volframin turvaamiseen liittyvää politiikkaa”, kun Almonty Korea Tungsten Projectin Sangdong-kaivos käynnistyy muutaman kuukauden sisällä. Kun se aloittaa tuotannon, se on yksi maailman suurimmista volframikaivoksista, kattaen 30 % ei-kiinalaisesta tarjonnasta.
Lewis Black, johtaja, presidentti ja toimitusjohtaja Almonty Industries
Sangdong-kaivoksen sijainti tekee siitä täydellisen toimittajan puolustusalan teollisuudelle, kun Etelä-Korea on uusi jättiläinen “matala-teknologia” -sotilasvarusteiden, kuten panssarivaunujen, tykistön ja ammuksien, massatuotannossa (verrattuna hävittäjiin, lentotukialuksiin jne.).
Strategisen asemansa vuoksi, joka on käytännössä ainoa suuri toimittaja lännessä, Almonty sai Planseelta takatun hinnan. Plansee on korkean suorituskyvyn metallivalmistaja ja yksi Almontyn suurimmista asiakkaista, sekä yrityksen 15 % omistaja.
Vähimmäistakattu hinta oli 235 USD/MTU (metriikkatonniyksikkö), ilman ylärajaa. Kun Sangdong-kaivoksen tavoitteena on käteiskustannukset 110 USD/MTU, tämän tulisi käytännössä varmistaa korkea voittomarginaali projektille.
2. China Molybdenum / CMOC Group (603993.SS)
Syynä siihen, että Almonty on yksi harvoista ei-kiinalaisista volframintuottajista, on se, että Kiina on pitkään ollut tämän metallin alhaisimman kustannuksen tuottaja, ja käytännössä vain Almonty on selvinnyt tästä kilpailusta ilman tukia. Lisäksi volframintuotantoa valtion strategisista syistä on rahoitettu voimakkaasti.
China Molybdenumilla on molybdeeni- ja volframikaivoksia Kiinassa, kupari- ja koboltikaivoksia Kongossa sekä niobium- ja fosfaattikaivoksia Brasiliassa.
Koboltitoiminnot tekevät CMOC:sta maailman toiseksi suurimman koboltintuottajan.
Brasilian toiminnot ovat maan toiseksi suurin fosfaattilannoitteiden tuottaja, mikä tekee CMOC:sta maailman toiseksi suurimman niobiumtuottajan.
Lähde: CMOC
Yritys omistaa myös IXM:n, globaalin perusmetallien kauppiaan, jossa on 300 työntekijää ja yli 5 miljoonaa metritonnia kaupan kohteena olevaa metallia.
Yritys pyrkii innovoimaan pitääkseen tuotantokustannukset alhaisina, erityisesti kiinalaisten kaivosten ollessa “maailman ensimmäinen, joka on ottanut käyttöön 5G-teknologian autonomiseen kaivinkoneistoon ja edelläkävijä sähkökaivoskuorma-autojen käyttöönotossa”.
Vaikka se ei ole puhtaasti volframiyritys, se on kehittynyt maailman johtavaksi “niche”-metallin tuottajaksi. Tämä asema vahvistuu laajentumalla litiumiin Boliviassa kumppanuuden kautta akkujätti CATL:n kanssa (CATL omistaa 25 % CMOC:sta vuodesta 2022).
