Malzeme Bilimi
Tungsten – Yüksek Teknolojiyi Gizleyen Metal
Unutulmuş Stratejik Metal
İmalatçılar genellikle en büyük ve en değerli olanları etrafında toplanıyorlar: petrol, gaz, gıda, demir, bakır vs. ya da yeni teknolojiler için önemli olan “moda” hammaddeleri gibi pil metalleri (lityum, kobalt, nikel) ve nadir toprak elementleri.
Modern endüstriyel toplum için çok önemli olan bazı periyodik cetvelin önemli parçaları ise gözden kaçıyor.
Bir örnek olarak Tungsten verilebilir – yarı iletkenlerin, roket motorlarının ve silahların üretimi için gerekli bir metal. Pil üretiminde de increasingly kullanılmaya başlandı ve yakın zamanda nükleer füzyon motorlarında da kullanılabilecek.
Bu, onu çok stratejik bir metal haline getiriyor. Tedarikinin neredeyse %90’ı Çin ve Rusya’dan geldiği için, Batı ile iki büyük Avrasya gücü arasındaki artan gerilimler bağlamında önemli hale geliyor.
Yazının yazıldığı tarihte, Çin dünya arzının %85’ini temsil ediyor, Vietnam ve Rusya takip ediyor.
Kaynak: Almonty
Dünya’nın En Dayanıklı Metali
Tungsten, gücünü diğer tüm bilinen elementlerin erime noktasının en yüksek olmasıyla gösteriyor, 3,422 °C (6,192 °F). Ayrıca, uranyum gibi daha ağır elementlerin yoğunluğuna benzer bir yoğunluğa sahip.
Mekanik direncine ek olarak, Tungsten kimyasal olarak çok reaktif değil. Bu, genellikle olumsuz koşullara maruz kaldığında oksitlenmediği veya korozyon yapmadığı anlamına gelir. Su ile reaksiyona girmiyor, çoğu asit ve bazdan etkilenmiyor ve normal sıcaklıklarda oksijen ile reaksiyona girmiyor.
Ayrıca, tüm metaller arasında en yüksek çekme dayanımına sahip, paslanmaz çeliğin iki katı.
Karbondan oluşan Tungsten karbür, elmasları kazıyabilen tek doğal malzeme.
Kaynak: Chemistry Learner
Tungsten Arzı
Tungsten ilk olarak 1750’lerde keşfedildi. Tungsten’in ana kaynağı wolframit (FeMnWO4), Tungsten periyodik cetveldeki W sembolünü alır. Ayrıca scheelite (CaWO4) içinde bulunur. Tungsten ismi İsveççe’den geliyor ve “ağır taş” anlamına geliyor.
Dünya’nın kabuğunda 1.000 kg’da 1,25 g olarak bulunması nedeniyle ılımlı bir şekilde nadir bir mineraldir ve yüksek konsantre edilmiş yataklar biraz nadirdir, bu da ticari işletmeyi zorlaştırıyor.
Metalin sertliği, cevherden ve işlenmesinden useful metal haline getirilmesini zor ve enerji yoğun hale getirerek üretim maliyetlerini artırıyor.
Tungsten Uygulamaları
Tungsten’in profili, maliyetleri aşırı direnci ile haklı çıkardığı her endüstriyel uygulamada faydalı hale getiriyor.
Bu, Tungsten için çeşitli bir talep yaratıyor, birçok yeni sektör geleneksel endüstriyel uygulamalara ek olarak hızlı bir şekilde büyüyor.
Kaynak: Almonty
Ancak Tungsten, ısıya karşı çok dayanıklı olan alaşımların (metal karıştırma) geliştirilmiş sürümlerinde daha fazla uygulama görebilir. Bunlar, periyodik cetvelin beşinci ve altıncı dönemlerinden metallerin birleşmesiyle yapılır: molibden, niyobyum, Tungsten, tantal ve renyum.
Bilim adamları, bunları daha esnek ve daha az kırılgan hale getirebileceklerini keşfettiler (ancak Tungsten içermeyen bir niyobyum-molibden-tantal-hafniyum alaşımı kullandılar).
Inşaat, Madencilik ve Sanayi
Tungsten ve Tungsten karbür, çeliği, betonu vs. kesmek için ultra-sert delme uçları ve diğer araçların imalatında yaygın olarak kullanılıyor.
Kaya delme için madenlerde özellikle ısı ve mekanik direnci nedeniyle faydalıdır ve endüstriyel süreçlerde metal işlemede kullanılır.
Bu segmentten gelen talep nispeten sabit ve genel olarak küresel ekonomik faaliyeti takip ediyor.
Kaynak: Planetary.org
Savunma
Tungsten, çeşitli askeri donanımların zırhlamasında kullanılıyor. Yoğunluğu da, küçük silah mühimmatından hava savunma, tank, topçu ve füze mühimmatına kadar zırh delici mühimmat için kullanılıyor.
Bu önemli role sahip olması nedeniyle, metal uzun süredir stratejik bir metal olarak sınıflandırılmış ve US Defense Logistics Agency tarafından stoklanan kaynaklardan biri olmuştur. Bu ajans, stoklarını azalttığı için gelecekte önemli bir rol oynayabilir.
2022’de, ABD hükümeti “savunma tedarik zincirleri için gerekli minerallerin stratejik stoklarını yeniden inşa etme” kararı aldı.
These sell-offs have included 3,000 short tons of titanium, used in building military airframes, and 76 million pounds of tungsten ores and concentrates, used in military turbine engines and armor-piercing ammunition.
“Congress and Pentagon seek to shore up strategic mineral stockpile dominated by China”
Uzay ve Havacılık
Tungsten’in aşırı ısı direnci, onu roket nüllerinde, hem uzay roketlerinde hem de füzelere uygun bir malzeme haline getirdi. Şimdiye kadar bu, Tungsten’in küresel talebinin sadece %8’ini temsil etti, ancak bu yeni bir uzay yarışına ve uydu kuyrukları için uzay tabanlı İnternet gibi Starlink için fırlatma ve bakım talebinin artmasıyla hızla artabilir.
Uzay turizmi, gelecekteki asteroid madenciliği ve nokta-nokta hipersonik seyahat için suborbital uçuşlar da Tungsten talebini artıracaktır.
Tungsten ayrıca uçak rotor kanatları, pervaneler, inert sistemler vb. için kullanılıyor.
Yarı İletkenler
Tungsten’in часто göz ardı edilen bir rolü, yarı iletken üretimidir. Tungsten, tungsten heksaflorür olarak bilinen bir gaz haline dönüştürülebilir, bu da bilinen en yoğun gazdır, 11 kat daha ağır hava.
Bu gaz, “kimyasal buhar biriktirme” olarak bilinen bir işlemle 10-15 nm ince bir tabakada Tungsten biriktirmeye izin veriyor. Tungsten, silikon alt tabakası ile reaksiyona girer ve silikon tabakasını korur.
Tungsten mikroskobik iğne probeleri, yarı iletken cihazlarını test etmek için de kullanılıyor. Tungsten, redoks kapıları, Tungsten (VI) oksit (WO3) ve Vanadyum (IV) oksit (VO2) kullanarak yeni tür bilgisayar sistemlerinde faydalı olabilir.
Bu nedenle, Tungsten talebi yarı iletken üretimi için genel üretim hacmine bağlı olarak büyüyor.
Otomotiv
Tungsten talebi için yeni bir segment, pil üretiminde kullanılmasıdır. Bu, talebi güçlü bir şekilde artırıyor, bu da önceden yalnızca yüksek performanslı krank milleri, pistonlar, dişliler ve diğer mekanik parçalar ile sınırlıydı.
Her bir EV için 2 kg Tungsten kullanılıyor, pilin katot ve anotunda ve yarı iletkenlerde kullanılıyor.
Tungsten, ayrıca hibritler için daha fazla talep görebilir, çünkü yüksek dirence sahip dişli sistemleri için daha önemli hale geliyor.
“The major automakers seem to be pulling back from EVs and hybrids seem like a bigger bet over the short term at least. And tungsten is even more vital for hybrids because of its importance in the gearing system.
Tungsten is crucial here because its extraordinary strength and heat resistance can stand up to the vehicle’s constant changing between its electric and gasoline or diesel-powered modes.”
Lewis Black, director, president, and CEO of Almonty Industries
Enerji
Hidrojen
Pillerin yanı sıra, Tungsten düşük karbonlu enerji üretiminde de kullanılabilecek.
Bir uygulama, hidrojen üretimi için katalizör olarak kullanılmasıdır. Araştırmacılar, rutenyum, silikon ve Tungsten (RuSiW) alaşımının hidrojen üretimi için kullanılabileceğini keşfettiler.
Bu yöntemde, Tungsten aktif kısmı (rutenyum) daha dayanıklı hale getiriyor. Bu yöntem, hidrojen üretimi için daha pahalı ve çevreye zararlı katalizörlerin yerini alabilir, Örneğin platin veya iridyum.
Füzyon
Tungsten’in başka bir uygulaması, nükleer füzyon olabilir, sürdürülebilir enerji üretiminin kutsal kasesi. Bu, Tungsten (W) Ortamında Steady-State Tokamak (WEST) tarafından kurulan 6 dakika süren bir füzyon reaksiyonu rekorunu takip ediyor.
“We need to deliver a new source of energy, and the source should be continuous and permanent. These are beautiful results. We have reached a stationary regime despite being in a challenging environment due to this tungsten wall.”
Bu, gelişmiş fizik ve manyetik alanın nükleer füzyonu açığa çıkarmanın anahtarı olacağını gösteriyor, ancak Tungsten gibi gelişmiş malzemeleri kullanmak da önemli bir katkı sağlayabilir.
Diğerleri
Tungsten, bazı eski ve bazı yeni olan çeşitli niş uygulamalara sahiptir, bunlar genel talebe çok önemli değildir.
Örneğin, şunlar için kullanılıyor:
- Sanal gerçeklik için yeni lensler.
- X-ışını makineleri.
- Elektron mikroskobu.
- Cerrahi aletleri.
- Mücevher.
- Lamba filamenti.
- Tüketici ürünleri (golf kulüpleri, )
Tungsten Şirketleri
1. Almonty Industries (AII.TO)
Almonty, şu anda çoğunlukla Portekiz’deki bir madenden üretimi yapan bir Tungsten madencisidir, bu maden 125 yıldır faaliyette.
Şirket, Portekiz madenini genişletmeye ve İspanya’da geliştirilmemiş yataklara sahip olmasına devam ediyor.
Kaynak: Almonty
Şirketin en önemli projesi, Güney Kore’deki Sangdong madeninin devam eden geliştirilmesidir.
Maden, diğer tüm yataklarından daha fazla varsayılan kaynak içeriyor.
Kaynak: Almonty
Batı ülkelerinde aktif ve üretimde olan tek Tungsten madencisi olarak Almonty, savunma endüstrisi için önemli bir stratejik tedarikçi.
Bu nedenle, Çin tedarikine bağımlılığı azaltmak için önemli bir şirkettir.
Çin, Kazakistan’da devasa bir Tungsten madeni açmaya hazırken, Almonty, Sangdong madeni faaliyete geçtikten sonra Tungsten’i güvence altına alma siyasetini önemli ölçüde değiştirecek.
Sangdong madeninin konumu, onu savunma endüstrisi için mükemmel bir tedarikçi haline getiriyor, Güney Kore yeni bir “düşük teknoloji” askeri teçhizat üreticisi olarak ortaya çıkıyor.
Batı’daki tek büyük tedarikçi olarak, Almonty’ye Plansee tarafından garanti fiyat verildi. Plansee, yüksek performanslı metal üreticisi ve Almonty’nin büyük müşterilerinden biri, ayrıca şirketin %15’ine sahip.
Garanti edilen minimum fiyat 235 $/MTU (metrik ton birimi) idi, üst sınır yoktu. Sangdong Madeni, 110 $/mtu nakit maliyeti hedefliyordu, bu da projeye neredeyse garantili yüksek kar marjı sağlayacaktı.
2. China Molybdenum / CMOC Group (603993.SS)
Almonty’nin neden Çin dışında neredeyse tek Tungsten üreticisi olduğu, Çin’in uzun süredir bu metalin en düşük maliyetli üreticisi olması ve virtually Almonty dışında hiçbir şirketin bu rekabete dayanamamasıdır. Ayrıca, Tungsten üretimi uzun süredir devlet tarafından stratejik nedenlerle sübvanse ediliyordu.
China Molybdenum, Çin’de molibden ve Tungsten madenleri, Kongo’da bakır ve kobalt madenleri ve Brezilya’da niyobyum ve fosfat madenlerine sahip.
Kobalt operasyonları, CMOC’u dünyanın ikinci büyük kobalt üreticisi haline getiriyor.
Brezilya operasyonları, ülkenin ikinci büyük fosfat gübre üreticisi, CMOC’u dünyanın ikinci büyük niyobyum üreticisi haline getiriyor.
Kaynak: CMOC
Şirket, 300 çalışanı ve 5 milyondan fazla metal ticareti yapan küresel bir baz metal tüccarı olan IXM’a da sahip.
Şirket, üretim maliyetlerini düşük tutmak için inovasyona odaklanıyor, özellikle de Çin madenlerinin “otonom madencilik ekipmanlarına ve elektrikli madencilik kamyonlarına 5G teknolojisini tanıtan ilk” olması.
Üreticisi olmasa da, şirket bir “niş” metal üreticisi olarak evrimleşti ve Lityumda Bolivya’da CATL ile ortaklık ile bunu güçlendirecek.
