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Rohstoff Wolfram – Stahlveredler der Spitzenklasse

Bild: Adobe Stock Ekaterina

29.09.2017

Rohstoff Wolfram – Stahlveredler der Spitzenklasse

Kein Metall widersteht Hitze und mechanischer Belastung besser als Wolfram. Das Schwermetall ist deshalb unverzichtbar für die Produktion hochfester Stähle. Doch die Versorgungslage ist kritisch.

Hart, härter, Wolfram – nur wenige Metalle sind robuster als dieses stahlgraue Schwermetall. Vor allem bei hohen Temperaturen. Denn mit 3422 Grad Celsius hat Wolfram den höchsten Schmelzpunkt aller Metalle sowie den zweithöchsten aller Elemente. Nur Kohlenstoff hält Hitze noch länger Stand.

Mit einer Dichte von 19,25 Gramm pro Kubikzentimeter muss sich Wolfram zudem nur Gold, Osmium und Iridium geschlagen geben. Damit ist das Element bruchfester als Diamanten, härter als jeder Stahl, hat eine extrem hohe Abriebfestigkeit und dehnt sich bei Hitze so gut wie nicht aus. Bei niedrigen Temperaturen hat das Material hingegen supraleitende Eigenschaften. Einziger Nachteil: Wolfram lässt sich sehr schlecht bearbeiten und nur mittels Laser- oder Elektronenstrahl schweißen.

Wolfram härtet Stähle für extreme Belastungen

Bei der Stahlproduktion bindet Wolfram den im Eisenerz enthaltenen Kohlenstoff an sich und bildet extrem harte Wolframkarbide aus. Die Metall- und Stahlindustrie verarbeitet deshalb über 80 Prozent des weltweit verfügbaren Angebots an dem Rohstoff zu Hartmetallen und Superlegierungen. Diese kommen überall dort zum Einsatz, wo Material bei hohen Temperaturen besonders hart und fest sein muss.

So stellen Werkzeugbauer mit Wolframstählen hochpräzise Schneidwerkzeuge, Fräsen, Bohrkronen, Bohrer und Meißel her,  die besonders hohen Belastungen standhalten. Autohersteller brauchen den Rohstoff zur Produktion von Katalysatoren und Glühkerzen für Dieselmotoren. Die Waffenindustrie verarbeitet wolframhaltige Hartmetalle zu Projektilen, Gewehrkugeln und panzerbrechender Munition. In Legierungen härtet das Element die Schaufeln von Turbinen oder Düsentriebwerken in der Luftfahrt.

Rohstoff Wolfram – Stahlveredler der Spitzenklasse

Bild: Pixabay Comfreak

Elektroindustrie setzt auf den Rohstoff Wolfram

Auch die Beleuchtungs- und Elektronikindustrie schätzt die einzigartigen Eigenschaften von Wolfram. Zwar verarbeitet in Europa heute niemand mehr das Metall zu Glühdrähten für Glühbirnen. Als Material für die Elektroden von Energiesparlampen, sowie bei der Produktion von fluoreszierender Leuchtmittel hat Wolfram in Verbindung mit Kalzium und Magnesium jedoch nach wie vor eine glänzende Perspektive. Auch in elektrischen Kontakten, Kathoden und  Dünnfilmtransistoren findet das Element Verwendung.

Insgesamt elf Prozent des jedes Jahr auf dem Weltmarkt gehandelten Wolfram kaufen deshalb Einkäufer von Elektronikunternehmen und Beleuchtungsspezialisten auf. Sieben Prozent der globalen Jahresförderung verarbeitet schließlich die chemische Industrie zu Pigmenten und nutzt sie als Schmiermittel oder Katalysatoren für chemische Prozesse.

Selbst in Kugelschreibern sowie in der Formel1 kommt das Material zum Einsatz. Im Rennsport nutzen Ingenieure Platten aus Wolfram, um ihre  Boliden auf das vorgeschriebene Mindestgewicht von 620 Kilogramm zu bringen.

Acht von zehn Tonnen Wolfram stammen aus China

Über 80 Prozent des zu diesen Zwecken abgebauten Wolframs stammen Zahlen der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) zufolge aus China. Mit weitem Abstand folgen Vietnam mit einem Anteil von 4,8, Russland mit 3,3 sowie Kanada mit 2,6 Prozent. Kleinere Beiträge leisten auch Bolivien, Ruanda, Usbekistan, Myanmar, Thailand, Brasilien, Kirgistan, die Mongolei, Uganda, Burundi, die Demokratische Republik Kongo, Australien sowie Nordkorea.

Selbst in Europa rentiert sich der Abbau von Wolfram bei den derzeit hohen Preisen für den Rohstoff. Für die häufigste Legierung Ferrowolfram etwa zahlen Einkäufer derzeit fast 70 Prozent mehr als noch vor einem Jahr. Deshalb bauen auch Minen in Portugal, Spanien, Großbritannien sowie im österreichischen Felbertal den Rohstoff ab. Aus der Alpenrepublik stammt immerhin ein Prozent des auf dem Weltmarkt angebotenen Wolfram.

Volksrepublik schränkt Export von Wolfram seit 2002 ein

Trotz dieser großen Zahl Wolfram fördernder Staaten beurteilt die BGR die Versorgung der deutschen Wirtschaft mit dem Rohstoff aufgrund der marktbeherrschenden Stellung Chinas als kritisch. Da somit zudem zwangsläufig staatlich kontrollierte chinesische Bergbaufirmen den Weltmarkt beherrschen, hält die BGR neben dem Länderrisiko auch die Anbieterkonzentration für sehr bedenklich. Dazu hat sie auch allen Grund.

Denn China hat die Ausfuhr von Wolfram bereits 2002 eingeschränkt. Derzeit steuert die Volksrepublik den b Markt für das Schwermetall mit Abbau- und Exportquoten, Zöllen und fördert einzelne Bergwerksunternehmen, indem sie andere schließt oder mit den entstehenden Champions verschmilzt.

Substitutionsmöglichkeiten für Wolfram

Sobald die heute bekannten Reserven an dem Schwermetall zu Ende gehen, könnte China diese wettbewerbsverzerrende Politik so weit verschärfen, dass Unternehmen in anderen Staaten sich nicht mehr mit ausreichend Wolfram eindecken können, befürchten die Geologen Maren Liedtke und Michael Schmidt in einer aktuellen Risikoanalyse der BGR. Das könnte schon bald der Fall sein. Denn bei der aktuellen Jahresförderung von gut 86.000 Tonnen Wolfram haben die Reserven in Höhe von 3,1 Millionen Tonnen nur eine Reichweite von etwas über 35 Jahren, so der Geological Survey der Vereinigten Staaten.

Fast zwei Drittel dieser Vorkommen lagern dabei in der Volksrepublik China, 9,3 Prozent in Kanada, jeweils etwa drei Prozent in Vietnam und Russland, sowie 1,6 beziehungsweise ein Prozent in Großbritannien und Spanien. Weitere nennenswerte Vorkommen gibt es auch in Australien, den USA, der Türkei, Bolivien, Südkorea, Myanmar Uganda und Kasachstan. Allerdings reichen diese Lagerstätten nicht aus, um die protektionistische Rohstoffpolitik Chinas auszugleichen.

Keine Ressourcen bekannt, aber Recycling recht hoch

Da Wolfram in der Natur nur in Verbindung mit anderen Elementen, nicht aber in Reinform vorkommt, liegen zu den Ressourcen des Rohstoffs keine Zahlen vor.

Anders ist dies bei der Wiederverwertung von Wolfram. Die International Tungsten Industry Association schätzt, dass 30 bis 40 Prozent des weltweit angebotenen Materials aus dem Recycling stammen. Dies sowie die Tatsache, dass sich Wolfram in einzelnen Bereichen durch Molybdän oder abgereichertes Uran und Blei ersetzen lässt, könnten den Zeitpunkt noch eine Zeitlang aufschieben, an dem Unternehmen außerhalb Chinas der Wolframnachschub ausgeht.

Zusammenfassung Rohstoff Wolfram
Beschreibung: · Chemisches Element „W“ mit der Ordnungszahl 74
· Das im Englischen „tungsten“ genannte stahlgraue Schwermetall hat mit 3.422 Grad Celsius den höchsten Schmelzpunkt aller Metalle und den zweithöchsten aller Elemente nach Kohlenstoff
· Mit einer Dichte von 19,25 Gramm pro Kubizentimeter ist Wolfram das viertdichteste Metall nach Gold, Osmium und Iridium. Es ist sehr abriebfest, bruchfester als Diamanten und bei niedrigen Temperaturen ein Supraleiter
· Weder Königswasser noch Fluorwasserstoffsäure können Wolfram angreifen
· Wolfram ist sehr schwer zu verarbeiten und lässt sich nur mit Laser- oder Elektronenstrahl schweißen
Verwendung: · Herstellung von Hartmetallen (61%)
· Herstellung von Superlegierungen und Stählen (21%)
· Halbzeuge für die elektronische und Beleuchtungsindustrie (11%)
· Chemische Industrie (7%)
Größte Förderländer von Wolfram: · China (80,5%)
· Vietnam (4,8%)
· Russland (3,3%)
Größte wolframfördernde Unternehmen : · chinesische Staatsunternehmen (83,2%)
· North American Tungsten Corporation Ltd (2,6%)
· Primorski GOK. (2,5%)
· Vietnam Youngsun Tungsten Industry Co. (2,2%)
· Sojitz Corporation of Japan (1,1%)
· KGUP Primteploenergo (1,1%)
Vorhandene Reserven*: 3,1 Mio. Tonnen
Vorhandene Ressourcen**: k.A.
Statistische Reichweite der Reserven: 35,8 Jahre
Statistische Reichweite der Ressourcen: k.A.
Recyclingquote: Weltweit im Durchschnitt 35 Prozent.
Substituierbarkeit:· · Ein Ersatz von Wolfram durch andere Rohstoffe ist aufgrund der einzigartigen Eigenschaften des Elements schwer, wenn auch in einzelnen Bereichen möglich.
· So lassen sich Wolframstähle durch Molybdänstähle substituieren. In der Beleuchtungsindustrie ersetzen teilweise Kohlenstoff-Nanoröhrchen Wolfram, in der Rüstungsindustrie abgereichertes Uran oder Blei.
Jahresproduktion von Wolfram 2016 weltweit: 86.400 Mio. Tonnen

Quelle: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, US Geological Survey, International Tungsten Industry Association

*Reserven = aktuell bekannte, mit der vorhandenen Technologie rentabel ausbeutbare Vorkommen
**Ressourcen = aktuell bekannte, aber noch nicht rentabel ausbeutbare Vorkommen

Bild: Sementer/Shutterstock.com (Teaser)

Autor: Gerd Meyring

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Autor: Dörte Neitzel

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