Metalen molybden har sitt namn till den yttre likheten mellan molybdendisulfid och blymalm - galena (det grekiska namnet för bly är molybdos).
Elementupptäcktshistorik
På medeltiden i Europa kallades molybden tre mineraler med olika sammansättning, men nästan lika i färg och struktur på mineralet - galena (Pbs), molybdenit (MoS2) och grafit (C). Mineralet "molybden sheen" (ett annat namn för molybdenit) användes förresten som bly till pennor som lämnade ett gröngrå märke på arket.
Molybdenmetall, 42 grundämnen i Mendelejevs periodiska system, anses vara Sveriges födelseplats. År 1758 föreslog kemisten och mineralogen från detta land, upptäckaren av nickel, Axel Cronstedt, att ovanstående mineral har en helt annan natur. Två decennier senare fick hans landsman, en läkemedelskemist från Köping, Karl Scheele, molybdensyra i form av en vit fällning ("vit jord") genom att koka molybdenit i koncentrerad salpetersyra. Forskaren förstod intuitivt att om molybdinsyra kalcineras med kol, så är det möjligt att isolerametall. Eftersom han inte hade en lämplig ugn skickade han prover till Peter Gjelm, som 1782 isolerade en ny metall med en stor mängd karbidföroreningar. Kollegor kallade elementet "molybden" (formeln i det periodiska systemet är Mo).
Relativt ren metall erhölls först 1817 av Jens Berzelius, president för Vetenskapsakademien.
Karakterisering av en enkel substans
Framställningsmetoden har stor inverkan på molybdens fysikaliska egenskaper och dess utseende. Pulverformad metall, ämnen och stavar före sintring - mörkgrå. Paletten av bearbetade valsade produkter är mycket rikare - från nästan svart till ljust silver. Densiteten av molybden är 10,28 t/m3. Metallen smälter vid en temperatur av 2623˚С och vid 4639˚С kokar den. Helt rent molybden har utmärkt formbarhet och duktilitet, vilket garanterar enkel rullning och stansning. Ett arbetsstycke med en diameter på upp till 12 mm, även vid rumstemperatur, kan knytas fritt med dubbelknut eller rullas ut till en tunn folie. Metallen har god elektrisk ledningsförmåga. Närvaron av föroreningar ökar hårdheten och sprödheten och bestämmer i hög grad de mekaniska egenskaperna hos molybden.
Major Connections
Som en del av komplexa ämnen uppvisar grundämnet en annan grad av oxidation från +2 till den högsta (de sistnämnda föreningarna är de mest stabila), vilket bestämmer de kemiska egenskaperna hos molybden. Denna metall kännetecknas av föreningar med syre och halogener (MoO3, MoCl5) och molybdater (s alter av molybdensyra). Oxidationsreaktioner är möjliga endast vid höga temperaturer (från 600˚С). Ytterligare ökning kommer att få molybden att interagera med kol, fosfor och svavel. Det löser sig väl i salpetersyra eller uppvärmd svavelsyra.
Fosforsyra, arsenik, bor och kiselsyra bildar komplexa föreningar med molybden. Det mest kända och vanliga s altet är ammoniumfosfomolybdat. Ämnen som innehåller molybden kännetecknas av en bred färgpalett och olika nyanser.
Molybdenmalmförädlingsteknik
Industriell produktion av absolut ren molybden bemästrades först på 1900-talet. Den kemiska bearbetningen av molybdenmalm föregås av dess förädling: efter malning i krossar och kulkvarnar är den huvudsakliga metoden fem eller sex flotation. Resultatet är en hög koncentration (upp till 95%) av molybdendisulfid i råvaran.
Nästa och viktigaste steg är att skjuta. Här avlägsnas oönskade föroreningar av vatten, svavel, rester av flotationsreagens och molybdendisulfid oxideras till trioxid. Ytterligare rengöring är möjlig på flera sätt, men följande är de mest populära:
- ammoniakmetoden, där molybdenföreningar löses helt upp och föroreningar avlägsnas;
- sublimering vid en temperatur på 900 till 1100 ˚С. Resultatet - koncentrationen av MoO3 stiger till 90-95%.
Industriell tillverkning av metalliskt molybden
Passar väte genom renad molybdentrioxid (i laboratorier förreduktioner använder ofta kol eller kolh altiga gaser, aluminium, kisel) få pulveriserad metall. Processen sker i speciella rörugnar med en gradvis ökning av temperaturen från 500 till 1000 ˚С.
Processkedjan för tillverkning av kompakt molybdenmetall inkluderar:
- Tryckning. Processen sker i stålformar under tryck upp till 300 MPa. Den bindande komponenten är en alkohollösning av glycerin. Den maximala sektionen av ämnena (stapparna) överstiger inte 16 cm2, och längden är 600 cm. För större används gummi- eller polymerformer. Pressningen sker i arbetskammare där vätska injiceras under högt tryck.
- Sintring. Det sker i två steg. Den första - låg temperatur, som varar 30-180 minuter (beroende på arbetsstyckets storlek), utförs i muffelugnar i en väteatmosfär vid en temperatur av 1200 ˚С. I det andra steget (svetsning) värms arbetsstycket till en temperatur nära smältpunkten (2400-2500 ˚С). Som ett resultat minskar porositeten och densiteten av molybden ökar.
Stora ämnen som väger upp till 3 ton sintras i induktions-, elektronstråle- eller ljusbågsugnar. Processen fullbordas genom mekanisk bearbetning av sintrade produkter.
Rikaste insättningar
Molybden är ett ganska sällsynt grundämne i jordskorpan och i universum som helhet. Av de två dussin mineraler som finns i naturen är endast molybdenit av betydande industriell betydelse.(MoS2). Dess resurser är inte oändliga, och tekniker för att utvinna metall från powelliter och molybdater har redan utvecklats. Beroende på malmkropparnas mineralsammansättning och form delas avlagringarna in i ven, venspridd och skarn.
Globala bevisade reserver av elementet uppgår till 19 miljoner ton, med nästan hälften i Kina. Sedan 1924 har den största molybdenfyndigheten varit Climax-gruvan (USA, Colorado) med ett genomsnittligt innehåll på upp till 0,4 %. Ofta utförs utvinningen av molybdenmalmer tillsammans med utvinningen av koppar och volfram.
I Ryssland uppgår molybdenreserverna till 360 tusen ton. Av de 10 utforskade fyndigheterna har endast 7 utvecklats kommersiellt:
- Sorskoe och Agaskyrskoe (Khakassia);
- Bugdainskoe och Zhirekenskoe (Östra Transbaikalia);
- Orekitkanskoe (Burjatien);
- Labash (Karelen);
- Tyrnyauz (Norra Kaukasus).
Produktionen görs med både öppna och slutna metoder.
The Secret of the Samurai Swords
Under flera århundraden har europeiska vapensmeder och vetenskapsmän kämpat med mysteriet med skärpan och styrkan hos forntida japanska svärd från början av det andra årtusendet, utan framgång och försökt tillverka samma högkvalitativa kantvapen. Först i slutet av XΙX-talet, efter att ha upptäckt molybdenföroreningar i japanskt stål, var det möjligt att lösa denna gåta.
För första gången bemästrade Schneider 1891 den industriella användningen av molybden som en legeringstillsats för att förbättra kvaliteten på stål (som ger det hårdhet och seghet)& Co från Frankrike.
Första världskriget fungerade som en betydande stimulans för utvecklingen av molybdenmetallurgi. Det är betydelsefullt att tjockleken på frontpansringen på de anglo-franska stridsvagnarna, lätt genomborrade av tyska granater av samma kaliber, reducerades från 75 mm till 25 mm genom att lägga till 1,5-2% molybden till stålet på pansarplattorna. Detta ökade maskinens styrka avsevärt.
Applicering av molybden
Mer än 80 % av allt molybden som används i industrin faller på järnmetallurgi. Utan det är tillverkningen av värmebeständigt gjutjärn, konstruktions- och verktygsstål otänkbar. En viktdel av elementet förbättrar stålkvaliteten motsvarar två viktdelar volfram. Eftersom densiteten av molybden är två gånger mindre, är dess legeringar avsevärt överlägsna i kvalitet jämfört med volframlegeringar vid driftstemperaturer under 1370 ˚С. Molybdenstål lämpar sig bättre för uppkolning.
Molybden efterfrågas inom radioelektronik, kemisk industri och färgindustri. Inom maskinteknik används det som ett värmebeständigt material. Inom jordbruket förbättrar svaga lösningar av elementföreningar avsevärt växternas absorption av näringsämnen. Man bör komma ihåg att i stora doser har molybden en giftig effekt på levande och växtorganismer och påverkar miljön negativt.
Biologisk betydelse
I kosten för människor och djur är molybden ett av de viktigaste spårämnena. I form av en aktiv biologisk form -molybdenkoenzym - (Moco) det är nödvändigt för implementering av kataboliska processer i levande vävnader.
Forskning inom området anti-canceraktivitet av molybden ser mycket lovande ut. En hög förekomst av cancer i mag-tarmkanalen bland befolkningen i staden Lin Xian (Honan-provinsen, Kina) minskade avsevärt efter införandet av mineralgödsel som innehåller molybden i jorden.
I sällsynta fall av elementbrist i människokroppen kan rumslig desorientering, hjärndefekter, mentala abnormiteter och andra allvarliga nervsjukdomar utvecklas. Den dagliga dosen av molybden för en vuxen är från 100 till 300 mcg. När den ökas till 5-15 mg är giftig förgiftning oundviklig, upp till 50 mg - död. De mest rika på molybden är bladgrönsaker, spannmål, baljväxter och bär (svarta vinbär, krusbär), mejeriprodukter, ägg, lever och njurar från djur.
Miljöaspekter
Molybdens biologiska egenskaper ställer ökade krav på bortskaffande av avfall från bearbetning av malmmaterial, strikt efterlevnad av den tekniska processen på företag för att förhindra en negativ påverkan på arbetspersonalens och naturens hälsa.
Alla åtgärder bör vidtas för att förhindra att bearbetade produkter tränger in i grundvattnet. Man bör komma ihåg att växter har förmågan att absorbera och ackumulera molybden, så dess innehåll i skott och löv kan överstiga de tillåtna koncentrationerna. Denna gröna massakan vara farligt för djur. För att förhindra att vindar sprider det använda berget är soptippen täckt med ett lager jord.
Trender på den globala molybdenmarknaden
Med början av den globala finanskrisen minskade den globala konsumtionen av molybden med 9 %. Undantaget var Kina, där det är en ökning med upp till 5 %. Svaret på den kraftiga nedgången i konsumentefterfrågan 2009 var en minskning av produktionsvolymerna. Det var möjligt att närma sig den tidigare produktionsnivån först efter fyra år, och 2014 sattes ett nytt maximum på 245 tusen ton. Kina är fortfarande den största konsumenten och producenten av molybden och dess produkter.
Molybdens densitet och fantastiska egenskaper har gjort det oumbärligt för stål- och legeringsapplikationer där en kombination av låg vikt, hög hållfasthet och korrosionsbeständighet krävs. Den förutsedda tillväxten av antalet kärnkraftverk, andra energi- och industrianläggningar, utvecklingen av nya olje- och gasfält under de svåra förhållandena i Fjärran Norden och Arktis kommer oundvikligen att leda till en ökad efterfrågan på molybden och dess derivat.
