Metalul molibden își datorează numele asemănării exterioare a disulfurei de molibden cu minereul de plumb - galena (denumirea greacă a plumbului este molibdos).
Istoricul descoperirii elementelor
În Evul Mediu în Europa, molibdenul era numit trei minerale de compoziție diferită, dar aproape asemănătoare ca culoare și structură a mineralului - galena (Pbs), molibdenita (MoS2) și grafit (C). Apropo, mineralul „strălucire de molibden” (un alt nume pentru molibdenit) a fost folosit ca mină pentru creioane care lăsau o urmă gri-verzuie pe foaie.
Molibdenul metal, 42 de elemente ale sistemului periodic al lui Mendeleev, este considerat a fi locul de naștere al Suediei. În 1758, chimistul și mineralogul din această țară, descoperitorul nichelului, Axel Cronstedt, a sugerat că mineralele de mai sus au o cu totul altă natură. Două decenii mai târziu, conaționalul său, un chimist farmaceutic din Köping, Karl Scheele, a obținut acidul molibdic sub formă de precipitat alb („pământ alb”) prin fierbere molibdenită în acid azotic concentrat. Omul de știință a înțeles intuitiv că, dacă acidul molibdic este calcinat cu cărbune, atunci este posibil să se izolezemetal. Neavând un cuptor potrivit, i-a trimis mostre lui Peter Gjelm, care în 1782 a izolat un nou metal cu o cantitate mare de impurități de carbură. Colegii au numit elementul „molibden” (formula din tabelul periodic este Mo).
Metal relativ pur a fost obținut abia în 1817 de Jens Berzelius, președintele Academiei Suedeze de Științe.
Caracterizarea unei substanțe simple
Metoda de producție are o mare influență asupra proprietăților fizice ale molibdenului și a aspectului acestuia. Pulbere de metal, semifabricate și tije înainte de sinterizare - gri închis. Paleta de produse laminate prelucrate este mult mai bogată - de la aproape negru la argintiu deschis. Densitatea molibdenului este de 10,28 t/m3. Metalul se topește la o temperatură de 2623˚С, iar la 4639˚С fierbe. Molibdenul complet pur are o maleabilitate și o ductilitate excelente, ceea ce garantează laminare și ștanțare ușoară. O piesă de prelucrat cu un diametru de până la 12 mm, chiar și la temperatura camerei, poate fi legată liber cu un nod dublu sau rulată într-o folie subțire. Metalul are o conductivitate electrică bună. Prezența impurităților crește duritatea și fragilitatea și determină în mare măsură proprietățile mecanice ale molibdenului.
Conexiuni majore
Ca parte a substanțelor complexe, elementul prezintă un grad diferit de oxidare de la +2 la cel mai mare (acești din urmă compuși sunt cei mai stabili), ceea ce determină proprietățile chimice ale molibdenului. Acest metal se caracterizează prin compuși cu oxigen și halogeni (MoO3, MoCl5) și molibdați (săruri ale acidului molibdic). Reacțiile de oxidare sunt posibile numai la temperaturi ridicate (de la 600˚С). Creșterea suplimentară va face ca molibdenul să interacționeze cu carbonul, fosforul și sulful. Se dizolvă bine în acid azotic sau sulfuric încălzit.
Acizii fosforici, arsenic, boric și silicic formează compuși complecși cu molibden. Cea mai cunoscută și comună sare este fosfomolibdatul de amoniu. Substanțele care conțin molibden se disting printr-o paletă largă de culori și diverse nuanțe.
Tehnologia de ameliorare a minereului de molibden
Producția industrială de molibden absolut pur a fost stăpânită abia în secolul al XX-lea. Prelucrarea chimică a minereului de molibden este precedată de valorificarea acestuia: după măcinarea în concasoare și mori cu bile, metoda principală este flotarea cinci sau șase. Rezultatul este o concentrație mare (până la 95%) de bisulfură de molibden în materia primă.
Următorul și cel mai important pas este concedierea. Aici sunt îndepărtate impuritățile nedorite de apă, sulf, reziduurile de reactivi de flotație și disulfura de molibden este oxidată la trioxid. Curățarea ulterioară este posibilă în mai multe moduri, dar următoarele sunt cele mai populare:
Metoda
Producția industrială de molibden metalic
Trecerea hidrogenului prin trioxid de molibden purificat (în laboratoare pentrureducerile folosesc adesea carbon sau gaze care conțin carbon, aluminiu, siliciu) obțineți pulbere de metal. Procesul are loc în cuptoare cu tuburi speciale, cu o creștere treptată a temperaturii de la 500 la 1000 ˚С.
Lanțul de proces pentru producția de molibden metalic compact include:
- Apăsare. Procesul are loc în matrițe de oțel sub presiune de până la 300 MPa. Componenta de legare este o soluție alcoolică de glicerină. Secțiunea maximă a semifabricatelor (înjunghie) nu depășește 16 cm2, iar lungimea este de 600 cm. Pentru cele mai mari se folosesc forme de cauciuc sau polimer. Presarea are loc în camerele de lucru în care lichidul este injectat sub presiune în altă.
- Sinterizare. Se întâmplă în două etape. Primul - la temperatură scăzută, care durează 30-180 de minute (în funcție de dimensiunea piesei de prelucrat), se efectuează în cuptoare cu mufă într-o atmosferă de hidrogen la o temperatură de 1200 ˚С. În a doua etapă (sudare), piesa de prelucrat este încălzită la o temperatură apropiată de punctul de topire (2400-2500 ˚С). Ca urmare, porozitatea scade și densitatea molibdenului crește.
Marorile mari, cu o greutate de până la 3 tone, sunt sinterizate în cuptoare cu inducție, cu fascicul de electroni sau cu arc. Procesul este finalizat prin prelucrarea mecanică a produselor sinterizate.
Cele mai bogate depozite
Molibdenul este un element destul de rar în scoarța terestră și în univers în ansamblu. Din cele două duzini de minerale care există în natură, doar molibdenitul are o importanță industrială semnificativă.(MoS2). Resursele sale nu sunt nesfârșite, iar tehnologiile de extragere a metalului din powellite și molibdați au fost deja dezvoltate. În funcție de compoziția minerală și forma corpurilor de minereu, zăcămintele sunt împărțite în filon, filon-disseminated și skarn.
Rezervele globale dovedite ale elementului se ridică la 19 milioane de tone, cu aproape jumătate în China. Din 1924, cel mai mare zăcământ de molibden a fost mina Climax (SUA, Colorado) cu un conținut mediu de până la 0,4%. Adesea, extracția minereurilor de molibden se realizează împreună cu extracția cuprului și wolframului.
În Rusia, rezervele de molibden se ridică la 360 de mii de tone. Din cele 10 zăcăminte explorate, doar 7 au fost dezvoltate comercial:
- Sorskoe și Agaskyrskoe (Khakassia);
- Bugdainskoe și Zhirekenskoe (Transbaikalia de Est);
- Orekitkanskoe (Buriația);
- Labash (Karelia);
- Tyrnyauz (Nordul Caucazului).
Producția se realizează atât prin metode deschise, cât și prin metode închise.
Secretul săbiilor de samurai
De câteva secole, armurierii și oamenii de știință europeni s-au luptat cu misterul ascuțișului și al puterii săbiilor antice japoneze de la începutul celui de-al doilea mileniu, încercând fără succes să producă aceleași arme cu tăiș de în altă calitate. Abia la sfârșitul secolului XΙX, după ce au descoperit impurități de molibden în oțelul japonez, a fost posibil să se rezolve această ghicitoare.
Pentru prima dată, utilizarea industrială a molibdenului ca aditiv de aliere pentru a îmbunătăți calitatea oțelului (dându-i duritate și duritate) a fost stăpânită în 1891 de către Schneider& Co din Franța.
Primul Război Mondial a servit ca un stimulent semnificativ pentru dezvoltarea metalurgiei molibdenului. Este semnificativ faptul că grosimea blindajului frontal al tancurilor anglo-franceze, străpunsă cu ușurință de obuzele germane de același calibru, a fost redusă de la 75 mm la 25 mm prin adăugarea de 1,5-2% molibden la oțelul plăcilor de blindaj. Acest lucru a crescut semnificativ puterea mașinii.
Aplicarea molibdenului
Peste 80% din tot molibdenul utilizat în industrie se datorează metalurgiei feroase. Fără el, producția de fontă rezistentă la căldură, oțeluri structurale și pentru scule este de neconceput. O parte de greutate a elementului îmbunătățește calitatea oțelului este echivalentă cu două părți de greutate de wolfram. Deoarece densitatea molibdenului este de două ori mai mică, aliajele sale sunt semnificativ superioare ca calitate față de aliajele de wolfram la temperaturi de funcționare sub 1370 ˚С. Oțelurile cu molibden se pretează mai bine la cementare.
Molibdenul este solicitat în industria radio-electronică, chimică și a vopselei. În inginerie mecanică, este folosit ca material rezistent la căldură. În agricultură, soluțiile slabe de compuși elementare îmbunătățesc semnificativ absorbția nutrienților de către plante. Trebuie avut în vedere faptul că, în doze mari, molibdenul are un efect toxic asupra organismelor vii și vegetale și afectează negativ mediul.
Semnificație biologică
În alimentația oamenilor și a animalelor, molibdenul este unul dintre cele mai importante oligoelemente. Sub forma unei forme biologice active -coenzima molibdenului - (Moco) este necesara pentru implementarea proceselor catabolice in tesuturile vii.
Cercetarea în domeniul activității anticanceroase a molibdenului pare foarte promițătoare. O incidență ridicată a cancerului de tract digestiv în rândul populației orașului Lin Xian (provincia Honan, China) a fost redusă semnificativ după introducerea în sol a îngrășămintelor minerale care conțin molibden.
În cazuri rare de deficiență de elemente în corpul uman, se pot dezvolta dezorientare spațială, defecte ale creierului, anomalii mentale și alte boli nervoase severe. Doza zilnică de molibden pentru un adult este de la 100 la 300 mcg. Când este crescută la 5-15 mg, otrăvirea toxică este inevitabilă, până la 50 mg - moarte. Cele mai bogate în molibden sunt legumele cu frunze, cerealele, leguminoasele și fructele de pădure (coacăze negre, coacăze), produsele lactate, ouăle, ficatul și rinichii animalelor.
Aspecte de mediu
Caracteristicile biologice ale molibdenului impun cerințe sporite pentru eliminarea deșeurilor din prelucrarea materialului mineral, respectarea strictă a procesului tehnologic la întreprinderi pentru a preveni un impact negativ asupra sănătății personalului muncitor și a naturii.
Toate măsurile ar trebui luate pentru a preveni pătrunderea produselor procesate în apele subterane. Trebuie avut în vedere faptul că plantele au capacitatea de a absorbi și de a acumula molibden, astfel încât conținutul acestuia în lăstari și frunze poate depăși concentrațiile admise. Această masă verdepoate fi periculos pentru animale. Pentru a preveni împrăștierea vântului de roca folosită, haldele sunt acoperite cu un strat de pământ.
Tendințe pe piața globală a molibdenului
Odată cu debutul crizei financiare globale, consumul global de molibden a scăzut cu 9%. Excepție a fost China, unde se înregistrează o creștere de până la 5%. Răspunsul la scăderea bruscă a cererii de consum în 2009 a fost o scădere a volumelor de producție. A fost posibil să se apropie de nivelul anterior de producție abia după patru ani, iar în 2014 a fost stabilit un nou maxim de 245 de mii de tone. China rămâne principalul consumator și producător de molibden și produsele sale.
Densitatea și proprietățile uimitoare ale molibdenului l-au făcut indispensabil pentru aplicațiile din oțel și aliaje unde este necesară o combinație de greutate ușoară, rezistență ridicată și rezistență la coroziune. Creșterea prevăzută a numărului de centrale nucleare, a altor instalații energetice și industriale, dezvoltarea de noi zăcăminte de petrol și gaze în condițiile dure ale Nordului Îndepărtat și Arctic va duce inevitabil la o creștere a cererii de molibden și derivații acestuia.
