Het metaal molybdeen dankt zijn naam aan de uiterlijke gelijkenis van molybdeendisulfide met looderts - galena (de Griekse naam voor lood is molybdos).
Geschiedenis van de ontdekking van elementen
In de Middeleeuwen in Europa werd molybdeen drie mineralen genoemd met verschillende samenstelling, maar bijna gelijk in kleur en structuur van het mineraal - galena (Pbs), molybdeniet (MoS2) en grafiet (C). Trouwens, het mineraal "molybdeenglans" (een andere naam voor molybdeniet) werd gebruikt als stift voor potloden die een groen-grijze markering op het vel achterlieten.
Molybdeenmetaal, 42 elementen van het periodiek systeem van Mendelejev, wordt beschouwd als de geboorteplaats van Zweden. In 1758 suggereerde de scheikundige en mineraloog uit dit land, de ontdekker van nikkel, Axel Cronstedt, dat bovengenoemde mineralen een heel ander karakter hebben. Twee decennia later verkreeg zijn landgenoot, een farmaceutisch chemicus uit Köping, Karl Scheele, molybdeenzuur in de vorm van een wit neerslag ("witte aarde") door molybdeniet te koken in geconcentreerd salpeterzuur. De wetenschapper begreep intuïtief dat als molybdeenzuur wordt gecalcineerd met steenkool, het mogelijk is om te isolerenmetaal. Omdat hij geen geschikte oven had, stuurde hij monsters naar Peter Gjelm, die in 1782 een nieuw metaal isoleerde met een grote hoeveelheid carbide-onzuiverheden. Collega's noemden het element "molybdeen" (de formule in het periodiek systeem is Mo).
Relatief puur metaal werd pas in 1817 verkregen door Jens Berzelius, voorzitter van de Zweedse Academie van Wetenschappen.
Karakterisering van een eenvoudige stof
De productiemethode heeft een grote invloed op de fysieke eigenschappen van molybdeen en het uiterlijk ervan. Metaalpoeder, blanks en staven voor het sinteren - donkergrijs. Het palet van verwerkte gewalste producten is veel rijker - van bijna zwart tot licht zilver. De dichtheid van molybdeen is 10,28 t/m3. Het metaal smelt bij een temperatuur van 2623˚С en bij 4639˚С kookt het. Volledig zuiver molybdeen heeft een uitstekende kneedbaarheid en vervormbaarheid, wat gemakkelijk rollen en stampen garandeert. Een werkstuk met een diameter tot 12 mm kan, zelfs bij kamertemperatuur, vrij worden vastgebonden met een dubbele knoop of worden uitgerold tot een dunne folie. Het metaal heeft een goede elektrische geleidbaarheid. De aanwezigheid van onzuiverheden verhoogt de hardheid en broosheid en bepa alt grotendeels de mechanische eigenschappen van molybdeen.
Belangrijke connecties
Als onderdeel van complexe stoffen vertoont het element een verschillende oxidatiegraad van +2 tot de hoogste (de laatste verbindingen zijn het meest stabiel), wat de chemische eigenschappen van molybdeen bepa alt. Dit metaal wordt gekenmerkt door verbindingen met zuurstof en halogenen (MoO3, MoCl5) en molybdaten (zouten van molybdeenzuur). Oxidatiereacties zijn alleen mogelijk bij hoge temperaturen (vanaf 600˚С). Verdere toename zal ervoor zorgen dat molybdeen een interactie aangaat met koolstof, fosfor en zwavel. Het lost goed op in salpeterzuur of verwarmd zwavelzuur.
Fosfor-, arseen-, boor- en kiezelzuur vormen complexe verbindingen met molybdeen. Het bekendste en meest voorkomende zout is ammoniumfosfomolybdaat. Stoffen die molybdeen bevatten, onderscheiden zich door een breed kleurenpalet en verschillende tinten.
Molybdeen erts veredelingstechnologie
Industriële productie van absoluut puur molybdeen werd pas in de 20e eeuw onder de knie. De chemische verwerking van molybdeenerts wordt voorafgegaan door de voordelen ervan: na het malen in brekers en kogelmolens is de belangrijkste methode vijf of zes flotatie. Het resultaat is een hoge concentratie (tot 95%) molybdeendisulfide in de grondstof.
De volgende en belangrijkste stap is schieten. Hier worden ongewenste onzuiverheden van water, zwavel, residuen van flotatiereagentia verwijderd en wordt molybdeendisulfide geoxideerd tot trioxide. Verdere reiniging is op verschillende manieren mogelijk, maar de volgende zijn het meest populair:
- ammoniakmethode, waarbij molybdeenverbindingen volledig worden opgelost en onzuiverheden worden verwijderd;
- sublimatie bij een temperatuur van 900 tot 1100 ˚С. Het resultaat - de concentratie van MoO3 stijgt tot 90-95%.
Industriële productie van metallisch molybdeen
Waterstof door gezuiverd molybdeentrioxide leiden (in laboratoria voorreducties gebruiken vaak koolstof of koolstofhoudende gassen, aluminium, silicium) krijgen metaalpoeder. Het proces vindt plaats in speciale buisovens met een geleidelijke temperatuurstijging van 500 tot 1000 ˚С.
De procesketen voor de productie van compact molybdeenmetaal omvat:
- Druk op. Het proces vindt plaats in stalen mallen onder een druk tot 300 MPa. De bindende component is een alcoholoplossing van glycerine. Het maximale gedeelte van de blanco's (steken) is niet groter dan 16 cm2 en de lengte is 600 cm. Voor grotere worden rubberen of polymeervormen gebruikt. Het persen vindt plaats in werkkamers waar vloeistof onder hoge druk wordt geïnjecteerd.
- Sinteren. Het gebeurt in twee fasen. De eerste - lage temperatuur, die 30-180 minuten duurt (afhankelijk van de grootte van het werkstuk), wordt uitgevoerd in moffelovens in een waterstofatmosfeer bij een temperatuur van 1200 ˚С. In de tweede fase (lassen) wordt het werkstuk verwarmd tot een temperatuur dichtbij het smeltpunt (2400-2500 ˚С). Hierdoor neemt de porositeit af en neemt de dichtheid van molybdeen toe.
Grote blanks met een gewicht tot 3 ton worden gesinterd in inductie-, elektronenstraal- of boogovens. Het proces wordt voltooid door mechanische verwerking van gesinterde producten.
Rijkste deposito's
Molybdeen is een vrij zeldzaam element in de aardkorst en in het heelal als geheel. Van de twee dozijn mineralen die in de natuur voorkomen, is alleen molybdeniet van groot industrieel belang.(MoS2). De bronnen zijn niet eindeloos en technologieën voor het extraheren van metaal uit powellieten en molybdaten zijn al ontwikkeld. Afhankelijk van de minerale samenstelling en vorm van de ertslichamen, zijn de afzettingen verdeeld in ader, ader verspreid en skarn.
De wereldwijd bewezen reserves van het element bedragen 19 miljoen ton, waarvan bijna de helft in China. Sinds 1924 is de grootste molybdeenafzetting de Climax-mijn (VS, Colorado) met een gemiddeld geh alte tot 0,4%. Vaak wordt de winning van molybdeenerts uitgevoerd samen met de winning van koper en wolfraam.
In Rusland bedragen de molybdeenreserves 360 duizend ton. Van de 10 onderzochte afzettingen zijn er slechts 7 commercieel ontwikkeld:
- Sorskoe en Agaskyrskoe (Khakassia);
- Bugdainskoe en Zhirekenskoe (Oost-Transbaikalia);
- Orekitkanskoe (Buryatië);
- Labash (Karelië);
- Tyrnyauz (Noordelijke Kaukasus).
Productie wordt gemaakt door zowel open als gesloten methoden.
Het geheim van de samoerai-zwaarden
Al verschillende eeuwen worstelen Europese wapensmeden en wetenschappers met het mysterie van de scherpte en kracht van oude Japanse zwaarden vanaf het begin van het tweede millennium, waarbij ze tevergeefs probeerden dezelfde hoogwaardige scherpe wapens te maken. Pas aan het einde van de XΙX eeuw, nadat we molybdeenonzuiverheden in Japans staal hadden ontdekt, was het mogelijk om dit raadsel op te lossen.
Voor de eerste keer werd het industriële gebruik van molybdeen als legeringsadditief om de kwaliteit van staal te verbeteren (waardoor het hardheid en taaiheid krijgt) in 1891 beheerst door Schneider& Co uit Frankrijk.
De Eerste Wereldoorlog was een belangrijke stimulans voor de ontwikkeling van de molybdeenmetallurgie. Het is veelbetekenend dat de dikte van het frontale pantser van de Anglo-Franse tanks, gemakkelijk doorboord door Duitse granaten van hetzelfde kaliber, werd verminderd van 75 mm tot 25 mm door 1,5-2% molybdeen toe te voegen aan het staal van de pantserplaten. Dit verhoogde de sterkte van de machine aanzienlijk.
Toepassing van molybdeen
Meer dan 80% van al het molybdeen dat in de industrie wordt gebruikt, v alt op ferrometallurgie. Zonder dit is de productie van hittebestendig gietijzer, constructie- en gereedschapsstaal ondenkbaar. Een gewichtsdeel van het element verbetert de kwaliteit van staal is gelijk aan twee gewichtsdelen wolfraam. Omdat de dichtheid van molybdeen twee keer minder is, zijn de legeringen aanzienlijk beter in kwaliteit dan wolfraamlegeringen bij bedrijfstemperaturen onder 1370. Molybdeenstaal leent zich beter voor carboneren.
Molybdeen is gewild in de radio-elektronische, chemische en verfindustrie. In de machinebouw wordt het gebruikt als hittebestendig materiaal. In de landbouw verbeteren zwakke oplossingen van elementverbindingen de opname van voedingsstoffen door planten aanzienlijk. Houd er rekening mee dat molybdeen in grote doses een toxisch effect heeft op levende en plantaardige organismen en een negatieve invloed heeft op het milieu.
Biologische betekenis
In de voeding van mens en dier is molybdeen een van de belangrijkste sporenelementen. In de vorm van een actieve biologische vorm -molybdeen co-enzym - (Moco) het is noodzakelijk voor de implementatie van katabole processen in levende weefsels.
Onderzoek op het gebied van antikankeractiviteit van molybdeen ziet er veelbelovend uit. Een hoge incidentie van kanker van het spijsverteringskanaal onder de bevolking van de stad Lin Xian (provincie Honan, China) was aanzienlijk verminderd na de introductie van minerale meststoffen die molybdeen bevatten in de bodem.
In zeldzame gevallen van elementdeficiëntie in het menselijk lichaam, kunnen ruimtelijke desoriëntatie, hersenafwijkingen, mentale afwijkingen en andere ernstige zenuwaandoeningen optreden. De dagelijkse dosis molybdeen voor een volwassene is van 100 tot 300 mcg. Wanneer het wordt verhoogd tot 5-15 mg, is toxische vergiftiging onvermijdelijk, tot 50 mg - de dood. De meest rijk aan molybdeen zijn bladgroenten, granen, peulvruchten en bessen (zwarte bes, kruisbes), zuivelproducten, eieren, lever en nieren van dieren.
Milieuaspecten
De biologische kenmerken van molybdeen stellen hogere eisen aan de verwijdering van afval van de verwerking van ertsmateriaal, strikte naleving van het technologische proces bij bedrijven om een negatief effect op de gezondheid van het werkende personeel en de natuur te voorkomen.
Alle maatregelen moeten worden genomen om het binnendringen van verwerkte producten in het grondwater te voorkomen. Houd er rekening mee dat planten het vermogen hebben om molybdeen te absorberen en te accumuleren, dus het geh alte aan scheuten en bladeren kan de toegestane concentraties overschrijden. Deze groene massakan gevaarlijk zijn voor dieren. Om te voorkomen dat de wind het gebruikte gesteente verspreidt, zijn de stortplaatsen bedekt met een laag aarde.
Trends in de wereldwijde molybdeenmarkt
Met het begin van de wereldwijde financiële crisis daalde de wereldwijde consumptie van molybdeen met 9%. De uitzondering was China, waar sprake is van een stijging tot 5%. Het antwoord op de scherpe daling van de consumentenvraag in 2009 was een daling van de productievolumes. Pas na vier jaar was het mogelijk om het vorige productieniveau te benaderen en in 2014 werd een nieuw maximum van 245 duizend ton vastgesteld. China blijft de belangrijkste consument en producent van molybdeen en zijn producten.
Molybdeen's dichtheid en verbazingwekkende eigenschappen hebben het onmisbaar gemaakt voor toepassingen in staal en legeringen waar een combinatie van een laag gewicht, hoge sterkte en corrosieweerstand vereist is. De voorspelde groei van het aantal kerncentrales, andere energie- en industriële faciliteiten, de ontwikkeling van nieuwe olie- en gasvelden in de barre omstandigheden van het hoge noorden en het noordpoolgebied zullen onvermijdelijk leiden tot een toename van de vraag naar molybdeen en zijn derivaten.
