Gostota molibdena, njegove fizikalne in mehanske lastnosti, spojine, uporaba

Ime molibdenove kovine je posledica zunanje podobnosti molibdenovega disulfida s svinčeno rudo - galena (grško ime za svinec je molybdos).

Zgodovina odkrivanja elementa

V srednjem veku v Evropi je bil molibden v sestavi imenovan treh različnih, vendar skoraj podoben barvi in ​​strukturi mineralne galene (Pbs), molibdenita (MoS₂) in grafita (C). Mimogrede, kot svinčnik za svinčnike je bil uporabljen mineralen "molibdenov sijaj" (drugo ime za molibdenit), ki je na listu pustil zelenkasto sivo sled.

Domovina kovinskega molibdena, 42 elementov periodičnega sistema Mendelejev, velja za Švedsko. Leta 1758 je odkrilec niklja Axel Kronstedt predlagal, da imajo zgoraj omenjeni minerali povsem drugačno naravo kemik in mineralogist iz te države. Dve desetletji kasneje je njegov kemik iz države Choping Karl Scheele sprejel molibdsko kislino kot belo oborino ("bela zemlja"), vreli molibdenit v koncentrirani dušikovi kislini. Znanstvenik je intuitivno razumel, da če je molibdenična kislina žgane s premogom, je mogoče kovine izolirati. Brez primerne peči je poslal vzorce Peter Guelmi, ki je leta 1782 dodelil novo kovino z veliko količino nečistoč iz karbidov. Kolegi so imenovali element "molibden" (formula v periodični tabeli je Mo).

Primerjalno čisto kovino je prejel šele leta 1817 predsednik švedske akademije znanosti Jens Berzelius.

Značilnosti preproste snovi

Metoda priprave ima velik vpliv na fizikalne lastnosti molibdena in njegov videz. Kovinski prah, predoblike in bloki pred sintranjem - temno siva barva. Paleta, obdelana, valjana, bolj nasičena - od skoraj črnega do svetlega srebra. Gostota molibdena je 10,28 t / m³. Kovina se topi pri temperaturi 2623 ° C in pri 4639 ° C - zavre. Absolutno čisti molibden ima izjemno duktilnost in duktilnost, kar zagotavlja enostavno valjanje in žigosanje. Obdelovanca s premerom do 12 mm je lahko ohlapna ali valjana do tanke folije, tudi pri sobni temperaturi. Kovina ima dobro električno prevodnost. Prisotnost nečistoč poveča trdoto in krhkost in v veliki meri določa mehanske lastnosti molibdena.

Najpomembnejše spojine

V sestavi kompleksnih snovi ima element drugačno stopnjo oksidacije od +2 do najvišje (zadnje spojine so bolj stabilne), ki določa kemijske lastnosti molibdena. Za to kovino spojine s kisikom in halogeni (MoO₃, MoCl5) in molibdati (soli molibdinske kisline). Oksidacijske reakcije so možne samo pri visokih temperaturah (od 600 ° C). Nadaljnje povečanje bo povzročilo, da bo molibden deloval z ogljikom, fosforjem, žveplom. Dobro se raztopi v dušikovi ali segreti žvepleni kislini.

Fosforne, arzenske, borne in silicijeve kisline tvorijo kompleksne spojine z molibdenom. Najbolj znana in široko porazdeljena sol je amonijev fosfomolibat. Snovi, ki vsebujejo molibden, odlikujejo široka barvna paleta in različni odtenki.

Tehnologija obogatitve molibdenovih rud

Industrijsko proizvodnjo absolutno čistega molibdena je obvladovala samo v XX stoletje. Pred kemijsko obdelavo molibdenove rude sledi njena obogatitev: po drobljenju v drobilcih in krogelnih mlinih je glavna metoda pet ali šestkratna flotacija. Tako se doseže visoka koncentracija (do 95%) molibdenovega disulfida v surovini.

Naslednja in najpomembnejša faza je praženje. Tukaj odstranimo neželene nečistoče vode, žvepla, ostankov flotacijskih reagentov in molibdenovega disulfida ter oksidiramo do trioksida. Nadaljnje čiščenje je možno na več načinov, vendar so najbolj priljubljene naslednje:

• metoda amonijaka, v kateri se popolnoma raztopijo molibdenove spojine in odstranijo nečistoče;
• sublimiranje pri temperaturi od 900 do 1100 ˚C. Rezultat je koncentracija MoO₃ povečuje na 90-95%.

Industrijska proizvodnja kovin molibdena

Prehod skozi prečiščeni vodik molibdenovega trioksida (v laboratorijih za obnavljanje pogosto uporabljajo pline, ki vsebujejo ogljik ali ogljik, aluminij, silicij) dobijo praškaste kovine. Postopek poteka v posebnih cevnih pečeh s postopnim povečanjem temperature od 500 do 1000 ° C.

Tehnološka veriga proizvodnje kompaktnega kovinskega molibdena vključuje:

• Pritisk. Postopek poteka v jeklenih kalupih pod tlakom do 300 MPa. Komponenta veziva je alkoholna raztopina glicerina. Največji prerez praznih pasov (nizov) tako ne presega 16 cm², in dolžina je 600 cm. Za večje uporabite gumijaste ali polimerne kalupe. Stiskanje poteka v delovnih prostorih, kjer se tekočina črpa pod visokim pritiskom.
• Sintranje. To se dogaja v dveh fazah. Prva je nizkotemperaturna, ki traja 30-180 minut (odvisno od velikosti gredice), izvedena v žarilnih pečeh v atmosferi vodika pri temperaturi 1200 ° C. V drugi fazi (varjenje) obdelovanec segrejemo na temperaturo blizu tališča (2400-2500 ° C). Posledično se poroznost zmanjša in gostota molibdena se poveča.

Velike gredice s težo do 3 tone se sintrirajo v indukcijskih, elektronskih ali loknih pečeh. Postopek je končan z obdelavo sintranih izdelkov.

Najbogatejše odlagališča

Molibden je dokaj redek element v zemeljski skorji in v vesolju kot celoti. Od dvainštirideset mineralov, ki obstajajo v naravi, je samo molibdenit (MoS₂). Njeni viri niso neskončni in razviti so bile tehnologije za pridobivanje kovine iz plemičev, molibdatov. Odvisno od mineralne sestave in oblike rudnih teles, so nasipi razdeljeni na veno, žilavost in škarnico.

Raziskovane zaloge tega elementa na svetu so 19 milijonov ton, od tega skoraj polovica iz Kitajske. Največji depozit molibdena od leta 1924 je rudnik Klimax (ZDA, Colorado) s povprečno vsebnostjo do 0,4%. Pogosto se ekstrakcija molibdenovih rud opravi hkrati z ekstrakcijo bakra in volframa.

V Rusiji so zaloge molibdena 360 tisoč ton. Od desetih raziskovanih depozitov je bilo samo 7 razvitih industrijsko:

• Sorsk in Agaskyr (Khakassia);
• Bugdain in Zhireken (Vzhodna Transbaikalia);
• Orekitkanskoe (Buryatia);
• Labaš (Karelija);
• Tyrnyauz (severni Kavkaz).

Ekstrakcija poteka na odprt in zaprt način.

Skrivnost samurajskih mečev

Evropski okupatorji in znanstveniki so se že več stoletij borili za skrivnost resnosti in moči starodavnih japonskih meč na začetku drugega tisočletja, neuspešno poskuša izdelati enako kakovost hladnega jekla. Samo na koncu XIota-X stoletja, ko so odkrili japonske jeklene molibdenove nečistoče, je bilo mogoče rešiti to uganko.

Prvič je industrijsko uporabo molibdena kot legirnega dodatka za izboljšanje kakovosti jekla (ki ji daje trdoto in žilavost) leta 1891 obvladovalo podjetje Schneider Co iz Francije.

Bistvena spodbuda za razvoj molibdenovske metalurgije je bila prva svetovna vojna. Pomembno je, da debelina prednjega oklepa Anglo-francoski tanki, ki jih zlahka prebodijo nemške školjke istega kalibra, je bilo mogoče zmanjšati s 75 mm na 25 mm in dodati 1,5-2% molibdena za jeklene oklepne plošče. Hkrati se je moč močno povečala.

Uporaba molibdena

Več kot 80% vsega, ki se uporablja v industriji molibdena, predstavlja kovinska metalurgija. Brez nje je nepredstavljivo izdelati toplotno odporno lito železo, strukturno in orodno jeklo. En del po teži elementa izboljša kakovost jekla, ki ustreza dvema masnima deloma volframa. Ker je gostota molibdena polovica, so njegove zlitine veliko boljše od volframa pri delovnih temperaturah pod 1370 ° C. Molibdenove jekla so bolj primerne za uplinjanje.

Molibden je v povpraševanju v industriji radijske elektronike, kemikalije in barv in lakov. V strojništvu se uporablja kot toplotno odporen material. V kmetijstvu šibke raztopine spojin elementa bistveno izboljšajo asimilacijo hranil v rastlinah. Treba je upoštevati, da ima molibden v velikih odmerkih toksičen učinek na žive in rastlinske organizme, negativno vpliva na okolje.

Biološki pomen

V prehrani ljudi in živali je molibden eden najpomembnejših mikrohranil. V obliki aktivne biološke oblike - molibdenskega koencima - (Moco) je potrebno za izvajanje v živih tkivih kataboličnih procesov.

Študije s področja molekbdenov proti raku so zelo obetavne. Visoka incidenca raka prebavnega trakta med prebivalci pokrajine Lin Xian (Honan Province, LRK) se je znatno zmanjšala po mineralnih gnojilih, ki vsebujejo molibden.

V redkih primerih pomanjkanja elementa v človeškem telesu se lahko razvije razvoj dezorientacije v vesolju, možganskih napak, duševnih motenj in drugih hudih živčnih bolezni. Dnevni odmerek molibdena za odrasle je med 100 in 300 μg. S povečanjem na 5-15 mg je strupeno zastrupitev neizogibno, do 50 mg je smrtonosni izid. Najbolj bogati z molibdenom so listnate vrtnine, žitarice, stročnice in jagodičje (črni ribez, kosmulje), mlečni izdelki, jajca, jetra in ledvice živali.

Ekološki vidiki

Biološke značilnosti molibdena povečujejo zahteve za izkoriščanje odpadkov pri predelavi rude materiala, strogo spoštovanje tehnološkega procesa v podjetjih, da bi preprečili negativni vpliv na zdravje delovnega osebja in narave.

Treba je zagotoviti vse ukrepe, ki preprečujejo vdor predelanih proizvodov v podzemno vodo. Upoštevati je treba, da imajo rastline lastnost absorpcije in akumulacije molibdena, zato lahko njegova vsebnost v poganjkih in listih presega dopustne koncentracije. Ta zelena masa je lahko nevarna za živali. Da bi preprečili širjenje vetrov kamnine, so odlagališča pokrita s plastjo zemlje.

Trendi na svetovnem trgu molibdena

Z nastopom globalne svetovne finančne krize se je svetovna poraba molibdena zmanjšala za 9%. Izjema je bila Kitajska, kjer je rast do 5%. Odziv na močno upadanje povpraševanja potrošnikov v letu 2009 je bil upad obsega proizvodnje. Na prejšnjo raven proizvodnje je bilo mogoče pristopiti le v štirih letih, v letu 2014 pa naj bi se določil novi maksimum 245 tisoč ton. Glavni potrošnik in proizvajalec molibdena in njegovih izdelkov je še vedno Kitajska.

Gostota molibdena in njene presenetljive lastnosti je bila zaradi tega nujna za jeklo in zlitine v strukturah, kjer je potrebna kombinacija nizke teže, visoke trdnosti in korozijske obstojnosti materialov. Predvidena rast števila jedrskih elektrarn, drugih energetskih in industrijskih objektov, razvoja novih naftnih in plinskih polj v težkih razmerah na Far North in Arktiki bo neizogibno privedla do povečanega povpraševanja po molibdenu in njegovih derivatih.