Gustoća molibdena, njegova fizikalna i mehanička svojstva, spojevi, primjena

Njegovo ime je dužan metala molibden disulfid, molibden vanjske sličnosti s glavnim rude - Galena (grčki naziv olova - molybdos).

Povijest otkrivanja stavke

U srednjem vijeku u Europi, pod nazivom molibden tri različita sastava, ali skoro slična u boji i strukturi minerala - Galena (PBS), molybdenite (MoS₂) i grafita (C). Usput, mineralna „molybdenite” (drugi naziv za molybdenite) se koristi kao olovke vodi, ostavlja na listu zelenkasto-sive traga.

Izvorna zemlja metalnog molibdena, 42 elementa Mendelejevog periodičkog sustava, smatra se Švedska. Godine 1758. kemičar i mineralogist iz ove zemlje otkrivač nikla Axel Kronstedt sugerirao je da gore navedeni minerali imaju posve drugu prirodu. Nakon dva desetljeća njegov brat farmaceutskog kemičara Scheele Koping Karl dobio molybdic kiselinu kao bijeli talog ( „crno zemlju”), molybdenite kuhanjem u koncentriranoj dušičnoj kiselini. Znanstvenik je intuitivno shvatio da ako je molibdeninska kiselina kalcinirana ugljenom, onda je moguće izolirati metal. Bez odgovarajuće peći, poslao je uzorke Peteru Guelma, koji je 1782. dodijelio novi metal s velikom količinom nečistoća u karbidu. Kolege su nazvali element "molibden" (formula u periodnom sustavu je Mo).

Relativno čist metal dobio je tek 1817. godine predsjednik Švedske akademije znanosti Jens Berzelius.

Karakteristike jednostavne tvari

Metoda priprave ima veliki utjecaj na fizikalna svojstva molibdena i njegov izgled. Praškasti metal, preformi i blokovi prije sinteriranja - tamnosiva boja. Paleta obrađena je još zasićena - od gotovo crne do srebrne svjetlosti. Gustoća molibdena je 10,28 t / m³. Metal se topi na temperaturi od 2623 ° C, a na 4639 ° C - kuha. Apsolutno čist molibden ima izvanrednu duktilnost i duktilnost, što jamči jednostavno valjanje i žigosanje. Radni komad promjera do 12 mm može se labavo zakvačiti ili kotrljati na tanku foliju, čak i na sobnoj temperaturi. Metal ima dobru električnu vodljivost. Prisutnost nečistoća povećava tvrdoću i krhkost i u velikoj mjeri određuje mehanička svojstva molibdena.

Najvažniji spojevi

U sastavu složenih tvari, element pokazuje različit stupanj oksidacije od +2 do najviše (posljednji spojevi su stabilniji), što određuje kemijska svojstva molibdena. Za ovaj metal, spojevi s kisikom i halogenom (MOO₃, MoCl5) i molibdati (soli molibdinske kiseline). Oksidacijske reakcije moguće su samo pri visokim temperaturama (od 600 ° C). Daljnje povećanje će uzrokovati da molibden stupi u interakciju s ugljikom, fosforom, sumporom. Dobro se otapa u dušičnoj ili zagrijanoj sumpornoj kiselini.

Fosforne, arsenske, borne i silicijske kiseline tvore složene spojeve s molibdenom. Najpoznatija i široko rasprostranjena sol je amonijev fosfomolibdat. Tvari koje sadrže molibden razlikuju se širokim paletama boja i raznim nijansama.

Tehnologija obogaćivanja molibdenskih ruda

Industrijska proizvodnja apsolutno čistog molibdena svladala se tek u XX stoljeća. Kemijsku preradu molibdenske rude prethodi njegovo obogaćivanje: nakon drobljenja u drobilicama i lopatarskim mlinovima, glavna metoda je pet ili šestostruko plutajuće. Kao rezultat toga, postignuta je visoka koncentracija (do 95%) molibdenskog disulfida u sirovini.

Sljedeća i najvažnija faza je prženje. Ovdje se uklanjaju nepoželjne nečistoće vode, sumpora, ostataka flotacijskih reagensa i molibdenskog disulfida i oksidiraju u trioksid. Daljnje čišćenje je moguće na nekoliko načina, no najpopularniji su sljedeći:

• Postupak amonijak, u kojem je spoj molibden potpuno otopi, a nečistoće se uklanjaju;
• sublimacija na temperaturi od 900 do 1100 ? C. Rezultat je koncentracija MoO₃ povećava se na 90-95%.

Industrijska proizvodnja molibden metala

Prolazeći kroz pročišćeni molibden trioksid vodik (u laboratorijima za restauraciju često koriste ugljike ili ugljika koji sadrže plinove, aluminij, silikon) primaju metal u prahu. Proces se odvija u specijalnim cijevnim pećima s postupnim povećanjem temperature od 500 do 1000 ° C.

Tehnološki lanac proizvodnje kompaktnog metalnog molibdena uključuje:

• Pritiskom. Proces se odvija u čeličnim kalupima pod tlakom do 300 MPa. Vezujuća komponenta je alkoholna otopina glicerina. Maksimalni poprečni presjek praznina (hrpe) ne prelazi 16 cm², a duljina je 600 cm. Za veće, koristite gumene ili polimerne kalupe. Pritiskanje se odvija u radnim komorama, gdje se tekućina ispušta pod visokim pritiskom.
• Sinteriranje. Pojavljuje se u dvije faze. Prvi je niskotemperaturni, u trajanju od 30 do 180 minuta (ovisno o veličini žbuke), koji se obavlja u peći za prigušivanje u atmosferi vodika pri temperaturi od 1200 ° C. U drugoj fazi (zavarivanje), obradak se grije na temperaturu blizu točke taljenja (2400-2500 ° C). Kao rezultat toga poroznost se smanjuje, a gustoća molibdena raste.

Veliki valjci težine do 3 tone sinterirani su u indukcijskim, elektronskim ili luknim pećima. Postupak je završen obradom sinteriranih proizvoda.

Najbogatiji naslage

Molibden je prilično rijedak element u zemljinoj koru iu svemiru kao cjelini. Od dvadesetak minerala koji postoje u prirodi, samo molibdenit (MoS₂). Njegovi resursi nisu beskonačni i razvijene su tehnologije za vađenje metala od plemića, molibdata. Ovisno o mineralnom sastavu i obliku rudnih tijela, naslage se dijele na vene, disanje vena i skarn.

Istražene zalihe na svijetu ovog elementa iznose 19 milijuna tona, pri čemu je gotovo polovica iz Kine. Najveći depozit od molibdena od 1924. godine je rudnik Klimax (SAD, Colorado) s prosječnim sadržajem do 0,4%. Često ekstrakcija molibdenskih ruda vrši se istovremeno s ekstrakcijom bakra i volframa.

U Rusiji, rezerve molibdena su 360 tisuća tona. Od 10 istraženih naslaga samo su 7 razvijeni industrijski:

• Sorsk i Agaskyr (Khakassia);
• Bugdain i Zhireken (istočni Transbaikalia);
• Orekitkanskoe (Buryatia);
• Labash (Karelia);
• Tyrnyauz (Sjeverni Kavkaz).

Ekstrakcija se izvodi na otvoren i zatvoren način.

Otajstvo Samurajskih mačeva

Za nekoliko stoljeća, europske top proizvođači i znanstvenici mučili mystery oštrinu i snagu drevnih japanskih mačeva početkom drugog tisućljeća, neuspješno pokušava napraviti istu kvalitetnu hladnog. Samo na kraju XIota-X stoljeća, otkrivajući u japanskim čeličnim molibdenskim nečistoćama, bilo je moguće riješiti ovu zagonetku.

Po prvi put je industrijska primjena molibdena kao aditiva za slitinu poboljšala kvalitetu čelika (dajući mu tvrdoću i čvrstoću) Schneider Co iz Francuske.

Bitni poticaj razvoju molibdenske metalurgije bio je Prvi svjetski rat. Značajno je da debljina frontalnog oklopa Anglo-francuski tenkovi, lako probušene njemačkim školjkama istog kalibra, moguće je smanjiti od 75 mm do 25 mm, dodajući 1,5-2% molibdena čeliku oklopnih ploča. Istodobno se snaga stroja značajno povećala.

Primjena molibdena

Više od 80% svih upotrijebljenih u industriji molibdena odnosi se na željezne metalurgije. Bez nje, nezamislivo je proizvoditi lijevanog željeza, konstrukcijskih i alatnih čelika otpornih na toplinu. Jedan dio mase elementa poboljšava kvalitetu ekvivalenta čelika na dva dijela težine volframa. Budući da je gustoća molibdena polovica toga, njezine su legure puno kvalitetnije od volframa pri radnoj temperaturi ispod 1370 ° C. Molibdenski čelici bolje su prilagodeni karburizaciji.

Molibden je tražen u elektronskim, kemijskim i lakim industrijama. U strojarstvu se koristi kao toplinski otporni materijal. U poljoprivredi slabe otopine spojeva elementa značajno poboljšavaju asimilaciju hranjivih tvari biljkama. Treba imati na umu da u visokim dozama molibden ima toksični učinak na živote i biljne organizme, negativno utječe na okoliš.

Biološko značenje

U prehrani ljudi i životinja, molibden je jedan od najvažnijih mikronutrijenata. U obliku aktivnog biološkog oblika - molibdenskog koenzima - (Moco) potrebno je za primjenu u živim tkivima kataboličkih procesa.

Studije na području antikancerogenog djelovanja molibdena vrlo su obećavajuće. Visoka učestalost raka probavnog trakta među populacijom pokrajine Lin Xian (pokrajina Honan, PRC) znatno je smanjena nakon mineralnih gnojiva koja sadrže molibden.

U rijetkim slučajevima nedostatka elementa u ljudskom tijelu može se razviti razvoj dezorijentacije u prostoru, oštećenja mozga, mentalnih poremećaja i drugih teških živčanih bolesti. Dnevna doza molibdena za odraslu osobu je između 100 i 300 μg. Uz povećanje do 5-15 mg, toksično trovanja je neizbježna, do 50 mg je smrtonosan ishod. Najviše su bogate molibden, lisnato povrće, žitarice, grah i bobice (crne ribizle, gooseberries), kulture, mliječnim proizvodima, jajima, jetri i bubrezima životinja.

Ekološki aspekti

Biološke karakteristike molibden nameću veće zahtjeve na obradu otpadnih rude materijala, strogom poštivanju tehnološkog procesa u poduzeću kako bi se spriječio negativan utjecaj na zdravlje operativnog osoblja i prirode.

Potrebno je osigurati sve mjere koje sprečavaju ulazak prerađenih proizvoda u podzemne vode. Treba imati na umu da biljke posjeduju svojstvo apsorpcije i nakupljanja molibdena, pa njegov sadržaj u izbojcima i listovima može premašiti dopuštene koncentracije. Ova zelena masa može biti opasna za životinje. Kako bi spriječili širenje vjetrovima korištenog stijena, odlagališta su prekrivena slojem zemlje.

Trendovi na svjetskom tržištu molibdena

S početkom globalne globalne financijske krize, globalna konzumacija molibdena smanjena je za 9%. Iznimka je Kina, gdje rast raste do 5%. Odaziv na snažan pad potrošačke potražnje u 2009. bio je pad količina proizvodnje. Na prethodnu razinu proizvodnje bilo je moguće pristupiti samo u četiri godine, a 2014. godine uspostaviti novi maksimum od 245 tisuća tona. Glavni potrošač i proizvođač molibdena i njegovih proizvoda još uvijek je Kina.

Gustoća molibdena i njegovih iznenađujućih svojstava učinila je neophodnim za čelik i legure u strukturama gdje je potrebna kombinacija niske težine, visoke čvrstoće i otpornosti na koroziju materijala. Projicirana povećanje broja nuklearnih elektrana i drugih energetskih i industrijskih objekata, razvoj novih naftnih i plinskih polja u teškim uvjetima daleko na sjever i Polar neminovno dovesti do povećane potražnje na molibden i njegovih derivata.