Kovinski molibden dolguje svoje ime zunanji podobnosti molibdenovega disulfida svinčevi rudi - galenitu (grško ime za svinec je molibdos).
zgodovina odkrivanja elementov
V srednjem veku so molibden v Evropi imenovali trije minerali različne sestave, vendar skoraj podobni po barvi in strukturi mineralu - galenit (Pbs), molibdenit (MoS2) in grafit (C). Mimogrede, mineral "molibdenov sijaj" (drugo ime za molibdenit) je bil uporabljen kot svinčnik za svinčnike, ki so na listu pustili zelenkasto sivo sled.
Kovinski molibden, 42 elementov periodičnega sistema Mendelejeva, velja za rojstni kraj Švedske. Leta 1758 je kemik in mineralog iz te države, odkritelj niklja, Axel Cronstedt, predlagal, da imajo zgornji minerali popolnoma drugačno naravo. Dve desetletji pozneje je njegov rojak, farmacevtski kemik iz Köpinga, Karl Scheele, pridobil molibdensko kislino v obliki bele oborine (»bela zemlja«) z vrenjem molibdenita v koncentrirani dušikovi kislini. Znanstvenik je intuitivno razumel, da če je molibdinska kislina žgana s premogom, potem je mogoče izoliratikovinski. Ker ni imel ustrezne peči, je poslal vzorce Petru Gjelmu, ki je leta 1782 izoliral novo kovino z veliko nečistoč karbida. Kolegi so element poimenovali "molibden" (formula v periodnem sistemu je Mo).
Relativno čisto kovino je šele leta 1817 pridobil Jens Berzelius, predsednik Švedske akademije znanosti.
Opis preproste snovi
Proizvodna metoda ima velik vpliv na fizikalne lastnosti molibdena in njegov videz. Kovina v prahu, surovci in palice pred sintranjem - temno siva. Paleta obdelanih valjanih izdelkov je veliko bogatejša - od skoraj črne do svetlo srebrne. Gostota molibdena je 10,28 t/m3. Kovina se topi pri temperaturi 2623˚С, pri 4639˚С pa vre. Popolnoma čisti molibden ima odlično kovnost in duktilnost, kar zagotavlja enostavno valjanje in žigosanje. Obdelovanec s premerom do 12 mm lahko tudi pri sobni temperaturi prosto zavežemo z dvojnim vozlom ali razvaljamo na tanko folijo. Kovina ima dobro električno prevodnost. Prisotnost nečistoč poveča trdoto in krhkost ter v veliki meri določa mehanske lastnosti molibdena.
Glavne povezave
Kot del kompleksnih snovi ima element različno stopnjo oksidacije od +2 do najvišje (slednje spojine so najbolj stabilne), kar določa kemijske lastnosti molibdena. Za to kovino so značilne spojine s kisikom in halogeni (MoO3, MoCl5) in molibdati (soli molibdinske kisline). Oksidacijske reakcije so možne le pri visokih temperaturah (od 600˚С). Nadaljnje povečanje bo povzročilo interakcijo molibdena z ogljikom, fosforjem in žveplom. Dobro se raztopi v dušikovi ali segreti žveplovi kislini.
Fosforna, arzenova, borova in kremenčeva kislina tvorijo kompleksne spojine z molibdenom. Najbolj znana in običajna sol je amonijev fosfomolibdat. Snovi, ki vsebujejo molibden, se odlikujejo po široki barvni paleti in različnih odtenkih.
tehnologija pridobivanja molibdenove rude
Industrijska proizvodnja popolnoma čistega molibdena je bila osvojena šele v 20. stoletju. Pred kemično predelavo molibdenove rude sledi njeno oplemenitenje: po mletju v drobilnicah in krogelnih mlini je glavna metoda pet ali šest flotacija. Rezultat je visoka koncentracija (do 95 %) molibdenovega disulfida v surovini.
Naslednji in najpomembnejši korak je streljanje. Tu se odstranijo nezaželene nečistoče vode, žvepla, ostanki flotacijskih reagentov in molibdenov disulfid oksidira v trioksid. Nadaljnje čiščenje je možno na več načinov, vendar so najbolj priljubljeni naslednji:
- metoda amoniaka, pri kateri se molibdenove spojine popolnoma raztopijo in odstranijo nečistoče;
- sublimacija pri temperaturi od 900 do 1100 ˚С. Rezultat - koncentracija MoO3 naraste na 90-95%.
Industrijska proizvodnja kovinskega molibdena
Prehajanje vodika skozi prečiščen molibdenov trioksid (v laboratorijih zaredukcije pogosto uporabljajo ogljik ali pline, ki vsebujejo ogljik, aluminij, silicij) dobijo kovino v prahu. Postopek poteka v posebnih cevnih pečeh s postopnim dvigom temperature od 500 do 1000 ˚С.
Procesna veriga za proizvodnjo kompaktne kovine molibdena vključuje:
- Pritiskanje. Postopek poteka v jeklenih kalupih pod tlakom do 300 MPa. Vezivna komponenta je alkoholna raztopina glicerina. Največji prerez obrobov (bodljev) ne presega 16 cm2, dolžina pa 600 cm. Za večje se uporabljajo gumijaste ali polimerne oblike. Stiskanje poteka v delovnih komorah, kjer se tekočina vbrizga pod visokim tlakom.
- sintranje. To se zgodi v dveh fazah. Prvi - nizkotemperaturni, ki traja 30-180 minut (odvisno od velikosti obdelovanca), se izvaja v muflnih pečeh v vodikovi atmosferi pri temperaturi 1200 ˚С. Na drugi stopnji (varjenje) se obdelovanec segreje na temperaturo, ki je blizu tališča (2400-2500 ˚С). Posledično se zmanjša poroznost in poveča gostota molibdena.
Velike surovce, težke do 3 tone, sintrajo v indukcijskih, elektronskih ali obločnih pečeh. Postopek se zaključi z mehansko obdelavo sintranih izdelkov.
najbogatejše vloge
Molibden je dokaj redek element v zemeljski skorji in v vesolju kot celoti. Od dveh ducatov mineralov, ki obstajajo v naravi, je samo molibdenit pomembnega industrijskega pomena.(MoS2). Njegovi viri niso neskončni, tehnologije za pridobivanje kovine iz powellitov in molibdatov so že razvite. Glede na mineralno sestavo in obliko rudnih teles se nahajališča delijo na žilasta, žilno razpršena in skarna.
Globalne dokazane zaloge elementa znašajo 19 milijonov ton, od tega skoraj polovica na Kitajskem. Od leta 1924 je največje nahajališče molibdena rudnik Climax (ZDA, Kolorado) s povprečno vsebnostjo do 0,4 %. Pogosto se pridobivanje molibdenovih rud izvaja skupaj z pridobivanjem bakra in volframa.
V Rusiji zaloge molibdena znašajo 360 tisoč ton. Od 10 raziskanih nahajališč je bilo le 7 komercialno razvitih:
- Sorskoe in Agaskyrskoe (Kakasija);
- Bugdainskoe in Zhirekenskoe (Vzhodna Zabajkalija);
- Orekitkanskoe (Buryatia);
- Labash (Karelija);
- Tyrnyauz (Severni Kavkaz).
Proizvodnja poteka na odprt in zaprt način.
Skrivnost samurajskih mečev
Več stoletij so se evropski orožarji in znanstveniki spopadali s skrivnostjo ostrine in moči starodavnih japonskih mečev z začetka drugega tisočletja in neuspešno poskušali izdelati enako visokokakovostno orožje. Šele ob koncu XΙX stoletja, ko so odkrili nečistoče molibdena v japonskem jeklu, je bilo mogoče rešiti to uganko.
Schneider je leta 1891 prvič obvladal industrijsko uporabo molibdena kot legirnega dodatka za izboljšanje kakovosti jekla (ki mu daje trdoto in žilavost).& Co iz Francije.
Prva svetovna vojna je bila pomembna spodbuda za razvoj metalurgije molibdena. Pomembno je, da se je debelina čelnega oklepa anglo-francoskih tankov, ki jih zlahka prebijejo nemške granate istega kalibra, zmanjšala s 75 mm na 25 mm z dodajanjem 1,5-2% molibdena jeklu oklepnih plošč. To je znatno povečalo moč stroja.
Nanos molibdena
Več kot 80 % vsega molibdena, ki se uporablja v industriji, odpade na črno metalurgijo. Brez tega je proizvodnja toplotno odpornega litega železa, konstrukcijskih in orodnih jekel nepredstavljiva. En utežni del elementa izboljšuje kakovost jekla je enakovreden dvema utežnim delom volframa. Ker je gostota molibdena dvakrat manjša, so njegove zlitine po kakovosti bistveno boljše od volframovih zlitin pri delovnih temperaturah pod 1370 ˚С. Molibdenova jekla so boljša za naogljičenje.
Molibden je v povpraševanju v radioelektronski, kemični in barvni industriji. V strojništvu se uporablja kot toplotno odporen material. V kmetijstvu šibke raztopine elementskih spojin bistveno izboljšajo absorpcijo hranil v rastlinah. Upoštevati je treba, da ima molibden v velikih odmerkih toksičen učinek na žive in rastlinske organizme ter negativno vpliva na okolje.
Biološki pomen
V prehrani ljudi in živali je molibden eden najpomembnejših elementov v sledovih. V obliki aktivne biološke oblike -molibden koencim - (Moco) je nujen za izvajanje katabolnih procesov v živih tkivih.
Raziskave na področju delovanja molibdena proti raku so videti zelo obetavne. Visoka incidenca raka prebavnega trakta med prebivalstvom mesta Lin Xian (provinca Honan, Kitajska) se je znatno zmanjšala po vnosu mineralnih gnojil, ki vsebujejo molibden v tla.
V redkih primerih pomanjkanja elementov v človeškem telesu se lahko razvijejo prostorska dezorientacija, možganske okvare, duševne nepravilnosti in druge hude živčne bolezni. Dnevni odmerek molibdena za odraslo osebo je od 100 do 300 mcg. Ko se poveča na 5-15 mg, je strupena zastrupitev neizogibna, do 50 mg - smrt. Najbogatejša z molibdenom so listnata zelenjava, žita, stročnice in jagodičevje (črni ribez, kosmulja), mlečni izdelki, jajca, jetra in ledvice živali.
Okoljski vidiki
Biološke značilnosti molibdena nalagajo povečane zahteve za odstranjevanje odpadkov pri predelavi rudnega materiala, dosledno upoštevanje tehnološkega procesa v podjetjih za preprečevanje negativnih vplivov na zdravje delovnega osebja in naravo.
Sprejeti je treba vse ukrepe za preprečitev vdora predelanih proizvodov v podtalnico. Upoštevati je treba, da imajo rastline sposobnost absorbiranja in kopičenja molibdena, zato lahko njegova vsebnost v poganjkih in listih preseže dovoljene koncentracije. Ta zelena masalahko nevarno za živali. Da vetrovi ne bi širili uporabljene kamnine, so odlagališča prekrita s plastjo zemlje.
Trendi na svetovnem trgu molibdena
Z začetkom svetovne finančne krize se je svetovna poraba molibdena zmanjšala za 9%. Izjema je bila Kitajska, kjer je rast do 5 %. Odziv na močno zmanjšanje povpraševanja potrošnikov v letu 2009 je bilo zmanjšanje obsega proizvodnje. Prejšnji ravni proizvodnje se je bilo mogoče približati šele po štirih letih, leta 2014 pa je bil postavljen nov maksimum 245 tisoč ton. Kitajska ostaja glavni potrošnik in proizvajalec molibdena in njegovih izdelkov.
Gostota in neverjetne lastnosti molibdena so ga naredile nepogrešljivega za aplikacije jekla in zlitin, kjer je potrebna kombinacija lahke teže, visoke trdnosti in odpornosti proti koroziji. Napovedana rast števila jedrskih elektrarn, drugih energetskih in industrijskih objektov, razvoj novih naftnih in plinskih polj v težkih razmerah skrajnega severa in Arktike bodo neizogibno privedli do povečanja povpraševanja po molibdenu in njegovih derivatih.
