Die metaal molibdeen het sy naam te danke aan die uiterlike ooreenkoms van molibdeendisulfied met looderts - galena (die Griekse naam vir lood is molibdos).
Elementontdekkinggeskiedenis
In die Middeleeue in Europa is molibdeen drie minerale van verskillende samestelling genoem, maar amper soortgelyk in kleur en struktuur van die mineraal - galena (Pbs), molibdeen (MoS2) en grafiet (C). Terloops, die mineraal "molibdeen glans" ('n ander naam vir molibdeniet) is gebruik as 'n lood vir potlode wat 'n groen-grys merk op die blad gelaat het.
Molibdeenmetaal, 42 elemente van die periodieke stelsel van Mendeleev, word beskou as die geboorteplek van Swede. In 1758 het die chemikus en mineraloloog van hierdie land, die ontdekker van nikkel, Axel Cronstedt, voorgestel dat bogenoemde minerale 'n heeltemal ander aard het. Twee dekades later het sy landgenoot, 'n farmaseutiese chemikus van Köping, Karl Scheele, molibdieensuur in die vorm van 'n wit neerslag ("wit aarde") verkry deur molibdeniet in gekonsentreerde salpetersuur te kook. Die wetenskaplike het intuïtief verstaan dat as molibdieensuur met steenkool gekalsineer word, dit moontlik is om te isoleermetaal. Omdat hy nie 'n geskikte oond gehad het nie, het hy monsters aan Peter Gjelm gestuur, wat in 1782 'n nuwe metaal met 'n groot hoeveelheid karbiedonsuiwerhede geïsoleer het. Kollegas het die element "molibdeen" genoem (die formule in die periodieke tabel is Mo).
Betreklik suiwer metaal is eers in 1817 verkry deur Jens Berzelius, president van die Sweedse Akademie van Wetenskappe.
Karakterisering van 'n eenvoudige stof
Die produksiemetode het 'n groot invloed op die fisiese eienskappe van molibdeen en die voorkoms daarvan. Gepoeierde metaal, spasies en stawe voor sintering - donkergrys. Die palet van verwerkte gerolde produkte is baie ryker – van amper swart tot ligte silwer. Die digtheid van molibdeen is 10,28 t/m3. Die metaal smelt by 'n temperatuur van 2623˚С, en by 4639˚С kook dit. Heeltemal suiwer molibdeen het uitstekende smeebaarheid en rekbaarheid, wat maklike rol en stamp waarborg. 'n Werkstuk met 'n deursnee van tot 12 mm, selfs by kamertemperatuur, kan vrylik met 'n dubbelknoop vasgemaak of tot 'n dun foelie uitgerol word. Die metaal het goeie elektriese geleidingsvermoë. Die teenwoordigheid van onsuiwerhede verhoog die hardheid en brosheid en bepaal grootliks die meganiese eienskappe van molibdeen.
Belangrike verbindings
As deel van komplekse stowwe, vertoon die element 'n ander graad van oksidasie van +2 tot die hoogste (laasgenoemde verbindings is die mees stabiele), wat die chemiese eienskappe van molibdeen bepaal. Hierdie metaal word gekenmerk deur verbindings met suurstof en halogene (MoO3, MoCl5) en molibdate (soute van molibdieensuur). Oksidasiereaksies is slegs moontlik by hoë temperature (vanaf 600˚С). Verdere toename sal veroorsaak dat molibdeen met koolstof, fosfor en swael in wisselwerking tree. Dit los goed op in salpetersuur of verhitte swaelsuur.
Fosfor-, arseen-, boor- en siliciumsure vorm komplekse verbindings met molibdeen. Die bekendste en mees algemene sout is ammoniumfosformolibdaat. Stowwe wat molibdeen bevat word deur 'n wye kleurpalet en verskeie skakerings onderskei.
Molibdeenerts-veredelingstegnologie
Industriële produksie van absoluut suiwer molibdeen is eers in die 20ste eeu bemeester. Die chemiese verwerking van molibdeenerts word voorafgegaan deur die veredeling daarvan: na maal in brekers en balmeulens, is die hoofmetode vyf of ses flotasie. Die resultaat is 'n hoë konsentrasie (tot 95%) molibdeendisulfied in die grondstof.
Die volgende en belangrikste stap is vuur. Hier word ongewenste onsuiwerhede van water, swael, residue van flotasiereagense verwyder en molibdeendisulfied geoksideer tot trioksied. Verdere skoonmaak is op verskeie maniere moontlik, maar die volgende is die gewildste:
- ammoniakmetode, waarin molibdeenverbindings heeltemal opgelos word, en onsuiwerhede verwyder word;
- sublimasie by 'n temperatuur van 900 tot 1100 ˚С. Die resultaat - die konsentrasie van MoO3 styg tot 90-95%.
Industriële produksie van metaalmolibdeen
Gee waterstof deur gesuiwerde molibdeentrioksied (in laboratoriums virreduksies gebruik dikwels koolstof of koolstofbevattende gasse, aluminium, silikon) kry verpoeierde metaal. Die proses vind plaas in spesiale buisoonde met 'n geleidelike toename in temperatuur van 500 tot 1000 ˚С.
Die prosesketting vir die vervaardiging van kompakte molibdeenmetaal sluit in:
- Druk. Die proses vind plaas in staalvorms onder druk tot 300 MPa. Die bindende komponent is 'n alkoholoplossing van gliserien. Die maksimum gedeelte van die spasies (stappe) oorskry nie 16 cm2 nie, en die lengte is 600 cm. Vir groteres word rubber- of polimeervorms gebruik. Pers vind plaas in werkkamers waar vloeistof onder hoë druk ingespuit word.
- Sintering. Dit gebeur in twee fases. Die eerste - lae temperatuur, wat 30-180 minute duur (afhangende van die grootte van die werkstuk), word uitgevoer in moffeloonde in 'n waterstofatmosfeer by 'n temperatuur van 1200 ˚С. In die tweede stadium (sweis) word die werkstuk verhit tot 'n temperatuur naby die smeltpunt (2400-2500 ˚С). As gevolg hiervan neem die porositeit af en die digtheid van molibdeen neem toe.
Groot spasies wat tot 3 ton weeg, word gesinter in induksie-, elektronstraal- of boogoonde. Die proses word voltooi deur meganiese verwerking van gesinterde produkte.
Rykste deposito's
Molibdeen is 'n redelik skaars element in die aardkors en in die heelal as 'n geheel. Van die twee dosyn minerale wat in die natuur bestaan, is slegs molibdeniet van beduidende industriële belang.(MoS2). Sy hulpbronne is nie eindeloos nie, en tegnologieë vir die ontginning van metaal uit powelliete en molibdate is reeds ontwikkel. Afhangende van die mineraalsamestelling en vorm van die ertsliggame, word die afsettings in aar, aar-verspreid en skarn verdeel.
Globale bewese reserwes van die element beloop 19 miljoen ton, met byna die helfte in China. Sedert 1924 was die grootste molibdeenneerslag die Climax-myn (VSA, Colorado) met 'n gemiddelde inhoud van tot 0,4%. Dikwels word die ontginning van molibdeenerts saam met die ontginning van koper en wolfram uitgevoer.
In Rusland beloop molibdeenreserwes 360 duisend ton. Van die 10 verkende afsettings is slegs 7 kommersieel ontwikkel:
- Sorskoe en Agaskyrskoe (Khakassia);
- Bugdainskoe en Zhirekenskoe (Oos-Transbaikalia);
- Orekitkanskoe (Boerjasië);
- Labash (Karelia);
- Tyrnyauz (Noordelike Kaukasus).
Produksie word gemaak deur beide oop en geslote metodes.
Die geheim van die Samurai-swaarde
Vir etlike eeue het Europese wapensmede en wetenskaplikes gesukkel met die raaisel van die skerpte en sterkte van antieke Japannese swaarde vanaf die begin van die tweede millennium, terwyl hulle onsuksesvol probeer om dieselfde hoë-geh alte skerp wapens te maak. Eers aan die einde van die XΙX eeu, nadat hy molibdeen-onsuiwerhede in Japannese staal ontdek het, was dit moontlik om hierdie raaisel op te los.
Vir die eerste keer is die industriële gebruik van molibdeen as 'n legeringsadditief om die kwaliteit van staal te verbeter (wat dit hardheid en taaiheid gee) in 1891 deur Schneider bemeester& Kie van Frankryk.
Die Eerste Wêreldoorlog het gedien as 'n beduidende stimulus vir die ontwikkeling van molibdeenmetallurgie. Dit is betekenisvol dat die dikte van die frontale pantser van die Anglo-Franse tenks, wat maklik deur Duitse skulpe van dieselfde kaliber deurboor is, van 75 mm tot 25 mm verminder is deur 1,5-2% molibdeen by die staal van die pantserplate te voeg. Dit het die sterkte van die masjien aansienlik verhoog.
Aanwending van molibdeen
Meer as 80% van alle molibdeen wat in die industrie gebruik word, val op ysterhoudende metallurgie. Daarsonder is die vervaardiging van hittebestande gietyster-, struktuur- en gereedskapstaal ondenkbaar. Een gewig deel van die element verbeter die kwaliteit van staal is gelykstaande aan twee gewig dele van wolfram. Aangesien die digtheid van molibdeen twee keer minder is, is sy legerings aansienlik beter in kwaliteit as wolframlegerings by werkstemperature onder 1370 ˚С. Molibdeenstaal leen hulself beter vir karburasie.
Molibdeen is in aanvraag in die radio-elektroniese, chemiese en verfbedrywe. In meganiese ingenieurswese word dit as 'n hittebestande materiaal gebruik. In die landbou verbeter swak oplossings van elementverbindings die opname van voedingstowwe deur plante aansienlik. Daar moet in gedagte gehou word dat molibdeen in groot dosisse 'n toksiese effek op lewende en plant organismes het, en die omgewing negatief beïnvloed.
Biologiese betekenis
Molibdeen is een van die belangrikste spoorelemente in die dieet van mense en diere. In die vorm van 'n aktiewe biologiese vorm -molibdeen koënsiem - (Moco) dit is nodig vir die implementering van kataboliese prosesse in lewende weefsels.
Navorsing in die veld van anti-kanker aktiwiteit van molibdeen lyk baie belowend. 'n Hoë voorkoms van kanker van die spysverteringskanaal onder die bevolking van die dorp Lin Xian (Honan-provinsie, China) is aansienlik verminder na die inbring van minerale bemestingstowwe wat molibdeen bevat in die grond.
In seldsame gevalle van element-tekort in die menslike liggaam, kan ruimtelike disoriëntasie, breindefekte, geestelike abnormaliteite en ander ernstige senuweesiektes ontwikkel. Die daaglikse dosis molibdeen vir 'n volwassene is van 100 tot 300 mcg. Wanneer dit tot 5-15 mg verhoog word, is giftige vergiftiging onvermydelik, tot 50 mg - dood. Die rykste aan molibdeen is blaargroente, graan, peulgewasse en bessies (swartbessie, appelliefie) gewasse, suiwelprodukte, eiers, lewer en niere van diere.
Omgewingsaspekte
Die biologiese kenmerke van molibdeen stel verhoogde vereistes vir die wegdoening van afval van die verwerking van ertsmateriaal, streng nakoming van die tegnologiese proses by ondernemings om 'n negatiewe impak op die gesondheid van werkende personeel en die natuur te voorkom.
Alle maatreëls moet getref word om te verhoed dat verwerkte produkte in grondwater binnedring. Daar moet in gedagte gehou word dat plante die vermoë het om molibdeen te absorbeer en op te bou, sodat die inhoud daarvan in lote en blare die toelaatbare konsentrasies kan oorskry. Hierdie groen massagevaarlik vir diere kan wees. Om te keer dat winde die gebruikte rots versprei, word die stortingsterreine met 'n laag grond bedek.
Neigings in die wêreldwye molibdeenmark
Met die aanvang van die wêreldwye finansiële krisis het wêreldwye molibdeenverbruik met 9% gedaal. Die uitsondering was China, waar daar 'n styging van tot 5% is. Die reaksie op die skerp afname in verbruikersvraag in 2009 was 'n afname in produksievolumes. Dit was moontlik om die vorige vlak van uitset eers na vier jaar te benader, en in 2014 is 'n nuwe maksimum van 245 duisend ton gestel. China bly die hoofverbruiker en vervaardiger van molibdeen en sy produkte.
Molibdeen se digtheid en wonderlike eienskappe het dit onontbeerlik gemaak vir staal- en legeringstoepassings waar 'n kombinasie van ligte gewig, hoë sterkte en korrosiebestandheid vereis word. Die voorspelde groei in die aantal kernkragsentrales, ander energie- en nywerheidsfasiliteite, die ontwikkeling van nuwe olie- en gasvelde in die moeilike toestande van die Verre Noorde en die Arktiese gebied sal onvermydelik lei tot 'n toename in die vraag na molibdeen en sy afgeleides.
