Плътността на молибден, неговите физични и механични свойства, съединения, приложение

Името молибден метал се дължи на външната прилика на молибден дисулфид с оловна руда - галена (гръцкото наименование на оловото е молибдос).

История на откриването на елемента

През Средновековието в Европа, наречени молибден три различни състава, но почти сходни по цвят и структура на минералната - галенит (PBS), молибденит (ММ₂) и графит (С). Между другото, минералният "молибден с блясък" (друго наименование за молибденит) се използва като олово за моливи, които оставят зеленикаво-сива следа върху листа.

Местната земя от метален молибден, 42 елемента на периодичната система на Менделеев, се счита за Швеция. През 1758 г., химик и минералог от тази страна, откривателят на никела Аксел Кронстенд предполага, че горепосочените минерали имат напълно различна природа. Две десетилетия по-късно неговият сънародник химик от Choping Karl Scheele получава молибденова киселина като бяла утайка ("бяла земя"), кипяща молибденит в концентрирана азотна киселина. Ученият интуитивно разбира, че ако молибденовата киселина се калцинира с въглища, тогава е възможно металът да бъде изолиран. Без подходяща пещ той изпраща проби на Питър Гелма, който през 1782 г. разпределя нов метал с голямо количество карбидни примеси. Колегите нарекоха елемента "молибден" (формулата в периодичната таблица е Mo).

Сравнително чист метал е получен едва през 1817 г. от президента на Шведската академия на науките Йенс Берзелиус.

Характеристики на обикновено вещество

Методът на получаване има голямо влияние върху физичните свойства на молибден и неговия външен вид. Прах метал, преформи и блокове преди синтероване - тъмно сив цвят. Преработената палета се навива по-наситено - от почти черно до светло сребро. Плътността на молибден е 10,28 т / м³. Металът се топи при температура 2623 ° С, а при 4639 ° C - кипи. Абсолютно чистият молибден има забележителна пластичност и пластичност, което гарантира лесна подвижност и щамповане. Обработваемото изделие с диаметър до 12 мм може да бъде свободно закачено или навито на тънко фолио, дори при стайна температура. Металът има добра електрическа проводимост. Наличието на примеси увеличава твърдостта и крехкостта и до голяма степен определя механичните свойства на молибден.

Най-важните съединения

В състава на сложните вещества елементът проявява различна степен на окисление от +2 до най-високата (последните съединения са по-стабилни), което определя химичните свойства на молибден. За този метал, съединения с кислород и халогени (MoO₃, MoCl5) и молибдат (соли на молибденовата киселина). Окислителните реакции са възможни само при високи температури (от 600 ° C). По-нататъшното увеличение ще доведе до взаимодействие на молибден с въглерод, фосфор, сяра. Разтваря се добре в азотна или нагрята сярна киселина.

Фосфорните, арсенови, борни и силициеви киселини образуват комплексни съединения с молибден. Най-известната и широко разпространена сол е амониев фосфомолибдат. Веществата, съдържащи молибден, се отличават с широка цветова палитра и различни нюанси.

Технология на обогатяване на молибденовите руди

Промишленото производство на абсолютно чист молибден беше овладяно само в XX век. Химическата обработка на молибденовата руда се предшества от обогатяването й: след раздробяване в трошачки и топкови мелници основният метод е пет или шест пъти по-голяма. В резултат на това се постига висока концентрация (до 95%) на молибденов дисулфид в изходната суровина.

Следващата и най-важната фаза е печенето. Тук се отстраняват нежелани примеси от вода, сяра, остатъци от флотационни реагенти и молибденов дисулфид и се окисляват до триоксид. Допълнителното почистване е възможно по няколко начина, но най-популярните са следните:

• амониев метод, при който молибденовите съединения са напълно разтворени и примесите са отстранени;
• сублимиране при температура от 900 до 1100 ? С Резултатът е концентрация на MoO₃ нараства до 90-95%.

Промишлено производство на метали от молибден

Преминавайки през пречистения молибденов триоксид водород (в лабораториите за възстановяване често използват въглерод или съдържащи въглерод газове, алуминий, силиций) получават прахообразен метал. Процесът се осъществява в специални тръбни пещи с постепенно повишаване на температурата от 500 до 1000 ° С.

Технологичната верига на производство на компактен метален молибден включва:

• Натискането. Процесът се извършва в стоманени форми под налягане до 300 МРа. Свързващият компонент е алкохолен разтвор на глицерин. Максималното напречно сечение на заготовките (купчините) по този начин не надвишава 16 см², и дължината е 600 см. За по-големите използвайте гумени или полимерни форми. Натискането се извършва в работни камери, където се изпомпва течност под високо налягане.
• Синтероване. Настъпва на два етапа. Първият е нискотемпературен, който трае 30-180 минути (в зависимост от размера на заготовката), извършен в муфелни пещи във водородна атмосфера при температура 1200 ° С. Във втория етап (заваряване), заготовката се нагрява до температура близка до точката на топене (2400-2500 ° C). В резултат на това порьозността намалява и плътността на молибден нараства.

Големите заготовки с тегло до 3 тона са синтеровани в индукционни, електронни или дъгови пещи. Процесът е завършен чрез обработка на синтеровите продукти.

Най-богатите депозити

Молибденът е доста рядък елемент в земната кора и във вселената като цяло. От двете дузини минерали, съществуващи в природата, само молибденит (MoS₂). Неговите ресурси не са безкрайни и са разработени технологии за извличане на металите от благородните, молибдатите. В зависимост от минералния състав и формата на рудата, депозитите са разделени на вени, разпръснати вени и скрун.

Изследваните резерви на този елемент са 19 милиона тона, като почти половината от тях идват от Китай. Най-големият депозит на молибден от 1924 г. е мината Klimax (САЩ, Колорадо) със средно съдържание до 0,4%. Често извличането на молибденовите руди се извършва едновременно с екстракцията на мед и волфрам.

В Русия резервите на молибден са 360 хиляди тона. От 10 изследвани депозити само 7 са разработени в индустриален план:

• Сорск и Агаскир (Какасия);
• Бюджейн и Жирекен (Източна Трабайкакия);
• Orekitkanskoe (Buryatia);
• Labash (Карелия);
• Tyrnyauz (Северен Кавказ).

Извличането се извършва по открит и затворен начин.

Мистерията на самурайските мечове

В продължение на няколко века, европейските производители на оръжие и учени се борят мистерия острота и здравина на древни японски мечове началото на второто хилядолетие, безуспешно се опитва да направи същото високо качество на Cold Steel. Само в края Векове на XIota-X, след като са открили примеси от японски молибден от стомана, възможно е тази загадка да бъде разрешена.

За пръв път индустриалното приложение на молибден като легираща добавка за подобряване на качеството на стоманата (което му придава твърдост и издръжливост) е усвоено през 1891 г. от компанията Schneider Co от Франция.

Основен стимул за развитието на молибденската металургия е Първата световна война. Значително е дебелината на предната броня Англо-френски танкове, лесно пробита от немски черупки от същия калибър, е възможно да се намали от 75 мм до 25 мм, като се добави 1,5-2% молибден към стоманата на бронираните пластини. Същевременно силата на машината значително се е увеличила.

Приложение на молибден

Повече от 80% от всички използвани в производството на молибден представляват желязна металургия. Без него е немислимо да се произвеждат устойчиви на топлина чугун, структурни и инструментални стомани. Една част от теглото на елемента подобрява качеството на стоманата, еквивалентно на две тегловни части волфрам. Тъй като плътността на молибден е половината от тази, нейните сплави са много по-качествени от волфрам при експлоатационни температури под 1370 ° С. Молибденните стомани са по-подходящи за карбуризиране.

Молибденът се нуждае от радио електронни, химически и бояджийски и лакопреработващи индустрии. В машиностроенето се използва като топлоустойчив материал. В селското стопанство слабите разтвори на съединенията на елемента значително подобряват асимилацията на хранителните вещества от растенията. Трябва да се има предвид, че във високи дози молибденът има токсичен ефект върху живите и растителните организми, оказва негативно влияние върху околната среда.

Биологично значение

В храненето на хора и животни молибденът е един от най-важните микроелементи. Под формата на активна биологична форма - молибденов коензим - (Moco) е необходимо за влагането в живи тъкани на катаболитни процеси.

Изследванията в областта на противораковата активност на молибден са много обещаващи. Високата честота на рак на храносмилателния тракт сред населението на провинция Lin Xian (провинция Хонън, КНР) е значително намалена след минерални торове, съдържащи молибден.

В редки случаи на дефицит на елемент в човешкото тяло може да се развие дезориентация в космоса, мозъчни дефекти, умствени аномалии и други тежки нервни заболявания. Дневната доза молибден за възрастен е между 100 и 300 μg. При увеличение до 5-15 mg токсичното отравяне е неизбежно, до 50 mg е смъртоносен резултат. Повечето от тях са богати на молибден, листни зеленчуци, зърнени храни, боб и плодове (касис, цариградско грозде), култура, млечни продукти, яйца, черен дроб и бъбреци на животни.

Екологични аспекти

Биологичните характеристики на молибден повишават изискванията за оползотворяване на отпадъците от преработката на руда, стриктно спазване на технологичния процес в предприятията с цел предотвратяване на отрицателното въздействие върху здравето на работния персонал и природата.

Необходимо е да се предвидят всички мерки, които пречат на проникването на преработените продукти в подпочвените води. Трябва да се има предвид, че растенията притежават свойството да абсорбират и натрупват молибден, така че съдържанието му в листата и листата може да надхвърли допустимите концентрации. Тази зелена маса може да бъде опасна за животните. За да се предотврати разпространението от ветровете на използваната скала, сметищата са покрити със слой земя.

Тенденции в глобалния пазар на молибден

С появата на глобалната глобална финансова криза световната консумация на молибден спадна с 9%. Изключението е Китай, където ръстът е до 5%. Отговорът на резкия спад на потребителското търсене през 2009 г. беше намаляването на обемите на производство. Към предишното ниво на продукцията беше възможно да се приближи само за четири години, а през 2014 г. да се установи нов максимум от 245 хил. Тона. Основният потребител и производител на молибден и неговите продукти все още е Китай.

Плътността на молибден и неговите изненадващи свойства го правят незаменими за стомана и сплави в конструкции, при които е необходима комбинация от ниско тегло, висока якост и устойчивост на корозия на материалите. Прогнозираният ръст в броя на атомните електроцентрали, други енергийни и промишлени съоръжения, разработването на нови нефтени и газови находища в суровите условия на Далечния север и Арктика неизбежно ще доведе до повишено търсене на молибден и неговите производни.