Hustota molybdenu, jeho fyzikální a mechanické vlastnosti, sloučeniny, aplikace

Název kovového molybdenu je dán vnější podobností síry molybdenu s olovnatou rudou - galenou (řecký název olova je molybdos).

Historie zjišťování položky

Ve středověku v Evropě byl molybden nazýván třemi různými složeními, ale téměř podobnými barvami a strukturou minerálu - galena (Pbs), molybdenitu (MoS₂) a grafitu (C). Mimochodem, minerální "molybdenový lesk" (jiný název pro molybdenit) byl použit jako olovo pro tužky, které na listu zanechaly zelenožlutou stopu.

Nativní půda kovového molybdenu, 42 prvků periodického systému Mendeleyev, je považována za Švédsko. V roce 1758, chemik a mineralog z této země, průkopník niklu Axel Cronstedt navrhl, že výše uvedené minerály jsou zcela odlišné povahy. Po dvou desetiletích jeho bratr farmaceutického chemika Scheele Köping Karl obdržela molybdenové kyseliny jako bílá sraženina ( „černé země“), molybdenit vařením v koncentrované kyselině dusičné. Vědec věděl, že pokud je kyselina molybdenová kalcinována uhlí, pak je možné kov izolovat. Bez vhodné pece poslal vzorky Petrovi Guelmovi, který v roce 1782 přidělil nový kov s velkým množstvím karbidových nečistot. Kolegové nazývali prvek "molybden" (vzorec v periodické tabulce je Mo).

Srovnatelně čistý kov byl přijat až v roce 1817 předsedou Švédské akademie věd Jensem Berzeliusem.

Charakteristika jednoduché látky

Způsob přípravy má velký vliv na fyzikální vlastnosti molybdenu a jeho vzhled. Prachový kov, předlisky a bloky před slinováním - tmavě šedá barva. Paleta se zpracovala více nasycených - od téměř černé až po světle stříbrnou. Hustota molybdenu je 10,28 t / m³. Kov se taví při teplotě 2623 ° C a při 4639 ° C se vaří. Absolutně čistý molybden má pozoruhodnou tažnost a tažnost, což zaručuje snadné válcování a lisování. Obrobek o průměru až 12 mm může být volně svázán nebo válcován na tenkou fólii, a to i při pokojové teplotě. Kov má dobrou elektrickou vodivost. Přítomnost nečistot zvyšuje tvrdost a křehkost a do značné míry určuje mechanické vlastnosti molybdenu.

Nejdůležitější sloučeniny

Složení komplexních materiálů prvku vykazuje odlišnou oxidačního stavu od +2 do nejvyšší (poslední sloučeniny jsou velmi stabilní), který určuje chemické vlastnosti molybdenu. U tohoto kovu jsou sloučeniny s kyslíkem a halogeny (MoO₃, MoCl5) a molybdenany (soli molybdenové kyseliny). Oxidační reakce jsou možné pouze při vysokých teplotách (od 600 ° C). Další zvýšení způsobí interakci molybdenu s uhlíkem, fosforem, sírou. Dobře se rozpouští v dusičně nebo v zahřáté kyselině sírové.

Kyseliny fosforečné, arsenové, borité a kyseliny křemičité tvoří komplexní sloučeniny s molybdenem. Nejznámější a nejrozšířenější solí je fosfomolybdenan amonný. Látky obsahující molybden se vyznačují širokou barevnou paletou a různými odstíny.

Technologie obohacování molybdenových rud

Průmyslová výroba absolutně čistého molybdenu byla zvládnuta pouze v roce 2004 XX století. Chemické zpracování molybdenové rudy předchází jeho obohacení: po drcení v drtičkách a kulových mlýnech je hlavní metodou pětiletá nebo šestinásobná flotace. Výsledkem je vysoká koncentrace (až 95%) disulfidu molybdenu v surovinách.

Další a nejdůležitější etapa je pražení. Zde se odstraní nežádoucí nečistoty vody, síry, zbytků flotačních činidel a disulfidu molybdenu a oxidují se na oxid křemičitý. Další čištění je možné několika způsoby, ale nejoblíbenější jsou následující:

• amoniak, ve kterém jsou sloučeniny molybdenu zcela rozpuštěny a nečistoty jsou odstraněny;
• sublimace při teplotě 900 až 1100 ˚С. Výsledkem je koncentrace MoO₃ zvýší na 90-95%.

Průmyslová výroba kovového molybdenu

Při přečištěném vodíku oxidu molybdenového (v laboratořích pro obnovu často používají uhlíky nebo uhlíky obsahující plyny, hliník, křemík) obdrží práškový kov. Proces probíhá ve speciálních trubicových pecích s postupným zvyšováním teploty od 500 do 1000 ° C.

Technologický řetězec výroby kompaktního kovového molybdenu zahrnuje:

• Stisknutí. Proces probíhá v ocelových formách pod tlakem do 300 MPa. Spojovací složkou je alkoholický roztok glycerinu. Maximální průřez polotovarů (stohy) tedy nepřesahuje 16 cm², a délka je 600 cm. U větších provedení používejte gumové nebo polymerní formy. Lisování se provádí v pracovních komorách, kde se kapalina čerpá pod vysokým tlakem.
• Sintrování. Vyskytuje se ve dvou fázích. První je nízkoteplotní, trvající 30-180 minut (v závislosti na velikosti sochoru), prováděné v muflových pecích v atmosféře vodíku při teplotě 1200 ° C. Ve druhém kroku (svařování) se obrobek ohřeje na teplotu blízkou bodu tání (2400-2500 ° C). Výsledkem je snížení pórovitosti a zvýšení hustoty molybdenu.

Velké předvalky o hmotnosti do 3 tun jsou sintrovány v indukčních, elektronových nebo obloukových pecích. Proces je dokončen obráběním sintrovaných výrobků.

Nejbohatší ložiska

Molybden je poměrně vzácný prvek v zemské kůře a ve vesmíru jako celku. Z dvou tuctu minerálů existujících v přírodě se vyskytuje pouze molybdenit (MoS₂). Jeho zdroje nejsou nekonečné a byly vyvinuty technologie pro extrakci kovu od šlechticů, molybdrátů. V závislosti na minerální kompozici a tvaru rudných tělísek jsou ložiska rozděleny na žíly, žíly a disperze.

Celosvětově prozkoumaná zásoba tohoto prvku je 19 milionů tun, z nichž téměř polovina pochází z Číny. Největší ložisko molybdenu od roku 1924 je důl Klimax (USA, Colorado) s průměrným obsahem až 0,4%. Často se extrakce molybdenových rud provádí současně s extrakcí mědi a wolframu.

V Rusku jsou zásoby molybdenu 360 tisíc tun. Z 10 průzkumných ložisek bylo průmyslově vyvinuta pouze 7;

• Sorsk a Agaskyr (Khakassia);
• Bugdain a Zhireken (východní Transbaikalia);
• Orekitkanskoe (Buryatia);
• Labash (Karelia);
• Tyrnyauz (severní Kavkaz).

Extrakce se provádí otevřeným a uzavřeným způsobem.

Tajemství samurajských mečů

Pro několik století, evropští tvůrci pistole a vědci snažili tajemství ostrost a sílu starých japonských mečů začátku druhého tisíciletí, neúspěšně snaží stejný vysoce kvalitní chladnou ocel. Pouze na konci Století, když objevily v japonských ocelových molybdenových nečistotách, bylo možné tuto hádanku vyřešit.

Poprvé průmyslové použití molybdenu jako legovací přísady ke zlepšení kvality oceli (což jí dává tvrdost a houževnatost) bylo zvládnuto v roce 1891 firmou Schneider Co z Francie.

Podstatným podnětem pro vývoj metalurgie molybdenu byla první světová válka. Významná je tloušťka čelního pancíře Anglo-francouzské tanky, snadno propíchnuté německými skořápkami stejného ráže, bylo možné snížit z 75 mm na 25 mm, přidáním 1,5-2% molybdenu k oceli pancéřových desek. Zároveň se výrazně zvýšila pevnost stroje.

Aplikace molybdenu

Více než 80% všech použitých v průmyslu molybdenu se podílí na železné metalurgii. Bez ní je nemyslitelné vyrábět žáruvzdornou litinu, konstrukční a nástrojové oceli. Jedna hmotnostní díl prvku zlepšuje kvalitu oceli odpovídající dvěma hmotnostním dílům volfrámu. Vzhledem k tomu, že hustota molybdenu je polovina, jeho slitiny mají mnohem lepší kvalitu než wolfram při provozních teplotách pod 1370 ° C. Molybdenová ocel je vhodnější pro karburátor.

Molybden je v poptávce v průmyslu rozhlasu, chemických a nátěrových hmot. Ve strojírenství se používá jako tepelně odolný materiál. V zemědělství, slabé roztoky sloučenin prvku výrazně zlepšují asimilaci živin rostlinami. Je třeba mít na paměti, že ve vysokých dávkách má molybden toxický vliv na živé a rostlinné organismy, negativně ovlivňuje životní prostředí.

Biologický význam

Ve stravě lidí a zvířat je molybden jedním z nejdůležitějších mikroživin. Ve formě aktivní biologické formy - koenzymu molybdenu - (Moco) je nezbytné pro zavedení katabolických procesů do živých tkání.

Studie v oblasti protinádorové aktivity molybdenu jsou velmi slibné. Vysoký výskyt rakoviny trávicí soustavy mezi obyvatelstvem provincie Lin Xian (provincie Honan, ČLR) byl významně snížen po minerálních hnojivech obsahujících molybden.

Ve vzácných případech nedostatku prvku v lidském těle se může vyvinout rozvoj dezorientace ve vesmíru, mozkové vady, mentální abnormality a další závažné nervové nemoci. Denní dávka molybdenu pro dospělé je mezi 100 a 300 μg. Se zvýšením na 5-15 mg je toxická otravy nevyhnutelná, až do 50 mg je smrtelný výsledek. Většina z nich jsou bohaté na molybden, listová zelenina, obilí, fazole a bobuloviny (černý rybíz, angrešt), kultury, mléčné výrobky, vejce, játra a ledviny zvířat.

Ekologické aspekty

Biologické vlastnosti molybdenu uvalit přísnější požadavky na materiál rudy na zpracování odpadu, přísné dodržování technologického procesu v podniku, aby se zabránilo negativní dopad na zdraví obslužného personálu a přírodou.

Je třeba stanovit všechna opatření, která vylučují vstup zpracovaných produktů do podzemních vod. Je třeba mít na paměti, že rostliny mají schopnost absorbovat a hromadit molybden, takže jeho obsah ve výhoncích a listech může překročit přípustné koncentrace. Tato zelená hmota může být nebezpečná pro zvířata. Aby se zabránilo šíření větrem použité horniny, skládky jsou pokryty vrstvou zeminy.

Trendy na globálním trhu s molybdenem

S nástupem světové globální finanční krize se globální spotřeba molybdenu snížila o 9%. Výjimkou byla Čína, kde růst činí až 5%. Reakcí na prudký pokles spotřebitelské poptávky v roce 2009 byl pokles objemu výroby. Na předchozí úroveň výstupu bylo možné přistupovat pouze za čtyři roky a v roce 2014 stanovit nové maximum 245 tisíc tun. Hlavním spotřebitelem a výrobcem molybdenu a jeho produktů je stále Čína.

Hustota molybdenu a překvapivé vlastnosti je ideální pro oceli a slitin v provedeních, kde je vyžadována kombinace nízké hmotnosti, odpor materiálů s vysokou pevností a korozi. Předpokládaný nárůst počtu jaderných elektráren a dalších energií a průmyslových zařízení, vývoj nových ložisek ropy a zemního plynu v drsném prostředí daleko na sever a polární nevyhnutelně vést ke zvýšení poptávky po molybdenu a jejích derivátů.