Molibdenum logam berhutang namanya kepada persamaan luar molibdenum disulfida dengan bijih plumbum - galena (nama Yunani untuk plumbum ialah molibdos).
Sejarah penemuan unsur
Pada Zaman Pertengahan di Eropah, molibdenum dipanggil tiga mineral dengan komposisi berbeza, tetapi hampir serupa dalam warna dan struktur mineral - galena (Pbs), molibdenit (MoS2) dan grafit (C). Ngomong-ngomong, mineral "kilat molibdenum" (nama lain untuk molibdenit) digunakan sebagai plumbum untuk pensel yang meninggalkan tanda kelabu kehijauan pada helaian.
Logam molibdenum, 42 unsur sistem berkala Mendeleev, dianggap sebagai tempat kelahiran Sweden. Pada tahun 1758, ahli kimia dan mineralogi dari negara ini, penemu nikel, Axel Cronstedt, mencadangkan bahawa mineral di atas mempunyai sifat yang sama sekali berbeza. Dua dekad kemudian, rakan senegaranya, seorang ahli kimia farmaseutikal dari Köping, Karl Scheele, memperoleh asid molibdik dalam bentuk mendakan putih ("bumi putih") dengan mendidihkan molibdenit dalam asid nitrik pekat. Para saintis secara intuitif memahami bahawa jika asid molibdik dikalsinasi dengan arang batu, maka adalah mungkin untuk mengasingkanlogam. Tidak mempunyai relau yang sesuai, dia menghantar sampel kepada Peter Gjelm, yang pada tahun 1782 mengasingkan logam baru dengan sejumlah besar kekotoran karbida. Rakan sekerja menamakan unsur itu "molibdenum" (rumus dalam jadual berkala ialah Mo).
Logam yang agak tulen diperoleh hanya pada tahun 1817 oleh Jens Berzelius, presiden Akademi Sains Sweden.
Pencirian bahan ringkas
Kaedah pengeluaran mempunyai pengaruh yang besar terhadap sifat fizikal molibdenum dan penampilannya. Logam serbuk, kosong dan batang sebelum pensinteran - kelabu gelap. Palet produk gulung yang diproses lebih kaya - dari hampir hitam hingga perak muda. Ketumpatan molibdenum ialah 10.28 t/m3. Logam cair pada suhu 2623˚С, dan pada 4639˚С ia mendidih. Molibdenum tulen sepenuhnya mempunyai kebolehtempaan dan kemuluran yang sangat baik, yang menjamin penggelek dan pengecapan yang mudah. Bahan kerja dengan diameter sehingga 12 mm, walaupun pada suhu bilik, boleh diikat dengan bebas dengan simpulan berganda atau digulung pada kerajang nipis. Logam mempunyai kekonduksian elektrik yang baik. Kehadiran bendasing meningkatkan kekerasan dan kerapuhan dan sebahagian besarnya menentukan sifat mekanikal molibdenum.
Sambungan Utama
Sebagai sebahagian daripada bahan kompleks, unsur tersebut mempamerkan tahap pengoksidaan yang berbeza daripada +2 kepada yang tertinggi (sebatian terakhir adalah yang paling stabil), yang menentukan sifat kimia molibdenum. Logam ini dicirikan oleh sebatian dengan oksigen dan halogen (MoO3, MoCl5) dan molibdat (garam asid molibdik). Tindak balas pengoksidaan hanya boleh dilakukan pada suhu tinggi (dari 600˚С). Peningkatan selanjutnya akan menyebabkan molibdenum berinteraksi dengan karbon, fosforus, dan sulfur. Ia larut dengan baik dalam nitrik atau asid sulfurik yang dipanaskan.
Asid fosforik, arsenik, borik dan silisik membentuk sebatian kompleks dengan molibdenum. Garam yang paling terkenal dan biasa ialah ammonium phosphomolybdate. Bahan yang mengandungi molibdenum dibezakan oleh palet warna yang luas dan pelbagai warna.
Teknologi benefisiasi bijih molibdenum
Pengeluaran industri molibdenum tulen mutlak dikuasai hanya pada abad ke-20. Pemprosesan kimia bijih molibdenum didahului oleh beneficiationnya: selepas mengisar dalam penghancur dan kilang bola, kaedah utama adalah lima atau enam pengapungan. Hasilnya ialah kepekatan tinggi (sehingga 95%) molibdenum disulfida dalam bahan mentah.
Langkah seterusnya dan paling penting ialah menembak. Di sini kekotoran air, sulfur, sisa reagen pengapungan yang tidak diingini dikeluarkan dan molibdenum disulfida dioksidakan kepada trioksida. Pembersihan selanjutnya boleh dilakukan dalam beberapa cara, tetapi yang berikut adalah yang paling popular:
- kaedah ammonia, di mana sebatian molibdenum dibubarkan sepenuhnya, dan kekotoran disingkirkan;
- sublimasi pada suhu 900 hingga 1100 ˚С. Hasilnya - kepekatan MoO3 meningkat kepada 90-95%.
Pengeluaran industri molibdenum logam
Melalui hidrogen melalui molibdenum trioksida yang telah dimurnikan (di makmal untukpengurangan sering menggunakan karbon atau gas yang mengandungi karbon, aluminium, silikon) mendapatkan serbuk logam. Proses ini berlaku dalam relau tiub khas dengan peningkatan beransur-ansur dalam suhu dari 500 hingga 1000 ˚С.
Rantai proses untuk penghasilan logam molibdenum padat termasuk:
- Menekan. Proses ini berlaku dalam acuan keluli di bawah tekanan sehingga 300 MPa. Komponen pengikat ialah larutan alkohol gliserin. Bahagian maksimum kosong (tikam) tidak melebihi 16 cm2, dan panjangnya ialah 600 cm. Untuk yang lebih besar, bentuk getah atau polimer digunakan. Penekanan berlaku di ruang kerja tempat cecair disuntik di bawah tekanan tinggi.
- Sintering. Ia berlaku dalam dua peringkat. Yang pertama - suhu rendah, berlangsung selama 30-180 minit (bergantung pada saiz bahan kerja), dijalankan dalam relau meredam dalam suasana hidrogen pada suhu 1200 ˚С. Pada peringkat kedua (kimpalan), bahan kerja dipanaskan pada suhu yang hampir dengan takat lebur (2400-2500 ˚С). Akibatnya, keliangan berkurangan dan ketumpatan molibdenum meningkat.
Kosong besar seberat sehingga 3 tan disinter dalam aruhan, rasuk elektron atau relau arka. Proses ini diselesaikan dengan pemprosesan mekanikal produk tersinter.
Deposit terkaya
Molibdenum ialah unsur yang agak jarang berlaku di kerak bumi dan di alam semesta secara keseluruhan. Daripada dua dozen mineral yang wujud dalam alam semula jadi, hanya molibdenit yang mempunyai kepentingan industri yang penting.(MoS2). Sumbernya tidak berkesudahan, dan teknologi untuk mengekstrak logam daripada powellit dan molibdat telah dibangunkan. Bergantung pada komposisi mineral dan bentuk badan bijih, mendapan dibahagikan kepada urat, penyebaran urat dan skarn.
Rizab unsur terbukti global berjumlah 19 juta tan, dengan hampir separuh di China. Sejak tahun 1924, deposit molibdenum terbesar ialah lombong Climax (AS, Colorado) dengan kandungan purata sehingga 0.4%. Selalunya, pengekstrakan bijih molibdenum dijalankan bersama-sama dengan pengekstrakan kuprum dan tungsten.
Di Rusia, rizab molibdenum berjumlah 360 ribu tan. Daripada 10 deposit yang diterokai, hanya 7 telah dibangunkan secara komersial:
- Sorskoe dan Agaskyrskoe (Khakassia);
- Bugdainskoe dan Zhirekenskoe (Transbaikalia Timur);
- Orekitkanskoe (Buryatia);
- Labash (Karelia);
- Tyrnyauz (Utara Caucasus).
Pengeluaran dibuat melalui kaedah terbuka dan tertutup.
Rahsia Pedang Samurai
Selama beberapa abad, tukang senapang dan saintis Eropah telah bergelut dengan misteri ketajaman dan kekuatan pedang Jepun purba dari awal milenium kedua, tidak berjaya mencuba untuk membuat senjata bermata berkualiti tinggi yang sama. Hanya pada penghujung abad XΙX, setelah menemui kekotoran molibdenum dalam keluli Jepun, adalah mungkin untuk menyelesaikan teka-teki ini.
Buat pertama kalinya, penggunaan industri molibdenum sebagai bahan tambahan mengaloi untuk meningkatkan kualiti keluli (memberi kekerasan dan keliatan) dikuasai pada tahun 1891 oleh Schneider& Co dari Perancis.
Perang Dunia Pertama berfungsi sebagai rangsangan penting untuk pembangunan metalurgi molibdenum. Adalah penting bahawa ketebalan perisai hadapan kereta kebal Anglo-Perancis, mudah ditembusi oleh peluru Jerman berkaliber yang sama, dikurangkan daripada 75 mm kepada 25 mm dengan menambahkan 1.5-2% molibdenum pada keluli plat perisai. Ini meningkatkan kekuatan mesin dengan ketara.
Aplikasi molibdenum
Lebih daripada 80% daripada semua molibdenum yang digunakan dalam industri terletak pada metalurgi ferus. Tanpa itu, pengeluaran besi tuang tahan haba, keluli struktur dan alat tidak dapat difikirkan. Satu bahagian berat elemen meningkatkan kualiti keluli adalah bersamaan dengan dua bahagian berat tungsten. Oleh kerana ketumpatan molibdenum adalah dua kali lebih rendah, aloinya jauh lebih unggul dalam kualiti berbanding aloi tungsten pada suhu operasi di bawah 1370 ˚С. Keluli molibdenum lebih sesuai untuk pengkarburan.
Molibdenum mendapat permintaan dalam industri radio-elektronik, kimia dan cat. Dalam kejuruteraan mekanikal, ia digunakan sebagai bahan tahan haba. Dalam pertanian, penyelesaian lemah sebatian unsur dengan ketara meningkatkan penyerapan nutrien oleh tumbuhan. Perlu diingat bahawa dalam dos yang besar, molibdenum mempunyai kesan toksik pada organisma hidup dan tumbuhan, dan memberi kesan negatif kepada alam sekitar.
Kepentingan biologi
Dalam diet manusia dan haiwan, molibdenum adalah salah satu unsur surih yang paling penting. Dalam bentuk bentuk biologi aktif -koenzim molibdenum - (Moco) adalah perlu untuk pelaksanaan proses katabolik dalam tisu hidup.
Penyelidikan dalam bidang aktiviti anti-kanser molibdenum kelihatan sangat menjanjikan. Insiden kanser saluran penghadaman yang tinggi dalam kalangan penduduk bandar Lin Xian (Wilayah Honan, China) telah berkurangan dengan ketara selepas pengenalan baja mineral yang mengandungi molibdenum ke dalam tanah.
Dalam kes-kes yang jarang berlaku kekurangan unsur dalam tubuh manusia, kekeliruan ruang, kecacatan otak, keabnormalan mental dan penyakit saraf teruk lain mungkin berlaku. Dos harian molibdenum untuk orang dewasa adalah dari 100 hingga 300 mcg. Apabila ia meningkat kepada 5-15 mg, keracunan toksik tidak dapat dielakkan, sehingga 50 mg - kematian. Yang paling kaya dengan molibdenum ialah sayur-sayuran berdaun, bijirin, kekacang dan tanaman beri (currant hitam, gooseberry), produk tenusu, telur, hati dan buah pinggang haiwan.
Aspek alam sekitar
Ciri biologi molibdenum mengenakan peningkatan keperluan untuk pelupusan sisa daripada pemprosesan bahan bijih, pematuhan ketat kepada proses teknologi di perusahaan untuk mengelakkan kesan negatif terhadap kesihatan kakitangan dan alam semula jadi.
Semua langkah perlu diambil untuk mengelakkan kemasukan produk yang diproses ke dalam air bawah tanah. Perlu diingat bahawa tumbuhan mempunyai keupayaan untuk menyerap dan mengumpul molibdenum, jadi kandungannya dalam pucuk dan daun mungkin melebihi kepekatan yang dibenarkan. Jisim hijau inimungkin berbahaya kepada haiwan. Untuk mengelakkan angin daripada menyebarkan batu yang digunakan, tempat pembuangan itu ditutup dengan lapisan tanah.
Trend dalam pasaran molibdenum global
Dengan bermulanya krisis kewangan global, penggunaan molibdenum global jatuh sebanyak 9%. Pengecualian adalah China, di mana terdapat peningkatan sehingga 5%. Sambutan terhadap penurunan mendadak dalam permintaan pengguna pada tahun 2009 adalah penurunan dalam jumlah pengeluaran. Ia adalah mungkin untuk mendekati tahap pengeluaran sebelumnya hanya selepas empat tahun, dan pada tahun 2014 maksimum baru 245 ribu tan telah ditetapkan. China kekal sebagai pengguna dan pengeluar utama molibdenum dan produknya.
Ketumpatan molibdenum dan sifat menakjubkan telah menjadikannya amat diperlukan untuk aplikasi keluli dan aloi di mana gabungan berat ringan, kekuatan tinggi dan rintangan kakisan diperlukan. Pertumbuhan yang diramalkan dalam bilangan loji kuasa nuklear, tenaga lain dan kemudahan perindustrian, pembangunan medan minyak dan gas baharu dalam keadaan teruk di Far North dan Artik pasti akan membawa kepada peningkatan dalam permintaan untuk molibdenum dan derivatifnya.
