Das Metall Molybdän verdankt seinen Namen der äußerlichen Ähnlichkeit von Molybdändisulfid mit Bleierz - Bleiglanz (der griechische Name für Blei ist Molybdos).
Element-Entdeckungsverlauf
Im Mittel alter wurde Molybdän in Europa als drei Mineralien unterschiedlicher Zusammensetzung bezeichnet, die jedoch in Farbe und Struktur dem Mineral fast ähnlich sind - Bleiglanz (Pbs), Molybdänit (MoS2) und Graphit (C). Übrigens wurde das Mineral "Molybdänglanz" (ein anderer Name für Molybdänit) als Mine für Bleistifte verwendet, die einen grünlich-grauen Fleck auf dem Blatt hinterließen.
Molybdänmetall, 42 Elemente des Periodensystems von Mendelejew, gilt als Geburtsort Schwedens. 1758 schlug der Chemiker und Mineraloge aus diesem Land, der Entdecker des Nickels, Axel Cronstedt, vor, dass die oben genannten Mineralien eine völlig andere Natur haben. Zwei Jahrzehnte später gewann sein Landsmann, der Köpinger pharmazeutische Chemiker Karl Scheele, durch Kochen von Molybdänit in konzentrierter Salpetersäure Molybdänsäure in Form eines weißen Niederschlags („weiße Erde“). Der Wissenschaftler verstand intuitiv, dass es möglich ist, Molybdänsäure zu isolieren, wenn sie mit Kohle kalziniert wirdMetall. Da er keinen geeigneten Ofen hatte, schickte er Proben an Peter Gjelm, der 1782 ein neues Metall mit einer großen Menge an Karbidverunreinigungen isolierte. Kollegen nannten das Element „Molybdän“(die Formel im Periodensystem lautet Mo).
Relativ reines Metall wurde erst 1817 von Jens Berzelius, Präsident der Schwedischen Akademie der Wissenschaften, erh alten.
Charakterisierung einer einfachen Substanz
Das Herstellungsverfahren hat einen großen Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften von Molybdän und sein Aussehen. Metallpulver, Rohlinge und Stäbe vor dem Sintern - dunkelgrau. Die Palette der verarbeiteten Walzprodukte ist viel reichh altiger - von fast schwarz bis hellsilber. Die Dichte von Molybdän beträgt 10,28 t/m3. Das Metall schmilzt bei einer Temperatur von 2623 ° C und bei 4639 ° C siedet es. Völlig reines Molybdän hat eine hervorragende Formbarkeit und Duktilität, die ein leichtes Walzen und Stanzen garantiert. Ein Werkstück mit einem Durchmesser von bis zu 12 mm kann auch bei Raumtemperatur frei mit einem Doppelknoten gebunden oder zu einer dünnen Folie ausgerollt werden. Das Metall hat eine gute elektrische Leitfähigkeit. Das Vorhandensein von Verunreinigungen erhöht die Härte und Sprödigkeit und bestimmt maßgeblich die mechanischen Eigenschaften von Molybdän.
Große Verbindungen
Als Teil komplexer Substanzen weist das Element einen unterschiedlichen Oxidationsgrad von +2 bis zum höchsten auf (letztere Verbindungen sind die stabilsten), was die chemischen Eigenschaften von Molybdän bestimmt. Charakteristisch für dieses Metall sind Verbindungen mit Sauerstoff und Halogenen (MoO3, MoCl5) und Molybdate (Salze der Molybdänsäure). Oxidationsreaktionen sind nur bei hohen Temperaturen (ab 600˚С) möglich. Eine weitere Erhöhung wird dazu führen, dass Molybdän mit Kohlenstoff, Phosphor und Schwefel wechselwirkt. Es löst sich gut in Salpeter- oder erhitzter Schwefelsäure.
Phosphor-, Arsen-, Bor- und Kieselsäure bilden mit Molybdän komplexe Verbindungen. Das bekannteste und gebräuchlichste Salz ist Ammoniumphosphomolybdat. Molybdänh altige Substanzen zeichnen sich durch eine breite Farbpalette und verschiedene Farbtöne aus.
Technologie zur Aufbereitung von Molybdänerzen
Die industrielle Produktion von absolut reinem Molybdän wurde erst im 20. Jahrhundert beherrscht. Der chemischen Aufbereitung des Molybdänerzes geht dessen Aufbereitung voraus: Nach dem Mahlen in Brechern und Kugelmühlen ist das Hauptverfahren die fünf- oder sechsfache Flotation. Das Ergebnis ist eine hohe Konzentration (bis zu 95 %) an Molybdändisulfid im Rohmaterial.
Der nächste und wichtigste Schritt ist das Schießen. Hier werden unerwünschte Verunreinigungen wie Wasser, Schwefel, Reste von Flotationsreagenzien entfernt und Molybdändisulfid zu Trioxid oxidiert. Eine weitere Reinigung ist auf mehrere Arten möglich, aber die folgenden sind die beliebtesten:
- Ammoniakverfahren, bei dem Molybdänverbindungen vollständig gelöst und Verunreinigungen entfernt werden;
- Sublimation bei einer Temperatur von 900 bis 1100 ˚С. Das Ergebnis - die Konzentration von MoO3 steigt auf 90-95%.
Industrielle Produktion von metallischem Molybdän
Durchleiten von Wasserstoff durch gereinigtes Molybdäntrioxid (in Laboratorien fürReduktionen verwenden oft Kohlenstoff oder kohlenstoffh altige Gase, Aluminium, Silizium) erh alten Metallpulver. Der Prozess findet in speziellen Rohröfen mit allmählicher Temperaturerhöhung von 500 auf 1000 ˚С statt.
Die Prozesskette zur Herstellung von kompaktem Molybdänmetall umfasst:
- Drücken. Der Prozess findet in Stahlformen unter einem Druck von bis zu 300 MPa statt. Die Bindungskomponente ist eine Alkohollösung von Glycerin. Der maximale Querschnitt der Rohlinge (Stabs) überschreitet 16 cm2 nicht und die Länge beträgt 600 cm. Für größere werden Gummi- oder Polymerformen verwendet. Das Pressen erfolgt in Arbeitskammern, in denen Flüssigkeit unter hohem Druck eingespritzt wird.
- Sintern. Es geschieht in zwei Phasen. Die erste - Niedertemperatur, die 30-180 Minuten dauert (abhängig von der Größe des Werkstücks), wird in Muffelöfen in einer Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 1200 ˚С durchgeführt. In der zweiten Stufe (Schweißen) wird das Werkstück auf eine Temperatur nahe dem Schmelzpunkt (2400-2500 ˚С) erhitzt. Dadurch nimmt die Porosität ab und die Dichte des Molybdäns zu.
Große Rohlinge mit einem Gewicht von bis zu 3 Tonnen werden in Induktions-, Elektronenstrahl- oder Lichtbogenöfen gesintert. Der Prozess wird durch mechanische Bearbeitung von gesinterten Produkten vervollständigt.
Höchste Einzahlungen
Molybdän ist ein ziemlich seltenes Element in der Erdkruste und im Universum insgesamt. Von den zwei Dutzend Mineralien, die in der Natur vorkommen, ist nur Molybdänit von bedeutender industrieller Bedeutung.(MoS2). Seine Ressourcen sind nicht endlos, und es wurden bereits Technologien zur Gewinnung von Metall aus Powelliten und Molybdaten entwickelt. Je nach mineralischer Zusammensetzung und Form der Erzkörper werden die Lagerstätten in Ader, Ader eingesprengt und Skarn unterteilt.
Die weltweit nachgewiesenen Reserven des Elements belaufen sich auf 19 Millionen Tonnen, davon fast die Hälfte in China. Größtes Molybdänvorkommen seit 1924 ist die Climax-Mine (USA, Colorado) mit einem durchschnittlichen Geh alt von bis zu 0,4 %. Oft wird die Gewinnung von Molybdänerzen zusammen mit der Gewinnung von Kupfer und Wolfram durchgeführt.
In Russland belaufen sich die Molybdänreserven auf 360.000 Tonnen. Von den 10 erkundeten Lagerstätten wurden nur 7 kommerziell erschlossen:
- Sorskoe und Agaskyrskoe (Chakassien);
- Bugdainskoe und Zhirekenskoe (Osttransbaikalien);
- Orekitkanskoe (Burjatien);
- Labash (Karelien);
- Tyrnyauz (Nordkaukasus).
Die Produktion erfolgt sowohl nach offenen als auch nach geschlossenen Methoden.
Das Geheimnis der Samurai-Schwerter
Seit mehreren Jahrhunderten kämpfen europäische Büchsenmacher und Wissenschaftler seit Beginn des zweiten Jahrtausends mit dem Geheimnis der Schärfe und Stärke alter japanischer Schwerter und versuchen erfolglos, dieselben hochwertigen Blankwaffen herzustellen. Erst Ende des XΙX Jahrhunderts, nachdem Molybdänverunreinigungen in japanischem Stahl entdeckt wurden, konnte dieses Rätsel gelöst werden.
Die industrielle Verwendung von Molybdän als Legierungszusatz zur Verbesserung der Stahlqualität (Härte und Zähigkeit) wurde erstmals 1891 von Schneider beherrscht& Co aus Frankreich.
Der Erste Weltkrieg war ein wichtiger Impuls für die Entwicklung der Molybdänmetallurgie. Es ist bezeichnend, dass die Dicke der Frontpanzerung der anglo-französischen Panzer, die leicht von deutschen Granaten des gleichen Kalibers durchbohrt werden konnte, von 75 mm auf 25 mm reduziert wurde, indem dem Stahl der Panzerplatten 1,5-2% Molybdän hinzugefügt wurden. Dadurch wurde die Stärke der Maschine deutlich erhöht.
Anwendung von Molybdän
Mehr als 80 % des gesamten in der Industrie verwendeten Molybdäns fällt in der Eisenmetallurgie an. Ohne sie ist die Produktion von hitzebeständigen Guss-, Bau- und Werkzeugstählen nicht denkbar. Ein Gewichtsteil des Elements verbessert die Qualität von Stahl und entspricht zwei Gewichtsteilen Wolfram. Da die Dichte von Molybdän zweimal geringer ist, sind seine Legierungen Wolframlegierungen bei Betriebstemperaturen unter 1370 ˚С qualitativ deutlich überlegen. Molybdänstähle eignen sich besser zum Aufkohlen.
Molybdän ist in der Radioelektronik-, Chemie- und Lackindustrie gefragt. Im Maschinenbau wird es als hitzebeständiger Werkstoff eingesetzt. In der Landwirtschaft verbessern schwache Lösungen von Elementverbindungen die Aufnahme von Nährstoffen durch Pflanzen erheblich. Es sollte beachtet werden, dass Molybdän in großen Dosen eine toxische Wirkung auf lebende und pflanzliche Organismen hat und die Umwelt negativ beeinflusst.
Biologische Bedeutung
In der Ernährung von Mensch und Tier ist Molybdän eines der wichtigsten Spurenelemente. In Form einer aktiven biologischen Form -Molybdän-Coenzym - (Moco) ist für die Durchführung katabolischer Prozesse in lebenden Geweben notwendig.
Die Forschung auf dem Gebiet der Anti-Krebs-Aktivität von Molybdän sieht sehr vielversprechend aus. Eine hohe Inzidenz von Magen-Darm-Krebs bei der Bevölkerung der Stadt Lin Xian (Provinz Honan, China) wurde nach dem Einbringen von molybdänh altigen Mineraldüngern in den Boden deutlich reduziert.
In seltenen Fällen von Elementmangel im menschlichen Körper können sich räumliche Orientierungslosigkeit, Gehirndefekte, geistige Anomalien und andere schwere Nervenerkrankungen entwickeln. Die tägliche Molybdändosis für einen Erwachsenen beträgt 100 bis 300 mcg. Wenn es auf 5-15 mg erhöht wird, ist eine toxische Vergiftung unvermeidlich, bis zu 50 mg - Tod. Am reichsten an Molybdän sind Blattgemüse, Getreide, Hülsenfrüchte und Beerenfrüchte (schwarze Johannisbeere, Stachelbeere), Milchprodukte, Eier, Leber und Nieren von Tieren.
Umweltaspekte
Die biologischen Eigenschaften von Molybdän stellen erhöhte Anforderungen an die Entsorgung von Abfällen aus der Verarbeitung von Erzmaterial, strenge Einh altung des technologischen Prozesses in Unternehmen, um negative Auswirkungen auf die Gesundheit der Beschäftigten und die Natur zu vermeiden.
Es sollten alle Maßnahmen ergriffen werden, um das Eindringen verarbeiteter Produkte in das Grundwasser zu verhindern. Es ist zu beachten, dass Pflanzen Molybdän aufnehmen und anreichern können, sodass sein Geh alt in Trieben und Blättern die zulässigen Konzentrationen überschreiten kann. Diese grüne Massekann für Tiere gefährlich sein. Um zu verhindern, dass Winde das gebrauchte Gestein verbreiten, werden die Halden mit einer Erdschicht bedeckt.
Trends auf dem globalen Molybdänmarkt
Mit Beginn der globalen Finanzkrise sank der weltweite Molybdänverbrauch um 9 %. Ausnahme war China, wo es eine Steigerung von bis zu 5 % gibt. Die Reaktion auf den starken Rückgang der Verbrauchernachfrage im Jahr 2009 war ein Rückgang der Produktionsmengen. Erst nach vier Jahren konnte das bisherige Produktionsniveau wieder erreicht werden, 2014 wurde ein neues Maximum von 245 Tsd. Tonnen festgelegt. China bleibt der Hauptverbraucher und -produzent von Molybdän und seinen Produkten.
Die Dichte und erstaunlichen Eigenschaften von Molybdän haben es für Stahl- und Legierungsanwendungen unverzichtbar gemacht, bei denen eine Kombination aus geringem Gewicht, hoher Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist. Das prognostizierte Wachstum der Anzahl von Kernkraftwerken, anderen Energie- und Industrieanlagen, die Erschließung neuer Öl- und Gasfelder unter den rauen Bedingungen des hohen Nordens und der Arktis wird unweigerlich zu einer steigenden Nachfrage nach Molybdän und seinen Derivaten führen.
