Molypden kim loại có tên gọi bên ngoài giống với molypden disulfide với quặng chì - galena (tên tiếng Hy Lạp của chì là molybdos).
Lịch sử khám phá phần tử
Vào thời Trung cổ ở Châu Âu, molypden được gọi là ba khoáng chất có thành phần khác nhau, nhưng gần như giống nhau về màu sắc và cấu trúc của khoáng chất - galena (Pbs), molypdenit (MoS2) và than chì (C). Nhân tiện, khoáng chất "molypden óng ánh" (một tên gọi khác của molypdenit) được sử dụng làm chì cho bút chì để lại vết xám xanh trên tờ giấy.
Molypden kim loại, 42 nguyên tố của hệ thống tuần hoàn Mendeleev, được coi là nơi sản sinh ra Thụy Điển. Năm 1758, nhà hóa học và khoáng vật học đến từ đất nước này, người phát hiện ra niken, Axel Cronstedt, cho rằng các khoáng chất trên có bản chất hoàn toàn khác. Hai thập kỷ sau, người đồng hương của ông, nhà hóa dược học ở Köping, Karl Scheele, đã thu được axit molybdic ở dạng kết tủa trắng ("đất trắng") bằng cách đun sôi molybdenit trong axit nitric đậm đặc. Nhà khoa học hiểu một cách trực quan rằng nếu nung axit molybdic với than, thì có thể phân lập đượckim loại. Không có một lò luyện phù hợp, ông gửi mẫu đến Peter Gjelm, người vào năm 1782 đã cô lập một kim loại mới với một lượng lớn tạp chất cacbua. Các đồng nghiệp đặt tên cho nguyên tố là "molypden" (công thức trong bảng tuần hoàn là Mo).
Kim loại tương đối tinh khiết chỉ được thu được vào năm 1817 bởi Jens Berzelius, chủ tịch của Viện Hàn lâm Khoa học Thụy Điển.
Đặc tính của chất đơn giản
Phương pháp sản xuất có ảnh hưởng lớn đến các tính chất vật lý của molypden và sự xuất hiện của nó. Kim loại dạng bột, phôi và que trước khi thiêu kết - màu xám đen. Bảng màu của các sản phẩm cán đã qua xử lý phong phú hơn nhiều - từ gần như đen đến bạc nhạt. Mật độ của molypden là 10,28 t / m3. Kim loại nóng chảy ở nhiệt độ 2623˚С, và ở nhiệt độ 4639˚С thì sôi. Molypden hoàn toàn tinh khiết có tính dễ uốn và độ dẻo tuyệt vời, đảm bảo dễ dàng cán và dập. Một phôi có đường kính đến 12 mm, ngay cả ở nhiệt độ phòng, có thể được buộc tự do bằng một nút kép hoặc cuộn ra thành một lá mỏng. Là kim loại có tính dẫn điện tốt. Sự hiện diện của các tạp chất làm tăng độ cứng và độ giòn và quyết định phần lớn các tính chất cơ học của molypden.
Kết nối chính
Là một phần của các chất phức tạp, nguyên tố thể hiện mức độ oxi hóa khác nhau từ +2 đến cao nhất (các hợp chất sau là ổn định nhất), điều này quyết định các tính chất hóa học của molipđen. Kim loại này được đặc trưng bởi các hợp chất với oxy và halogen (MoO3, MoCl5) và molybdat (muối của axit molybdic). Phản ứng oxy hóa chỉ thực hiện được ở nhiệt độ cao (từ 600˚С). Sự gia tăng hơn nữa sẽ khiến molypden tương tác với carbon, phốt pho và lưu huỳnh. Nó hòa tan tốt trong axit nitric hoặc axit sunfuric đun nóng.
Axit photphoric, asen, boric và silicic tạo thành các hợp chất phức tạp với molypden. Muối nổi tiếng và phổ biến nhất là amoni phosphomolybdate. Các chất có chứa molypden được phân biệt bằng bảng màu rộng và nhiều sắc thái khác nhau.
Công nghệ thụ hưởng quặng molypden
Sản xuất công nghiệp molypden hoàn toàn tinh khiết chỉ được làm chủ trong thế kỷ 20. Quá trình xử lý hóa học đối với quặng molypden có trước tác dụng của nó: sau khi nghiền trong máy nghiền và máy nghiền bi, phương pháp chính là tuyển nổi năm hoặc sáu. Kết quả là nồng độ cao (lên đến 95%) molypden disulfide trong nguyên liệu.
Bước tiếp theo và quan trọng nhất là bắn. Tại đây các tạp chất không mong muốn của nước, lưu huỳnh, dư lượng của thuốc thử tuyển nổi được loại bỏ và molypden disulfide được oxy hóa thành trioxit. Có thể làm sạch thêm theo một số cách, nhưng những cách sau đây là phổ biến nhất:
- phương pháp amoniac, trong đó các hợp chất molypden được hòa tan hoàn toàn và các tạp chất được loại bỏ;
- thăng hoa ở nhiệt độ 900 đến 1100 ˚С. Kết quả - nồng độ của MoO3tăng lên 90-95%.
Sản xuất công nghiệp molypden kim loại
Truyền hydro qua molypden trioxit tinh khiết (trong các phòng thí nghiệm chokhử thường dùng cacbon hoặc các khí có cacbon, nhôm, silic) được kim loại dạng bột. Quá trình này diễn ra trong các lò nung ống đặc biệt với nhiệt độ tăng dần từ 500 đến 1000 ˚С.
Chuỗi quy trình sản xuất kim loại molypden nhỏ gọn bao gồm:
- Bấm. Quá trình này diễn ra trong khuôn thép dưới áp suất lên đến 300 MPa. Thành phần liên kết là một dung dịch rượu của glycerin. Tiết diện tối đa của các khoảng trống (vết đâm) không vượt quá 16 cm2và chiều dài là 600 cm. Đối với những ô trống lớn hơn, các dạng cao su hoặc polyme được sử dụng. Quá trình ép diễn ra trong các buồng làm việc, nơi chất lỏng được bơm vào dưới áp suất cao.
- Thiêu kết. Nó xảy ra trong hai giai đoạn. Đầu tiên - nhiệt độ thấp, kéo dài 30-180 phút (tùy thuộc vào kích thước của phôi), được thực hiện trong lò nung trong môi trường hydro ở nhiệt độ 1200 ˚С. Ở giai đoạn thứ hai (hàn), phôi được nung nóng đến nhiệt độ gần với điểm nóng chảy (2400-2500 ˚С). Kết quả là, độ xốp giảm và mật độ molypden tăng lên.
Phôi lớn nặng tới 3 tấn được thiêu kết trong lò cảm ứng, tia điện tử hoặc lò hồ quang. Quá trình này được hoàn thành bằng quá trình gia công cơ học các sản phẩm thiêu kết.
Tiền gửi dồi dào nhất
Molypden là một nguyên tố khá hiếm trong vỏ trái đất và trong vũ trụ nói chung. Trong số hai tá khoáng chất tồn tại trong tự nhiên, chỉ có molybdenit là có tầm quan trọng đáng kể trong công nghiệp.(MoS2). Nguồn tài nguyên của nó không phải là vô tận, và các công nghệ chiết xuất kim loại từ bột và molypd đã được phát triển. Tùy thuộc vào thành phần khoáng chất và hình dạng của các thân quặng, trầm tích được chia thành dạng mạch, dạng phân tán và dạng trượt.
Trữ lượng đã được chứng minh toàn cầu của nguyên tố này lên tới 19 triệu tấn, với gần một nửa ở Trung Quốc. Kể từ năm 1924, mỏ molypden lớn nhất là mỏ Climax (Mỹ, Colorado) với hàm lượng trung bình lên đến 0,4%. Thông thường, việc khai thác quặng molypden được thực hiện cùng với việc khai thác đồng và vonfram.
Ở Nga, trữ lượng molypden lên tới 360 nghìn tấn. Trong số 10 khoản tiền gửi được thăm dò, chỉ có 7 khoản được phát triển thương mại:
- Sorskoe và Agaskyrskoe (Khakassia);
- Bugdainskoe và Zhirekenskoe (Đông Transbaikalia);
- Orekitkanskoe (Buryatia);
- Labash (Karelia);
- Tyrnyauz (Bắc Caucasus).
Sản xuất được thực hiện theo cả hai phương pháp đóng và mở.
Bí mật của những thanh kiếm Samurai
Trong nhiều thế kỷ, các nhà khoa học và thợ chế tạo súng ở châu Âu đã phải vật lộn với bí ẩn về độ sắc bén và sức mạnh của kiếm Nhật cổ từ đầu thiên niên kỷ thứ hai, nhưng không thành công khi cố gắng tạo ra những vũ khí có lưỡi chất lượng cao tương tự. Chỉ vào cuối thế kỷ XΙX, khi phát hiện ra tạp chất molypden trong thép Nhật Bản, người ta mới giải được câu đố này.
Lần đầu tiên, việc sử dụng công nghiệp molypden như một chất phụ gia tạo hợp kim để cải thiện chất lượng của thép (tạo cho nó độ cứng và độ dẻo dai) được làm chủ vào năm 1891 bởi Schneider& Co từ Pháp.
Chiến tranh thế giới thứ nhất là một kích thích đáng kể cho sự phát triển của luyện kim molypden. Điều quan trọng là độ dày của giáp trước của xe tăng Anh-Pháp, dễ bị xuyên thủng bởi đạn pháo cùng cỡ nòng của Đức, đã giảm từ 75 mm xuống 25 mm bằng cách thêm 1,5-2% molypden vào thép của các tấm giáp. Điều này làm tăng đáng kể sức mạnh của máy.
Ứng dụng của molypden
Hơn 80% molypden được sử dụng trong ngành công nghiệp thuộc về luyện kim màu. Không có nó, việc sản xuất gang, thép kết cấu và công cụ chịu nhiệt là không thể tưởng tượng được. Một phần trọng lượng của phần tử cải thiện chất lượng thép tương đương với hai phần trọng lượng của vonfram. Vì mật độ của molypden nhỏ hơn hai lần, nên các hợp kim của nó có chất lượng vượt trội hơn đáng kể so với các hợp kim vonfram ở nhiệt độ hoạt động dưới 1370 ˚С. Thép molypden cho phép thấm cacbon tốt hơn.
Molypden đang có nhu cầu trong các ngành công nghiệp vô tuyến điện tử, hóa chất và sơn. Trong kỹ thuật cơ khí, nó được sử dụng như một vật liệu chịu nhiệt. Trong nông nghiệp, dung dịch yếu của các hợp chất nguyên tố cải thiện đáng kể sự hấp thụ chất dinh dưỡng của cây trồng. Cần lưu ý rằng ở liều lượng lớn, molypden có tác dụng độc hại đối với các sinh vật sống và thực vật, và ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường.
Ý nghĩa sinh học
Trong chế độ ăn uống của người và động vật, molypden là một trong những nguyên tố vi lượng quan trọng nhất. Dưới dạng một dạng sinh học hoạt động -molypden coenzyme - (Moco) cần thiết cho việc thực hiện các quá trình dị hóa trong các mô sống.
Nghiên cứu trong lĩnh vực hoạt động chống ung thư của molypden có vẻ rất hứa hẹn. Tỷ lệ mắc bệnh ung thư đường tiêu hóa cao của người dân thị trấn Lin Xian (tỉnh Hồ Nam, Trung Quốc) đã giảm đáng kể sau khi đưa phân khoáng có chứa molypden vào đất.
Trong một số ít trường hợp cơ thể con người bị thiếu hụt nguyên tố, có thể bị mất phương hướng về không gian, khuyết tật não, bất thường về tâm thần và các bệnh thần kinh nghiêm trọng khác. Liều molypden hàng ngày cho một người lớn là từ 100 đến 300 mcg. Khi nó được tăng lên 5-15 mg, ngộ độc độc hại là không thể tránh khỏi, lên đến 50 mg - tử vong. Các loại thực phẩm giàu molypden nhất là các loại rau ăn lá, ngũ cốc, các loại đậu và quả mọng (cây nho đen, quả lý gai), các sản phẩm từ sữa, trứng, gan và thận của động vật.
Các khía cạnh môi trường
Đặc tính sinh học của molypden đặt ra yêu cầu ngày càng cao đối với việc xử lý chất thải từ quá trình chế biến quặng, tuân thủ nghiêm ngặt quy trình công nghệ tại doanh nghiệp để ngăn chặn tác động tiêu cực đến sức khỏe của người lao động và thiên nhiên.
Tất cả các biện pháp cần được thực hiện để ngăn chặn sự xâm nhập của các sản phẩm đã qua chế biến vào nước ngầm. Cần lưu ý rằng thực vật có khả năng hấp thụ và tích lũy molipđen nên hàm lượng của nó trong chồi và lá có thể vượt quá nồng độ cho phép. Khối lượng màu xanh lá cây nàycó thể gây nguy hiểm cho động vật. Để tránh gió làm lan rộng đất đá đã qua sử dụng, các bãi thải được bao phủ bởi một lớp đất.
Xu hướng trên thị trường molypden toàn cầu
Với sự khởi đầu của cuộc khủng hoảng tài chính toàn cầu, tiêu thụ molypden toàn cầu đã giảm 9%. Ngoại lệ là Trung Quốc, nơi có mức tăng lên tới 5%. Đáp ứng của sự sụt giảm nhu cầu tiêu dùng mạnh mẽ trong năm 2009 là sự sụt giảm về khối lượng sản xuất. Có thể đạt được mức sản lượng trước đó chỉ sau 4 năm, và vào năm 2014, mức tối đa mới là 245 nghìn tấn đã được đặt ra. Trung Quốc vẫn là nước tiêu thụ và sản xuất chính molypden và các sản phẩm của nó.
Mật độ
Molypden và các đặc tính tuyệt vời củaMolypden đã làm cho nó trở nên không thể thiếu đối với các ứng dụng thép và hợp kim, nơi yêu cầu sự kết hợp của trọng lượng nhẹ, độ bền cao và khả năng chống ăn mòn. Sự tăng trưởng dự đoán về số lượng nhà máy điện hạt nhân, các cơ sở năng lượng và công nghiệp khác, sự phát triển của các mỏ dầu và khí đốt mới trong điều kiện khắc nghiệt của vùng Viễn Bắc và Bắc Cực chắc chắn sẽ dẫn đến sự gia tăng nhu cầu về molypden và các dẫn xuất của nó.
