lions-store.ru → Разгрузочные дни

Химические свойства молибдена. Химически чистый молибден представляет собой серовато-белый, тугоплавкий металл

Свойства молибдена очень полезны людям. Ведь молибден , добавленный в сплавы, увеличивает их сопротивляемость к скалыванию. Ножи и прочие предметы для резки, а так же сверла изготавливаются исключительно из сталей с примесью редкого металла. Интересно, что технология была забыта на века. До 19-го века ученые пытались разгадать секрет мечей самураев Японии, выкованных еще в Средневековье. На рубеже 20-го столетия физики и химики, наконец, открыли наличие в стали для орудий молибдена. Именно он делал мечи исключительно прочными и долговечными.

Молибден формула Мо.Элемент не встречается в чистом виде. Содержания молибдена в минералах равномерно рассеянно в земной коре, что делает добычу нецелесообразной. Иногда обнаруживают лишь скопления руды молебденит. Крупнейшее ее месторождение разрабатывают в американском штате Колорадо.

Для того, чтобы на орудиях не было сколов требуется 6-процентная добавка молибдена в сплав. Этот элемент известен и тем, что делает детали более стойкими к высоким температурам. Многие заводские печи и прочие емкости, генерирующие, к примеру, пар делают из молибденовых сплавов. Они применяются и в автомобильной промышленности для распределительных валов и клапанов.

Арматуры, трубы требуют молибденовых «вливаний» для улучшения антикоррозийных свойств. Составы с металлом – единственные, подходящие для производства самолетов. Пассажирские лайнеры современности внушительных размеров. Сталь без «добавки» не протягивается до таких параметров лишь при условии толстой стенки. Для авиатехники же требуются тонкие листы. Такие, возможно, получить только из сплавов с молибденом.

При температуре от 600-от до 900-от градусов Цельсия молибден металл активно окисляется и образуется оксид молибдена . Он впитывает кислород, когда над его поверхностью проносят неон и аргон. Так люди очищают эти благородные газы от лишней примеси.

Без молибдена были бы не те шубки и дубленки. Металл добавляют в дубильные смеси. Для них используют соли молибденовой кислоты. Не будь рецепта, не удалось бы получать столь мягкую и эластичную кожу.

Даже нефтяная промышленность зиждется на молибдене. Он необходим при крекинге органики. Так называют процесс расщепления нефти.

В сфере образования почитают минерал молибденит. Его, как и графит, используют для стержней карандашей. Минерал очень мягкий. Его структура чешуйчатая. При малейшем нажатии, чешуйки отделяются, оставаясь на бумаге в виде букв и прочих символов.

Обращаются к металлу со свинцовым блеском и люди искусства. Элемент добавляют в красящие составы, в частности, эмаль. С молибденом в составе, она проще, более тонким слоем распределяется по обрабатываемой поверхности, лучше сцепляется с ней.

Ювелиры научились заменять молибденом платину. Металл похож на благородный элемент внешне, не окисляется при рядовых температурах. Те, кто делают украшения, собираются взять на вооружение и открытие, сделанное физиками США.

Они, не остановились на внешнем сходстве простого элемента с драгоценным. Ученые изменили решетку молибдена, максимально приблизив его к платине. Для опытов понадобилось соединение никеля с героем статьи и азот. В присутствии этого газа, молекулярная решетка молибдена расширилась, плотность электронов в ней возросла. Именно такими параметрами отличается платина.

Американцы экспериментировали, в надежде создать новые электрокатализаторы, необходимые в сфере энергетики. Сейчас детали изготавливают из платины, что весьма накладно. Открытие позволит снизить расходы промышленников, а, следовательно, и потребителей. Ювелиры же смогут не просто заменять платину, а фактически, создавать ее искусственный аналог.

Слово «молибден» греческое. На древнем языке понятие означает «свинец». Его блеск схож с свечением металла №42. Вот и назвал шведский химик Шееле молибден молибденом. Ученый выделил его в виде оксида в 1778-ом году. Чистый же металл смог получить уже другой химик, соотечественник Шееле, — Гьельм. Случилось это в 1782-ом. Именно тогда оксид молибдена был восстановлен углеродом, что и привело к появлению металла со свинцовым блеском без всяких примесей.

Россия обладает 10-ю месторождениями элемента №42. Семь рудников разрабатываются в промышленных масштабах. Добывают металл и в соседнем Китае. Молибденом гордятся 7 провинций Поднебесной: — Шаньси, Ляонин, Хэбэй, Гирин, Дзянси, Шандун и Хэнань. Есть залежи в Канаде. США уступает по количеству месторождений но, как уже указывалось, занимает первое место по запасам молибдена, залегающего в Колорадо.

Молибден нужен не только промышленникам, но и организму. Металл – постоянная составляющая живых существ. Элемент №42 регулирует обменные процессы, удерживает в органах фтор, помогая тем самым зубам оставаться крепкими. Без молибдена клетки не способны расти, развиваться. Металл способствует синтезу аскорбиновой кислоты, обеспечивает нормальное дыхание тканей. Не будет дыхания, не будет жизни. Кстати, ее именно поэтому нет на Марсе, предполагают ученые. Они заявляют, что на красной планете не зародилась жизнь, поскольку не было молибдена.

Организму нужны 75-300 микрокилограмм в сутки. И меньшие и большие дозы вредны. Кладезь молибдена – листовые овощи, зерно, бобовые, семена подсолнуха и чеснок. Так что, последний, не только защищает от простуды и повышает иммунитет. Чеснок еще и помогает вырабатываться красным травяным тельцам, запускает дыхание клеток и не только.

Благодаря свойствам применение молибдена в промышленности широко распространено в России и мире. Металлургия, авиационная промышленность, машиностроение, сельское хозяйство - это не весь список, где применяют этот стратегический металл. Он настолько восстребован, что цена молибдена неуклонно растет год от года.

Характеристика материала

Физические свойства . Молибден - редкоземельный металл серого цвета, внешне похож на свинец . Температура плавления 2619 ºС.
Отличается повышенной пластичностью. Модуль Юнга 336 ГПа, что в 1,5 раза больше, чем у стали. Плотность составляет 10,2 г\см3. Самым жаростойким металлом считается вольфрам. Но касаемо удельной жаропрочности при температурах до 1400 ºС, молибден не имеет конкурентов. Молибден имеет низкое значение коэффициента линейного расширения. При изменении температуры на 1000 ºС, его размер увеличится всего на 0,0049 мм.

Теплопроводность составляет 300 Вт\м К. Электросопротивление 5,6 мкОМ см. После предварительной механической и термической обработок прочность металла может составлять 20-23 кг\мм2. Обладает парамагнитными свойствами.

Среди недостатков отметим низкую пластичность при температурах ниже -30 ºС.

Химические свойства . Молибден полностью устойчив к воздействию окружающей среды в обычных атмосферных условиях. Процесс окисления начинается при 420 ºС, образуя соединение низкой твердости оксид молибдена.

Молибден инертен к водороду при температуре до 2620 ºС. Нейтрален к таким элементам как углерод, фтор, кремний, азот, сера. Молибден не вступает в химические реакции с основными видами кислот: соляная, серная, азотная, фтористая.

Технологические свойства . В условиях комнатной температуры молибденовый круг радиусом 5 мм может быть завязан в узел без использования специального оборудования или быть раскатанным до толщины 0,1 мм. Такая податливость металла способствует получению разных видов профильного проката.

Молибден хорошо обрабатывается методом резания при условии применения смазочно-охлаждающей жидкости на основе серы.

Молибден не выделяется качеством сварных швов. Относится к 3 группе свариваемости. Процесс сварки осуществляется дуговым методом. Для придания сварным соединениям большей пластичности зона контакта должна находиться в среде защитных газов. Предпочтение здесь отдается гелию или аргону.

Биологические свойства . Молибден содержится в организме человека в пределах 8-10 мг. Прежде всего, он влияет на протекание анаболических процессов. Усиливает воздействие витамина С, тем самым способствует усилению иммунной системы. Молибден является регулятором меди, предотвращает ее накапливание в крови.

Молибденовые сплавы имеют характерную особенность химического состава - низкий процент содержания легирующих элементов. Только двухкомпонентные твердые растворы имеют значительный процент вольфрама в своем составе (до 50%).

Основными отечественными марками молибденового сплава являются:

Молибденовый сплав ЦМ-2А . Легирующими добавками служат титан (0,07-03%) и цирконий (0,07-0,15%). Помимо данных элементов может включать карбидные фазы (до 0,004%). Предел прочности составляет 30 кг\мм2. Значительно падает после прохождения температурного порога в 1200 С. Основные преимущества сплава - технологичность и пластичность, которые дают возможность получения из него производственных полуфабрикатов.
Молибденовый сплав ВМ-1 значительно не отличается от вышеописанного сплава. Имеет аналогичные показатели как химических, так и механических свойств.
Молибденовый ВМ-2 имеет в своем составе больший процент циркония, делая его более жаростойким. Это позволяет ему выдерживать температуры в 1300-1400 С окружающей среды. Обладает пределом прочности 48 кг\мм2, в 1,6 раза выше чем у ЦМ-2А.
Дополнительное легирование молибденового сплава ВМ-3 титаном (1,3%), цирконием (0,6%), ниобием (1,8%) приводит к дальнейшему увеличению жаропрочности. Выдерживает нагрузки до 27 кг\мм2 при температуре до 1360 С. Однако ВМ-3 имеет пониженный уровень пластичности. Это делает его менее технологичным и ограничивает применение в производстве.

Варианты применения молибдена

Как жаро- и коррозионностойкий материал используется при производстве самых нагруженных частей механизмов и конструкций разного рода промышленности. Среди его основного назначения следует отметить:

Применение в авиационной промышленности при изготовлении всевозможных узлов турбовинтовых реактивных двигателей: воздухозаборники, лопатки турбин и прочее.
Ракетно-космическая отрасль применяет молибден при производстве отдельных деталей летательных агрегатов: носовые обтекатели, теплоотражатели, рули, сотовые панели, обшивка и т.д. Происходит это по причине соотношения жаропрочности и плотности. Хотя молибден и уступает абсолютной жаростойкости вольфраму, он опережает его в удельной. Поэтому при температуре ниже 1350 выгоднее применять молибден, т.к. существенно снижается масса конструкции.
Применение в металлургии в качестве легирующей добавки. Молибден размельчает зернистую структуру стали, тем самым упрочняя ее. Помимо этого, происходит увеличение сопротивление коррозии, прокаливаемости и твердости. Добавление в сталь 0,3% молибдена повышает ее прочность в 3 раза.
В электротехнике применяют при изготовлении державок нитей вольфрама в лампах накаливания. Такое использование связано с обладанием молибдена свойствами сохранения линейных размеров при повышенных температурах.
В машиностроении молибден используют как материал для обойм подшипников скольжения и шариков подшипников качения. Наконечников режущего инструмента: зенкеров, сверл, токарных резцов, фрез.
Молибденовые электроды применяют в электропечах для расплавки стекла, по причине того, что металл не вступает в химические реакции с оксидом кремния.
Сульфиды молибдена служат высокотемпературной смазкой в ответственных узлах, работающих на трение.
В теплотехнике используют как материал для нагревателей и теплоизоляции вакуумных печей.
В медицине молибден является сырьем в производстве технеция, который служит средством диагностирования злокачественных опухолей.
В сельском хозяйстве молибден добавляется в состав удобрений. Доказано, что молибден увеличивает рост растений.

Его даже добавляют в машинное масло, благодаря антикоррозионным свойствам.

Молибденом называется химический элемент с атомным номером 42 в периодической системе Менделеева, где он является близким соседом с вольфрамом и хромом. Молибден характеризуется светло-серым цветом и металлическим блеском. К наиболее важным свойствам, присущим данному элементу, следует отнести его тугоплавкость. Кроме этого, элемент №42, а также сплавы, в которых он присутствует, обладают жаропрочностью, терморасширением, высокой электропроводностью и механической прочностью, что, несомненно, является преимуществами. Стоит отметить, что молибден занимает второе место по прочности, уступив место лидера вольфраму, но опередив его в доступности обработки давлением.

В большинстве случаев, молибден выступает связующей добавкой к другим металлам и их сплавам благодаря своим антикоррозионным свойствам.

Однако, у этого материала есть несколько серьезных минусов, из-за которых использование молибдена в чистом виде не представляется возможным. Первый заключается в его быстром окислении. Второй минус исключает влияние высоких температур, т.е. если на данный химический элемент воздействовать температурами, превышающими 700 0 С, то его прочность снижается.

Получение молибдена

Стоит отметить, что нахождение металла в природе в чистом виде отсутствует. Масса его содержания в недрах Земли составляет 3*10 -4 %. Его распространение в земной коре можно назвать относительно равномерным. Минимальное содержание вещества зафиксировано в ультраосновных и карбонатных породах. Кроме этого, металл можно также встретить в воде, золе растений, углях и нефти. Сегодня существует свыше 30-ти изотопов молибдена, однако, в природе можно встретить всего лишь 6 из них.

Крупнейшие месторождения металла расположены на территории Америки, Мексики, Чили, Канады, Австралии, Норвегии, а также России. Свыше 7% от всех существующих запасов молибдена в мире находится в Армении, из которых 90% локализированы в Каджаранском медно-молибденовом месторождении.

Основным сырьем для получения молибдена являются руды, в составе которых находится порядка 50% самого вещества, 30% серы, 9% кремния, а также другие элементы, процентное содержание которых несущественное. По факту, при процессе получения молибдена, руда используется в качестве концентрата, который подвергается обжигу при температуре от 570 0 С до 600 0 С, в результате чего на выходе получается огарок, в котором содержится оксид молибдена и примеси. Для этого используются специальные печи. На этом процесс получения молибдена не заканчивается. Существует два своеобразных метода, позволяющих получить чистый оксид молибдена, не загрязненный примесями. К таким способам относится возгонка и последовательные химические воздействия.

Так, при первом способе вещество преобразуется сразу в газообразное состояние, обходя жидкую фазу. Второй способ начинается с воздействия на вещество аммиачной водой, после чего огарок приобретает жидкое состояние. Именно в жидкой фазе происходит очистка от примесей. При этом, осуществляется процесс выпаривания, в результате которого вещество кристаллизируется и получаются полимолибдаты. Они подвергаются воздействию температур в диапазоне 450-500 0 С, что и приводит к получению конечного продукта - чистого оксида молибдена. В составе конечного продукта допустимое максимальное содержание примесей составляет 0,05% от массы.

Чтобы получить компактный металл, чистый оксид вещества обрабатывается в два этапа водородом, а полученное в результате вещество, - плавится.

Молибденовая промышленность зародилась в конце позапрошлого века. Ее началом стала выплавка молибденовой стали, которую осуществили на российском Путиловском предприятии. А в начале 20 века была разработана технология, позволяющая получить молибден в компактном виде с помощью порошковой металлургии. С этого момента считается начало промышленного производства металла.

Стоит отметить, что в России молибденовая промышленность зарождается только после революции - в 30-х годах. Пик ее развития приходится на середину столетия. Этому способствовало открытие и разработка молибденовых месторождений.

Изначально металл считался побочным продуктом, который извлекался из сложных руд. Как правило, основным материалом для этого служили молибдено-вольфрамовые и молибдено-висмутовые руды. Однако в 1933 году, когда в производство был внедрен новый метод получения металла, все кардинально поменялось. Данный метод заключался в выделении молибдена в концентрат из медно-порфировых руд. Кроме того, открытие нового способа существенно увеличило добычу молибдена, которая к 80-м годам составила более 40%.

Мировое распределение разведанных ресурсов молибдена

Страна	Запасы разрабатываемых месторождений, тысячи тонн	Общие разведанные запасы, тысячи тонн
Китай	3300	8300
США	2700	5400
Чили	1100	2500
Канада	450	910
Армения	200	400
Россия	240	360
Мексика	90	230
Перу	140	230
Казахстан	130	200
Киргизия	100	180
Узбекистан	60	150
Иран	50	140
Монголия	30	50
Всего в мире	8600	19 000

Где применяется молибден?

В истории самое первое применение молибдена было зафиксировано в Японии еще в 10-13 ст. Существует вероятность, что в те далекие времена, данный металл служил материалом для изготовления холодного оружия.

Сегодня молибденовая промышленность является достаточно развитой отраслью. И, кроме того, что в настоящее время продолжают производить чистый молибден и его сплавы, также существует множество его марок, каждая из которых предназначена для определенных целей. Самые известные марки молибдена:

МЧ - чистый молибден без присадок. Из этой марки производятся держатели вольфрамовых спиралей и нити накаливания, аноды генераторных ламп.
МЧВП - чистый молибден без присадок, произведенный методом вакуумной плавки.
МРН - молибден разного назначения, не содержит присадок, включает большее количество примесей по сравнению с марками МЧ и МЧВП. Предназначена для использования в производстве высокотемпературных нагревателей, экранов, электрических вводов в вакуумные приборы и установки.
МК - содержит кремнещелочную присадку.
ЦМ - в качестве присадки используются цирконий и/или титан.
МР - сплав молибдена с рением.
МВ - сплав молибдена с вольфрамом.

Таким образом, спустя целые столетия, молибден стал незаменимым компонентом во многих промышленных отраслях. Он применяется:

в качестве легирующего элемента стали;
при производстве жаропрочных сплавов, без которых не обходится авиационная, ракетная и ядерная техника;
для изготовления сплавов, обладающих антикоррозионными свойствами;
во время производства деталей электровакуумных приборов, нитей ламп накаливания;
для изготовления лопаток турбин;
в энергетических ядерных реакторах;
в качестве смазочных материалов, а также катализатора гидрогенизации;
при изготовлении лакокрасочных материалов;
в химической, нефтяной промышленности, а также в металлургии.

Молибден по классификации в периодической таблице Менделеева относится к IV группе элементов. Имеет атомарный номер 42, а масса его атома равна 95,94. принято обозначать символом «Мо».

Молибден – это редкоземельный металл. Его объем составляет порядка 0,00011% от общей массы земли. В чистом виде имеет стальной сероватый цвет, в диспергированном – серовато-черный.

Молибден, как металл, в природе не встречается. Он содержится в минералах, которых на сегодняшний день известно порядка двадцати. Преимущественно это молибдаты, которые образуются в кислотной магме и гранитоидах.

Сырье, из которого производится металлический молибден – молибденовые концентраты. В их составе данного элемента содержится около 50%. Также в них содержатся: сера ~ 30%, оксид кремния (до 9%) и около 20% прочих примесей.

Предварительно концентрат обжигают с целью дополнительного окисления. Процесс проводят в печах двух типов: многоподовых или кипящего слоя. Температура обжига 570 °С — 600 °С. В результате чего получается огарок — МоО 3 и примеси.

На следующем этапе удаляют примеси для получения чистого оксида молибдена. Применяются два способа:

Возгонка при температуре 950 °С — 1100 °С.
Химическое выщелачивание. Суть способа в том, что при взаимодействии с аммиачной водой устраняются примеси меди и железа и получается карбид молибдена, который кристаллизуют выпаркой или нейтрализацией. Далее карбид нагревают и выдерживают при температуре до 500°С. На выходе – чистый оксид МоО3, в котором содержание примесей всего 0,05%.

Производство молибдена основано на восстановлении МоО3. Процесс проводят в два этапа:

В трубчатой печи при температуре 550°С — 700°С в потоке сухого водорода происходит отделение атомов кислорода.
Далее температура поднимается до 900°С — 1000°С и происходит окончательное восстановление. Полученный металл находится в виде порошка.

Для получения монолитного металла пользуются плавлением или спеканием порошка. Плавку используют, когда получают заготовки массой от 500 кг. Процесс производят в дуговых печах с охлаждаемым тигелем, в который подается расходуемый электрод из ранее спеченных штабиков.

Порошковое спекание – это прессование в атмосфере водорода при высоких значениях давления (2000-3000 атмосфер) и температуры (1000°С — 1200°С). Полученные штабики, подвергаются спеканию при высоких температурах равных 2200°С — 2400°С. В дальнейшем молибдену придается необходимая форма за счет обработки давлением – ковкой, прокаткой, протяжкой.

Широко в промышленности используется ферромолибден, в котором до 60-70% молибдена, а оставшееся — железо. Его получают путем введения в сталь молибденовых присадок. Сплав получают путем восстановления огарка силикатом железа с добавками стальной стружки и железистой руды.

Физические свойства

Использование молибдена зависит от его свойств и характеристик. Присущие физические свойства молибдена приведены ниже:

тип металла — высокотемпературная плавка;
молибденовый цвет – свинцовый;
плотность молибдена — 10,2 г/cм 3 ;
плавление при температуре — 2615°С;
закипание при температуре — 4700°С;
проводимость тепла — 143 Вт/(м·К);
тепловая емкость — 0,27 кдЖ/(кгК);
энергия для плавления — 28000 Дж/моль;
энергия для испарения — 590000 Дж/моль;
линейное расширение, коэффициент — 6·10 -6 ;
электрическое сопротивление — 5,70 мкОм·см;
расчетный объем — 9,4 см 3 /моль;
усилие сдвига — 122·10 ·6 Па;
твердость — 125 НВ;
магнитная проницаемость -90·10 -6 .

Точению данный металл подвергается не часто, но обработка ведется стандартизованным инструментом.

Химические свойства

Молибден, химические свойства которого приведены ниже, имеет следующие характеристики:

радиус валентности — 130·10 -12 м;
ионный радиус — (+6e) 62 (+4e) 70·10 -12 м;
электрическая отрицательность — 2,15;
потенциал электрический – 0;
валентности при окислении — 2-3-4-5-6
валентность молибдена – 6;
температура начала окисления — 400°С;
окисление до МоО3 при температуре — 600°С и выше;
реакция с водородом – нейтральная;
температура реакции с хлором – 250°С;
температура реакции с фтором – комнатная;
температура реакции с серой – 440°С;
температура реакции с азотом — 1500°С.

С кислородом элемент образует два основных оксида:

МоО 3 – кристаллическая форма белого цвета
МоО 2 – серебристого цвета.

Молибден MoS 2

Свойства растворимости молибдена в химических растворах: растворим в щелочах и кислотах при нагревании. Это способствует получению различных соединений или его очищению.

Обработка молибдена

Обработка молибдена затруднена в связи с невысокой вязкостью при низких температурах. Также он имеет малую пластичность, поэтому для его обработки применяются следующие методы:

горячее деформирование:
- ковка;
- прокатка;
- протяжка;

термообработка;
механическая обработка.

При обработке небольших заготовок используются обжимные машины. Крупные заготовки прокатываются на малых станах или получают форму на протяжных станках.

Если возникает необходимость механической обработки резанием, то механическая обработка молибдена ведется инструментом, изготовленным из марок быстрорежущих сталей. Заточка углов инструмента при токарной обработке должна соответствовать углам заточки для обработки чугуна.

Термообработка молибдена характеризуется высокой прокаливаемостью из-за его содержания в сталях. Проведенная закалка повышает твердость и износоустойчивость ответственных деталей.

Применение

Около 3⁄4 всего производимого редкоземельного металла используется как легирующий элемент при производстве сталей. Оставшаяся 1⁄4 часть используется в чистом виде и в химических соединениях. Применение он нашел во многих отраслях промышленности.

Космическая область и авиастроение. Изделия из молибдена и его сплавов нашли применение для облицовки и изготовления головок ракет и носов самолетов, летающих на скоростях выше звуковых. Использование как конструкционный материал – это обшивка, а как тепловой экран – головная часть.
Металлургия. Применение молибдена в литейном производстве и металлургии обусловлено высокой прокаливаемостью. Следовательно, повышается прочность, коррозионная стойкость, вязкость. В его сплавах с кобальтом или хромом заметно повышается твердость. Из легированных сталей с молибденовыми добавками изготавливаются ответственные детали. Его добавляют в жаро- и кислотоустойчивые сплавы. Поэтому большинство инструментов, производящих горячую обработку, изготавливаются из сталей, легированных Мо.
Химическая промышленность. Из материалов с Мо, обладающих кислотоустойчивостью, изготавливают различные аппараты для производства кислот или их переработки. Нагреватели печей, внутри которых водородная среда также изготавливаются из молибденовых сплавов. Также данный металл можно найти в составе некоторых лаков, красок, эмалей и термически наносимых глазурей. Используют металл и как катализатор для химических реакций.
Радиоэлектроника. Мо — незаменимый материал для изготовления электроосветительных и электронно-вакуумных приборов, среди которых многим известны радиолампы.
Медицина. В медицине элемент используется при изготовлении рентгеновских аппаратов.
Изделия из стекла. Из-за плавления при высокой температуре Мо используют при плавлении стекла.

Марки молибдена и его сплавов

Сплавы молибдена чаше применяются в промышленности, чем чистый металл. Среди них выделяются:

металл с чистотой 99,96%, который используется для производства электронных устройств, маркируется МЧ;
металл, получаемый плавкой под вакуумом, маркируется молибден МЧВП;
для производства проволоки, используемой в источниках света, применяется металл под маркой МРН, где его содержание равно 99,92%;
при введении присадки, кремниевая щелочь, молибден маркируется МК;
в Мо вводится цирконий (Zr) или титан (Ti) – марка ЦМ;
при введении рения – МР;
вольфрам с Мо – МВ.

Плюсы и минусы молибдена

Среди достоинств следует отметить следующие:

низкая плотность, а отсюда большая прочность;
высокий показатель модуля упругости;
термоустойчивость;
жаростойкость;
коррозионная стойкость;
практически не расширяется при нагревании.

после сварки швы обладают хрупкостью;
снижение температуры уменьшает пластичность;
механическое упрочнение возможно до 8000 °С.

Молибден (Мо) — относится к категории тугоплавких редких металлов, атомный номер — 42 , атомная масса — 95,95, плотность — 9,3г/см3,температура плавления — 2622ОС, коэффициент линейного расширения — 5,49.10-6, удельная электропроводность — 22,7м/ом.мм2,удельное электрическое сопротивление — 0,0478ом/мм2.м (15ОС); 0,62 (2000ОС), модуль упругости — 35кг/мм2, предел прочности при растяжении — 140 — 160кг/мм2, относительное удлинение — 10-18% (до 100ОС); 0%(1000ОС); для монокристалла — 30%, предел текучести — 41-61кг/мм2, твёрдость по Бринелю — 160-180кг/мм2(неотожжённый); 240 — 250кг/мм2(прокатанный).

Молибден был открыт в 1778году шведским химиком К.Шееле, при работе с минералом молибденитом, который получил своё название от греческого слова «молибдос», что значит свинец, из-за малой твёрдости молибденита и свинцово-серый цвет. Шееле выделил молибденовую кислоту, а в 1781году в высокотемпературной печи был выплавлен металлический молибден.

Молибден мало распространён в природе — 3.10-4%, для него характерна высокая рассеянность. В природе, молибден входит в состав, главным образом, медно-молибденовых руд. Содержание молибдена в рудах обычно составляет сотые, даже тысячные и очень редко десятые доли процента. Ценным природным спутником молибдена в медно- молибденовых рудах является рений, который извлекают на стадии обогащения в молибденовый концентрат. Известно 20 молибденовых минералов, но 98% молибдена добывается из молибденита. Важнейшие месторождения молибдена содержат этот металл в виде минерала молибденита или молибденового блеска (MoSO2), реже молибден встречается в форме вульфенита (PbMoH4) и повелита (CaMoO4).

Химически чистый молибден представляет собой серовато-белый, тугоплавкий металл . Молибден хорошо поддаётся механической обработке, молибден хороший проводник электричества.

Компактный металлический молибден устойчив на воздухе до температуры около 400ОС, при большей температуре молибден интенсивно окисляется. С азотом воздуха молибден реагирует только при температуре1500ОС, с углеродом, СО — реагирует начиная от 800ОС. Галоиды реагируют с молибденом: фтор — на холоду, хлор — при тёмнокрасном калении, бром — при светлокрасном, йод — не реагирует. Сера, до 440ОС, не действует на металлический молибден.

Действие кислот: HNO3 концентрированная — медленно разъедает, HNO3 разбавленная — быстро растворяет, H2SO4 концентрированная холодная — слабо действует, H2SO4 горячая (200-250ОС) — быстро растворяет. HCl концентрированная кипящая — энергично растворяет, HCl разбавленная растворяет интенсивнее крепкой, в HF(крепкая, холодная и горячая) — молибден устойчив. Хороший растворитель молибдена: 5 объёмов HNO3+3 объёма H2SO4+2 объёма H2O.

Действие щелочей: в холодных растворах молибден устойчив, в горячих-несколько разъедается. Расплавленные щёлочи в присутствии окислителей (PbO2,KNO3 и других) интенсивно окисляют металлический молибден.

ПОЛУЧЕНИЕ.

Молибденовые руды подвергаются обогащению флотацией и гравитационными методами, полученный концентрат содержит до 85% MoS. Вредные примеси в концентрате и допустимые пределы их содержания: не более 0,5% As,Sb,Bi и Ba, не более 0,2% Co и Cu, не более 0,5% P и Sn. Концентрат обжигается до окисла MO2, многократно выщелачивается аммиаком. Выщелачивание проводят в железных герметичных аппаратах барабанного типа или в специальных чанах оборудованных мешалками. Раствор освобождается от примесей добавкой многосернистого аммония, фильтруется, упаривается. Во время охлаждения из раствора выпадают кристаллы молибдата аммония, очищаемые перекристаллизацией и обрабатываемые соляной кислотой для дальнейшей очистки и перевода молибдена в молибденовую кислоту, после прокалки которой получается чистый молибденовый ангидрид (MoO3).

Металлический молибден в форме порошка получается восстановлением ангидрида в токе водорода, затем порошок прессуется, спекается и отковывается в штабики.

Вообще, металлургическую переработку молибденовых концентратов можно проводить с получением ферромолибдена для чёрной металлургии или для получения химических соединений различного состава и чистоты — молибдена MoO3, парамолибдата аммония, молибдатов натрия, кальция используемых в производстве компактного молибдена, легированных сталей и чугунов или в химической промышленности.

Непременной составной частью всех общепринятых схем переработки молибденовых концентратов является их окислительный обжиг, для перевода молибдена из сульфидной формы в оксидную — триоксид молибдена MoO3. Дальнейшая обработка огарка зависит от назначения и вида конечного продукта металлургической технологии. Для легирования сталей и чугунов обычно используется ферромолибден, CaMoO4 и триоксид молибдена MoO3. Основным способом переработки огарка на ферромолибден является металлотермическая плавка с использованием кремния и алюминия в качестве восстановителей.

Технология получения компактного ковкого молибдена из обожжённых концентратов включает в себя следующие основные технологические операции: получение чистого триоксида молибдена, получение молибденового порошка восстановлением MoO3, перевод молибдена в компактное состояние плавкой или методами порошковой металлургии.

Возможно прямое разложение молибденовых концентратов без предварительного обжига, например азотной кислотой, автоклавным выщелачиванием в щелочном растворе или другими методами.

Физические методы очистки молибдена основаны на летучести окиси молибдена MoO3. Технический продукт молибденового концентрата расплавляют и из него, подаваемым в печь воздухом, отгоняют пары окисиMoO3, которые,затем, конденсируются в специальном холодильнике. Получаемая таким образом окись молибдена имеет чистоту до 99,9%. Основной способ получения металлического молибдена, также, как и вольфрама, основан на восстановлении водородом окиси молибдена MoO3. Этот метод не вносит дополнительно загрязнений, обеспечивая получение чистого металла. Водородом, иногда, восстанавливают даже молибденовые концентраты, но металл получается загрязнённым различными примесями.

Окислы молибдена, также, как и окислы вольфрама можно восстанавливать углеродом и углеродосодержащими газами, но образующийся при этом способе металл содержит до 5% карбидов и разных примесей.

Полученный порошок металлического молибдена превращают в компактный металл способами аналогичными тем, которые применяются для получения компактного вольфрама. Процесс проводят в такой же аппаратуре, но с другими температурными режимами. Первое спекание проводят при температуре 1200ОС в атмосфере водорода. Высокотемпературное спекание молибденовых штабиков осуществляется в тех же аппаратах что и сварка вольфрамовых штабиков при температуре 2200-2400ОС.

Механическая обработка молибденовых щтабиков состоящая из ковки и волочения, или прокатки на лист, производится на том же оборудовании что и для вольфрама, при температурах ковки и волочения 1200ОС, т.е. ниже чем у вольфрама. Для получения крупных слитков и заготовок молибден плавят в вакуумных дуговых электропечах. Электрическая дуга возбуждается между электродом из спечённого молибденового порошка и жидким металлом, находящимся в охлаждаемом водой медном кристаллизаторе.

ПРИМЕНЕНИЕ.

Примерно 90-95% добываемого молибдена используется в металлургии, в качестве легирующей добавки в стали и специальные сплавы. Добавки повышают закаливаемость стали, придают ей однородную мелкозернистую структуру, увеличивают её пластичность, прочность, износостойкость и вязкость. Легированные молибденом стали разделяют на легированные, или конструкционные стали общего назначения (на 1 тонну стали расходуется до 10 килограмм молибдена) и легированные стали специального назначения-нержавеющие, жаропрочные(расход на одну тонну стали до 70 килограмм молибдена), быстрорежущие (расход молибдена до 80 килограмм на 1 тонну). Легированные молибденом конструкционные стали используются в автомобильной, тракторной, авиационной промышленности, в котло- и турбостроении. Закалённые стали высокой прочности и пластичности применяются для изготовления брони и орудийных стволов. Около половины молибдена в мире идёт на производство сплавов и четверть — на стали. Молибден применяется в приготовлении сверхтвёрдых сплавов — стеллитов. Чистый металлический молибден используется в радиотехнике и электротехнике, в радиоаппаратуре, в рентгеновских трубках, в ракетостроении, при изготовлении деталей атомных реакторов.

Приблизительно двадцатая часть металлического молибдена используется в химической, нефтеперерабатывающей, керамической, стекольной текстильной промышленности, в медицине. Триоксид молибдена применяется для очистки нефтепродуктов от вредных примесей, добавка молибдена к стеклу придают ему тугоплавкость.

В чистом виде молибден применяют в виде ленты или проволоки для изготовления нагревательных элементов, работающих в атмосфере водорода при температуре до 1600ОС. Молибденовый тонкий лист и проволоку широко используют в радиоэлектронной промышленности и рентгенотехнике, для изготовления деталей электронных ламп, рентгеновских трубок и других электронных приборов. Крупные слитки молибдена используют для изготовления лопаток турбин и ответственных деталей ракетных двигателей и корпусов ракет.

Молибден отличающийся высокой прочностью и малым захватом тепловых нейтронов может служить конструкционным материалом в энергетических ядерных реакторах. В стекольной промышленности молибден применяется в качестве электродов (нагревателей), мешалок и других деталей печей для варки стекла.

В сравнительно небольших количествах, в разных отраслях, находит применение ряд химических соединений молибдена. Дисульфид MoS2 и диселенид MoSe2 используются в качестве смазки трущихся деталей, работающих в диапазоне температур от -45 до+400ОС.

Химические соединения молибдена используются,также, в качестве пигментов в лакокрасочной и лёгкой промышленности для изготовления красок и лаков для окраски тканей и мехов.

Сплавы молибдена с кобальтом и хромом используют в хирургии для замены повреждённых суставов. Молибден входит в состав растительных и животных организмов, являясь необходимым элементом их жизни и развития.

Подтверждённые мировые запасы молибдена на начало 2014 года составляют 11 миллионов тонн, всего в недрах земной коры содержится до 39 миллионов тонн молибдена. Всего в мире, на сегодняшний день, добывается порядка 270 тысяч тонн молибдена в год. В РФ запасы молибдена оцениваются в 0,25 миллионов тонн, а добывается — 4,8 тысяч тонн в год. Российские месторождения молибдена характеризуются существенно более низким качеством руд, чем в зарубежных странах — среднее содержание молибдена в них составляет 0,058%.