Металл молибден өз атауын молибден дисульфидінің қорғасын рудасына - галенаға (қорғасынның грекше - молибдос) ұқсастығына байланысты.
Элементтерді табу тарихы
Еуропада орта ғасырларда молибден құрамы әртүрлі, бірақ минералдың түсі мен құрылымы бойынша дерлік ұқсас үш минерал деп аталды - галена (Pbs), молибденит (MoS2) және графит (C). Айтпақшы, «молибден жылтыры» (молибдениттің басқа атауы) минералы парақта жасыл-сұр із қалдыратын қарындаштар үшін қорғасын ретінде пайдаланылды.
Менделеевтің периодтық жүйесінің 42 элементінен тұратын молибден металы Швецияның туған жері болып саналады. 1758 жылы осы елдің химигі және минералогы, никельді ашушы Аксель Кронстедт жоғарыда аталған минералдар мүлде басқа табиғатқа ие деген болжам жасады. Жиырма жылдан кейін оның жерлесі, Кепингтен келген фармацевтикалық химигі Карл Шееле молибденитті концентрлі азот қышқылында қайнату арқылы ақ тұнба («ақ жер») түріндегі молибдий қышқылын алды. Ғалым интуитивті түрде түсінді, егер молибдий қышқылы көмірмен күйдірілсе, онда оны оқшаулауға болады.металл. Қолайлы пеші болмағандықтан, ол 1782 жылы көп мөлшерде карбид қоспалары бар жаңа металды бөліп алған Питер Гжельмге үлгілерді жіберді. Әріптестер элементті «молибден» деп атады (периодтық жүйедегі формула Mo).
Салыстырмалы таза металды Швеция Ғылым академиясының президенті Йенс Берцелиус 1817 жылы ғана алды.
Жай заттың сипаттамасы
Өндіріс әдісі молибденнің физикалық қасиеттеріне және оның сыртқы түріне үлкен әсер етеді. Агломерация алдындағы ұнтақ металл, дайындамалар мен штангалар – қара сұр. Өңделген прокат палитрасы әлдеқайда бай - дерлік қарадан ашық күміске дейін. Молибденнің тығыздығы 10,28 т/м3. Металл 2623˚С температурада балқиды, ал 4639˚С қайнайды. Толығымен таза молибден оңай илектеу мен штамптауға кепілдік беретін тамаша иілгіштігі мен икемділігіне ие. Диаметрі 12 мм-ге дейінгі дайындаманы, тіпті бөлме температурасында болса да, қос түйінмен еркін байлауға немесе жұқа фольгаға айналдыруға болады. Металл жақсы электр өткізгіштікке ие. Қоспалардың болуы қаттылық пен морттылықты арттырады және молибденнің механикалық қасиеттерін айтарлықтай анықтайды.
Негізгі қосылымдар
Күрделі заттардың бөлігі ретінде элемент молибденнің химиялық қасиеттерін анықтайтын +2-ден ең жоғарыға дейін әртүрлі тотығу дәрежесін көрсетеді (соңғы қосылыстар ең тұрақты). Бұл металл оттегі мен галогендермен (MoO33
) және молибдаттармен (молибда қышқылының тұздары) қосылыстармен сипатталады. Тотығу реакциялары жоғары температурада ғана мүмкін (600˚С). Одан әрі жоғарылау молибденнің көміртегімен, фосформен және күкіртпен әрекеттесуіне әкеледі. Ол азот немесе қыздырылған күкірт қышқылында жақсы ериді.
Фосфор, мышьяк, бор және кремний қышқылдары молибденмен күрделі қосылыстар түзеді. Ең танымал және қарапайым тұз - аммоний фосфомолибдат. Құрамында молибден бар заттар кең түс палитрасымен және әртүрлі реңктерімен ерекшеленеді.
Молибден кенін байыту технологиясы
Абсолютті таза молибденнің өнеркәсіптік өндірісі 20 ғасырда ғана игерілді. Молибден кенін химиялық өңдеудің алдында оны байыту жүргізіледі: ұсатқыштар мен шарлы диірмендерде ұнтақтаудан кейін негізгі әдіс бес-алты флотация болып табылады. Нәтижесінде шикізатта молибден дисульфидінің жоғары концентрациясы (95%-ға дейін) болады.
Келесі және ең маңызды қадам - ату. Мұнда судың, күкірттің жағымсыз қоспалары, флотациялық реагенттердің қалдықтары жойылады және молибден дисульфиді триоксидке дейін тотығады. Әрі қарай тазалау бірнеше жолмен мүмкін, бірақ келесілері ең танымал:
- аммиак әдісі, онда молибден қосылыстары толығымен ерітіліп, қоспалар жойылады;
- сублимация 900 ден 1100 ˚С температурада. Нәтиже - MoO3 концентрациясы 90-95% дейін көтеріледі.
Металл молибденнің өнеркәсіптік өндірісі
Сутегін тазартылған молибден триоксиді арқылы өткізу (зертханалардаредукциялар жиі көміртекті немесе көміртегі бар газдарды пайдаланады, алюминий, кремний) ұнтақ металды алады. Процесс температураны 500-ден 1000 ˚С-қа дейін біртіндеп арттыратын арнайы құбырлы пештерде өтеді.
Шағын молибден металын өндірудің технологиялық тізбегі мыналарды қамтиды:
- Басу. Процесс болат қалыптарда 300 МПа дейінгі қысымда жүреді. Байланыстырушы компонент глицериннің спирттік ерітіндісі болып табылады. Дайындамалардың максималды қимасы (пышақ) 16 см2 аспайды, ал ұзындығы 600 см. Үлкені үшін резеңке немесе полимер пішіндері қолданылады. Престеу сұйықтық жоғары қысыммен айдалатын жұмыс камераларында жүзеге асырылады.
- Агломерация. Ол екі кезеңде жүреді. Бірінші – төмен температуралы, ұзақтығы 30-180 минут (дайындаманың көлеміне байланысты) муфельді пештерде сутегі атмосферасында 1200 ˚С температурада жүргізіледі. Екінші кезеңде (дәнекерлеу) дайындаманы балқу температурасына жақын температураға дейін (2400-2500 ˚С) қыздырады. Нәтижесінде кеуектілік азайып, молибденнің тығыздығы артады.
Массасы 3 тоннаға дейінгі ірі дайындамалар индукциялық, электронды сәулелік немесе доғалық пештерде агломерацияланады. Процесс агломерленген өнімдерді механикалық өңдеу арқылы аяқталады.
Ең бай депозиттер
Молибден – жер қыртысында және жалпы ғаламда өте сирек кездесетін элемент. Табиғатта бар екі ондаған минералдардың ішінде тек молибдениттің ғана маңызды өндірістік маңызы бар.(MoS2). Оның ресурстары шексіз емес, повелиттер мен молибдаттардан металды алу технологиялары қазірдің өзінде әзірленген. Минералды құрамы мен кен денелерінің пішініне байланысты кен орындары тамырлы, тамырлы және скарнды болып бөлінеді.
Элементтің жаһандық дәлелденген қоры 19 миллион тоннаны құрайды, оның жартысына жуығы Қытайда. 1924 жылдан бастап молибденнің ең ірі кен орны Климакс кеніші (АҚШ, Колорадо) болды, орташа мөлшері 0,4%-ға дейін. Көбінесе молибден кендерін өндіру мыс пен вольфрамды алумен бірге жүргізіледі.
Ресейде молибден қоры 360 мың тоннаны құрайды. Барланған 10 кен орнының тек 7-і ғана коммерциялық мақсатта игерілген:
- Сорское және Агаскырское (Хакасия);
- Бугдайнское және Жирекенское (Шығыс Забайкалье);
- Орекитканское (Бурятия);
- Лабаш (Карелия);
- Тырныауыз (Солтүстік Кавказ).
Өндіріс ашық және жабық әдістермен жасалады.
Самурай қылыштарының құпиясы
Бірнеше ғасырлар бойы еуропалық қару-жарақ шеберлері мен ғалымдары екінші мыңжылдықтың басынан бастап ежелгі жапон қылыштарының өткірлігі мен күштілігінің құпиясымен күресіп, бірдей жоғары сапалы қырлы қаруды жасауға тырысты. XΙX ғасырдың аяғында ғана жапон болатындағы молибден қоспаларын тауып, бұл жұмбақтың шешуі мүмкін болды.
Алғаш рет болат сапасын жақсарту (қаттылық пен қаттылық беретін) үшін молибденді легірлеуші қоспа ретінде өнеркәсіпте қолдануды 1891 жылы Шнайдер игерді. Франциядан & Co.
Бірінші дүниежүзілік соғыс молибден металлургиясының дамуына елеулі түрткі болды. Сол калибрлі неміс снарядтарымен оңай тесілген ағылшын-француз танктерінің алдыңғы сауытының қалыңдығы бронь тақтайшаларының болатына 1,5-2% молибден қосу арқылы 75 мм-ден 25 мм-ге дейін төмендегені маңызды. Бұл құрылғының беріктігін айтарлықтай арттырды.
Молибденді қолдану
Өнеркәсіпте қолданылатын барлық молибденнің 80%-дан астамы қара металлургияға тиесілі. Онсыз ыстыққа төзімді шойын, конструкциялық және аспаптық болаттарды өндіру мүмкін емес. Элементтің бір салмақ бөлігі болаттың сапасын жақсартады, вольфрамның екі салмақ бөлігіне тең. Молибденнің тығыздығы екі есе аз болғандықтан, оның қорытпалары 1370 ˚С төмен жұмыс температурасында вольфрам қорытпаларынан сапасы жағынан айтарлықтай жоғары. Молибденді болаттар карбюризацияға жақсырақ.
Молибден радиоэлектрондық, химия және бояу өнеркәсібінде сұранысқа ие. Машина жасауда ол ыстыққа төзімді материал ретінде қолданылады. Ауыл шаруашылығында элементтік қосылыстардың әлсіз ерітінділері өсімдіктердің қоректік заттардың сіңуін айтарлықтай жақсартады. Үлкен мөлшерде молибден тірі және өсімдік ағзаларына улы әсер етіп, қоршаған ортаға теріс әсер ететінін есте ұстаған жөн.
Биологиялық маңызы
Адамдар мен жануарлардың рационында молибден ең маңызды микроэлементтердің бірі болып табылады. Белсенді биологиялық форма түрінде -молибден коферменті - (Moco) тірі ұлпалардағы катаболикалық процестерді жүзеге асыру үшін қажет.
Молибденнің ісікке қарсы белсенділігі саласындағы зерттеулер өте перспективалы болып көрінеді. Топыраққа молибдені бар минералды тыңайтқыштарды енгізгеннен кейін Лин Сянь (Хонан провинциясы, Қытай) тұрғындарының ас қорыту жолдарының қатерлі ісігінің жоғары деңгейі айтарлықтай төмендеді.
Сирек жағдайларда адам ағзасында элементтердің жетіспеушілігі, кеңістіктік бағдарлану, ми ақаулары, психикалық ауытқулар және басқа да ауыр жүйке аурулары дамуы мүмкін. Ересек адам үшін молибденнің тәуліктік дозасы 100-ден 300 мкг-ға дейін. Оны 5-15 мг-ға дейін арттырғанда, токсикалық улану сөзсіз, 50 мг-ға дейін - өлім. Молибденге ең бай жапырақты көкөністер, дәнді дақылдар, бұршақ және жидектер (қарақат, қарлыған) дақылдары, сүт өнімдері, жұмыртқа, жануарлардың бауыры мен бүйрегі.
Қоршаған ортаны қорғау аспектілері
Молибденнің биологиялық сипаттамалары кенді өңдеу кезіндегі қалдықтарды кәдеге жаратуға, жұмыс істейтін персоналдың денсаулығына және табиғатқа теріс әсер етудің алдын алу үшін кәсіпорындарда технологиялық процесті қатаң сақтауға жоғары талаптар қояды.
Өңделген өнімдердің жер асты суларына түсуіне жол бермеу үшін барлық шараларды қолдану қажет. Өсімдіктердің молибденді сіңіру және жинақтау қабілеті бар екенін есте ұстаған жөн, сондықтан оның қашу мен жапырақтардағы мөлшері рұқсат етілген концентрациядан асып кетуі мүмкін. Бұл жасыл массажануарларға қауіпті болуы мүмкін. Желдің пайдаланылған тасты жайып жібермеу үшін үйінділер жер қабатымен жабылған.
Әлемдік молибден нарығындағы трендтер
Әлемдік қаржы дағдарысының басталуымен дүниежүзілік молибденді тұтыну 9%-ға төмендеді. Ерекшелік Қытай болды, онда 5%-ға дейін өсім байқалады. 2009 жылы тұтынушылық сұраныстың күрт төмендеуіне жауап өндіріс көлемінің төмендеуі болды. Өндірістің бұрынғы деңгейіне төрт жылдан кейін ғана жақындауға болады, ал 2014 жылы 245 мың тонна жаңа максимум белгіленді. Қытай молибден мен оның өнімдерін негізгі тұтынушы және өндіруші болып қала береді.
Молибденнің тығыздығы мен таңғажайып қасиеттері оны жеңіл салмақ, жоғары беріктік және коррозияға төзімділік үйлесімін қажет ететін болат пен қорытпаларды қолдану үшін таптырмас етті. Атом электр станциялары, басқа да энергетикалық және өнеркәсіптік объектілер санының болжамды өсуі, Қиыр Солтүстік пен Арктиканың қатал жағдайында жаңа мұнай және газ кен орындарын игеру молибден мен оның туындыларына сұраныстың артуына сөзсіз әкеледі.
