Применение первого металлического молибдена. Плотность молибдена, его физические и механические свойства, соединения, применение

Своим названием металл молибден обязан внешнему сходству дисульфида молибдена со свинцовой рудой - галенитом (греческое название свинца - molybdos).

История открытия элемента

В Средние века в Европе молибденом называли три разных по составу, но почти схожих по цвету и структуре минерала - галенит (Pbs), молибденит (MoS 2) и графит (C). Кстати, минерал "молибденовый блеск" (еще одно название молибденита) использовали в качестве грифеля для карандашей, оставлявших на листе зеленовато-серый след.

Родиной металлического молибдена, 42 элемента периодической по праву считается Швеция. В 1758 году химик и минеролог из этой страны, первооткрыватель никеля Аксель Кронстедт предположил, что вышеперечисленные минералы имеют совершенно разную природу. Спустя два десятка лет его земляк химик-фармацевт из Чёпинга Карл Шееле получил молибденовую кислоту в виде белого осадка ("белой земли"), прокипятив молибденит в концентрированной азотной кислоте. Ученый интуитивно понимал, что если прокалить молибденовую кислоту с углем, то можно выделить металл. Не имея подходящей печи, он переслал образцы Петеру Гьельму, который и выделил в 1782 году новый металл с большим количеством примесей карбидов. Коллеги назвали элемент "молибден" (формула в периодической таблице - Mo).

Сравнительно чистый металл был получен только в 1817 году президентом Шведской академии наук Йенсом Берцелиусом.

Характеристика простого вещества

Способ получения оказывает большое влияние на физические свойства молибдена и его внешний вид. Порошковый металл, заготовки и штабики до спекания - темно-серого цвета. Палитра обработанного проката гораздо насыщеннее - от почти черного до светло-серебристого. Плотность молибдена - 10,28 т/м 3 . Металл плавится при температуре 2623˚С, а при 4639˚С - закипает. Совершенно чистый молибден обладает замечательной ковкостью и пластичностью, что гарантирует легкую прокатку и штамповку. Заготовку диаметром до 12 мм даже в условиях комнатной температуры можно свободно завязать двойным узлом или раскатать до тонкой фольги. Металл обладает хорошей электропроводностью. Присутствие примесей повышает твердость и хрупкость и во многом определяет механические свойства молибдена.

Важнейшие соединения

В составе сложных веществ элемент проявляет различную степень окисления от +2 до высшей (последние соединения наиболее устойчивы), что и определяет химические свойства молибдена. Для этого металла характерны соединения с кислородом и галогенами (MoO 3 , MoCl5) и молибдаты (соли молибденовой кислоты). Реакции окисления возможны только при высоких температурах (от 600˚С). Дальнейшее повышение заставит молибден взаимодействовать с углеродом, фосфором, серой. Хорошо растворяется в азотной или нагретой серной кислоте.

Фосфорная, мышьяковая, борная и кремниевая кислоты образуют с молибденом комплексные соединения. Наиболее известна и распространена соль фосформолибдат аммония. Вещества, содержащие молибден, отличаются широкой цветовой палитрой и разнообразными оттенками.

Технология обогащения молибденовых руд

Промышленная выработка абсолютно чистого молибдена была освоена только в XX веке. Химической переработке молибденовой руды предшествует ее обогащение: после измельчения в дробилках и шаровых мельницах основным методом выступает пяти- или шестикратная флотация. В результате достигается высокая концентрация (до 95 %) дисульфида молибдена в сырье.

Следующий и важнейший этап - обжиг. Здесь удаляются нежелательные примеси воды, серы, остатки реагентов флотации и дисульфид молибдена окисляется до триоксида. Дальнейшая очистка возможна несколькими способами, но наибольшей популярностью пользуются следующие:

аммиачный метод, при котором соединения молибдена полностью растворяются, а примеси удаляются;
возгонка при температуре от 900 до 1100 ˚С. Результат - концентрация MoO 3 повышается до 90-95 %.

Промышленное производство металлического молибдена

Пропуская через очищенный триоксид молибдена водород (в лабораториях для восстановления нередко применяют углерод или углеродосодержащие газы, алюминий, кремний) получают порошковый металл. Процесс идет в специальных трубчатых печах с постепенным повышением температуры от 500 до 1000 ˚С.

Технологическая цепочка производства компактного металлического молибдена включает в себя:

Прессование. Процесс протекает в под давлением до 300 МПа. Связующим компонентом выступает спиртовой раствор глицерина. Максимальное сечение заготовок (штабиков) при этом не превышает 16 см 2 , а длина - 600 см. Для более крупных используют резиновые или полимерные формы. Прессование происходит в рабочих камерах, куда под высоким давлением нагнетается жидкость.
Спекание. Происходит в два этапа. Первый - низкотемпературный, продолжительностью 30-180 минут (в зависимости от размера заготовки), осуществляется в муфельных печах в водородной атмосфере при температуре 1200 ˚С. На втором этапе (сварке) заготовку нагревают до температуры, близкой к точке плавления (2400-2500 ˚С). В результате уменьшается пористость и увеличивается плотность молибдена.

Крупные заготовки весом до 3 тонн спекают в индукционных, электроннолучевых или дуговых печах. Завершается процесс механической обработкой спеченных изделий.

Богатейшие месторождения

Молибден - достаточно редкий элемент в земной коре и во Вселенной в целом. Из двух десятков минералов, существующих в природе, существенное промышленное значение принадлежит пока только молибдениту (MoS 2). Ресурсы его не бесконечны и уже разработаны технологии извлечения металла из повеллитов, молибдатов. В зависимости от минерального состава и формы рудных тел, месторождения разделяют на жильные, прожилково-вкрапленные и скарновые.

Общемировые разведанные запасы элемента составляют 19 млн тонн, причем почти половина приходится на Китай. Крупнейшим месторождением молибдена с 1924 года считается рудник Клаймакс (США, штат Колорадо) со средним содержанием до 0,4 %. Нередко извлечение молибденовых руд ведется попутно с добычей меди и вольфрама.

В России запасы молибдена составляют 360 тыс. тонн. Из 10 разведанных месторождений промышленно освоены только 7:

Сорское и Агаскырское (Хакассия);
Бугдаинское и Жирекенское (Восточное Забайкалье);
Орекитканское (Бурятия);
Лабаш (Карелия);
Тырныаузское (Северный Кавказ).

Добыча производится и открытым, и закрытым способом.

Тайна самурайских мечей

На протяжении нескольких столетий европейские оружейники и ученые бились над загадкой остроты и прочности древних японских мечей начала второго тысячелетия, безуспешно пытаясь изготовить такое же качественное холодное оружие. Только в конце XΙX века, обнаружив в японской стали примеси молибдена, удалось разрешить эту загадку.

Впервые промышленное применение молибдена в качестве легирующей добавки для улучшения качества стали (придания ей твердости и вязкости) освоила в 1891 году компания Schneider & Co из Франции.

Существенным стимулом для развития молибденовой металлургии послужила Первая мировая война. Показательно, что толщину лобовой брони запросто пробиваемую немецкими снарядами такого же калибра, удалось уменьшить с 75 мм до 25 мм, добавив в сталь броневых листов 1,5-2 % молибдена. При этом значительно повысилась прочность машины.

Применение молибдена

Более 80 % всего используемого в промышленности молибдена приходится на черную металлургию. Без него немыслимо производство жаростойкого чугуна, конструкционных и инструментальных сталей. Одна весовая часть элемента улучшает качество стали эквивалентно двум весовым частям вольфрама. Так как плотность молибдена в два раза меньше, его сплавы значительно превосходят по качеству вольфрамовые при эксплуатационных температурах ниже 1370 ˚С. Молибденовые стали лучше поддаются цементации.

Молибден востребован в радиоэлектронной, химической и лакокрасочной отраслях. В машиностроении используется как жаропрочный материал. В сельском хозяйстве слабые растворы соединений элемента значительно улучшают усвояемость растениями питательных веществ. Следует учитывать, что в больших дозах молибден оказывает токсическое воздействие на живые и растительные организмы, негативно влияет на окружающую среду.

Биологическое значение

В рационе питания человека и животных молибден - один из важнейших микроэлементов. В виде активной биологической формы - молибденовом коферменте - (Moco) он необходим для осуществления в живых тканях катаболических процессов.

Очень перспективными выглядят исследования в области антираковой активности молибдена. Высокий процент заболеваемости раком пищеварительного тракта среди населения местечка Лин Ксиан (провинция Хонан, КНР) удалось значительно снизить после внесения в почву минеральных удобрений с содержанием молибдена.

В редких случаях дефицита элемента в человеческом организме возможно развитие дезориентации в пространстве, пороков мозга, умственных отклонений и прочих тяжелых нервных заболеваний. Суточная доза молибдена для взрослого человека составляет от 100 до 300 мкг. При увеличении ее до 5-15 мг неизбежно токсическое отравление, до 50 мг - летальный исход. Наиболее богаты молибденом листовые овощи, зерновые, бобовые и ягодные (черная смородина, крыжовник) культуры, молочная продукция, яйца, печень и почки животных.

Экологические аспекты

Биологические характеристики молибдена предъявляют повышенные требования к утилизации отходов переработки рудного материала, строгому соблюдению технологического процесса на предприятиях для предотвращения негативного влияния на здоровье работающего персонала и природу.

Следует предусмотреть все меры, исключающие попадание продуктов переработки в грунтовые воды. Необходимо учитывать, что растения обладают свойством усваивать и накапливать молибден, поэтому его содержание в побегах и листьях может превышать допустимые концентрации. Эта зеленая масса может быть опасна для животных. Для предотвращения распространения ветрами использованной породы отвалы укрывают слоем земли.

Тенденции мирового рынка молибдена

С началом глобального мирового финансового кризиса общемировое потребление молибдена снизилось на 9 %. Исключение составил Китай, где наблюдается рост до 5 %. Реакцией на резкое снижение потребительского спроса в 2009 году стало снижение объемов производства. К прежнему уровню выпуска удалось приблизиться лишь через четыре года, а в 2014 году установить новый максимум в 245 тыс. тонн. Основным потребителем и производителем молибдена и его продуктов по-прежнему остается Китай.

Плотность молибдена и его удивительные свойства сделали его незаменимым для стали и сплавов в конструкциях, где требуется сочетание небольшого веса, высокой прочности и коррозийной стойкости материалов. Прогнозируемый рост числа атомных электростанций, других энергетических и промышленных объектов, разработка новых месторождений нефти и газа в суровых условиях Крайнего Севера и Заполярья неизбежно приведут к росту спроса на молибден и его производные.

История молибдена

История открытия молибдена началась в 1778 году, когда химик из Швеции Карл Шееле получил минеральный молибденит в результате прокаливания молибденовой кислоты (calorizator). Через несколько лет, в 1781 году П.Гьельм получил молибден в виде металла, чистый же молибден был получен только в 1817 году Й. Берцелиусом.

По причине схожести внешнего вида минерального молибдена со свинцовым блеском, сначала их называли одинаково - от древнегреческого μόλυβδος, что означает свинец.

Молибден является элементом VI группы V периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 42 и атомную массу 95,94. Принятое обозначение - Mo (от латинского Molybdaenum ).

Нахождение в природе

Молибден в свободном виде в природе не распространён. Имеется в виде нескольких десятков известных минералов в земной коре, морской и речной воде, в нефти, углях, мизерное количество в воздухе. Основные месторождения молибдена находятся на территории США, Мексики, Чили, Канаде, России и Армении.

Физические и химические свойства

Молибден является переходным мягким металлом светло-серого цвета с характерным металлическим блеском. Устойчив во время нахождения на воздухе при комнатной температуре, процесс окисления начинается при температуре выше 400˚с.

Суточная потребность в молибдене меняется в зависимости от возраста, на неё влияют также физическая нагрузка и масса тела. Норма для детей с рождения и до 10-летнего возраста составляет 15-150 мкг в день, для взрослых - 75-250 мкг, после 70-ти лет потребность в молибдене снижается и не должна превышать 200 мкг в сутки. Обычно необходимое количество данного микроэлемента человек получает с пищей, поэтому дополнительный приём не требуется.

Полезные свойства молибдена и его влияние на организм

Молибден важен для:

Стимулирования деятельности ферментов, обеспечивающих синтез кислот и дыхание тканей;
Поддержания здорового состояния зубов;
Улучшения качественного состава крови, увеличения уровня гемоглобина крови;
Регулирования обменных процессов;
Выведения мочевой кислоты, предотвращения возникновения подагры;
Профилактики импотенции и других расстройств мужской половой сферы;
Участия в синтезе витаминов ,
Профилактики диабета.

Взаимодействие с другими

Молибден является важной частью фермента, отвечающего за утилизацию . При избытке молибдена нарушается утилизация и синтез витамина .

Главными поставщиками молибдена в организм человека являются зелёные листовые овощи ( , ), злаки, крупы ( , ) и бобовые ( , ). Присутствует молибден в , рыбе, орехах и ягодах.

Применение молибдена в жизни

Основное применение молибдена - металлургическая промышленность, также используется при производстве ламп накаливания.

Признаки избытка молибдена

Чрезмерное количество молибдена случается у работников металлургической сферы промышленности, проявляется так называемой молибденовой подагрой, которая обусловлена повышением мочевой кислоты в крови.

Недостаточное количество молибдена (дефицит) встречается крайне редко, как правило, в регионах, где в почвах не хватает минерала или у людей со скудным рационом питания. Признаками нехватки молибдена являются: замедление роста, выпадение волос, возникновение отёков, дряблость кожи и мышц, дерматиты и грибковые поражения кожных покровов.

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.

К открытию молибдена причастны трое ученых: сначала швед Карл Шееле из молибденовой кислоты получил оксид MoO 3 (1778 г.), затем француз П. Гьельм восстановил его углем и получил металл с примесями (1782 г.), а после Й. Берцелиус добился получения чистого молибдена в результате соединения оксида и водорода.

Добывают молибден по всей планете, поскольку он относительно равномерно распределен как по земной коре, так и в водах океанов. Этот элемент находится и в угле, и в нефти, но наибольшее его количество – в полевых шпатах.

Молибден: физические свойства

Внешне молибден представляет собой металл традиционной светло-серой окраски. Он относится к категории тугоплавких, однако более чистый он становится более мягким. Главные характеристики молибдена:

плотность (н. у.) – 10,22 г/см³
температура плавления – 2620°C (2890 K)
температура кипения – 4639°C (4885 K)
теплопроводность при 300 K – 138 Вт/(м·К)

Молибден: химические свойства

Элемент Mo устойчив до уровня в 400°C, после которого он окисляется. На сегодня получены несколько оксидов молибдена, включая триоксид МоО 3 , оксид молибдена (IV) МоО 2 и др. Также существуют карбиды – Mo 2 C и MoC, представляющие собой кристаллические высокоплавкие вещества.

Молибден присутствует в более чем 20 видов минералов. Самыми распространенными можно считать:

>молибденит - MoS 2
молибдит - Fe(MoO 4) 3 ·nH 2 O
вульфенит - PbMoO 4
повеллит - СаМоО 4

Молибден: где применяется

Повсеместная добыча молибдена в мире обусловлена, прежде всего, нуждами мировой металлургии. Этот металл выступает в качестве легирующего компонента для большинства коррозионностойких и жаропрочных сталей. Кроме того, он незаменим для придания металлу повышенных прочностных характеристик и повышения вязкости. Не обходятся без молибдена и производители электрических лампочек и высокотемпературных печей. Химическая промышленность применяет Mo и его соединения в качестве катализаторов химических реакций, пигментов для красителей и пр.

Еще одной сферой применения молибдена является медицина: чистый Mo помогает врачам диагностировать онкологические заболевания. Этот же элемент можно обнаружить в составе материала для зеркал мощных газодинамических лазеров.

Биологическая роль

Молибден нельзя назвать распространенным элементом, однако он присутствует в каждом человеческом организме. Более того, нехватка Mo в теле человека способна нарушить важнейшие биологические процессы, вызвав тем самым серьезные заболевания. Известно, что наибольшая концентрация молибдена присутствует в следующих продуктах: в молоке, печени, злаковых, бобовых, листовых овощах.

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%.