Преработка на молибден, подготовка на рудата за използване в различни продукти.
Молибденът (Mo) е бял платинообразен метал с температура на топене 2 610 ° C (4 730 ° F). В чисто състояние той е жилав и пластичен и се характеризира с умерена твърдост, висока топлопроводимост, висока устойчивост на корозия и нисък коефициент на разширение. Когато се легира с други метали, молибденът насърчава втвърдяването и здравината, увеличава якостта на опън и устойчивостта на пълзене и като цяло насърчава равномерната твърдост. Малки количества молибден (от 1% или по-малко) значително подобряват устойчивостта на износване, антикорозионните свойства и високотемпературната якост и здравина на материала на матрицата. Следователно молибденът е жизненоважно добавъчно средство при производството на стомани и високо усъвършенствани цветни свръх сплави.
Тъй като молибденовият атом има същия характер като този на волфрам, но само около половината от атомното му тегло и плътност, той изгодно замества волфрама в легирани стомани, което позволява да се постигне същия металургичен ефект с половината повече метал. Освен това два от външните му електронни пръстени са непълни; това му позволява да образува химични съединения, при които металът е дву-, три-, тетра-, пента- или шестналентен, което прави възможно голямо разнообразие от химически продукти от молибден. Това също е същественият фактор в значителните му каталитични свойства.
история
Въпреки че металът е бил известен на древните култури и неговите минерални форми са били объркани с графит и галеновата руда галена поне 2000 години, молибденът не е официално открит и идентифициран до 1778 г., когато шведският химик и фармацевт Карл Вилхелм Шеле произвежда молибдов оксид чрез атакуване на прахообразен молибденит (MoS 2) с концентрирана азотна киселина и след това остатъкът се изпарява до сухо. След предложението на Scheele, друг шведски химик, Peter Jacob Hjelm, произвежда първия метален молибден през 1781 г. чрез загряване на паста, приготвена от молибден оксид и ленено масло при високи температури в тигел. През 19-ти век немският химик Бухолц и шведът Йонс Яков Берзелий систематично изследват сложната химия на молибдена, но чак през 1895 г. френски химик Анри Моисан произвежда първия химически чист (99,98 процента) метал молибден чрез намаляване тя с въглерод в електрическа пещ, като по този начин дава възможност за провеждане на научни и металургични изследвания на метала и неговите сплави.
През 1894 г. френски производител на оръжие Schneider SA въвежда молибден в брониране на бронята при своите произведения в Льо Крезо. През 1900 г. двама американски инженери Ф. Ф. Тейлър и П. Уайт представят първите високоскоростни стомани на базата на молибден на изложението Universelle в Париж. Едновременно с това Мари Кюри във Франция и JA Mathews в Съединените щати използваха молибден за приготвяне на постоянни магнити. Но чак след острата недостиг на волфрам е провокирана от Първата световна война, молибденът се използва масово за изработване на оръжие, броня и други военен обков. През 1920-те години сплавите, носещи молибден, имат своите първи мирни приложения, първоначално в автомобилното производство, а след това в неръждаемите стомани. През следващото десетилетие те получават приемане на високоскоростни стомани, а след Втората световна война те се използват в авиацията - особено в реактивни двигатели, които трябва да издържат на високи експлоатационни температури. По-късно използването им се разширява до ракети. Освен в легирани стомани, молибденът се използва в свръх сплави, химикали, катализатори и смазочни материали.
руди
Единственият жизнеспособен минерал в производството на молибден е неговият бисулфид (MoS 2), намиращ се в молибденит. Почти всички руди се добиват от порфирово разпространени находища. Това са или първични молибденови отлагания, или сложни медно-молибденови находища, от които молибденът е възстановен като съвместен продукт или страничен продукт. Първичните находища, съдържащи между 0,1 и 0,5 процента молибден, са обширни. Медните порфири също са много големи находища, но съдържанието на молибден варира между 0,005 и 0,05 процента. Приблизително 40 процента молибден идва от първични мини, като останалите 60 процента са страничен продукт от мед (или в някои случаи от волфрам).
Около 64 процента от възстановяемите ресурси се намират в Северна Америка, като САЩ са две трети от тях. Други 25 процента са в Южна Америка, а балансът се намира главно в Русия, Казахстан, Китай, Иран и Филипините. Европа, Африка и Австралия са много бедни на молибденови руди. Най-големите производители на молибден включват Китай, САЩ, Чили, Перу, Мексико и Канада.
Добив и концентриране
Молибденовите и медно-молибденовите порфири се добиват чрез открити ями или подземни методи. След като рудата е смачкана и смляна, металните минерали след това се отделят от минералите на ганг (или молибден и мед един от друг) чрез флотационни процеси, използвайки голямо разнообразие от реагенти. Концентратите съдържат между 85 и 92 процента MoS 2 и малки количества мед (по-малко от 0,5 процента), ако молибденът се възстанови като страничен продукт от мед.
Добив и рафиниране
Технически молибден оксид
Около 97 процента от MoS 2 трябва да бъдат превърнати в технически молибден оксид (85–90 процента MoO 3), за да достигнат търговското си местоназначение. Подобно преобразуване е почти универсално осъществено в пещи тип „Николс-Херешоф“ с много огнища, в които молибденитовият концентрат се подава отгоре срещу ток нагрят въздух и газове, издути отдолу. Всяко огнище има четири рамена с въздушно охлаждане, завъртени от вал с въздушно охлаждане; оръжията са оборудвани с остриета, които разграбват материала до външната или средната част на печенето, където материалът пада на следващото огнище. В първия огнището, концентратът се нагрява предварително и реагенти флотационни запалват, за откриване на трансформация на морски магистрали 2 в МоО 3. Тази екзотермична реакция, която продължава и се засилва в следващите огнища, се контролира чрез регулиране на кислорода и чрез водни спрейове, които охлаждат пещта, когато е необходимо. Температурата не трябва да се повишава над 650 ° C (1200 ° F), точката, в която MoO 3 се сублимира или изпарява директно от твърдото състояние. Процесът е завършен, когато съдържанието на сяра в калцините падне под 0,1 процента.
Химически чист молибден оксид
Техническият молибден оксид е направен в брикети, които се подават директно в пещи, за да се направят легирани стомани и други леярни продукти. Те също се използват за получаване на феромолибден (виж по-долу), но ако се желаят повече пречистени продукти от молибден, като молибденови химикали или метален молибден, тогава техническият MoO 3 трябва да бъде пречистен до химически чист MoO 3 чрез сублимация. Това се осъществява в електрически реторти при температури между 1200 и 1,250 ° C (2,200 и 2300 ° F). Пещите се състоят от кварцови тръби, навити с нагревателни елементи от молибденова тел, които са защитени от окисляване чрез смес от огнеупорна тухлена паста и дървен въглен. Тръбите са наклонени на 20 ° от хоризонталата и се завъртат. Сублимираните пари се изхвърлят от тръбите чрез въздух и се събират от качулки, водещи до филтърни торби. Събират се две отделни фракции. Първият съответства на изпаряване на първоначалните 2–3 процента от заряда и съдържа по-голямата част от летливите примеси. Последната фракция е чистият MoO 3. Това трябва да е 99,95% чисто, за да бъде подходящо за производството на амониев молибдат (ADM) и натриев молибдат, които са изходни материали за всички видове молибденови химикали. Тези съединения се получават чрез взаимодействие на химически чиста МоОз 3 с воден разтвор на амоняк или натриев хидроксид. Амониевият молибдат под формата на бели кристали анализира 81 до 83 процента MoO 3 или 54 до 55 процента молибден. Той е разтворим във вода и се използва за получаване на молибденови химикали и катализатори, както и метален молибден на прах.
Молибден метал
Производството на метален молибден от чист MoO 3 или ADM се осъществява в електрически загряти тръби или муфелни пещи, в които се въвежда водороден газ като противоток срещу подаването. Обикновено има два етапа, в които MoO 3 или ADM първо се редуцират до диоксид, а след това до метален прах. Двата етапа могат да бъдат проведени в две различни пещи с охлаждане между тях, или може да се използва двузонова пещ. (Понякога се използва тристепенен процес, започващ при ниска температура от 400 ° С или 750 ° F, за да се избегне неконтролирана реакция и да се предотврати синтероване.) В двуетапния процес, две дълги муфелни пещи с молибден- могат да се използват телени нагревателни елементи. Първото намаление се извършва в „лодки“ с мека стомана, съдържащи 5 до 7 килограма (10 до 15 килограма) оксид, които се подават на интервали от 30 минути. Температурата на пещта е 600–700 ° C (1,100–1,300 ° F). Продуктът от първата пещ се разгражда и подава със същата скорост в никелови лодки във втора пещ, работеща при 1,000-100 ° C (1800-2000 ° F), след което металния прах се пресява. Най-чистият прах, съдържащ 99,95% молибден, се получава чрез намаляване на ADM.
Поради изключително високата си точка на топене, молибденът не може да се разтопи в блокове с високо качество чрез конвенционални процеси. Той обаче може лесно да се разтопи в електрическа дъга. При един такъв процес, разработен от Parke и Ham, прахът от молибден непрекъснато се пресова в пръчка, която частично се синтерира от електрическо съпротивление и се стопява в края в електрическа дъга. Разтопеният молибден се деоксидира чрез въглерод, добавен към праха, и се отлива във водна охладена медна форма.
