الموليبدينوم المعدني يرجع اسمه إلى التشابه الخارجي لثاني كبريتيد الموليبدينوم مع خام الرصاص - غالينا (الاسم اليوناني للرصاص هو موليبدوس).
تاريخ اكتشاف العنصر
في العصور الوسطى في أوروبا ، كان يُطلق على الموليبدينوم ثلاثة معادن مختلفة التكوين ، ولكنها متشابهة تقريبًا في اللون وهيكل المعدن - غالينا (Pbs) ، الموليبدينيت (MoS2) والجرافيت (C). بالمناسبة ، تم استخدام معدن "الموليبدينوم لمعان" (اسم آخر للموليبدينيت) كرصاص لأقلام الرصاص التي تركت علامة رمادية مخضرة على الورقة.
يعتبر معدن الموليبدينوم ، 42 عنصرًا من النظام الدوري لمندليف ، مسقط رأس السويد. في عام 1758 ، اقترح الكيميائي وعالم المعادن من هذا البلد ، مكتشف النيكل ، أكسل كرونستيد ، أن المعادن المذكورة أعلاه لها طبيعة مختلفة تمامًا. بعد عقدين من الزمان ، حصل كارل شيل ، وهو كيميائي صيدلاني من كوبينج ، على حمض الموليبدك على شكل راسب أبيض ("الأرض البيضاء") عن طريق غلي الموليبدينيت في حمض النيتريك المركز. لقد فهم العالم حدسيًا أنه إذا تم تكليس حمض الموليبدك بالفحم ، فمن الممكن عزله.فلز. نظرًا لعدم وجود فرن مناسب ، أرسل عينات إلى Peter Gjelm ، الذي قام في عام 1782 بعزل معدن جديد بكمية كبيرة من شوائب الكربيد. أطلق الزملاء على العنصر "الموليبدينوم" (الصيغة في الجدول الدوري هي Mo).
تم الحصول على المعدن النقي نسبيًا فقط في عام 1817 من قبل جينس برزيليوس ، رئيس الأكاديمية السويدية للعلوم.
توصيف مادة بسيطة
طريقة الإنتاج لها تأثير كبير على الخصائص الفيزيائية للموليبدينوم ومظهره. مسحوق المعدن والفراغات والقضبان قبل التلبيد - رمادي غامق. تعتبر لوحة المنتجات المدرفلة المعالجة أكثر ثراءً - من الأسود تقريبًا إلى الفضي الفاتح. كثافة الموليبدينوم 10.28 طن / م3. يذوب المعدن عند درجة حرارة 2623 درجة مئوية ويغلي عند 4639 درجة مئوية. يتمتع الموليبدينوم النقي تمامًا بقدرة ممتازة على المرونة والليونة ، مما يضمن سهولة الدحرجة والختم. يمكن ربط قطعة العمل التي يصل قطرها إلى 12 مم ، حتى في درجة حرارة الغرفة ، بحرية باستخدام عقدة مزدوجة أو لفها برقائق رقيقة. المعدن لديه موصلية كهربائية جيدة. يزيد وجود الشوائب من الصلابة والهشاشة ويحدد إلى حد كبير الخواص الميكانيكية للموليبدينوم.
اتصالات رئيسية
كجزء من المواد المعقدة ، يُظهر العنصر درجة مختلفة من الأكسدة من +2 إلى الأعلى (المركبات الأخيرة هي الأكثر ثباتًا) ، والتي تحدد الخصائص الكيميائية للموليبدينوم. يتميز هذا المعدن بمركبات تحتوي على الأكسجين والهالوجينات (MoO3 ، MoCl5) وموليبدات (أملاح حمض الموليبدك).تفاعلات الأكسدة ممكنة فقط في درجات حرارة عالية (من 600 درجة مئوية). ستؤدي الزيادة الإضافية إلى تفاعل الموليبدينوم مع الكربون والفوسفور والكبريت. يذوب جيدًا في النيتريك أو حامض الكبريتيك المسخن.
أحماض الفوسفوريك والزرنيخ والبوريك والسيليك تشكل مركبات معقدة مع الموليبدينوم. الملح الأكثر شهرة والأكثر شيوعًا هو فوسفوموليبدات الأمونيوم. تتميز المواد التي تحتوي على الموليبدينوم بلوحة ألوان واسعة وظلال مختلفة.
تكنولوجيا إثراء خام الموليبدينوم
لم يتم إتقان الإنتاج الصناعي للموليبدينوم النقي تمامًا إلا في القرن العشرين. المعالجة الكيميائية لخام الموليبدينوم مسبوقة بإثرائها: بعد الطحن في الكسارات والمطاحن الكروية ، الطريقة الرئيسية هي خمسة أو ستة تعويم. والنتيجة هي تركيز عالٍ (يصل إلى 95٪) من ثاني كبريتيد الموليبدينوم في المادة الخام.
الخطوة التالية والأكثر أهمية هي إطلاق النار. هنا تتم إزالة الشوائب غير المرغوب فيها من الماء والكبريت وبقايا كواشف التعويم ويتأكسد ثاني كبريتيد الموليبدينوم إلى ثالث أكسيد. يمكن إجراء مزيد من التنظيف بعدة طرق ، ولكن ما يلي هو الأكثر شيوعًا:
- طريقة الأمونيا ، حيث يتم إذابة مركبات الموليبدينوم تمامًا ، وإزالة الشوائب ؛
- تسامي عند درجة حرارة 900-1100 درجة مئوية. النتيجة - تركيز MoO3يرتفع إلى 90-95٪.
الإنتاج الصناعي من الموليبدينوم المعدني
تمرير الهيدروجين عبر ثالث أكسيد الموليبدينوم المنقى (في مختبرات لـغالبًا ما تستخدم التخفيضات الكربون أو الغازات المحتوية على الكربون والألمنيوم والسيليكون) للحصول على مسحوق المعادن. تتم العملية في أفران أنبوب خاص مع زيادة تدريجية في درجة الحرارة من 500 إلى 1000 درجة مئوية.
تتضمن سلسلة العملية لإنتاج معدن الموليبدينوم المضغوط:
- الضغط. تتم العملية في قوالب فولاذية تحت ضغط يصل إلى 300 ميجا باسكال. مكون الربط هو محلول كحول من الجلسرين. لا يتجاوز الحد الأقصى لقطع الفراغات (الطعنات) 16 سم2، وطولها 600 سم ، وتستخدم الأشكال المطاطية أو البوليمرية الأكبر حجمًا. يتم الضغط في غرف العمل حيث يتم حقن السائل تحت ضغط مرتفع.
- تكلس. يحدث على مرحلتين الأول - درجة حرارة منخفضة ، تدوم 30-180 دقيقة (حسب حجم قطعة العمل) ، يتم إجراؤها في أفران مفلية في جو من الهيدروجين عند درجة حرارة 1200 درجة مئوية. في المرحلة الثانية (اللحام) ، يتم تسخين قطعة العمل إلى درجة حرارة قريبة من نقطة الانصهار (2400-2500 درجة مئوية). نتيجة لذلك ، تنخفض المسامية وتزداد كثافة الموليبدينوم.
الفراغات الكبيرة التي يصل وزنها إلى 3 أطنان يتم تلبيدها في أفران الحث أو شعاع الإلكترون أو أفران القوس. تكتمل العملية بالمعالجة الميكانيكية للمنتجات الملبدة
أغنى الودائع
الموليبدينوم عنصر نادر إلى حد ما في قشرة الأرض وفي الكون ككل. من بين عشرين نوعًا من المعادن الموجودة في الطبيعة ، يعتبر الموليبدينيت فقط ذا أهمية صناعية كبيرة.(MoS2). مواردها ليست بلا حدود ، وقد تم بالفعل تطوير تقنيات لاستخراج المعادن من powellites و molybdates. اعتمادًا على التركيب المعدني وشكل أجسام الركاز ، تنقسم الرواسب إلى الوريد ، المنتشرة في الوريد ، والغزل.
تبلغ الاحتياطيات العالمية المؤكدة من العنصر 19 مليون طن ، نصفها تقريبًا في الصين. منذ عام 1924 ، كانت أكبر رواسب الموليبدينوم هي منجم Climax (الولايات المتحدة الأمريكية ، كولورادو) بمتوسط محتوى يصل إلى 0.4٪. في كثير من الأحيان ، يتم استخراج خامات الموليبدينوم جنبًا إلى جنب مع استخراج النحاس والتنغستن.
في روسيا ، تبلغ احتياطيات الموليبدينوم 360 ألف طن. من بين 10 رواسب تم استكشافها ، تم تطوير 7 فقط تجاريًا:
- Sorskoe و Agaskyrskoe (Khakassia) ؛
- Bugdainskoe و Zhirekenskoe (شرق ترانسبايكاليا) ؛
- Orekitkanskoe (بورياتيا) ؛
- لاباش (كاريليا) ؛
- Tyrnyauz (شمال القوقاز).
يتم الإنتاج بالطريقة المفتوحة والمغلقة.
سر سيوف الساموراي
لعدة قرون ، كافح صانعو الأسلحة والعلماء الأوروبيون مع لغز حدة وقوة السيوف اليابانية القديمة منذ بداية الألفية الثانية ، ومحاولة فاشلة لصنع نفس الأسلحة ذات الحواف عالية الجودة. فقط في نهاية القرن XΙX ، بعد اكتشاف شوائب الموليبدينوم في الفولاذ الياباني ، كان من الممكن حل هذا اللغز.
لأول مرة ، تم إتقان الاستخدام الصناعي للموليبدينوم كمادة مضافة لصناعة السبائك لتحسين جودة الفولاذ (مما يمنحه الصلابة والمتانة) في عام 1891 بواسطة شنايدر& Co من فرنسا.
كانت الحرب العالمية الأولى بمثابة حافز مهم لتطوير تعدين الموليبدينوم. من المهم أن سمك الدرع الأمامي للدبابات الأنجلو-فرنسية ، الذي اخترقته بسهولة القذائف الألمانية من نفس العيار ، قد انخفض من 75 مم إلى 25 مم بإضافة 1.5-2 ٪ من الموليبدينوم إلى فولاذ الصفائح المدرعة. هذا زاد بشكل كبير من قوة الآلة.
تطبيق الموليبدينوم
أكثر من 80 ٪ من جميع الموليبدينوم المستخدم في الصناعة يقع على المعادن الحديدية. بدونها ، فإن إنتاج الحديد الزهر المقاوم للحرارة والفولاذ الإنشائي والأدوات لا يمكن تصوره. جزء وزن واحد من العنصر يحسن جودة الفولاذ يعادل جزأين وزن من التنجستن. نظرًا لأن كثافة الموليبدينوم أقل بمرتين ، فإن سبائكه تتفوق بشكل كبير من حيث الجودة على سبائك التنغستن في درجات حرارة تشغيل أقل من 1370 درجة مئوية. يصلح فولاذ الموليبدينوم إلى الكربنة بشكل أفضل.
الموليبدينوم مطلوب في الصناعات الإشعاعية الإلكترونية والكيميائية وصناعات الطلاء. في الهندسة الميكانيكية ، يتم استخدامه كمادة مقاومة للحرارة. في الزراعة ، تعمل المحاليل الضعيفة لمركبات العناصر على تحسين امتصاص النباتات للعناصر الغذائية بشكل كبير. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه في الجرعات الكبيرة ، الموليبدينوم له تأثير سام على الكائنات الحية والنباتية ، ويؤثر سلبًا على البيئة.
أهمية بيولوجية
في النظام الغذائي للإنسان والحيوان ، يعتبر الموليبدينوم أحد أهم العناصر النزرة. في شكل شكل بيولوجي نشط -أنزيم الموليبدينوم - (Moco) ضروري لتنفيذ عمليات تقويضية في الأنسجة الحية.
البحث في مجال نشاط الموليبدينوم المضاد للسرطان يبدو واعدًا جدًا. انخفض معدل الإصابة بسرطان الجهاز الهضمي بشكل كبير بين سكان بلدة لين شيان (مقاطعة هونان ، الصين) بشكل ملحوظ بعد إدخال الأسمدة المعدنية التي تحتوي على الموليبدينوم في التربة.
في حالات نادرة من نقص العناصر في جسم الإنسان ، قد يحدث التوهان المكاني وعيوب الدماغ والتشوهات العقلية وأمراض عصبية خطيرة أخرى. تتراوح الجرعة اليومية من الموليبدينوم للبالغين من 100 إلى 300 ميكروغرام. عندما يتم زيادته إلى 5-15 مجم ، فإن التسمم السام أمر لا مفر منه ، حتى 50 مجم - الموت. الأكثر غنى بالموليبدينوم هي الخضروات الورقية ، الحبوب ، البقوليات والتوت (الكشمش الأسود ، عنب الثعلب) ، منتجات الألبان ، البيض ، الكبد والكلى للحيوانات.
الجوانب البيئية
تفرض الخصائص البيولوجية للموليبدينوم متطلبات متزايدة للتخلص من النفايات الناتجة عن معالجة المواد الخام ، والالتزام الصارم بالعملية التكنولوجية في المؤسسات لمنع التأثير السلبي على صحة العاملين والطبيعة.
يجب اتخاذ جميع التدابير لمنع دخول المنتجات المعالجة إلى المياه الجوفية. يجب ألا يغيب عن الأذهان أن للنباتات القدرة على امتصاص الموليبدينوم وتراكمه ، لذا فإن محتواه في البراعم والأوراق قد يتجاوز التركيزات المسموح بها. هذه الكتلة الخضراءقد تكون خطرة على الحيوانات. لمنع الرياح من نشر الصخور المستعملة يتم تغطية المكبات بطبقة من الأرض.
الاتجاهات في سوق الموليبدينوم العالمي
مع بداية الأزمة المالية العالمية ، انخفض استهلاك الموليبدينوم العالمي بنسبة 9٪. وكان الاستثناء هو الصين ، حيث توجد زيادة تصل إلى 5٪. تمثلت الاستجابة للانخفاض الحاد في طلب المستهلكين في عام 2009 في انخفاض حجم الإنتاج. لم يكن من الممكن الاقتراب من المستوى السابق للإنتاج إلا بعد أربع سنوات ، وفي عام 2014 تم تحديد 245 ألف طن كحد أقصى. لا تزال الصين المستهلك والمنتج الرئيسي للموليبدينوم ومنتجاته.
كثافة الموليبدينوم وخصائصه المذهلة جعلت منه لا غنى عنه لتطبيقات الفولاذ والسبائك التي تتطلب مزيجًا من الوزن الخفيف والقوة العالية ومقاومة التآكل. سيؤدي النمو المتوقع في عدد محطات الطاقة النووية وغيرها من مرافق الطاقة والصناعية ، وتطوير حقول النفط والغاز الجديدة في الظروف القاسية في أقصى الشمال والقطب الشمالي حتماً إلى زيادة الطلب على الموليبدينوم ومشتقاته.
