La densité du molybdène, ses propriétés physiques et mécaniques, ses composés, son application

Le nom de molybdène métal est dû à la similitude externe du bisulfure de molybdène avec le minerai de plomb - galène (le nom grec pour le plomb est molybdos).

Historique de découverte d'élément

Au Moyen Âge en Europe, le molybdène était appelé de composition différente, mais presque de couleur et de structure similaires: la galène (Pbs), la molybdénite (MoS).₂) et le graphite (C). En passant, le minéral "molybdène brille" (un autre nom pour molybdénite) a été utilisé comme un plomb pour les crayons qui ont laissé une trace gris verdâtre sur la feuille.

Patrie du molybdène métallique, 42 élémentssystème périodique de Mendeleyev, est considéré comme la Suède. En 1758, un chimiste et minéralogiste de ce pays, le découvreur de nickel Axel Kronstedt a suggéré que les minéraux ci-dessus ont une nature complètement différente. Deux décennies plus tard, son chimiste compatriote de Choping Karl Scheele reçut de l'acide molybdique sous la forme d'un précipité blanc («terre blanche»), faisant bouillir de la molybdénite dans de l'acide nitrique concentré. Le scientifique a intuitivement compris que si l'acide molybdénique est calciné avec du charbon, alors il est possible d'isoler le métal. Sans un four approprié, il a envoyé des échantillons à Peter Guelma, qui en 1782 a alloué un nouveau métal avec une grande quantité d'impuretés de carbure. Les collègues ont appelé l'élément "molybdène" (la formule dans le tableau périodique est Mo).

Le métal relativement pur n'a été reçu qu'en 1817 par le président de l'Académie suédoise des sciences, Jens Berzelius.

Caractéristiques d'une substance simple

La méthode de préparation a une grande influence surpropriétés physiques du molybdène et son apparence. Poudres métalliques, préformes et blocs avant le frittage - couleur gris foncé. Palette traitée roulée plus saturée - de presque noir à argent clair. La densité de molybdène est de 10,28 t / m³. Le métal fond à une température de 2623 ° C, et à4639 ° C - bout. Le molybdène absolument pur possède une ductilité et une ductilité remarquables, ce qui garantit un laminage et un emboutissage aisés. Une pièce d'un diamètre allant jusqu'à 12 mm peut être nouée ou roulée jusqu'à une fine feuille, même à température ambiante. Le métal a une bonne conductivité électrique. La présence d'impuretés augmente la dureté et la fragilité et détermine en grande partie les propriétés mécaniques du molybdène.

Les composés les plus importants

Dans la composition de substances complexes, l'élément présentedifférents degrés d'oxydation de +2 à plus (les derniers composés sont plus stables), ce qui détermine les propriétés chimiques du molybdène. Pour ce métal, les composés avec de l'oxygène et des halogènes (MoO₃MoCl5) et des molybdates (sels d'acide molybdique). Les réactions d'oxydation ne sont possibles qu'à haute température (à partir de 600 ° C). Une augmentation supplémentaire entraînera l'interaction du molybdène avec le carbone, le phosphore et le soufre. Il se dissout bien dans l'acide sulfurique nitrique ou chauffé.

Phosphore, arsenic, borique et siliciumles acides forment des composés complexes avec le molybdène. Le sel le plus connu et le plus largement distribué est le phosphomolybdate d'ammonium. Les substances contenant du molybdène se distinguent par une large palette de couleurs et diverses nuances.

Technologie d'enrichissement des minerais de molybdène

La production industrielle de molybdène absolument pur n'a été maîtrisée XX siècle Le traitement chimique du minerai de molybdène est précédé de son enrichissement: après broyage dans des concasseurs et des broyeurs à boulets, la méthode principale est la flottation à cinq ou six fois. En conséquence, une concentration élevée (jusqu'à 95%) de bisulfure de molybdène dans la charge est atteinte.

L'étape suivante et la plus importante est la torréfaction. Ici, les impuretés indésirables de l'eau, du soufre, des résidus de réactifs de flottation et du disulfure de molybdène sont éliminés et oxydés en trioxyde. Un nettoyage supplémentaire est possible de plusieurs façons, mais les plus populaires sont les suivantes:

• méthode à l'ammoniaque, dans laquelle les composés de molybdène sont complètement dissous, et les impuretés sont éliminées;
• sublimant à une température de 900 à 1100 ˚С. Le résultat est la concentration de MoO₃ augmente à 90-95%.

Production industrielle de métal au molybdène

Circuler dans le trioxyde de molybdène purifiél'hydrogène (dans les laboratoires pour la récupération utilisent souvent du carbone ou des gaz contenant du carbone, de l'aluminium, du silicium) reçoit du métal en poudre. Le processus se déroule dans des fours tubulaires spéciaux avec une augmentation progressive de la température de 500 à 1000 ° C.

La chaîne technologique de production du molybdène métallique compact comprend:

• En appuyant sur. Le processus se déroule dans des moules en acier sous une pression allant jusqu'à 300 MPa. Le composant liant est une solution alcoolique de glycérine. La section maximale des flans (piles) ne dépasse donc pas 16 cm²et la longueur est de 600 cm.Pour les plus grands, utilisez des moules en caoutchouc ou en polymère. Le pressage a lieu dans des chambres de travail où le liquide est pompé sous haute pression.
• Frittage Il se produit en deux étapes. La première est à basse température, de 30 à 180 minutes (selon la taille de la billette), réalisée dans des fours à moufle dans une atmosphère d'hydrogène à une température de 1200 ° C. Dans la deuxième étape (soudage), la pièce est chauffée à une température proche du point de fusion (2400-2500 ° C). En conséquence, la porosité diminue et la densité de molybdène augmente.

Les grandes billettes pesant jusqu'à 3 tonnes sont frittées dans des fours à induction, à faisceau d'électrons ou à arc. Le processus est terminé en usinant les produits frittés.

Les dépôts les plus riches

Le molybdène est un élément assez rare dans le milieu terrestre.le cortex et dans l'univers dans son ensemble. Sur les deux douzaines de minéraux existant dans la nature, seule la molybdénite (MoS)₂). Ses ressources ne sont pas infinies et des technologies ont été développées pour extraire le métal des nobles, les molybdates. Selon la composition minérale et la forme des corps minéralisés, les gisements sont divisés en veine, veine disséminée et skarn.

Les réserves explorées du monde de l'élément19 millions de tonnes, dont près de la moitié provient de Chine. Le plus grand gisement de molybdène depuis 1924 est la mine de Klimax (USA, Colorado) avec une teneur moyenne allant jusqu'à 0,4%. Souvent, l'extraction des minerais de molybdène est effectuée simultanément avec l'extraction du cuivre et du tungstène.

En Russie, les réserves de molybdène sont de 360 ​​000 tonnes. Sur les 10 gisements explorés, seuls 7 ont été développés industriellement:

• Sorsk et Agaskyr (Khakassie);
• Bugdain et Zhireken (Transbaïkalie orientale);
• Orekitkanskoe (Bouriatie);
• Labash (Carélie);
• Tyrnyauz (Caucase du Nord).

L'extraction est réalisée de manière ouverte et fermée.

Le mystère des épées samouraï

Pendant plusieurs siècles, les EuropéensLes armuriers et les scientifiques se sont battus sur le mystère de la sévérité et de la force des anciennes épées japonaises du début du deuxième millénaire, essayant sans succès de produire la même qualité d'acier froid. Seulement à la fin XΙX siècle, ayant découvert en japonais des impuretés de molybdène d'acier, il était possible de résoudre cette énigme.

Pour la première fois, l'application industrielle du molybdène en tant qu'additif d'alliage pour améliorer la qualité de l'acier (lui donnant dureté et ténacité) a été maîtrisée en 1891 par l'entreprise Schneider & Co de France.

Un stimulus essentiel pour le développement du molybdènela métallurgie était la Première Guerre mondiale. Il est significatif que l'épaisseur de l'armure frontale des chars anglo-français, facilement pénétrés par des obus allemands de même calibre, soit réduite de 75 mm à 25 mm, ajoutant 1,5-2% de molybdène à l'acier des plaques de blindage. Dans le même temps, la force de la machine a considérablement augmenté.

Application de molybdène

Plus de 80% de tous utilisés dans l'industriele molybdène représente la métallurgie ferreuse. Sans cela, il est impensable de produire de la fonte, des aciers de construction et des aciers à outils résistants à la chaleur. Une partie en poids de l'élément améliore la qualité de l'acier équivalent à deux parties en poids de tungstène. Puisque la densité du molybdène est la moitié de celle de ses alliages, sa qualité est supérieure à celle du tungstène à des températures de fonctionnement inférieures à 1370 ° C. Les aciers au molybdène conviennent mieux à la cémentation.

Le molybdène est en demande dans la radio électronique,industries chimiques et de la peinture et du vernis. En génie mécanique, il est utilisé comme un matériau résistant à la chaleur. En agriculture, les solutions faibles des composés de l'élément améliorent significativement l'assimilation des nutriments par les plantes. Il convient de garder à l'esprit qu'à fortes doses, le molybdène a un effet toxique sur les organismes vivants et végétaux et affecte négativement l'environnement.

Signification biologique

Dans le régime alimentaire des humains et des animaux molybdène -l'un des micronutriments les plus importants. Sous la forme de la forme biologique active - molybdène coenzyme - (Moco), il est nécessaire pour la mise en œuvre dans les tissus vivants des processus cataboliques.

Des études très prometteuses dansdomaines d'activité du molybdène anticancéreux. Une incidence élevée de cancers du tube digestif parmi la population de Lin Xian (province de Honan, Chine) a été réduite de manière significative après l'application d'engrais minéraux contenant du molybdène dans le sol.

Dans de rares cas de déficience en éléments chez l'hommele corps peut développer une désorientation dans l'espace, des défauts cérébraux, des anomalies mentales et d'autres maladies nerveuses graves. La dose quotidienne de molybdène chez l’adulte varie de 100 à 300 µg. Si vous augmentez à 5-15 mg une intoxication inévitablement toxique, jusqu'à 50 mg est fatal. Les légumes à feuilles, les céréales, les légumineuses et les baies (cassis, groseilles à maquereau), les produits laitiers, les œufs, le foie et les rognons des animaux sont les plus riches en molybdène.

Aspects environnementaux

Caractéristiques biologiques du molybdèneimposer des exigences accrues en ce qui concerne l'élimination des déchets de traitement du minerai, le strict respect du processus technologique dans les entreprises afin de prévenir les effets négatifs sur la santé du personnel et de la nature.

Il est nécessaire de prévoir toutes les mesures excluantentrée de produits transformés dans les eaux souterraines. Il est nécessaire de tenir compte du fait que les plantes ont la propriété d’assimiler et d’accumuler du molybdène. Par conséquent, sa teneur en pousses et en feuilles peut dépasser les concentrations admissibles. Cette masse verte peut être dangereuse pour les animaux. Pour éviter la propagation des roches usées par le vent, les décharges sont recouvertes d'une couche de terre.

Tendances du marché mondial du molybdène

Avec le début de globalcrise, la consommation mondiale de molybdène a diminué de 9%. La Chine a fait exception, avec une augmentation de 5%. La réponse à la forte baisse de la demande des consommateurs en 2009 a été une baisse des volumes de production. Il n'était possible d'atteindre le niveau de production précédent qu'au bout de quatre ans et, en 2014, un nouveau maximum de 245 000 tonnes a été fixé. La Chine reste le principal consommateur et producteur de molybdène et de ses produits.

La densité de molybdène et ses propriétés étonnantesil est indispensable pour l’acier et les alliages dans les structures qui nécessitent une combinaison de faible poids, de haute résistance et de résistances à la corrosion. L'augmentation projetée du nombre de centrales nucléaires, d'autres installations énergétiques et industrielles, la mise en valeur de nouveaux gisements de pétrole et de gaz dans les conditions difficiles du Grand Nord et de la région polaire entraîneront inévitablement une augmentation de la demande de molybdène et de ses dérivés.

</ p>>