Не многие знают, что молибден – это химический элемент шестой группы таблицы Менделеева, относящийся к переходным металлам. В классификационной структуре он находится по соседству с хромом и вольфрамом. Его отличает насыщенный серый цвет и специфический металлический блеск. Широкое применение этот тугоплавкий элемент нашел в металлургической промышленности.
Краткая история открытия
Не так много сведений сохранилось до наших дней об открытии молибдена. Это связано с тем, что элемент не является слишком распространенным. Однако первые упоминания о нем были сделаны в 1778 году, когда аналитическая химия еще не успела вступить в эпоху зрелости. Сначала вещество было выделено в виде оксида.
Несмотря на открытие химического элемента в 1778 году, используемое в настоящее время название появилось гораздо раньше. Оно часто упоминалось для минералов, имеющих свинцовый блеск, еще в Средние века.
Присутствие в окружающей среде
Хотя молибден – это не очень распространенный элемент, в земной коре он распределен сравнительно равномерно. В свободном виде он не встречается. Наименьшее количество данного металла включают карбонатные и ультраосновные породы. Определенная доля вещества содержится в речной и морской воде. В верхних слоях находится гораздо меньше металла, нежели на глубине.
Существует две формы залегания:
- сульфидная;
- молибдатная.
Они проявляются в виде микроскопических выделений. Кристаллизация молибденита происходит при повышенной кислотности и наличии восстановительной среды. На поверхности обычно образуются кислородные соединения. Что касается первичных руд, то в них молибденит может находиться совместно с минералами меди, висмутина и вольфрамита. В больших объемах металл встречается в осадочных отложениях.
Крупные месторождения в России
В Российской Федерации использование молибдена осуществляется во многих сферах деятельности. Страна имеет одну из самых крупных на всем земном шаре минерально-сырьевую базу по добыче данного металла. Основная доля предприятий сосредоточена в южной части Сибири.
По объемам запасов Россия уступает лишь трем государствам – США, Китаю и Чили. Основная часть минерально-сырьевой базы представлена штокверковыми месторождениями, содержащими более 87% разведанных ресурсов. Однако российские залежи характеризуются не очень высоким качеством руд.
В таблице отражены наиболее крупные месторождения.
Название | Регион |
Жирекенское | Читинская область |
Орекитканское | Бурятия |
Сорское | Хакасия |
Тырныаузское | Кабардино-Балкария |
Практическое применение
В чистом виде использование молибдена осуществляется при производстве проволок или лент, предназначенных для выдерживания высоких температур. Такие изделия могут выступать в качестве нагревательных элементов для электрических печей, электронных ламп или рентгеновских трубок.
Представленный металл значительно улучшает характеристики сталей. После введения его в состав повышаются их прочностные качества и стойкость к коррозии, что необходимо при изготовлении важных деталей. Часто с добавкой молибдена производятся жаростойкие сплавы, отличающиеся также кислотоупорностью.
Соединения с этим металлом активно применяются при изготовлении передней обшивки самолетов и ракет. На основе сплавов производятся сотовые панели летательных аппаратов и тепловые экраны. Устойчивость к высоким температурам позволяет использовать изделия с введением молибдена для обработки сталей. Многие соединения выступают в качестве катализаторов химических реакций.
Физические и химические свойства
Молибден – это металл светло-серого цвета, обладающий кубической решеткой с объемным центрированием. Его механические свойства определяются чистотой самого материала, а также предварительной и термической обработкой. Более подробно физические свойства рассматриваются в таблице, приведенной ниже.
Параметр | Значение |
Температура плавления | 2610 градусов |
Показатель теплопроводности | 142 Вт/(м*K) |
Теплота испарения | 590 кДж/моль |
Модуль сдвига | 122 ГПа |
Твердость металла | 125 НВ |
Молярный объем | 9,4 куб. см/моль |
В обычных условиях компонент периодической таблицы устойчив ко многим веществам. Процесс окисления начинает протекать при температуре свыше 400 градусов. Щелочные растворы на молибден оказывают медленное воздействие. Устойчивость к влаге без осуществления аэрации достаточно высока.
Соединения с другими металлами
Качество получаемых сплавов молибдена во многом зависит от пропорции, а также способности используемых примесей и базового компонента взаимодействовать с веществом. Немаловажную роль играет технология легирования. Однако отдельные типы соединений вызывают у экспертов сомнения в плане пригодности для дальнейшей эксплуатации.
Не очень хорошо сочетается молибден с вольфрамом. При его введении существенно повышается жаропрочность материала, но в то же время ухудшается стойкость к деформациям. Подобные проблемы возникают и в комбинациях с другими металлами, поэтому такие типы легирования перестали осуществляться.
Несмотря на существующие сложности, все же удалось найти некоторые соединения, способные повысить термический порог применения молибдена. При этом пластичность, стойкость к деформациям и другие характеристики находятся на том же уровне.
Марки в промышленности
Производственный процесс предполагает использование материала не только в чистом виде, но и с добавлением примесей. Ниже представлены марки молибдена, которые распространены в промышленности.
Обозначение | Описание |
МЧВП | Представляет собой чистый металл, изготавливающийся по технологии вакуумной плавки. |
ЦМ | В составе материала содержатся специализированные присадки. Обычно это титан или цирконий. |
МЧ | Содержание молибдена составляет 99,96 процентов. Остальная часть приходится на добавки. |
МК | Основной металл содержит в себе кремнещелочные присадки, позволяющие улучшить стойкость к кислотной среде. |
МРН | Разновидность чистого молибдена, но с повышенным содержанием примесей. Их в составе – не более 0,08 процентов. |
Процесс получения
Для производства молибдена подготавливается руда, включающая до 50 процентов основного вещества, значительное количество серы, небольшую концентрацию кремния и других компонентов. Она подвергается обжигу при температурном режиме от 570 до 600 градусов в специальных печах. После термического воздействия образуется концентрат, содержащий в себе оксид молибдена с примесями.
Получить массу без посторонних веществ можно двумя способами:
- Методом последовательных воздействий химического характера. При использовании аммиачной воды получившийся огарок переходит в жидкое состояние. Из образовавшегося раствора удаляются посторонние примеси. После обработки их количество не должно превышать 0,05 процентов.
- Путем возгонки, представляющей собой процесс преобразования твердого соединения в газообразное состояние. При таком варианте жидкая фаза минуется.
Очищенный от примесей оксид молибдена подвергается обработке в трубчатых печах посредством водорода. В итоге получается порошок, который путем плавки и внедрения особых веществ преобразуется непосредственно в металл. Форма заготовок будет зависеть от применяемой технологии производства.
Изготавливаемые изделия из молибдена
Наиболее распространенным видом продукции являются прутки. Они могут не только использоваться самостоятельно, но и служить основой для производства проволоки. В качестве исходного сырья для изготовления изделий выступают молибденовые штабики, имеющие квадратное сечение не более 40 мм.
В процессе получения прутков осуществляется ротационная ковка, проходящая в несколько этапов. На каждой стадии изготавливаются прутки с определенным сечением. Условия ковки изменяются с учетом диаметра поступающей заготовки. К недостаткам технологии можно отнести трудоемкость производственного процесса.
Для изготовления специальной проволоки также используется молибден. Производители формируют ее из подготовленных должным образом прутков, диаметр которых не превышает 3 мм. При таком сечении изделия легко наматываются на катушку для дальнейшего производства проволоки.
В процессе изготовления применяется метод протяжки, включающий четыре основных этапа. Проволока в итоге получает конечный диаметр, который был установлен заранее. Температурный режим в ходе производственного процесса может колебаться от 300 до 700 градусов.
После волочения производится очистка проволоки путем отжига в водородной среде. В этом случае температура достигает 1300-1400 градусов. Иногда очистка осуществляется электролитическим травлением с использованием азота.
Из молибдена могут изготавливаться цельные листы и ленты. Их удается получить за счет ковки и прокатки. При производстве применяются пневматические молоты и двухвалковые станы. Толщина получаемой ленты после горячей прокатки зависит от сечения исходной пластины.
После изготовления молибденовые полосы проходят химическую очистку. Они помещаются в специальную среду из активных веществ. Далее осуществляется холодная прокатка при обычной температуре. На завершающем этапе ленты снова подвергаются очистке и при необходимости полируются.
Существуют производственные стандарты для изделий металлических из молибдена. ГОСТ 18905-73 устанавливает требования к изготовлению проволоки. В нем отражены допустимые отклонения массы и диаметра.
Производители молибдена в России
На территории Российской Федерации преимущественно разрабатываются скарновые, штокверковые и жильные месторождения. По качеству добываемая руда не сильно уступает зарубежному сырью, но она все же имеет определенные особенности, связанные со структурой.
В России самыми крупными производителями молибдена являются две компании:
- ООО «Сорский ГОК».
- ОАО «Жирекенский ГОК».
Перечисленные предприятия обеспечивают до 95 процентов отечественного производства металла.
В заключение о роли элемента для человеческого организма
Молибден выступает в качестве важного вещества, необходимого для нормальной жизнедеятельности людей. Он содержится во многих органах и костной ткани. Суточная потребность в химическом элементе составляет в среднем 70-300 мкг. При его дефиците эти показатели увеличиваются.
Молибден принимает участие в обмене веществ, а также в процессе очищения организма от альдегидов, кислот и других соединений. Он способствует утилизации железа, позволяя быстро устранить последствия при различных видах отравлений. Микроэлемент эффективно очищает организм от ядовитых веществ.
Проведенные исследования показали, что молибден облегчает боли при артрите и других заболеваниях, оказывает положительное влияние при наличии астмы, уменьшает риск появления раковых опухолей в кишечнике и желудке. Больше всего вещества содержится в листовых овощах, гречке, ячмене, печенке, яйцах, молоке, крыжовнике и черной смородине.
