Molybdeeni - mitä se on?

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-17 18:49

Monet ihmiset eivät tiedä, että molybdeeni on jaksollisen järjestelmän kuudennen ryhmän kemiallinen alkuaine, joka liittyy siirtymämetalleihin. Luokittelurakenteessa se on kromin ja volframin vieressä. Se erottuu täyteläisestä harmaasta väristä ja erityisestä metallisesta kiillosta. Tämä tulenkestävä elementti on löytänyt laajan käytön metallurgisessa teollisuudessa.

Lyhyt löytöhistoria

Molybdeenin löydöstä ei ole tähän päivään mennessä säilynyt paljon tietoa. Tämä johtuu siitä, että elementti ei ole kovin yleinen. Ensimmäinen maininta siitä tehtiin kuitenkin vuonna 1778, jolloin analyyttinen kemia ei ollut vielä saavuttanut kypsyyttään. Ensin aine eristettiin oksidin muodossa.

Huolimatta kemiallisen alkuaineen löydöstä vuonna 1778, tällä hetkellä käytetty nimi on paljon aikaisempi. Se mainittiin usein lyijyväristen mineraalien yhteydessä jo keskiajalla.

Läsnäolo ympäristössä

Vaikka molybdeeni ei ole kovin yleinen alkuaine, se on jakautunut suhteellisen tasaisesti maankuoreen. Se ei esiinny vapaassa muodossa. Pienin määrä tätä metallia sisältää karbonaattia jaultraemäksiset kivet. Tietty osa aineesta sisältyy joki- ja meriveteen. Ylemmissä kerroksissa on paljon vähemmän metallia kuin syvyydessä.

Esiintymismuotoja on kaksi:

• sulfidi;
• molybdate.

Ne näkyvät mikroskooppisina eritteinä. Molybdeniitin kiteytyminen tapahtuu lisääntyneen happamuuden ja pelkistävän ympäristön läsnä ollessa. Happiyhdisteitä muodostuu yleensä pinnalle. Mitä tulee primäärimalmeihin, molybdeniittiä löytyy niistä yhdessä kuparin, vismutiinin ja volframiitin mineraalien kanssa. Metallia löytyy suuria määriä sedimenteissä.

Suuret talletukset Venäjällä

Venäjän federaatiossa molybdeeniä käytetään monilla toiminta-alueilla. Maalla on yksi maailman suurimmista mineraalivaroista tämän metallin louhinnassa. Suurin osa yrityksistä on keskittynyt Siperian eteläosaan.

Varannoissa Venäjä on toiseksi vain kolmen maan - Yhdysv altojen, Kiinan ja Chilen - jälkeen. Suurin osa mineraalivarakannasta on varastoesiintymiä, jotka sisältävät yli 87 % tutkituista varoista. Venäjän esiintymille on kuitenkin ominaista huonolaatuiset malmit.

Taulukko näyttää suurimmat talletukset.

Nimi	Alue
Zhirekenskoe	Chitan alue
Orekitkanskoe	Burjatia
Sorskoje	Khakassia
Tyrnyauzskoe	Kabardino-Balkaria

Käytännön sovellus

Puhtaassa muodossaan molybdeeniä käytetään korkeita lämpötiloja kestävien lankojen tai nauhojen valmistuksessa. Tällaiset tuotteet voivat toimia sähköuunien, elektronisten lamppujen tai röntgenputkien lämmityselementteinä.

Esitetty metalli parantaa merkittävästi terästen suorituskykyä. Sen jälkeen, kun se on lisätty koostumukseen, niiden lujuusominaisuudet ja korroosionkestävyys lisääntyvät, mikä on välttämätöntä tärkeiden osien valmistuksessa. Lämmönkestäviä seoksia valmistetaan usein molybdeenin lisäyksellä, jotka ovat myös haponkestäviä.

Tätä metallia sisältäviä yhdisteitä käytetään aktiivisesti lentokoneiden ja ohjusten etuosan valmistuksessa. Seosten pohj alta valmistetaan lentokoneiden kennopaneeleja ja lämpöseuloja. Korkeiden lämpötilojen kestävyys mahdollistaa sellaisten tuotteiden käytön, joissa on molybdeenia terästen käsittelyyn. Monet yhdisteet toimivat kemiallisten reaktioiden katalyytteinä.

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Molybdeeni on vaaleanharmaa metalli, jonka tilavuuskeskeinen kuutiohila. Sen mekaaniset ominaisuudet määräävät itse materiaalin puhtaus sekä esi- ja lämpökäsittely. Fysikaalisia ominaisuuksia käsitellään tarkemmin alla olevassa taulukossa.alla.

Parametri	Merkitys
Sulamispiste	2610 astetta
Lämmönjohtavuusindeksi	142W/(mK)
Haihtumislämpö	590 kJ/mol
Leikkausmoduuli	122 GPa
Metallin kovuus	125 HB
Molaarinen tilavuus	9, 4 cu. cm/mol

Normaaleissa olosuhteissa jaksollisen järjestelmän komponentti kestää monia aineita. Hapetusprosessi alkaa edetä yli 400 asteen lämpötiloissa. Alkalisilla liuoksilla on hidas vaikutus molybdeeniin. Kosteudenkestävyys ilman ilmastusta on melko korkea.

Yhdisteet muiden metallien kanssa

Saadun molybdeeniseosten laatu riippuu suurelta osin käytettyjen epäpuhtauksien ja peruskomponentin kyvystä olla vuorovaikutuksessa aineen kanssa. Dopingtekniikalla on tärkeä rooli. Tietyntyyppiset liitännät herättävät kuitenkin epäilyksiä asiantuntijoiden keskuudessa soveltuvuudesta jatkokäyttöön.

Molybdeeni ei sekoitu hyvin volframin kanssa. Sen käyttöönoton myötä materiaalin lämmönkestävyys kasvaa merkittävästi, mutta samalla muodonmuutoskestävyys heikkenee. Samanlaisia ongelmia syntyy yhdistelmissä muiden metallien kanssa, joten sellaisiadopingtyyppejä ei enää oteta käyttöön.

Nykyisistä vaikeuksista huolimatta oli silti mahdollista löytää yhdisteitä, jotka voivat nostaa molybdeenin käytön lämpökynnystä. Samaan aikaan plastisuus, muodonmuutoskestävyys ja muut ominaisuudet ovat samalla tasolla.

Alan tuotemerkit

Tuotantoprosessissa materiaalia ei käytetä pelkästään sen puhtaana, vaan myös epäpuhtauksia lisäten. Alla on teollisuudessa yleisiä molybdeenin laatuja.

Nimittely	Kuvaus
MCHVP	Se on puhdas metalli, joka on valmistettu tyhjiösulatustekniikalla.
CM	Materiaalin koostumus sisältää erikoislisäaineita. Yleensä titaania tai zirkoniumia.
MCH	Molybdeenipitoisuus on 99,96 prosenttia. Loput tulee lisäaineista.
MK	Jalometalli sisältää piidioksidilisäaineita haponkestävyyden parantamiseksi.
MPH	Eräänlainen puhdas molybdeeni, mutta jossa on paljon epäpuhtauksia. Niiden koostumus on enintään 0,08 prosenttia.

Vastaanottoprosessi

Molybdeenin tuotantoa varten valmistetaan malmia, joka sisältää jopa 50 prosenttia pääaineesta, huomattava määrä rikkiä, pieni pitoisuuspiitä ja muita komponentteja. Se poltetaan 570 - 600 asteen lämpötilassa erityisissä uuneissa. Lämpö altistuksen jälkeen muodostuu tiiviste, joka sisältää molybdeenioksidia epäpuhtauksilla.

On kaksi tapaa saada massa ilman vieraita aineita:

1. Kemiallisen luonteen peräkkäisten vaikutusten menetelmä. Ammoniakkivettä käytettäessä muodostuva tuhka muuttuu nestemäiseksi. Vieraat epäpuhtaudet poistetaan tuloksena olevasta liuoksesta. Käsittelyn jälkeen niiden lukumäärä ei saa ylittää 0,05 prosenttia.
2. Sublimaatiolla, joka on prosessi, jossa kiinteä yhdiste muunnetaan kaasumaiseen tilaan. Tällä vaihtoehdolla nestefaasi ohitetaan.

Epäpuhtauksista puhdistettu molybdeenioksidi käsitellään putkiuuneissa vedyn avulla. Tuloksena saadaan jauhe, joka sulattamalla ja lisäämällä erityisiä aineita muunnetaan suoraan metalliksi. Aihioiden muoto riippuu käytetystä tuotantotekniikasta.

Valmistetut molybdeenituotteet

Yleisin tuotetyyppi on tangot. Niitä ei voida käyttää vain itsenäisesti, vaan ne toimivat myös perustana langan valmistukseen. Molybdeenitangot, joiden neliöleikkaus on enintään 40 mm, toimivat raaka-aineena tuotteiden valmistuksessa.

Tankojen hankintaprosessissa suoritetaan kiertotaonta, joka tapahtuu useissa vaiheissa. Jokaisessa vaiheessa valmistetaan tankoja, joilla on tietty poikkileikkaus. Taontaolosuhteet vaihtelevat tulevan aihion halkaisijan mukaan. Tekniikan haittoja ovat tuotantoprosessin monimutkaisuus.

Molybdeeniä käytetään myös erikoislangan valmistukseen. Valmistajat muodostavat sen oikein valmistetuista tangoista, joiden halkaisija ei ylitä 3 mm. Tämän osan avulla tuotteet kelataan helposti kelalle langan jatkotuotantoa varten.

Valmistusprosessissa käytetään aukaisemismenetelmää, joka sisältää neljä päävaihetta. Lanka saa lopulta lopullisen halkaisijan, joka oli asetettu etukäteen. Lämpötila tuotantoprosessin aikana voi vaihdella 300 - 700 astetta.

Vetämisen jälkeen lanka puhdistetaan hehkuttamalla vetyympäristössä. Tässä tapauksessa lämpötila saavuttaa 1300-1400 astetta. Joskus puhdistus tehdään elektrolyyttisellä peittauksella typen avulla.

Molybdeenistä voidaan valmistaa kiinteitä levyjä ja nauhoja. Ne voidaan saada takomalla ja valssaamalla. Tuotannossa käytetään pneumaattisia vasaroita ja kaksitelamyllyjä. Tuloksena olevan nauhan paksuus kuumavalssauksen jälkeen riippuu alkuperäisen levyn poikkileikkauksesta.

Valmistuksen jälkeen molybdeeninauhat puhdistetaan kemiallisesti. Ne sijoitetaan erityiseen aktiivisten aineiden ympäristöön. Seuraavaksi suoritetaan kylmävalssaus normaalilämpötilassa. Viimeisessä vaiheessa nauhat puhdistetaan uudelleen ja tarvittaessa kiillotetaan.

Metallituotteille on olemassa tuotantostandardejamolybdeeni. GOST 18905-73 asettaa vaatimukset langan valmistukseen. Se kuvastaa massan ja halkaisijan toleransseja.

Molybdeenin tuottajat Venäjällä

Skarn-, varasto- ja suonikerrostumat kehitetään pääasiassa Venäjän federaation alueella. Louhittu malmi ei ole laadultaan paljoakaan ulkomaisia raaka-aineita huonompi, mutta tiettyjä rakenteeseen liittyviä piirteitä siinä on silti.

Venäjällä suurimmat molybdeenin tuottajat ovat kaksi yritystä:

• Sorsky GOK LLC.
• JSC Zhirekensky GOK.

Luetteloidut yritykset tuottavat jopa 95 prosenttia kotimaisesta metallituotannosta.

Lopuksi alkuaineen roolista ihmiskehossa

Molybdeeni toimii tärkeänä aineena, jota tarvitaan ihmisten normaalille toiminnalle. Sitä löytyy monista elimistä ja luista. Alkuaineen päivittäinen tarve on keskimäärin 70-300 mcg. Sen puutteen vuoksi nämä indikaattorit kasvavat.

Molybdeeni osallistuu aineenvaihduntaan sekä kehon puhdistusprosessiin aldehydeistä, hapoista ja muista yhdisteistä. Se edistää raudan käyttöä, jolloin voit nopeasti eliminoida erityyppisten myrkytysten seuraukset. Hivenaine puhdistaa kehon tehokkaasti myrkyllisistä aineista.

Tutkimukset ovat osoittaneet, että molybdeeni lievittää kipua niveltulehduksissa ja muissa sairauksissa, sillä on positiivinen vaikutus astman yhteydessä, vähentää syöpäriskiäsuolet ja vatsa. Suurin osa aineesta löytyy lehtivihanneksista, tattarista, ohrasta, maksasta, munista, maidosta, karviaisista ja mustaherukoista.