El metal molibdeno debe su nombre a la semejanza externa del disulfuro de molibdeno con el mineral de plomo - galena (el nombre griego para plomo es molibdos).
Historial de descubrimiento de elementos
En la Edad Media en Europa, el molibdeno se llamaba tres minerales de diferente composición, pero casi similares en color y estructura del mineral: galena (Pbs), molibdenita (MoS2) y grafito (C). Por cierto, el mineral "molibdeno brillante" (otro nombre de la molibdenita) se usaba como mina para lápices que dejaba una marca de color gris verdoso en la hoja.
El metal molibdeno, 42 elementos del sistema periódico de Mendeleev, se considera el lugar de nacimiento de Suecia. En 1758, el químico y mineralogista de este país, el descubridor del níquel, Axel Cronstedt, sugirió que los mencionados minerales tienen una naturaleza completamente diferente. Dos décadas más tarde, su compatriota, un químico farmacéutico de Köping, Karl Scheele, obtuvo ácido molíbdico en forma de precipitado blanco ("tierra blanca") hirviendo molibdenita en ácido nítrico concentrado. El científico entendió intuitivamente que si el ácido molíbdico se calcina con carbón, entonces es posible aislarmetal. Al no tener un horno adecuado, envió muestras a Peter Gjelm, quien en 1782 aisló un nuevo metal con una gran cantidad de impurezas de carburo. Los colegas llamaron al elemento "molibdeno" (la fórmula en la tabla periódica es Mo).
El metal relativamente puro fue obtenido recién en 1817 por Jens Berzelius, presidente de la Academia Sueca de Ciencias.
Caracterización de una sustancia simple
El método de producción tiene una gran influencia en las propiedades físicas del molibdeno y su apariencia. Metal en polvo, espacios en blanco y varillas antes de sinterizar - gris oscuro. La paleta de productos laminados procesados es mucho más rica, desde casi negro hasta plata clara. La densidad del molibdeno es 10,28 t/m3. El metal se funde a una temperatura de 2623˚С ya 4639˚С hierve. El molibdeno completamente puro tiene una excelente maleabilidad y ductilidad, lo que garantiza una fácil laminación y estampado. Una pieza de trabajo con un diámetro de hasta 12 mm, incluso a temperatura ambiente, se puede atar libremente con un nudo doble o enrollar en una lámina delgada. El metal tiene buena conductividad eléctrica. La presencia de impurezas aumenta la dureza y la fragilidad y determina en gran medida las propiedades mecánicas del molibdeno.
Conexiones principales
Como parte de las sustancias complejas, el elemento presenta un grado de oxidación diferente desde +2 hasta el más alto (los últimos compuestos son los más estables), lo que determina las propiedades químicas del molibdeno. Este metal se caracteriza por compuestos con oxígeno y halógenos (MoO3, MoCl5) y molibdatos (sales de ácido molíbdico). Las reacciones de oxidación son posibles solo a altas temperaturas (desde 600˚С). Un mayor aumento hará que el molibdeno interactúe con el carbono, el fósforo y el azufre. Se disuelve bien en ácido nítrico o sulfúrico calentado.
Los ácidos fosfórico, arsénico, bórico y silícico forman compuestos complejos con el molibdeno. La sal más famosa y común es el fosfomolibdato de amonio. Las sustancias que contienen molibdeno se distinguen por una amplia paleta de colores y varios tonos.
Tecnología de beneficio de mineral de molibdeno
La producción industrial de molibdeno absolutamente puro se dominó recién en el siglo XX. El procesamiento químico del mineral de molibdeno está precedido por su beneficio: después de la molienda en trituradoras y molinos de bolas, el método principal es de cinco o seis flotaciones. El resultado es una alta concentración (hasta el 95 %) de disulfuro de molibdeno en la materia prima.
El siguiente y más importante paso es disparar. Aquí se eliminan las impurezas indeseables de agua, azufre, residuos de reactivos de flotación y el disulfuro de molibdeno se oxida a trióxido. La limpieza adicional es posible de varias maneras, pero las siguientes son las más populares:
- método del amoniaco, en el que los compuestos de molibdeno se disuelven por completo y se eliminan las impurezas;
- sublimación a una temperatura de 900 a 1100 ˚С. El resultado: la concentración de MoO3 aumenta al 90-95%.
Producción industrial de molibdeno metálico
Pasar hidrógeno a través de trióxido de molibdeno purificado (en laboratorios paraLas reducciones suelen utilizar carbono o gases que contienen carbono, aluminio, silicio) obtener metal en polvo. El proceso se lleva a cabo en hornos tubulares especiales con un aumento gradual de la temperatura de 500 a 1000 ˚С.
La cadena de proceso para la producción de molibdeno metálico compacto incluye:
- Presionando. El proceso se lleva a cabo en moldes de acero bajo presión de hasta 300 MPa. El componente aglutinante es una solución de alcohol de glicerina. La sección máxima de los blanks (tacos) no supera los 16 cm2, y la longitud es de 600 cm, para los de mayor tamaño se utilizan moldes de caucho o polímero. El prensado se realiza en cámaras de trabajo donde se inyecta líquido a alta presión.
- Sinterizado. Ocurre en dos etapas. El primero, a baja temperatura, que dura de 30 a 180 minutos (dependiendo del tamaño de la pieza de trabajo), se lleva a cabo en hornos de mufla en una atmósfera de hidrógeno a una temperatura de 1200 ˚С. En la segunda etapa (soldadura), la pieza de trabajo se calienta a una temperatura cercana al punto de fusión (2400-2500 ˚С). Como resultado, la porosidad disminuye y la densidad del molibdeno aumenta.
Los espacios en blanco grandes que pesan hasta 3 toneladas se sinterizan en hornos de inducción, de haz de electrones o de arco. El proceso se completa con el procesamiento mecánico de productos sinterizados.
Los depósitos más ricos
El molibdeno es un elemento bastante raro en la corteza terrestre y en el universo en su conjunto. De las dos docenas de minerales que existen en la naturaleza, solo la molibdenita tiene una importancia industrial significativa.(MoS2). Sus recursos no son infinitos y ya se han desarrollado tecnologías para extraer metal de powellitas y molibdatos. Según la composición mineral y la forma de los cuerpos minerales, los depósitos se dividen en vetas, vetas diseminadas y skarn.
Las reservas probadas mundiales del elemento ascienden a 19 millones de toneladas, con casi la mitad en China. Desde 1924, el mayor yacimiento de molibdeno ha sido la mina Climax (EE. UU., Colorado) con un contenido promedio de hasta 0,4%. A menudo, la extracción de minerales de molibdeno se lleva a cabo junto con la extracción de cobre y tungsteno.
En Rusia, las reservas de molibdeno ascienden a 360 mil toneladas. De los 10 yacimientos explorados, solo 7 se han desarrollado comercialmente:
- Sorskoe y Agaskyrskoe (Khakassia);
- Bugdainskoe y Zhirekenskoe (Transbaikalia Oriental);
- Orekitkanskoe (Buriatia);
- Labash (Carelia);
- Tyrnyauz (Cáucaso del Norte).
La producción se realiza por métodos abiertos y cerrados.
El secreto de las espadas Samurai
Durante varios siglos, los armeros y científicos europeos han luchado con el misterio de la nitidez y la fuerza de las antiguas espadas japonesas desde principios del segundo milenio, tratando sin éxito de fabricar las mismas armas afiladas de alta calidad. Solo a finales del siglo XΙX, tras descubrir impurezas de molibdeno en el acero japonés, fue posible resolver este enigma.
Por primera vez, el uso industrial del molibdeno como aditivo de aleación para mejorar la calidad del acero (dándole dureza y tenacidad) fue dominado en 1891 por Schneider& Co de Francia.
La Primera Guerra Mundial sirvió como un importante estímulo para el desarrollo de la metalurgia del molibdeno. Es significativo que el espesor del blindaje frontal de los tanques anglo-franceses, fácilmente perforado por proyectiles alemanes del mismo calibre, se redujo de 75 mm a 25 mm al agregar 1,5-2% de molibdeno al acero de las placas del blindaje. Esto aumentó significativamente la fuerza de la máquina.
Aplicación de molibdeno
Más del 80% de todo el molibdeno utilizado en la industria cae en la metalurgia ferrosa. Sin él, la producción de hierro fundido resistente al calor, acero estructural y para herramientas es impensable. Una parte de peso del elemento mejora la calidad del acero es equivalente a dos partes de peso de tungsteno. Dado que la densidad del molibdeno es dos veces menor, sus aleaciones son de calidad significativamente superior a las aleaciones de tungsteno a temperaturas de funcionamiento inferiores a 1370 ˚С. Los aceros al molibdeno se prestan mejor a la cementación.
El molibdeno tiene demanda en las industrias radioelectrónica, química y de pinturas. En ingeniería mecánica, se utiliza como material resistente al calor. En agricultura, las soluciones débiles de compuestos de elementos mejoran significativamente la absorción de nutrientes por parte de las plantas. Debe tenerse en cuenta que, en grandes dosis, el molibdeno tiene un efecto tóxico en los organismos vivos y vegetales, y afecta negativamente al medio ambiente.
Importancia biológica
En la dieta de humanos y animales, el molibdeno es uno de los oligoelementos más importantes. En forma de una forma biológica activa -coenzima de molibdeno - (Moco) es necesario para la implementación de procesos catabólicos en tejidos vivos.
La investigación en el campo de la actividad anticancerígena del molibdeno parece muy prometedora. Una alta incidencia de cáncer del tracto digestivo entre la población de la ciudad de Lin Xian (Provincia de Honan, China) se redujo significativamente después de la introducción de fertilizantes minerales que contienen molibdeno en el suelo.
En casos raros de deficiencia de elementos en el cuerpo humano, se pueden desarrollar desorientación espacial, defectos cerebrales, anomalías mentales y otras enfermedades nerviosas graves. La dosis diaria de molibdeno para un adulto es de 100 a 300 mcg. Cuando se aumenta a 5-15 mg, el envenenamiento tóxico es inevitable, hasta 50 mg: muerte. Los más ricos en molibdeno son las hortalizas de hoja, los cereales, las legumbres y las bayas (grosella negra, grosella espinosa), los productos lácteos, los huevos, el hígado y los riñones de los animales.
Aspectos ambientales
Las características biológicas del molibdeno imponen mayores requisitos para la eliminación de desechos del procesamiento de material mineral, cumplimiento estricto del proceso tecnológico en las empresas para evitar un impacto negativo en la salud del personal que trabaja y la naturaleza.
Se deben tomar todas las medidas para evitar la entrada de productos procesados en las aguas subterráneas. Hay que tener en cuenta que las plantas tienen la capacidad de absorber y acumular molibdeno, por lo que su contenido en brotes y hojas puede superar las concentraciones admisibles. esta masa verdepuede ser peligroso para los animales. Para evitar que los vientos esparzan la roca usada, los botaderos se cubren con una capa de tierra.
Tendencias en el mercado mundial del molibdeno
Con el inicio de la crisis financiera mundial, el consumo mundial de molibdeno cayó un 9%. La excepción fue China, donde hay un aumento de hasta el 5%. La respuesta a la fuerte caída en la demanda de los consumidores en 2009 fue una disminución en los volúmenes de producción. Fue posible acercarse al nivel anterior de producción solo después de cuatro años, y en 2014 se fijó un nuevo máximo de 245 mil toneladas. China sigue siendo el principal consumidor y productor de molibdeno y sus productos.
La densidad y las asombrosas propiedades del molibdeno lo han hecho indispensable para aplicaciones de acero y aleaciones donde se requiere una combinación de peso ligero, alta resistencia y resistencia a la corrosión. El crecimiento previsto en el número de plantas de energía nuclear, otras instalaciones industriales y de energía, el desarrollo de nuevos campos de petróleo y gas en las duras condiciones del Extremo Norte y el Ártico conducirán inevitablemente a un aumento en la demanda de molibdeno y sus derivados.
