Шчыльнасць малібдэна, яго фізічныя і механічныя ўласцівасці, злучэння, прымяненне

Сваёй назвай метал малібдэн абавязаны вонкавым падабенстве дисульфида малібдэна са свінцовай рудой - галенитом (грэцкае назву свінцу - molybdos).

Гісторыя адкрыцця элемента

У Сярэднія стагоддзі ў Еўропе малібдэнам называлі тры розных па складзе, але амаль падобных па колеры і структуры мінерала - Гален (Pbs), малібдэне (MoS ₂₎ і графіт (C). Дарэчы, мінерал "малібдэнавы бляск" (яшчэ адзін назоў молибденита) выкарыстоўвалі ў якасці грыфеля для алоўкаў, пакідалі на лісце зелянява-шэры след.

Радзімай металічнага малібдэна, 42 элемента перыядычнай сістэмы Мендзялеева, з поўным правам лічыцца Швецыя. Ў 1758 годзе хімік геолаг і мінеролаг з гэтай краіны, першаадкрывальнік нікеля Аксель Кронстедт выказаў здагадку, што вышэйпералічаныя мінералы маюць зусім розную прыроду. Праз два дзесяткі гадоў яго зямляк хімік-фармацэўт з Чёпинга Карл Шэель атрымаў малібдэнавы кіслату ў выглядзе белага асадку ( "белай зямлі"), пракіпяціце малібдэне ў канцэнтраванай азотнай кіслаце. Вучоны інтуітыўна разумеў, што калі загартаваць малібдэнавы кіслату з вуглём, то можна вылучыць метал. Не маючы прыдатнай печы, ён пераслаў ўзоры Петэра Гьельму, які і вылучыў ў 1782 годзе новы метал з вялікай колькасцю прымешак карбідам. Калегі назвалі элемент "малібдэн" (формула ў перыядычным табліцы - Mo).

Параўнальна чысты метал быў атрыманы толькі ў 1817 году прэзідэнтам Шведскай акадэміі навук Енсам Берцелиусом.

Характарыстыка простага рэчывы

Спосаб атрымання аказвае вялікі ўплыў на фізічныя ўласцівасці малібдэна і яго знешні выгляд. Парашковы метал, нарыхтоўкі і штабики да спякання - цёмна-шэрага колеру. Палітра апрацаванага пракату значна насычаней - ад амаль чорнага да светла-серабрыстага. Шчыльнасць малібдэна - 10,28 т / м ^3. Метал плавіцца пры тэмпературы 2623˚С, а пры 4639˚С - закіпае. Зусім чысты малібдэн валодае выдатнай ковкостью і пластычнасцю, што гарантуе лёгкую пракатку і штампоўкі. Нарыхтоўку дыяметрам да 12 мм нават ва ўмовах пакаёвай тэмпературы можна свабодна завязаць падвойным вузлом або раскачаць да тонкай фальгі. Метал валодае добрай электропроводностью. Прысутнасць прымешак павышае цвёрдасць і далікатнасць і шмат у чым вызначае механічныя ўласцівасці малібдэна.

важнейшыя злучэння

У складзе складаных рэчываў элемент праяўляе розную ступень акіслення ад +2 да вышэйшай (апошнія злучэння найбольш устойлівыя), што і вызначае хімічныя ўласцівасці малібдэна. Для гэтага металу характэрныя злучэння з кіслародам і галагенавыя (MoO _3, MoCl5) і молибдаты (солі малібдэнавы кіслаты). Рэакцыі акіслення магчымыя толькі пры высокіх тэмпературах (ад 600˚С). Далейшае павышэнне прымусіць малібдэн ўзаемадзейнічаць з вугляродам, фосфарам, шэрай. Добра раствараецца ў азотнай або нагрэтай сернай кіслаце.

Фосфарная, мышьяковая, борная і крэмніевыя кіслаты утвараюцца з малібдэнам комплексныя злучэнні. Найбольш вядомая і распаўсюджаная соль фосформолибдат амонія. Рэчывы, якія змяшчаюць малібдэн, адрозніваюцца шырокай каляровай палітрай і разнастайнымі адценнямі.

Тэхналогія ўзбагачэння малібдэнавы руд

Прамысловая выпрацоўка абсалютна чыстага малібдэна была засвоеная толькі ў XX стагоддзі. Хімічнай перапрацоўцы малібдэнавы руды папярэднічае яе ўзбагачэнне: пасля драбнення ў драбнілку і шаравых млынах асноўным метадам выступае пяці-ці шасціразовая флотация. У выніку дасягаецца высокая канцэнтрацыя (да 95%) дисульфида малібдэна ў сыравіну.

Наступны і найважнейшы этап - абпал. Тут выдаляюцца непажаданыя прымешкі вады, серы, рэшткі рэагентаў флотации і дисульфид малібдэна акісляецца да триоксида. Далейшая ачыстка магчымая некалькімі спосабамі, але найбольшай папулярнасцю карыстаюцца наступныя:

• аміячны метад, пры якім злучэння малібдэна цалкам раствараюцца, а прымешкі выдаляюцца;
• узгонка пры тэмпературы ад 900 да 1100 ˚С. Вынік - канцэнтрацыя MoO ₃ падвышаецца да 90-95%.

Прамысловая вытворчасць металічнага малібдэна

Прапускаючы праз вычышчаны триоксид малібдэна вадарод (у лабараторыях для аднаўлення нярэдка ўжываюць вуглярод або углеродосодержащие газы, алюміній, крэмній) атрымліваюць парашковы метал. Працэс ідзе ў спецыяльных трубчастых печах з паступовым павышэннем тэмпературы ад 500 да 1000 ˚С.

Тэхналагічная ланцужок вытворчасці кампактнага металічнага малібдэна ўключае ў сябе:

• Прэсаванне. Працэс працякае ў сталёвых прэс-формах пад ціскам да 300 Мпа. Злучным кампанентам выступае спіртавы раствор гліцэрыны. Максімальнае перасек нарыхтовак (штабиков) пры гэтым не перавышае 16 см ^2, а даўжыня - 600 см. Для больш буйных выкарыстоўваюць гумовыя або палімерныя формы. Прэсаванне адбываецца ў рабочых камерах, куды пад высокім ціскам нагнятаецца вадкасць.
• Спяканне. Адбываецца ў два этапы. Першы - нізкатэмпературны, працягласцю 30-180 хвілін (у залежнасці ад памеру нарыхтоўкі), ажыццяўляецца ў муфельных печах ў вадароднай атмасферы пры тэмпературы 1200 ˚С. На другім этапе (зварцы) нарыхтоўку награваюць да тэмпературы, блізкай да кропкі плаўлення (2400-2500 ˚С). У выніку змяншаецца сітаватасць і павялічваецца шчыльнасць малібдэна.

Буйныя нарыхтоўкі вагой да 3 тон спекается ў індукцыйных, электроннапрамянёвых або дугавых печах. Завяршаецца працэс механічнай апрацоўкай спеченный вырабаў.

найбагатыя радовішчы

Малібдэн - досыць рэдкі элемент у зямной кары і ў Сусвеце ў цэлым. З двух дзясяткаў мінералаў, якія існуюць у прыродзе, істотнае прамысловае значэнне належыць пакуль толькі молибдениту (MoS _2). Рэсурсы яго не бясконцыя і ўжо распрацаваны тэхналогіі здабывання металу з повеллитов, молибдатов. У залежнасці ад мінеральнага складу і формы рудных тэл, радовішча падзяляюць на жыльных, прожилково-ўкрапаныя і скарновые.

Агульнасусветныя разведаныя запасы элемента складаюць 19 млн тон, прычым амаль палова прыпадае на Кітай. Найбуйнейшым радовішчам малібдэна з 1924 года лічыцца руднік Клаймакс (ЗША, штат Каларада) з сярэднім утрыманнем да 0,4%. Нярэдка выманне малібдэнавы руд вядзецца адначасна са здабычай медзі і вальфраму.

У Расіі запасы малібдэна складаюць 360 тыс. Тон. З 10 разведаных радовішчаў прамыслова асвоены толькі 7:

• Сорское і Агаскырское (Хакассіі);
• Бугдаинское і Жирекенское (Усходняе Забайкалле);
• Орекитканское (Бурація);
• Лабаш (Карэлія);
• Тырныаузское (Паўночны Каўказ).

Здабыча вырабляецца і адкрытым, і закрытым спосабам.

Таямніца самурайскіх мячоў

На працягу некалькіх стагоддзяў еўрапейскія збройнікі і навукоўцы біліся над загадкай вастрыні і трываласці старажытных японскіх мячоў пачатку другога тысячагоддзя, беспаспяхова спрабуючы вырабіць такое ж якаснае халодная зброя. Толькі ў канцы XΙX стагоддзя, выявіўшы ў японскай сталі прымешкі малібдэна, атрымалася дазволіць гэтую загадку.

Упершыню прамысловае прымяненне малібдэна ў якасці легіруючых дабаўкі для паляпшэння якасці сталі (надання ёй цвёрдасці і глейкасці) асвоіла ў 1891 годзе кампанія Schneider & Co з Францыі.

Істотным стымулам для развіцця малібдэнавы металургіі паслужыла Першая сусветная вайна. Паказальна, што таўшчыню лэбавай броні англа-французскіх танкаў, папросту прабіваць нямецкімі снарадамі такога ж калібру, атрымалася паменшыць з 75 мм да 25 мм, дадаўшы ў сталь бранявых лістоў 1,5-2% малібдэна. Пры гэтым значна павысілася трываласць машыны.

прымяненне малібдэна

Больш за 80% усяго які выкарыстоўваецца ў прамысловасці малібдэна прыпадае на чорную металургію. Без яго неймаверна вытворчасць жараўстойлівага чыгуну, канструкцыйных і інструментальных сталей. Адна вагавая частка элемента паляпшае якасць сталі эквівалентна двум вагавых частках вальфраму. Бо шчыльнасць малібдэна ў два разы менш, яго сплавы значна пераўзыходзяць па якасці вальфрамавай пры эксплуатацыйных тэмпературах ніжэй 1370 ˚С. Малібдэнавы сталі лепш паддаюцца цэментацыяй.

Малібдэн запатрабаваны ў радыёэлектроннай, хімічнай і лакафарбавай галінах. У машынабудаванні выкарыстоўваецца як гарачатрывалы матэрыял. У сельскай гаспадарцы слабыя растворы злучэнняў элемента значна паляпшаюць засваяльнасць раслінамі пажыўных рэчываў. Варта ўлічваць, што ў вялікіх дозах малібдэн аказвае таксічнае ўздзеянне на жывыя і раслінныя арганізмы, негатыўна ўплывае на навакольнае асяроддзе.

біялагічнае значэнне

У рацыёне харчавання чалавека і жывёл малібдэн - адзін з найважнейшых мікраэлементаў. У выглядзе актыўнай біялагічнай формы - малібдэнавы каферменту - (Moco) ён неабходны для ажыццяўлення ў жывых тканінах катаболических працэсаў.

Вельмі перспектыўнымі выглядаюць даследаванні ў галіне антираковой актыўнасці малібдэна. Высокі працэнт захворвання на рак стрававальнага гасцінца сярод насельніцтва мястэчка Лін Ксиан (правінцыя хона, КНР) атрымалася значна знізіць пасля ўнясення ў глебу мінеральных угнаенняў з утрыманнем малібдэна.

У рэдкіх выпадках дэфіцыту элемента ў чалавечым арганізме магчыма развіццё дэзарыентацыі ў прасторы, заганаў мозгу, разумовых адхіленняў і іншых цяжкіх нервовых захворванняў. Сутачная доза малібдэна для дарослага чалавека складае ад 100 да 300 мкг. Пры павелічэнні яе да 5-15 мг непазбежна таксічнае атручэнне, да 50 мг - смяротны зыход. Найбольш багатыя малібдэнам ліставыя гародніна, збожжавыя, бабовыя і ягадныя (чорная парэчка, агрэст) культуры, малочная прадукцыя, яйкі, печань і ныркі жывёл.

экалагічныя аспекты

Біялагічныя характарыстыкі малібдэна прад'яўляюць павышаныя патрабаванні да ўтылізацыі адходаў перапрацоўкі руднага матэрыялу, строгаму захаванню тэхналагічнага працэсу на прадпрыемствах для прадухілення негатыўнага ўплыву на здароўе працуе персаналу і прыроду.

Варта прадугледзець усе меры, якія выключаюць трапленне прадуктаў перапрацоўкі ў грунтавыя вады. Неабходна ўлічваць, што расліны валодаюць уласцівасцю засвойваць і назапашваць малібдэн, таму яго ўтрыманне ў уцёках і лісці можа перавышаць дапушчальныя канцэнтрацыі. Гэтая зялёная маса можа быць небяспечная для жывёл. Для прадухілення распаўсюджвання вятрамі выкарыстанай пароды паліцы хаваюць пластом зямлі.

Тэндэнцыі сусветнага рынку малібдэна

З пачаткам глабальнага сусветнага фінансавага крызісу агульнасусветнае спажыванне малібдэна знізілася на 9%. Выключэнне склаў Кітай, дзе назіраецца рост да 5%. Рэакцыяй на рэзкае зніжэнне спажывецкага попыту ў 2009 годзе стала зніжэнне аб'ёмаў вытворчасці. Да ранейшага ўзроўню выпуску ўдалося наблізіцца толькі праз чатыры гады, а ў 2014 годзе ўстанавіць новы максімум у 245 тыс. Тон. Асноўным спажыўцом і вытворцам малібдэна і яго прадуктаў па-ранейшаму застаецца Кітай.

Шчыльнасць малібдэна і яго дзіўныя ўласцівасці зрабілі яго незаменным для сталі і сплаваў у канструкцыях, дзе патрабуецца спалучэнне невялікага вагі, высокай трываласці і каразійнай стойкасці матэрыялаў. Прагназуемы рост ліку атамных электрастанцый, іншых энергетычных і прамысловых аб'ектаў, распрацоўка новых радовішчаў нафты і газу ў суровых умовах Крайняй Поўначы і Запаляр'я непазбежна прывядуць да росту попыту на малібдэн і яго вытворныя.