Молибден: свойства, способы добычи и применение

Молибден: свойства, способы добычи и применение

Молибден представляет собой блестящий светло-серый металл. История его открытия, получения в виде металла и очистки от примесей связан с тремя известными шведскими химиками: К. Шееле, П. Гьельмом, Й. Берцелиусом.

Физические свойства минерала:

  • Плотность – 10,2 гм/см3 при температуре +200C.
  • Температура плавления =" 26200C, что определяет его тугоплавкость.
  • Температура кипения =" 46390C.
  • Структура металла представлена в виде кубической объёмно центрированной решётки.
  • Крайне низкий коэффициент теплового расширения.
  • При нагревании хорошо поддаётся механической обработке.
  • Обладает высокой степенью электропроводности.

Химические свойства:

  • Элемент достаточно устойчив. Лишь при температуре 4000C он начинает активно взаимодействовать с кислородом, образуя оксиды, а при температуре +6000C и триоксиды.
  • Вступает в реакции с галогенами.
  • Образует неустойчивые сини под действием восстановителей, таких как алюминий, сернистый газ, цинковая пыль.

В пределах земной коры молибден распространён достаточно равномерно, хотя само содержание металла в недрах не превышает нескольких десятитысячных долей процента. В чистом виде этот химический элемент не встречается, поэтому важным практическим значением из 20 известных науке молибденовых минералов, обладают:

  • Молибденит, содержащий в своём составе до 60% искомого вещества.
  • Молибдошеелит (зейригит) – до 24%.
  • Молибдаты урана из молибден-урановых месторождений.
  • В меньшей степени – вульфенит, повеллит и ферримолибдит.

Сами руды содержащие молибден по своему составу подразделяются:

  • на молибденовые,
  • медно-молибденовые
  • и вольфрам-молибденовые.

Метод их извлечения определяется в основном глубиной залегания массива полезного ископаемого.

При расположении рудного тела на глубине более 500 метров, приходится прибегать к закрытому способу добычи. Для чего сооружаются шахты и делаются горизонтальные или наклонные проходы в грунте. Способ достаточно затратный, так как требует значительных объёмов работ и привлечения высокотехнологичных установок и кроме того – небезопасный, но вместе с тем по современным меркам – высокотехнологичный и дающий возможность извлечения залежей из земных недр.

Именно здесь ведут добычу открытым способом. Иногда, при поверхностном залегании, руду забирают непосредственно с местонахождения. В случае закрытия рудного тела верхними слоями почвы, производятся вскрышные работы, сопровождающиеся бурением, взрывами и удалением грунта в отвалы, откуда по завершении работ его возвращают на место.

Карьер представляет собой ступенчатую структуру на склоне горы или в яме. Именно с этих ступеней-террас и производится забор полезного ископаемого для дальнейшей отправки на обогатительные предприятия.

Флотация (фактически – плавание на поверхности жидкости частиц, предварительно обработанных маслами и воздухом) является основным методом обогащения молибденовых руд.

Молибденит – основной минерал для получения молибдена, ведь именно он обеспечивает 99% потребности индустрии в этом металле, хорошо подвергается флотации. Дело в том, что в процессе измельчения молибденита раскрываются поверхности, обладающие сильными гидрофобными (не смачиваемыми водой) свойствами.

Используя для пенообразования сосновое масло, а в качестве коллекторов – масла тяжёлых нефтяных фракций, добиваются получения 90% концентрата. Процесс происходит поэтапно:

  • В начале – флотируются сульфиды.
  • Затем – молибденит с подавлением железа и сульфидов меди под воздействием соединений натрия в щелочной среде.

Неоднократность повторений даёт возможность достигнуть высокого уровня концентрации молибдена.

В основе получения трёхокиси молибдена, применяемой для легирования сталей, выплавки ферромолибдена, получения молибденовых солей высокой степени чистоты, и являющейся сырьём на пути: трёхокись или ангидрид – порошок – компактный ковкий металл, лежит процесс окислительного обжига.

Концентраторы загружают в печь и подвергают нагреву при температуре 600-6500C, не допуская при этом перегрева и плавления. Результатом процесса выступают полезные молибдаты, а также окислы и сульфаты посторонних примесей. Для обжига используются многоподовые печи с перемешиванием, муфельные, камерные печи с ручным перегребанием огарка, вращающиеся трубчатые агрегаты или печи с кипящим слоем.

Молибден

Молибден

Полученные слитки молибдена в целях изготовления нужных форм, проходят горячую обработку давлением. Для этого, чтобы изменить внутреннюю структуру отливки, рекомендуется предварительно подвергнуть её прессованию. В этом направлении существует немало перспективных разработок. В частности, одна из них предусматривает обдув воздухом и звуковое воздействие частотами 140-160дБ, на протяжении 10-20 минут. Это значительно сокращает процесс обработки и обеспечивает необходимый уровень механических характеристик.

Необходимо отметить, что отнюдь не все молибденсодержащие материалы хорошо обогащаются методами флотации. К ним относятся: окисленные руды, а также кеки, хвосты – всевозможные отходы, получаемые в процессе переработки руды и концентраторов.

Основным методом переработки в таких случаях становится:

  • обжиг методом селикотермии с последующим восстановлением алютермией и углеродом;
  • обжиг с выщелачиванием растворителями;
  • обжиг с подшихтовкой на основе извести или окалины железа;
  • обжиг с возгонкой;
  • спекание с содой для последующего выщелачивания водой;
  • прямое хлорирование или хлоридовозгонка;
  • гидрометаллургические способы с использованием кислорода, гидрохлоридов щелочных соединений металлов, азотной кислоты (процесс осуществляется в автоклаве).

К примеру, обжиг с возгонкой представляет собой следующий двухэтапный технологический процесс:

  • Первый этап включает в себя нагрев до температуры 500-6000C, продолжающийся 1-2 часа.
  • Второй длится от 2 до 4 часов при температуре 1000-11000C.

При этом в печь подаётся воздух, а возгоны – улавливаются.

Благодаря своим уникальным свойствам, прежде всего – жаропрочности и химической стойкости, молибден находит широкое применение в целом ряде отраслей экономики.

Металл существенно улучшает свойства сталей при проведении процесса легирования. При его добавлении существенно повышается их прокаливаемость, прочность, вязкость, коррозионная стойкость. Понятно, что столь качественные материалы пользуются значительным спросом в изготовлении ответственных узлов, деталей и конструкций.

Молибденовые стали можно найти в высоконагруженных изделиях кинематических пар; прессах, штампах, быстрорежущих инструментах; в энергетическом оборудовании, испытывающем высокотемпературные нагрузки, в сильно нагруженных конструкциях.

Интереснейший исторический факт: холодное оружие, которым пользовались наши предки, содержало в своём составе молибден. Именно благодаря ему, приобреталась прочность, гибкость и долговечность этих изделий прошлого.

Красители, изготовленные с использованием молибдена, находят применение в текстильной отрасли, керамическом производстве, при изготовлении пластмасс, полимерных материалов, в процессе покраски кож и ряда других материалов.

Воздействие молибдена на почву и растительный мир проявляется в стимулировании азотного обмена, участии в процессе биосинтеза белков и нуклеиновых кислот, повышении уровня витаминов и насыщении зелёного покрова хлорофиллом. Перед посевом порошком молибдена посыпают семена, для повышения урожайности в жидком виде вносят в почву молибденово-кислый аммоний, натрийаммонийныймолибдат и молибденовый суперфосфат.

Этот металл можно найти даже внутри электрических ламп накаливания. Место, где требуются материалы высокой степени жаропрочности и при этом не меняющие своих геометрических размеров при нагревании.

Российская Федерация обладает значительной сырьевой базой молибденовых руд. Абсолютное большинство этих запасов сосредоточено в Карело-Кольской, Северо-Кавказской, Алтае-Саянской, Западно- и Восточно-Забайкальских провинциях. Также имеются залежи на территории Якутии и Чукотки.

Крупнейшими российскими месторождениями молибдена являются:

  • Агаскрырское и Сорское в республике Хакасия.
  • Бугдаинское и Жирекенское в Забайкальском крае.
  • Мало-Ойногорское и Орекитканское в республике Бурятия.
  • Тырныаузское в Кабардино-Балкарской республике.

Богаты молибденовыми рудами и другие государства. Так, список коренных уникальных и очень крупных месторождений по странам мира включает в себя:

  • Гендерсон и Клаймакс в США.
  • Коктенкольское в Казахстане.
  • Чукикамата на территории Чили.
  • Эрдэнэтийн-Обо в Монголии.

Молибден

Молибден

Общемировые выявленные молибденовые ресурсы, присутствующие в недрах 35 стран оцениваются в 11,54 млн. тонн (прогнозные – 22,62 млн. тонн). Наибольшими подтверждёнными запасами, по данным Геологической службы США, располагают:

  • Китай – 3 млн. тонн.
  • США – 2,7 млн. тонн.
  • Чили – 1,905 млн. тонн.
  • Канада – 0,95 млн. тонн.
  • Перу – 0,85 млн. тонн.
  • Армения – 0,635 млн. тонн.
  • Аргентина – 0,372 млн. тонн.
  • Монголия – 0,294 млн. тонн.
  • Колумбия – 0,277 млн. тонн.
  • Россия – 0,24 млн. тонн.
  • Панама – 0,227 млн. тонн.
  • Узбекистан – 0,203 млн. тонн.
  • Мексика – 0,135 млн. тонн.
  • Казахстан – 0,13 млн. тонн.
  • Иран – 0,12 млн. тонн.
  • Киргизия – 0,1 млн. тонн.
  • Папуа-Новая Гвинея – 0,099 млн. тонн.

Мировой рынок производства концентрата молибдена в 2016 году (в предыдущем 2015 году было выпущено 266,7 тыс. тонн минерала) выглядел следующим образом:

  • Китай – 37,78%.
  • США – 21,11%.
  • Чили – 18,37%.
  • Перу – 6,79%.
  • Мексика –4,87%.
  • Канада – 3,49%.
  • Армения – 2,74%.
  • Россия – 1,8%.
  • Иран – 1,5%.
  • Монголия – 0,75%
  • Турция – 0,52%.
  • Узбекистан – 0,19%.

Основными потребителями молибденовой продукции являются: Бельгия, Германия, Нидерланды, Япония, Чили.