Το μολυβδαίνιο (συχνά αναφερόμενο ως «Moly») αποτιμάται ως παράγοντας κραματοποίησης σε δομικά και ανοξείδωτους χάλυβες λόγω της αντοχής της, της αντοχής στη διάβρωση και της ικανότητας συγκράτησης και λειτουργίας σε υψηλές θερμοκρασίες.
Ιδιότητες
- Ατομικό σύμβολο: Mo
- Ατομικός αριθμός: 42
- Στοιχείο Κατηγορία: Μεταβατικό μέταλλο
- Πυκνότητα: 10,28 g / cm3
- Σημείο τήξης: 4753 ° F (2623 ° C)
- Σημείο ζέσεως: 8382 ° F (4639 ° C)
- Η σκληρότητα του Moh: 5.5
Χαρακτηριστικά
Όπως και άλλοι πυρίμαχα μέταλλα, το μολυβδαίνιο έχει υψηλή πυκνότητα και σημείο τήξης και είναι ανθεκτικό στη θερμότητα και τη φθορά. Στις 2,623 ° C (4,753 ° F), το μολυβδαίνιο έχει ένα από τα υψηλότερα σημεία τήξης όλων των μεταλλικών στοιχείων, ενώ ο συντελεστής θερμικής διαστολής του είναι ένα από τα χαμηλότερα από όλα τα υλικά μηχανικής. Το Moly έχει επίσης χαμηλή τοξικότητα.
Στον χάλυβα, το μολυβδαίνιο μειώνει την ευθραυστότητα καθώς επίσης ενισχύει την αντοχή, τη σκληρότητα, τη συγκόλληση και την αντοχή στη διάβρωση.
Ιστορία
Το μεταλλικό μολυβδαίνιο απομονώθηκε για πρώτη φορά σε εργαστήριο από τον Peter Jacob Hjelm το 1782. Έμεινε ως επί το πλείστον σε εργαστήρια για μεγάλο μέρος του επόμενου αιώνα, μέχρις ότου οι αυξημένοι πειραματισμοί με κράματα χάλυβα έδειξαν ιδιότητες ενίσχυσης του κράματος του moly.
Μέχρι τις αρχές του 20ού αιώνα, οι παραγωγοί χαλυβουργικών πλακών αντικατέστησαν βολφράμιο με μολυβδαίνιο. Αλλά η πρώτη σημαντική εφαρμογή για το moly ήταν ως πρόσθετο στα νήματα βολφραμίου για τους λαμπτήρες πυρακτώσεως που χρησιμοποιούνταν κατά τη διάρκεια της ίδιας περιόδου.
Οι τεταμένες προμήθειες βολφραμίου κατά τη διάρκεια του Α 'Παγκοσμίου Πολέμου οδήγησαν σε αύξηση της ζήτησης μολυβδαινίου για χάλυβες. Αυτή η απαίτηση είχε ως αποτέλεσμα την εξερεύνηση νέων πηγών και την επακόλουθη ανακάλυψη της κατάθεσης Climax στο Κολοράντο το 1918.
Μετά τον πόλεμο, η στρατιωτική ζήτηση μειώθηκε, αλλά η εμφάνιση μιας νέας βιομηχανίας - αυτοκινήτων - αύξησε τη ζήτηση για χάλυβες υψηλής αντοχής που περιέχουν μολυβδαίνιο. Μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του '30, το moly έγινε ευρέως αποδεκτό ως τεχνικό, μεταλλουργικό υλικό.
Η σημασία του μολυβδαινίου για τους βιομηχανικούς χάλυβες οδήγησε στην εμφάνιση του ως επενδυτικού εμπορεύματος στην αγορά στις αρχές του 21ου αιώνα, και το 2010 το Χρηματιστήριο Μεταλλείων του Λονδίνου (LME) εισήγαγε τα πρώτα συμβόλαια μολυβδαινίου συμβάσεις.
Παραγωγή
Το μολυβδαίνιο παράγεται συχνά ως παραπροϊόν ή συμπαραγωγή του χαλκός, αλλά μερικά ορυχεία παράγουν moly ως κύριο προϊόν.
Η πρωτογενής παραγωγή μολυβδαινίου εκχυλίζεται αποκλειστικά από μολυβδενίτη, ένα θειούχο άλας, το οποίο έχει περιεκτικότητα σε μολυβδαίνιο μεταξύ 0,01 και 0,25%.
Το μεταλλικό μολυβδαίνιο παράγεται από μολυβδικό οξείδιο ή μολυβδαινικό αμμώνιο μέσω μιας διαδικασίας μείωσης του υδρογόνου. Όμως, προκειμένου να εξαχθούν αυτά τα ενδιάμεσα προϊόντα από το μετάλλευμα μολυβδαινίτη, πρέπει πρώτα να συνθλιβεί και να επιπλεύσει για να διαχωριστεί το σουλφίδιο του χαλκού από τον μολυβδαινίτη.
Το προκύπτον σουλφίδιο του μολυβδαινίου (MoS2) ψήνεται στη συνέχεια μεταξύ 500-600 ° C (932-1112 F °) για να παραχθεί πυκνό συμπύκνωμα μολυβδενίτη (MoO3, επίσης αναφερόμενο ως τεχνικό συμπύκνωμα μολυβδαινίου). Το φρυγμένο συμπύκνωμα μολυβδαινίου περιέχει τουλάχιστον 57% μολυβδαίνιο (και λιγότερο από 0,1% θείο).
Η εξάχνωση του συμπυκνώματος οδηγεί στο οξείδιο του μολυβδαινίου (MoO3), το οποίο, μέσω διεργασίας αναγωγής υδρογόνου δύο σταδίων, παράγει μεταλλικό μολυβδαίνιο. Στο πρώτο στάδιο, το MoO3 μειώνεται σε διοξείδιο του μολυβδαινίου (MoO2). Το διοξείδιο του μολυβδαινίου στη συνέχεια ωθείται μέσω σωλήνα που ρέει με υδρογόνο ή περιστροφικών κλιβάνων στους 1000-1100 ° C (1832-2012 F °) για να παραχθεί μια μεταλλική σκόνη.
Το μολυβδαίνιο που παράγεται ως παραπροϊόν χαλκού από καταθέσεις πορφυρίτη χαλκού, όπως η εναπόθεση Bingham Canyon στη Γιούτα, απομακρύνεται ως διθειικό μολυβδαίνιο κατά τη διάρκεια της επίπλευσης του χαλκού. Το συμπύκνωμα ψήνεται για να παράγει μολυβδικό οξείδιο, το οποίο μπορεί να τεθεί μέσω της ίδιας διαδικασίας εξάχνωσης για την παραγωγή μετάλλου μολυβδαινίου.
Σύμφωνα με τις στατιστικές USGS, η συνολική παγκόσμια παραγωγή ήταν περίπου 221.000 τόνοι το 2009. Οι μεγαλύτερες χώρες παραγωγής ήταν η Κίνα (93.000MT), οι ΗΠΑ (47.800MT), η Χιλή (34.900MT) και το Περού (12.300MT). Οι μεγαλύτεροι παραγωγοί μολυβδαινίου είναι η Molymet (Χιλή), η Freeport McMoran, η Codelco, η Southern Copper και η ομάδα του Jinduicheng Molybdenum.
Εφαρμογές
Περισσότερο από το ήμισυ του παραγόμενου μολυβδαινίου καταλήγει ως παράγοντας κραματοποίησης σε διάφορους δομικούς και ανοξείδωτους χάλυβες.
Η Διεθνής Ένωση Μολυβδαίνων εκτιμά ότι οι δομικές χαλύβες αντιπροσωπεύουν το 35% της συνολικής ζήτησης. Το μολυβδαίνιο χρησιμοποιείται ως πρόσθετο στα δομικά χάλυβα λόγω της αντοχής στη διάβρωση, της αντοχής και της αντοχής του. Είναι ιδιαιτέρως χρήσιμοι στην προστασία των μετάλλων από τη χλωριδική διάβρωση, τέτοιοι χάλυβες χρησιμοποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών θαλάσσιου περιβάλλοντος (π.χ. υπεράκτιες εγκαταστάσεις πετρελαίου), καθώς και πετρελαίου και φυσικού αερίου αγωγών.
Οι ανοξείδωτοι χάλυβες αντιπροσωπεύουν ένα ακόμη 25% της ζήτησης μολυβδαινίου, το οποίο εκτιμά την ικανότητα του μετάλλου να ενισχύει και να εμποδίζει τη διάβρωση. Μεταξύ πολλών άλλων χρήσεων, οι ανοξείδωτοι χάλυβες χρησιμοποιούνται σε φαρμακευτικά, χημικά και χαρτοπολτό, χαρτοβιομηχανίες, δεξαμενόπλοια ωκεανών και μονάδες αφαλάτωσης.
Οι υψηλής ταχύτητας χάλυβες και τα υπερκράματα χρησιμοποιούν moly για να ενισχύσουν, να αυξήσουν τη σκληρότητα και την αντίσταση στη φθορά και την παραμόρφωση σε υψηλές θερμοκρασίες. Οι χάλυβες υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιούνται για το σχηματισμό τρυπανιών και εργαλείων κοπής, ενώ τα υπερκράματα χρησιμοποιούνται στο την παραγωγή αεριωθούμενων κινητήρων, στροβιλοσυμπιεστών, στροβίλων παραγωγής ενέργειας και σε χημικά και πετρελαϊκά φυτά.
Ένα μικρό ποσοστό moly χρησιμοποιείται για την αύξηση της αντοχής, της σκληρότητας, της θερμοκρασίας και της ανοχής πίεσης από χυτοσίδηρο και χυτοσίδηρο χάλυβες, οι οποίοι χρησιμοποιούνται σε κινητήρες αυτοκινήτων (ειδικότερα για την κατασκευή κυλινδροκεφαλών, μπλοκ κινητήρα και εξάτμισης πολλαπλούς). Αυτά επιτρέπουν στους κινητήρες να λειτουργούν θερμότερα και, συνεπώς, να μειώνουν τις εκπομπές.
Το μεταλλικό μολυβδαίνιο υψηλής καθαρότητας χρησιμοποιείται σε μια σειρά εφαρμογών από επιχρίσματα σε σκόνη έως ηλιακά κύτταρα και επιφανειακή επικάλυψη.
Περίπου το 10-15% του εκχυλισμένου μολυβδενίου δεν καταλήγει σε μεταλλικά προϊόντα αλλά χρησιμοποιείται σε χημικές ουσίες, συνηθέστερα σε καταλύτες για διυλιστήρια πετρελαίου.