O metal molibdênio deve seu nome à semelhança externa do dissulfeto de molibdênio com o minério de chumbo - galena (o nome grego para chumbo é molibdênio).
Histórico de descoberta de elementos
Na Idade Média na Europa, o molibdênio era chamado de três minerais de composição diferente, mas quase semelhantes em cor e estrutura do mineral - galena (Pbs), molibdenita (MoS2) e grafite (C). A propósito, o mineral "brilho de molibdênio" (outro nome para molibdenita) era usado como grafite para lápis que deixavam uma marca cinza-esverdeada na folha.
Metal de molibdênio, 42 elementos do sistema periódico de Mendeleev, é considerado o berço da Suécia. Em 1758, o químico e mineralogista deste país, o descobridor do níquel, Axel Cronstedt, sugeriu que os minerais acima mencionados têm uma natureza completamente diferente. Duas décadas depois, seu compatriota, um químico farmacêutico de Köping, Karl Scheele, obteve ácido molíbdico na forma de um precipitado branco ("terra branca") fervendo molibdenita em ácido nítrico concentrado. O cientista entendeu intuitivamente que, se o ácido molíbdico for calcinado com carvão, é possível isolarmetal. Não tendo um forno adequado, ele enviou amostras para Peter Gjelm, que em 1782 isolou um novo metal com grande quantidade de impurezas de carboneto. Os colegas nomearam o elemento "molibdênio" (a fórmula na tabela periódica é Mo).
Metal relativamente puro foi obtido apenas em 1817 por Jens Berzelius, presidente da Academia Sueca de Ciências.
Caracterização de uma substância simples
O método de produção tem grande influência nas propriedades físicas do molibdênio e sua aparência. Metal em pó, blanks e varetas antes da sinterização - cinza escuro. A paleta de produtos laminados processados é muito mais rica - do quase preto ao prata claro. A densidade do molibdênio é 10,28 t/m3. O metal derrete a uma temperatura de 2623˚С e a 4639˚С entra em ebulição. O molibdênio totalmente puro possui excelente maleabilidade e ductilidade, o que garante fácil laminação e estampagem. Uma peça de trabalho com um diâmetro de até 12 mm, mesmo à temperatura ambiente, pode ser amarrada livremente com um nó duplo ou enrolada em uma folha fina. O metal tem boa condutividade elétrica. A presença de impurezas aumenta a dureza e fragilidade e determina em grande parte as propriedades mecânicas do molibdênio.
Conexões Principais
Como parte de substâncias complexas, o elemento apresenta um grau de oxidação diferente de +2 ao mais alto (os últimos compostos são os mais estáveis), o que determina as propriedades químicas do molibdênio. Este metal é caracterizado por compostos com oxigênio e halogênios (MoO3, MoCl5) e molibdatos (sais do ácido molíbdico). As reações de oxidação são possíveis apenas em altas temperaturas (a partir de 600˚С). Um aumento adicional fará com que o molibdênio interaja com carbono, fósforo e enxofre. Dissolve-se bem em ácido nítrico ou sulfúrico aquecido.
Os ácidos fosfórico, arsênico, bórico e silícico formam compostos complexos com o molibdênio. O sal mais famoso e comum é o fosfomolibdato de amônio. As substâncias que contêm molibdênio se distinguem por uma ampla paleta de cores e vários tons.
Tecnologia de beneficiamento de minério de molibdênio
A produção industrial de molibdênio absolutamente puro foi dominada apenas no século XX. O beneficiamento químico do minério de molibdênio é precedido pelo seu beneficiamento: após a moagem em britadores e moinhos de bolas, o método principal é cinco ou seis flotação. O resultado é uma alta concentração (até 95%) de dissulfeto de molibdênio na matéria-prima.
O próximo e mais importante passo é disparar. Aqui impurezas indesejáveis de água, enxofre, resíduos de reagentes de flotação são removidos e dissulfeto de molibdênio é oxidado a trióxido. A limpeza adicional é possível de várias maneiras, mas as seguintes são as mais populares:
- método de amônia, no qual os compostos de molibdênio são completamente dissolvidos e as impurezas são removidas;
- sublimação a uma temperatura de 900 a 1100 ˚С. O resultado - a concentração de MoO3 sobe para 90-95%.
Produção industrial de molibdênio metálico
Passagem de hidrogênio através de trióxido de molibdênio purificado (em laboratórios parareduções geralmente usam carbono ou gases contendo carbono, alumínio, silício) obter metal em pó. O processo ocorre em fornos tubulares especiais com aumento gradual da temperatura de 500 a 1000 ˚С.
A cadeia de processo para a produção de metal molibdênio compacto inclui:
- Pressionando. O processo ocorre em moldes de aço sob pressão de até 300 MPa. O componente de ligação é uma solução alcoólica de glicerina. A seção máxima dos blanks (stabs) não excede 16 cm2, e o comprimento é de 600 cm. Para os maiores, são utilizadas formas de borracha ou polímero. A prensagem ocorre em câmaras de trabalho onde o líquido é injetado sob alta pressão.
- Sinterização. Acontece em duas etapas. O primeiro - baixa temperatura, com duração de 30 a 180 minutos (dependendo do tamanho da peça), é realizado em fornos mufla em atmosfera de hidrogênio a uma temperatura de 1200 ˚С. Na segunda etapa (soldagem), a peça de trabalho é aquecida a uma temperatura próxima ao ponto de fusão (2400-2500 ˚С). Como resultado, a porosidade diminui e a densidade do molibdênio aumenta.
Grandes blanks com peso de até 3 toneladas são sinterizados em fornos de indução, feixe de elétrons ou a arco. O processo é completado pelo processamento mecânico dos produtos sinterizados.
Depósitos mais ricos
Molibdênio é um elemento bastante raro na crosta terrestre e no universo como um todo. Das duas dúzias de minerais que existem na natureza, apenas a molibdenita tem importância industrial significativa.(MoS2). Seus recursos não são infinitos e já foram desenvolvidas tecnologias para a extração de metal de powellitas e molibdatos. Dependendo da composição mineral e da forma dos corpos de minério, os depósitos são divididos em veios, veios disseminados e skarn.
As reservas globais comprovadas do elemento somam 19 milhões de toneladas, com quase metade na China. Desde 1924, o maior depósito de molibdênio é a mina Climax (EUA, Colorado) com teor médio de até 0,4%. Muitas vezes, a extração de minérios de molibdênio é realizada juntamente com a extração de cobre e tungstênio.
Na Rússia, as reservas de molibdênio somam 360 mil toneladas. Das 10 jazidas exploradas, apenas 7 foram desenvolvidas comercialmente:
- Sorskoe e Agaskyrskoe (Khakassia);
- Bugdainskoe e Zhirekenskoe (Eastern Transbaikalia);
- Orekitkanskoe (Buryatia);
- Labash (Carélia);
- Tyrnyauz (Norte do Cáucaso).
A produção é feita por métodos abertos e fechados.
O Segredo das Espadas Samurai
Por vários séculos, armeiros e cientistas europeus lutaram com o mistério da nitidez e força das antigas espadas japonesas desde o início do segundo milênio, tentando sem sucesso fazer as mesmas armas afiadas de alta qualidade. Somente no final do século XΙX, com a descoberta de impurezas de molibdênio no aço japonês, foi possível resolver esse enigma.
Pela primeira vez, o uso industrial do molibdênio como aditivo de liga para melhorar a qualidade do aço (dando-lhe dureza e tenacidade) foi dominado em 1891 por Schneider& Co da França.
A Primeira Guerra Mundial serviu de estímulo significativo para o desenvolvimento da metalurgia do molibdênio. É significativo que a espessura da blindagem frontal dos tanques anglo-franceses, facilmente perfurada por projéteis alemães do mesmo calibre, tenha sido reduzida de 75 mm para 25 mm adicionando 1,5-2% de molibdênio ao aço das placas de blindagem. Isso aumentou significativamente a força da máquina.
Aplicação de molibdênio
Mais de 80% de todo o molibdênio usado na indústria recai sobre a metalurgia ferrosa. Sem ele, a produção de ferro fundido resistente ao calor, aços estruturais e para ferramentas é impensável. Uma parte de peso do elemento melhora a qualidade do aço é equivalente a duas partes de peso de tungstênio. Como a densidade do molibdênio é duas vezes menor, suas ligas são significativamente superiores em qualidade às ligas de tungstênio em temperaturas de operação abaixo de 1370 ˚С. Aços de molibdênio se prestam melhor à cementação.
O molibdênio está em demanda nas indústrias radioeletrônica, química e de tintas. Na engenharia mecânica, é usado como um material resistente ao calor. Na agricultura, soluções fracas de compostos de elementos melhoram significativamente a absorção de nutrientes pelas plantas. Deve-se ter em mente que em grandes doses, o molibdênio tem um efeito tóxico nos organismos vivos e vegetais e afeta negativamente o meio ambiente.
Significação biológica
Na dieta de humanos e animais, o molibdênio é um dos oligoelementos mais importantes. Na forma de uma forma biológica ativa -coenzima de molibdênio - (Moco) é necessária para a implementação de processos catabólicos em tecidos vivos.
A pesquisa no campo da atividade anticancerígena do molibdênio parece muito promissora. A alta incidência de câncer do trato digestivo entre a população da cidade de Lin Xian (província de Honan, China) foi significativamente reduzida após a introdução de fertilizantes minerais contendo molibdênio no solo.
Em casos raros de deficiência de elementos no corpo humano, podem se desenvolver desorientação espacial, defeitos cerebrais, anormalidades mentais e outras doenças nervosas graves. A dose diária de molibdênio para um adulto é de 100 a 300 mcg. Quando é aumentado para 5-15 mg, o envenenamento tóxico é inevitável, até 50 mg - morte. Os mais ricos em molibdênio são vegetais folhosos, cereais, leguminosas e frutas (groselha preta, groselha), laticínios, ovos, fígado e rins de animais.
Aspectos ambientais
As características biológicas do molibdênio impõem requisitos crescentes para o descarte de resíduos do processamento de material de minério, estrita adesão ao processo tecnológico nas empresas para evitar um impacto negativo na saúde do trabalhador e na natureza.
Todas as medidas devem ser tomadas para evitar a entrada de produtos processados nas águas subterrâneas. Deve-se ter em mente que as plantas têm a capacidade de absorver e acumular molibdênio, portanto, seu conteúdo em brotos e folhas pode exceder as concentrações permitidas. Esta massa verdepode ser perigoso para os animais. Para evitar que os ventos espalhem a rocha usada, os lixões são cobertos com uma camada de terra.
Tendências do mercado global de molibdênio
Com o início da crise financeira global, o consumo global de molibdênio caiu 9%. A exceção foi a China, onde há um aumento de até 5%. A resposta ao declínio acentuado na demanda do consumidor em 2009 foi uma diminuição nos volumes de produção. Só após quatro anos foi possível aproximar-se do nível de produção anterior, sendo que em 2014 foi fixado um novo máximo de 245 mil toneladas. A China continua sendo o principal consumidor e produtor de molibdênio e seus produtos.
A densidade e as incríveis propriedades do molibdênio o tornaram indispensável para aplicações de aço e ligas onde é necessária uma combinação de leveza, alta resistência e resistência à corrosão. O crescimento previsto no número de usinas nucleares, outras instalações industriais e de energia, o desenvolvimento de novos campos de petróleo e gás nas duras condições do Extremo Norte e do Ártico inevitavelmente levarão a um aumento na demanda por molibdênio e seus derivados.
