Le molybdène métallique doit son nom à la ressemblance extérieure du bisulfure de molybdène avec le minerai de plomb - la galène (le nom grec du plomb est molybdos).
Historique de découverte d'éléments
Au Moyen Âge en Europe, le molybdène était appelé trois minéraux de composition différente, mais de couleur et de structure presque similaires - la galène (Pbs), la molybdénite (MoS2) et graphite (C). Soit dit en passant, le minéral "éclat de molybdène" (un autre nom pour la molybdénite) était utilisé comme mine pour les crayons qui laissaient une marque gris verdâtre sur la feuille.
Le molybdène métal, 42 éléments du système périodique de Mendeleïev, est considéré comme le berceau de la Suède. En 1758, le chimiste et minéralogiste de ce pays, le découvreur de nickel, Axel Cronstedt, a suggéré que les minéraux ci-dessus ont une nature complètement différente. Deux décennies plus tard, son compatriote, un chimiste pharmaceutique de Köping, Karl Scheele, a obtenu de l'acide molybdique sous la forme d'un précipité blanc ("terre blanche") en faisant bouillir de la molybdénite dans de l'acide nitrique concentré. Le scientifique a intuitivement compris que si l'acide molybdique est calciné avec du charbon, il est alors possible d'isolermétal. N'ayant pas de four adapté, il envoya des échantillons à Peter Gjelm, qui en 1782 isola un nouveau métal avec une grande quantité d'impuretés de carbure. Les collègues ont nommé l'élément "molybdène" (la formule dans le tableau périodique est Mo).
Le métal relativement pur n'a été obtenu qu'en 1817 par Jens Berzelius, président de l'Académie suédoise des sciences.
Caractérisation d'une substance simple
La méthode de production a une grande influence sur les propriétés physiques du molybdène et son apparence. Métal poudré, ébauches et joncs avant frittage - gris foncé. La palette de produits laminés transformés est beaucoup plus riche - du presque noir à l'argent clair. La densité du molybdène est de 10,28 t/m3. Le métal fond à une température de 2623˚С et à 4639˚С il bout. Le molybdène complètement pur a une excellente malléabilité et ductilité, ce qui garantit un laminage et un emboutissage faciles. Une pièce d'un diamètre allant jusqu'à 12 mm, même à température ambiante, peut être librement nouée avec un double nœud ou déroulée sur une feuille mince. Le métal a une bonne conductivité électrique. La présence d'impuretés augmente la dureté et la fragilité et détermine en grande partie les propriétés mécaniques du molybdène.
Major Connections
Dans le cadre de substances complexes, l'élément présente un degré d'oxydation différent de +2 au plus élevé (ces derniers composés sont les plus stables), ce qui détermine les propriétés chimiques du molybdène. Ce métal est caractérisé par des composés avec de l'oxygène et des halogènes (MoO3, MoCl5) et des molybdates (sels d'acide molybdique). Les réactions d'oxydation ne sont possibles qu'à des températures élevées (à partir de 600˚С). Une augmentation supplémentaire entraînera une interaction du molybdène avec le carbone, le phosphore et le soufre. Il se dissout bien dans l'acide nitrique ou sulfurique chauffé.
Les acides phosphorique, arsenic, borique et silicique forment des composés complexes avec le molybdène. Le sel le plus connu et le plus courant est le phosphomolybdate d'ammonium. Les substances contenant du molybdène se distinguent par une large palette de couleurs et différentes nuances.
Technologie d'enrichissement du minerai de molybdène
La production industrielle de molybdène absolument pur n'a été maîtrisée qu'au XXe siècle. Le traitement chimique du minerai de molybdène est précédé de sa valorisation: après broyage dans des concasseurs et des broyeurs à boulets, la principale méthode est la cinq ou six flottation. Le résultat est une forte concentration (jusqu'à 95 %) de bisulfure de molybdène dans la matière première.
L'étape suivante et la plus importante est le tir. Ici, les impuretés indésirables d'eau, de soufre, de résidus de réactifs de flottation sont éliminées et le disulfure de molybdène est oxydé en trioxyde. Un nettoyage supplémentaire est possible de plusieurs manières, mais les suivantes sont les plus populaires:
- méthode à l'ammoniac, dans laquelle les composés de molybdène sont complètement dissous et les impuretés sont éliminées;
- sublimation à une température de 900 à 1100 ˚С. Le résultat - la concentration de MoO3 monte à 90-95%.
Production industrielle de molybdène métallique
Passage d'hydrogène à travers du trioxyde de molybdène purifié (dans les laboratoires deles réductions utilisent souvent du carbone ou des gaz contenant du carbone, aluminium, silicium) obtenir du métal en poudre. Le processus se déroule dans des fours tubulaires spéciaux avec une augmentation progressive de la température de 500 à 1000 ˚С.
La chaîne de processus pour la production de métal compact de molybdène comprend:
- Appuyer. Le processus se déroule dans des moules en acier sous pression jusqu'à 300 MPa. Le composant liant est une solution alcoolique de glycérine. La section maximale des flans (stabs) ne dépasse pas 16 cm2, et la longueur est de 600 cm. Pour les plus grands, des formes en caoutchouc ou en polymère sont utilisées. Le pressage a lieu dans des chambres de travail où le liquide est injecté sous haute pression.
- Frittage. Cela se passe en deux étapes. La première - basse température, d'une durée de 30 à 180 minutes (selon la taille de la pièce), est réalisée dans des fours à moufle sous atmosphère d'hydrogène à une température de 1200 ˚С. Lors de la deuxième étape (soudage), la pièce est chauffée à une température proche du point de fusion (2400-2500 ˚С). En conséquence, la porosité diminue et la densité du molybdène augmente.
De grandes ébauches pesant jusqu'à 3 tonnes sont frittées dans des fours à induction, à faisceau d'électrons ou à arc. Le processus est complété par le traitement mécanique des produits frittés.
Dépôts les plus riches
Le molybdène est un élément assez rare dans la croûte terrestre et dans l'univers dans son ensemble. Parmi les deux douzaines de minéraux qui existent dans la nature, seule la molybdénite a une importance industrielle significative.(MoS2). Ses ressources ne sont pas infinies et des technologies d'extraction de métal à partir de powellites et de molybdates ont déjà été développées. En fonction de la composition minérale et de la forme des corps minéralisés, les gisements sont divisés en veines, veines disséminées et skarn.
Les réserves mondiales prouvées de l'élément s'élèvent à 19 millions de tonnes, dont près de la moitié en Chine. Depuis 1924, le gisement de molybdène le plus important est la mine Climax (États-Unis, Colorado) avec une teneur moyenne pouvant atteindre 0,4 %. Souvent, l'extraction des minerais de molybdène est effectuée en même temps que l'extraction du cuivre et du tungstène.
En Russie, les réserves de molybdène s'élèvent à 360 000 tonnes. Sur les 10 gisements explorés, seuls 7 ont été exploités commercialement:
- Sorskoe et Agaskyrskoe (Khakassie);
- Bugdainskoe et Zhirekenskoe (Transbaïkalie orientale);
- Orekitkanskoe (Bouriatie);
- Labash (Carélie);
- Tyrnyauz (Caucase du Nord).
La production est faite à la fois par des méthodes ouvertes et fermées.
Le secret des épées de samouraï
Pendant plusieurs siècles, les armuriers et les scientifiques européens ont lutté avec le mystère de la netteté et de la force des anciennes épées japonaises depuis le début du deuxième millénaire, essayant sans succès de fabriquer les mêmes armes tranchantes de haute qualité. Ce n'est qu'à la fin du XΙX siècle, après avoir découvert des impuretés de molybdène dans l'acier japonais, qu'il a été possible de résoudre cette énigme.
Pour la première fois, l'utilisation industrielle du molybdène comme additif d'alliage pour améliorer la qualité de l'acier (lui donnant dureté et ténacité) est maîtrisée en 1891 par Schneider& Co de France.
La Première Guerre mondiale a été un stimulant important pour le développement de la métallurgie du molybdène. Il est significatif que l'épaisseur du blindage frontal des chars anglo-français, facilement percé par les obus allemands de même calibre, ait été réduite de 75 mm à 25 mm en ajoutant 1,5 à 2 % de molybdène à l'acier des plaques de blindage. Cela a considérablement augmenté la force de la machine.
Application de molybdène
Plus de 80 % de tout le molybdène utilisé dans l'industrie provient de la métallurgie ferreuse. Sans elle, la production de fonte résistante à la chaleur, d'aciers de construction et d'acier à outils est impensable. Une partie en poids de l'élément améliore la qualité de l'acier équivaut à deux parties en poids de tungstène. La densité du molybdène étant deux fois inférieure, ses alliages sont de qualité nettement supérieure aux alliages de tungstène à des températures de fonctionnement inférieures à 1370 ˚С. Les aciers au molybdène se prêtent mieux à la cémentation.
Le molybdène est en demande dans les industries de la radioélectronique, de la chimie et de la peinture. En génie mécanique, il est utilisé comme matériau résistant à la chaleur. En agriculture, les solutions faibles de composés d'éléments améliorent considérablement l'absorption des nutriments par les plantes. Il faut garder à l'esprit qu'à fortes doses, le molybdène a un effet toxique sur les organismes vivants et végétaux, et affecte négativement l'environnement.
Importance biologique
Dans l'alimentation humaine et animale, le molybdène est l'un des oligo-éléments les plus importants. Sous forme de forme biologique active -coenzyme molybdène - (Moco) il est nécessaire à la mise en œuvre des processus cataboliques dans les tissus vivants.
La recherche dans le domaine de l'activité anticancéreuse du molybdène semble très prometteuse. Une incidence élevée de cancer du tube digestif parmi la population de la ville de Lin Xian (province de Honan, Chine) a été considérablement réduite après l'introduction d'engrais minéraux contenant du molybdène dans le sol.
Dans de rares cas de carence en éléments du corps humain, une désorientation spatiale, des anomalies cérébrales, des anomalies mentales et d'autres maladies nerveuses graves peuvent se développer. La dose quotidienne de molybdène pour un adulte est de 100 à 300 mcg. Lorsqu'il est augmenté à 5-15 mg, l'empoisonnement toxique est inévitable, jusqu'à 50 mg - la mort. Les plus riches en molybdène sont les légumes à feuilles, les céréales, les légumineuses et les baies (cassis, groseille), les produits laitiers, les œufs, le foie et les reins d'animaux.
Aspects environnementaux
Les caractéristiques biologiques du molybdène imposent des exigences accrues pour l'élimination des déchets issus du traitement du minerai, le strict respect du processus technologique dans les entreprises pour éviter un impact négatif sur la santé du personnel et la nature.
Toutes les mesures doivent être prises pour empêcher la pénétration de produits transformés dans les eaux souterraines. Il convient de garder à l'esprit que les plantes ont la capacité d'absorber et d'accumuler du molybdène, de sorte que sa teneur dans les pousses et les feuilles peut dépasser les concentrations autorisées. Cette masse vertepeut être dangereux pour les animaux. Pour éviter que les vents ne propagent la roche utilisée, les dépotoirs sont recouverts d'une couche de terre.
Tendances du marché mondial du molybdène
Avec le début de la crise financière mondiale, la consommation mondiale de molybdène a chuté de 9 %. L'exception était la Chine, où il y a une augmentation allant jusqu'à 5 %. La réponse à la forte baisse de la demande des consommateurs en 2009 a été une diminution des volumes de production. Il n'a été possible d'approcher le niveau de production précédent qu'après quatre ans et, en 2014, un nouveau maximum de 245 000 tonnes a été fixé. La Chine reste le principal consommateur et producteur de molybdène et de ses produits.
La densité et les propriétés étonnantes du molybdène l'ont rendu indispensable pour les applications d'acier et d'alliage où une combinaison de légèreté, de haute résistance et de résistance à la corrosion est requise. La croissance prévue du nombre de centrales nucléaires, d'autres installations énergétiques et industrielles, le développement de nouveaux gisements de pétrole et de gaz dans les conditions difficiles du Grand Nord et de l'Arctique conduiront inévitablement à une augmentation de la demande de molybdène et de ses dérivés.
