Metal molibden duguje svoje ime vanjskoj sličnosti molibden disulfida s olovnom rudom - galenom (grčki naziv za olovo je molibdos).
Povijest otkrivanja elemenata
U srednjem vijeku u Europi molibdenom su se nazivala tri minerala različitog sastava, ali gotovo slična po boji i strukturi mineralu - galenit (Pbs), molibdenit (MoS2) i grafit (C). Inače, mineral "molibdenov sjaj" (drugi naziv za molibdenit) korišten je kao olovka za olovke koje su ostavljale zelenkasto-sivi trag na listu.
Molibden metal, 42 elementa periodnog sustava Mendeljejeva, smatra se rodnim mjestom Švedske. Godine 1758. kemičar i mineralog iz ove zemlje, otkrivač nikla, Axel Cronstedt, sugerirao je da gore navedeni minerali imaju sasvim drugu prirodu. Dva desetljeća kasnije, njegov zemljak, farmaceutski kemičar iz Köpinga, Karl Scheele, dobio je molibdensku kiselinu u obliku bijelog taloga ("bijela zemlja") kuhanjem molibdenita u koncentriranoj dušičnoj kiselini. Znanstvenik je intuitivno shvatio da ako se molibdinska kiselina kalcinira ugljenom, onda je moguće izoliratimetal. Ne posjedujući prikladnu peć, poslao je uzorke Peteru Gjelmu, koji je 1782. izolirao novi metal s velikom količinom nečistoća karbida. Kolege su elementu nazvali "molibden" (formula u periodnom sustavu je Mo).
Relativno čist metal dobio je tek 1817. Jens Berzelius, predsjednik Švedske akademije znanosti.
Karakterizacija jednostavne tvari
Način proizvodnje ima veliki utjecaj na fizička svojstva molibdena i njegov izgled. Metal u prahu, praznine i šipke prije sinteriranja - tamno siva. Paleta obrađenih valjanih proizvoda puno je bogatija - od gotovo crne do svijetlosrebrne. Gustoća molibdena je 10,28 t/m3. Metal se topi na temperaturi od 2623˚S, a na 4639˚S ključa. Potpuno čisti molibden ima izvrsnu savitljivost i duktilnost, što jamči lako valjanje i štancanje. Radni komad promjera do 12 mm, čak i na sobnoj temperaturi, može se slobodno vezati dvostrukim čvorom ili razvaljati na tanku foliju. Metal ima dobru električnu vodljivost. Prisutnost nečistoća povećava tvrdoću i lomljivost i uvelike određuje mehanička svojstva molibdena.
Glavne veze
Kao dio složenih tvari, element pokazuje različit stupanj oksidacije od +2 do najvišeg (potonji spojevi su najstabilniji), što određuje kemijska svojstva molibdena. Ovaj metal karakteriziraju spojevi s kisikom i halogenima (MoO3, MoCl5) i molibdatima (soli molibdinske kiseline). Reakcije oksidacije moguće su samo pri visokim temperaturama (od 600˚S). Daljnji porast će uzrokovati interakciju molibdena s ugljikom, fosforom i sumporom. Dobro se otapa u dušičnoj ili zagrijanoj sumpornoj kiselini.
Fosforna, arsenova, borna i silicijska kiselina tvore složene spojeve s molibdenom. Najpoznatija i uobičajena sol je amonijev fosfomolibdat. Tvari koje sadrže molibden razlikuju se po širokoj paleti boja i raznim nijansama.
tehnologija obogaćivanja rude molibdena
Industrijska proizvodnja apsolutno čistog molibdena savladana je tek u 20. stoljeću. Kemijskoj preradi molibdenske rude prethodi njezino obogaćivanje: nakon mljevenja u drobilicama i kugličnim mlinovima, glavna metoda je pet ili šest flotacija. Rezultat je visoka koncentracija (do 95%) molibden disulfida u sirovini.
Sljedeći i najvažniji korak je pucanje. Ovdje se uklanjaju nepoželjne nečistoće vode, sumpora, ostaci flotacijskih reagensa i molibden disulfid se oksidira u trioksid. Daljnje čišćenje moguće je na nekoliko načina, no najpopularniji su sljedeći:
- metoda amonijaka, u kojoj se spojevi molibdena potpuno otapaju, a nečistoće se uklanjaju;
- sublimacija na temperaturi od 900 do 1100 ˚S. Rezultat - koncentracija MoO3 raste na 90-95%.
Industrijska proizvodnja metalnog molibdena
Propuštanje vodika kroz pročišćeni molibdenov trioksid (u laboratorijima zaredukcije često koriste ugljik ili plinove koji sadrže ugljik, aluminij, silicij) dobiti metal u prahu. Proces se odvija u posebnim cijevnim pećima uz postupno povećanje temperature od 500 do 1000 ˚S.
Procesni lanac za proizvodnju kompaktnog molibdenskog metala uključuje:
- Pritiskom. Proces se odvija u čeličnim kalupima pod pritiskom do 300 MPa. Vezivna komponenta je alkoholna otopina glicerina. Maksimalni presjek praznina (uboda) ne prelazi 16 cm2, a duljina je 600 cm. Za veće se koriste gumeni ili polimerni oblici. Prešanje se odvija u radnim komorama gdje se tekućina ubrizgava pod visokim tlakom.
- Sinterovanje. To se događa u dvije faze. Prvi - niskotemperaturni, u trajanju od 30-180 minuta (ovisno o veličini izratka), provodi se u muflnim pećima u atmosferi vodika na temperaturi od 1200 ˚S. U drugoj fazi (zavarivanje), radni komad se zagrijava na temperaturu blizu tališta (2400-2500 ˚S). Kao rezultat, poroznost se smanjuje, a gustoća molibdena povećava.
Velike tvorevine težine do 3 tone sinteriraju se u indukcijskim, elektronskim ili lučnim pećima. Proces je završen mehaničkom obradom sinteriranih proizvoda.
Najbogatiji depoziti
Molibden je prilično rijedak element u zemljinoj kori i u svemiru u cjelini. Od dvadesetak minerala koji postoje u prirodi, samo je molibdenit od značajne industrijske važnosti.(MoS2). Njegovi resursi nisu beskrajni, a tehnologije za vađenje metala iz powellita i molibdata već su razvijene. Ovisno o mineralnom sastavu i obliku rudnih tijela, ležišta se dijele na žilaste, žilno rasprostranjene i skarne.
Globalne dokazane rezerve elementa iznose 19 milijuna tona, od kojih je gotovo polovica u Kini. Od 1924. najveće ležište molibdena je rudnik Climax (SAD, Colorado) s prosječnim sadržajem do 0,4%. Često se vađenje ruda molibdena provodi zajedno s vađenjem bakra i volframa.
U Rusiji rezerve molibdena iznose 360 tisuća tona. Od 10 istraženih nalazišta, samo 7 je komercijalno razvijeno:
- Sorskoe i Agaskyrskoe (Kakasija);
- Bugdainskoe i Zhirekenskoe (Istočna Transbaikalija);
- Orekitkanskoe (Buryatia);
- Labash (Karelija);
- Tyrnyauz (Sjeverni Kavkaz).
Proizvodnja se vrši otvorenim i zatvorenim metodama.
Tajna samurajskih mačeva
Nekoliko stoljeća europski oružari i znanstvenici borili su se s misterijom oštrine i snage drevnih japanskih mačeva s početka drugog tisućljeća, bezuspješno pokušavajući izraditi isto visokokvalitetno oštrice. Tek krajem XΙX stoljeća, otkrivši nečistoće molibdena u japanskom čeliku, bilo je moguće riješiti ovu zagonetku.
Prvi put, industrijsku upotrebu molibdena kao aditiva za legiranje za poboljšanje kvalitete čelika (dajući mu tvrdoću i žilavost) svladao je Schneider 1891.& Co iz Francuske.
Prvi svjetski rat poslužio je kao značajan poticaj za razvoj metalurgije molibdena. Značajno je da je debljina prednjeg oklopa anglo-francuskih tenkova, lako probijenih njemačkim granatama istog kalibra, smanjena sa 75 mm na 25 mm dodavanjem 1,5-2% molibdena čeliku oklopnih ploča. To je značajno povećalo snagu stroja.
Primjena molibdena
Više od 80% ukupnog molibdena koji se koristi u industriji otpada na crnu metalurgiju. Bez toga je nezamisliva proizvodnja lijevanog željeza otpornog na toplinu, konstrukcijskih i alatnih čelika. Jedan težinski dio elementa poboljšava kvalitetu čelika jednak je dvama težinskim dijelovima volframa. Budući da je gustoća molibdena dva puta manja, njegove legure su po kvaliteti znatno bolje od volframovih legura na radnim temperaturama ispod 1370 ˚S. Molibdenski čelici su bolji za naugljičenje.
Molibden je tražen u radioelektronskoj, kemijskoj industriji i industriji boja. U strojarstvu se koristi kao materijal otporan na toplinu. U poljoprivredi slabe otopine spojeva elemenata značajno poboljšavaju apsorpciju hranjivih tvari od strane biljaka. Treba imati na umu da u velikim dozama molibden djeluje toksično na žive i biljne organizme, te negativno utječe na okoliš.
Biološki značaj
U prehrani ljudi i životinja, molibden je jedan od najvažnijih elemenata u tragovima. U obliku aktivnog biološkog oblika -molibden koenzim - (Moco) neophodan je za provođenje kataboličkih procesa u živim tkivima.
Istraživanje u području antikancerogenog djelovanja molibdena izgleda vrlo obećavajuće. Visoka učestalost raka probavnog trakta među stanovništvom grada Lin Xian (provincija Honan, Kina) značajno je smanjena nakon unošenja u tlo mineralnih gnojiva koja sadrže molibden.
U rijetkim slučajevima nedostatka elemenata u ljudskom tijelu mogu se razviti prostorna dezorijentacija, defekti mozga, mentalne abnormalnosti i druge teške živčane bolesti. Dnevna doza molibdena za odraslu osobu je od 100 do 300 mcg. Kada se poveća na 5-15 mg, otrovno trovanje je neizbježno, do 50 mg - smrt. Najbogatije molibdenom su lisnato povrće, žitarice, mahunarke i bobičasto voće (crni ribiz, ogrozd), mliječni proizvodi, jaja, jetra i bubrezi životinja.
Aspekti okoliša
Biološke karakteristike molibdena nameću povećane zahtjeve za zbrinjavanje otpada od prerade rudnog materijala, strogo poštivanje tehnološkog procesa u poduzećima kako bi se spriječio negativan utjecaj na zdravlje radnog osoblja i prirodu.
Treba poduzeti sve mjere kako bi se spriječilo prodiranje prerađenih proizvoda u podzemne vode. Treba imati na umu da biljke imaju sposobnost apsorpcije i akumulacije molibdena, pa njegov sadržaj u izbojcima i lišću može premašiti dopuštene koncentracije. Ova zelena masamože biti opasno za životinje. Kako bi se spriječilo da vjetrovi rašire iskorištenu stijenu, deponije se prekrivaju slojem zemlje.
Trendovi na globalnom tržištu molibdena
S početkom globalne financijske krize, svjetska potrošnja molibdena pala je za 9%. Iznimka je bila Kina, gdje je porast i do 5%. Odgovor na nagli pad potrošačke potražnje u 2009. bio je smanjenje obujma proizvodnje. Prijašnjoj razini proizvodnje bilo je moguće približiti se tek nakon četiri godine, a 2014. postavljen je novi maksimum od 245 tisuća tona. Kina ostaje glavni potrošač i proizvođač molibdena i njegovih proizvoda.
Gustoća i nevjerojatna svojstva molibdena učinili su ga nezamjenjivim za primjene čelika i legura gdje je potrebna kombinacija male težine, visoke čvrstoće i otpornosti na koroziju. Predviđeni rast broja nuklearnih elektrana, drugih energetskih i industrijskih objekata, razvoj novih naftnih i plinskih polja u teškim uvjetima krajnjeg sjevera i Arktika neminovno će dovesti do povećanja potražnje za molibdenom i njegovim derivatima.
