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钼molybdenum
元素符号Mo,银灰难熔金属,在元素周期表中属ⅥB族,原子序数42,原子量95.94,面心立方晶体,常见化合价为+6、+5、+4。
在中世纪就使用辉钼矿(MoS2),因其外观很像石墨,被误认为是变态的石墨而用来制作铅笔芯。1778年瑞典化学家舍勒(C.W.Scheele)用硝酸分解辉钼矿,从中发现了一种新元素,以希腊文molybdos(似铅)命名。1782年瑞典化学家耶尔姆(P.J.Hjelm)首次制得金属钼(第三届全国有金属冶炼化工工程技术交流会暨成果展示会)。
资源
钼矿分布虽广,但只有少数矿床有开采价值。美国是钼矿的国家,产量占世界总产量的60%以上,其次是智利和加拿大。中国的钼矿产于东北、西北和中南等地区。具有工业价值的钼矿物为辉钼矿,其开采量占钼矿总开采量的90%。辉钼矿容易浮选,可由含钼0.06~0.3%的原矿选得含钼47~50%的精矿。钼的次生矿钼钨钙矿[Ca(Mo,W)O4]、铁钼华(Fe2O3·MoO3·H2O)、钼铅矿 (PbMoO4)和钼铜矿[2CuMoO4·Cu(OH)2]等也有一定开采价值。主要钼矿生产国(中国除外)的钼矿储量和产量(1979年,以钼计)如下:
性质和用途
常温下钼在空气中很稳定,高于600℃时很快地氧化生成三氧化钼(MoO3)。钼与氢不发生化学反应,但钼粉能吸收氢。在温度高于700℃时,水蒸气能将钼氧化成二氧化钼(MoO2)。钼与碳、碳氢化合物或一氧化碳在高于800℃下反应生成碳化钼(Mo2C)。钼能耐稀硫酸、氢氟酸、磷酸等酸腐蚀,但不耐硝酸、王水和氧化性熔盐的腐蚀。钼在常温下能耐碱,但在加热时则被碱腐蚀。
钼主要用于钢铁工业,其中的大部分是以工业氧化钼压块后直接用于炼钢或铸铁,少部分熔炼成钼铁后再用于炼钢。低合金钢中的钼含量不大于1%,但这方面的消费却占钼总消费量的50%左右。不锈钢中加入钼,能改善钢的耐腐蚀性。在铸铁中加入钼,能提高铁的强度和耐磨性能。含钼18%的镍基超合金具有熔点高、密度低和热胀系数小等特性,用于制造航空和航天的各种高温部件。金属钼(第三届全国有金属冶炼化工工程技术交流会暨成果展示会)在电子管、晶体管和整流器等电子器件方面得到广泛应用。氧化钼和钼酸盐是化学和石油工业中的优良催化剂。二硫化钼是一种重要的润滑剂,用于航天和机械工业部门。钼是植物所的微量元素之一,在农业上用作微量元素化肥。
冶炼
钼生产的主要原料为辉钼精矿。提取过程包括氧化焙烧,三氧化钼、钼粉和致密钼的制取等主要步骤,工艺流程见图。
辉钼精矿的氧化焙烧
一般在600℃下进行,主要化学反应为:2MoS2+7O2─→2MoO3+4SO2↑。焙烧温度不能超过650℃,否则造成MoO3的大量挥发和炉料的粘结。焙烧设备多采用连续操作的多膛炉或间歇操作的反射炉,也可以用流态化炉焙烧。
三氧化钼的制取
将焙砂用氢氧化铵溶液浸出(见浸取),生成钼酸铵溶液:
MoO3+2NH4OH─→(NH4)2MoO4+H2O
液中的铜、铁等杂质用硫化铵或硫化钠使它生成硫化物沉淀除去,然后加入硝酸铅除去过剩的硫离子。将溶液加热到55~65℃,用盐酸调节pH为2~2.5,在激烈的搅拌下析出多钼酸铵[(NH4)2O·mMoO3·nH2O]。为了进一步去除钙、镁、钠等杂质,可将多钼酸铵重新溶于氢氧化铵溶液中形成钼酸铵,过滤后将溶液蒸发,使氨挥发,而钼生成仲钼酸铵结晶[(NH4)2O·7MoO3·4H2O],经脱水和煅烧后得到纯度99.95%的三氧化钼。氧化钼的制取还可采用升华法,将焙砂在900~1000℃下加热,三氧化钼因蒸气压较高不断挥发,经布袋收尘器收集后,得到纯度大于99%的三氧化钼细粉。利用此法也可处理金属钼废料以回收钼。
金属钼粉的生产
在管状电炉中用氢还原三氧化钼。工业生产还原过程分两步:先在450~650℃下将MoO3还原成MoO2,再在900~950℃下将MoO2还原成钼粉。MoO3还可用碳还原成钼粉,但纯度较差。
致密钼的制取
①粉末冶金法,是将钼粉用酒精甘油溶液润湿混合,在压力约3吨力/厘米2下压制成坯条或坯块。将坯条在氢气氛中于1100~1200℃下预烧结,随后把电流直接通入坯条,使之加热到2200~2400℃进行高温垂熔(即高温烧结,见钨),得致密金属钼(第三届全国有金属冶炼化工工程技术交流会暨成果展示会)坯条。②熔铸法,一般是将已烧结的钼条进行真空自耗电弧重熔,可以得到重达数吨的钼锭。为了制取高纯钼锭,可采用真空电子束熔炼法和区域熔炼法。
钼金属通常采用粉末冶金技术生产。采用液压技术将钼粉压实,并在约2100°C的温度下进行烧结。在870-1260°C温度范围进行热加工。当钼在高于约600℃的空气中加热时,会形成挥发性氧化物,因此高温应用于非氧化性环境或真空环境。
钼粉球形团块(蕾丝花边状),中间有镍铬合金实心球体粘附钼粉。
钼基合金在高温(高达1900°C)下具有出的强度和力学性能稳定性。它们的延展性高,韧性好,对缺陷和脆性断裂的耐受性高,优于陶瓷。钼合金的性能可应用于许多领域,如:
高温加热元件、辐射防护装置、挤压部件、锻模等;
用于临床诊断的旋转X射线阳;
玻璃熔炉电和耐熔融玻璃的部件;
用于半导体芯片安装的散热器,其热膨性能与硅匹配;
厚度仅几埃(10-7毫米)的溅射层,用于集成电路芯片上的门与互连元件;
汽车活塞环和机器零件的喷射涂层,可减小摩擦改善耐磨性能。
高温炉热区采用钼金属@奥地利PLANSEE AG
钼添加许多其他金属合金元素后,有专门的用途:
钼钨合金以其出的耐熔融锌能力而著称;
钼包覆铜可用于低膨胀率、高导电率的电子电路板;
钼-25%铼合金用于火箭发动机部件和液态金属热交换器,它们在室温下具有延展性。
钼是一种银灰金属,具有的高温力学性能, 且膨胀系数低, 导电、导热系数高;
熔点为2623°C;
密度为10.2g/cm3;
真空环境或惰性气体保护环境,纯钼较高耐高温1200度,钼合金较高耐高温1700度;
钼的弱氧化从 300 °C (572 °F) 开始,它是商用金属中热膨胀系数的金属之一。
制备工艺
1、钼粉纯度大于等于99.95%。采用热压烧结工艺对钼粉末进行致密化处理,将钼粉末置于模具中;将模具放入热压烧结炉中后,将热压烧结炉抽真空;调节热压烧结炉温度至1200~1500℃,压强大于20MPa,并保温保压2~5h;形成**钼靶材坯料;
2、对**钼靶材坯料进行热轧处理,将**钼靶材坯料加热至1200~1500℃,之后进行轧制处理,形成第二钼靶材坯料;
3、热轧处理后,对第二钼靶材坯料进行退火处理,退火处理的方法为调节温度为800~1200℃,保温加热第二钼靶材坯料2~5h,形成钼靶材。
钼材料的应用
1.可以在衬底上形成薄膜,广泛应用电子元器件和电子产品;
2.钼电接触电阻很低,具有优良的物理性质和化学性质,应用于玻璃镀膜上;生长CIGS 薄膜太阳能电池通常都是用金属钼作为背电;
3.应用于耐磨材料、高温腐蚀、装饰用品等行业;
4.钼材料还应用在真空高温行业,电子、能源、冶金行业,蓝宝石热场及航空航天制造行业等。
以上就是今日小编为大家介绍的高纯金属钼材料,感谢大家耐心地阅读!
钼(Molybdenum)是一种化学元素,它的化学符号是Mo,它的原子序数是42,是一种灰的过渡金属。因为一开始钼矿石与铅矿石被混淆了,因此Molybdenum之名来自新拉丁语 molybdaenum,后者来自古希腊语 Μόλυβδος molybdos,意思是铅。钼矿石在历史上被人们所熟知,但该元素的发现(即从其它金属中区分出来)是在1778年,由卡尔·威廉·舍勒识别出来。该金属在1781年次被彼得·雅各·耶尔姆分离得出。
钼在地球上没有自然金属的形态,但是在矿物中以各种氧化物的形式出现。在单体元素形式中,钼是一种灰金属,呈灰口铸铁颜,是元素中熔点排名第六高。它很容易在合金中形成坚硬、稳定的碳化物,因此,世界上大多数钼产品(约80%)都被用作某种铁合金,包括高强度合金和高温合金。
大多数钼化合物在水中微溶,但是当含钼的矿物与氧气和水接触时可以形成钼离子MoO2−4。在工业上,钼化合物(世界上约有14%的产品)被用于高压和高温应用品,如素或催化剂等。
目前,一些细菌在大气氮分子的化学键上常用的催化剂是含钼酶,能起到生物固氮作用。在细菌和动物中,虽然只有细菌和蓝藻酶会参与到固氮活动中,但已知的含钼酶至少有50种。这些固氮酶含钼的形式与其它含钼酶不同,但都有氧化形式的钼,用以搭配钼辅因子。由于钼的各种辅因子酶的多样功能,钼成为高于真核生物组织的膳食矿物质,虽然并非细菌到钼。
在18世纪,辉钼矿往往被认为是铅矿。1778年瑞典的卡尔·威廉·舍勒从辉钼矿中提取出了氧化钼,根据舍勒的启发,1781年他的朋友,同是瑞典人的彼得·雅各布·海基尔姆把钼土用“碳还原法”分离出新的金属钼。
钼主要用于钢铁工业。 0.3%的钼添加剂可提高几种钢种的铸铁强度和耐腐蚀性。耐锈和耐酸的钼钢合金含有0.4至3.5%的钼。表面处理可以提高含钼钢的机械强度。一些钢的钼含量也可达到14.5%。钼替代某些钢种的镍。在这种情况下,获得Cr-Mo钢代替Cr-Ni钢。目前,钼还用于生产耐热合金。
化合物应用
MoO3催化剂用于许多有机化学过程,例如重整过程,石油馏分的脱硫,邻苯二甲酸酐,马来酸酐和蒽醌等。产生其混合氧化物用作丙烯醛和丙烯酸生产中的催化剂。钼化合物用于颜料,染料,试剂,润滑剂,催化剂,缓蚀剂,陶瓷助剂,微量元素等。产生。硼化钼,碳化物,硅化物具有半导体特性。
钼作为辅酶
钼是大多数生物中的元素。事实上,早期的地球海洋缺乏钼可能会对真核生物(包括植物和动物)的演化产生强烈影响。
目前已经鉴定出至少50种酶含有钼,主要存在于细菌中。这些酶包括醛氧化酶,亚硫酸氧化酶和黄嘌呤氧化酶。 就功能而言,钼酶催化氧化反应,有时会在调节氮,硫和碳的过程中还原某些小分子。在一些动物和人类中,黄嘌呤氧化酶催化黄嘌呤氧化成尿酸,这是一种嘌呤分解代谢过程。黄嘌呤氧化酶的活性与体内钼的量含成正比。然而,高浓度的钼反而会抑制嘌呤分解代谢和其他过程。钼的浓度也会影响蛋白质的合成,代谢和生长。
Mo是大多数固氮酶中的组成成分。固氮酶催化大气氮气生产氨:
N2+8H++8e-+16ATP+16H2O→2NH3+H2+16ADP+16Pi
铁钼辅因子的生物合成是一个复杂的过程。
钼酸盐在体内以MoO42−形式运输。
目前尚未发现钼对人类的急毒性,毒性取决于其化学状态。研究显示,某些钼化合物,对老鼠的半数致死剂量(LD50)低至180 mg / kg,虽然没有人类毒性数据,但动物研究表明,长期摄入超过10毫克/天的钼可引起腹泻,生长迟缓,不孕,出生体重低和痛风;还会影响肺部,肾脏和肝脏。钨酸钠是一种竞争性的钼抑制剂,饮食钨会降低组织中钼的浓度
钼是一种化学元素,符号为Mo,原子序数42,是一种银白的过渡金属。钼具有高强度、高熔点、耐腐蚀、耐磨研等特性,这些特性使得钼在众多领域都有广泛的应用。
在金属市场中,钼虽然不像黄金、白银那样为大众所熟知,但它却有着举足轻重的。从产量和储量来看,钼资源储量相对集中,主要分布在美国、中国、智利等国家。中国是世界上钼资源为的国家之一,同时也是大的钼生产国和消费国。
钼在钢铁工业中扮演着的角。它是一种优良的合金元素,能够提高钢的强度、硬度、韧性和耐热性等性能。在不锈钢中加入钼,可以增强其抗点蚀和缝隙腐蚀的能力,广泛应用于化工、海洋等领域。在工具钢和高速钢中,钼能提高刀具的耐磨性和切削性能,使得加工效率大幅提升。以下是钼在不同类型钢铁中的作用对比:
钢铁类型
钼的作用
不锈钢
增强抗点蚀和缝隙腐蚀能力
工具钢和高速钢
提高耐磨性和切削性能
耐热钢
提高高温强度和抗氧化性能
除了钢铁工业,钼在电子、化工、能源等领域也有重要应用。在电子行业,钼因其良好的导电性和热稳定性,被用作电子管、晶体管和集成电路的电材料。在化工领域,钼化合物是重要的催化剂,可用于石油加氢精制、有机合成等过程。在能源领域,钼基合金被用于制造燃气轮机的叶片、火箭发动机的喷嘴等高温部件。
从市场角度来看,钼的价格波动受到多种因素的影响,包括经济形势、钢铁行业的需求、钼矿的供应情况等。当经济增长强劲,钢铁需求旺盛时,钼的价格往往会随涨;反之,当经济增长放缓,钢铁行业需求下降时,钼的价格也会受到抑制。此外,钼矿的开采和生产受到资源储量、开采成本、要求等因素的制约,供应的稳定性也会对价格产生影响。
总的来说,钼作为一种重要的战略金属,在金属市场中具有不可替代的。它的广泛应用和性能,使得其在推动现代工业发展和科技进步方面发挥着重要作用。随着经济的不断发展和科技的不断进步,钼的需求有望继续保持增长态势。
废钼回收的质量标准与检测技术
回收钼的品质直接影响其应用价值。国际通用标准(如ASTM B387)规定钼粉纯度需达99.95%以上,关键杂质(如碳、氧)含量需低于0.01%。检测手段包括X射线荧光光谱(XRF)分析成分、激光粒度仪测定粉末细度。对于合金废料,还需通过金相显微镜观察组织结构。严格的质检是保障下游客户(如半导体厂商)信任的关键,部分高端应用甚至要求提供从废料到成品的全程溯源报告。