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钼是一种重要的金属元素,化学符号为Mo,原子序数为42。它是一种银白、有光泽的金属,密度较大,具有很高的熔点和沸点。钼是一种重要的合金元素,通常与铁、镍、铜等金属元素合金化,用于制造耐高温、耐蚀的合金材料。
钼在工业、军事、航空航天领域有着广泛的应用。例如,钼合金常被用于制造航空航天器、航空发动机、核反应堆等高温高压环境下工作的设备。此外,钼合金也用于制造汽车发动机零部件、工具刀具、石油化工设备、火箭发动机等领域。
除了作为合金元素外,钼也是重要的工业催化剂。例如,氧化钼催化剂可用于制备硫酸、磷酸、氮肥等化工产品。钼还是一种重要的冶金元素,被广泛应用于冶炼和精炼金属材料的工艺中。
钼也是人体所的微量元素。它在人体内起着重要的作用,是酶的重要组成成分,参与机体的能量代谢、氮代谢和体内氧化还原过程。因此,钼也被广泛应用于医、保健品等领域。
在地球的壳幔中,钼的含量很。但由于其分布不均匀,钼矿资源的开发利用仍存在一定的挑战。目前,主要的钼矿产国包括中国、美国、智利、土耳其、俄罗斯等。为了地开发和利用钼资源,提高钼的回收率和利用效率,各国积投入研究和开发工作,以满足不断增长的工业需求。
废钼回收的贸易模式与市场风险
废钼国际贸易以长期合约和现货交易为主。欧洲回收商多采用“废料换金属”模式,向亚洲出口废料并进口精钼;中国企业则倾向直接采购海外高品位废料。市场风险包括价格波动(如2022年钼价暴涨50%后骤跌)、贸易壁垒(如美国对废金属出口限制)及汇率变动。大型回收企业通过期货套保和多元化采购渠道分散风险,中小企业则更依赖本地化供应链。
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钼是一种银灰金属,在1778年由瑞典化学家卡尔·威廉·舍勒发现,因为钼矿常与铅矿共生,钼的名称也是来源于希腊语“molybdos”,意为铅。
钼有为良好的性质,熔点、导热、导电、耐腐蚀性能,它的膨胀系数低,被使用在钢铁、石油化工、航空航天、电子器件等领域。
报废的钼金属通常呈现出以下几种形态和外观:
有关钼废材的回收,包括以下的几个流程。由于不同形态的钼废料其回收方法有所不同,需要将含钼废料从其他废料中分离出来。
其中对于较大的钼废料,可以通过机械切割、破碎等方法进行初步处理,来减小废料体积。针对钼催化剂等形态复杂的钼废料,则需要通过化学溶剂进行溶解、浸出等处理,将钼与其他物质分离。
将经过初步处理的钼废料进行高温处理,蒸发除去杂质,留下纯钼。,通过电解精炼的方法进一步提纯钼,使其达到工业应用的要求。
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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。