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钼
钼是一种过渡金属元素,为人体及动植物的微量元素。元素符号Mo,钼单质为银灰难熔金属,硬而坚韧。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。
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。
废钼回收的技术创新与未来趋势
行业技术革新聚焦绿色高效方向。湿法冶金领域,离子交换和溶剂萃取技术提升钼回收率至98%以上;火法冶金中,等离子熔炼减少能耗20%。智能化趋势显著:AI分选机器人可识别含钼废料,区块链技术实现供应链透明化管理。未来,随着电动汽车(电池含钼材料)和氢能(钼基催化剂)的兴起,废钼回收将向高纯化、定制化发展,催生专业化细分市场。
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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。
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钼丝不但能够对各种金属进行加工,还广泛应用于绕丝芯线,引出丝,加热元件等,钼丝的精度要求很高,断线发生率低,加工速度快,可实现稳定长时间连续加工。
当看到线切割加工时,很长一段时间,我一直以为是钼丝与工件硬碰硬,活生生被锯开的呢,别笑,真是这么想的,其实呢,真正的切割原理跟我想象的相差十九万八千里。
线切割是利用连续移动的细金属丝作电,对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。
通俗的说就是这根丝通电接负,工件接正,并且接的是脉冲电源,还在不停的走动,对工件放电,瞬间产生几千度的高温,把放电的那一部分熔化或者气化了,这样就切开了,注意:不是硬碰硬的切,也不是金属丝本身产生高温去切,而是放电,让工件产生高温,自己熔化和腐蚀。
钼丝的主要成分是钼(Mo),含量在99%以上,钼在自然界中主要存在于辉钼矿(MoS2)中。
辉钼矿在很长一段时间里都被当作石墨,这种柔软的灰矿物,在18世纪由舍勒提出辉钼矿本身不是一种石墨,而是某种金属矿石,他还试图还原纯的金属钼,但是当时没有达到所需温度的炉子,多年后由海基尔姆成功的还原出这种银白金属钼。
钼是一种银白的坚硬金属,具有熔点高,延展性好的特点,其熔点可达2620摄氏度,沸点为4639摄氏度,在天然存在的元素中,只有钽,锇,铼,钨和碳有高于钼的熔点,即便将它烧红了仍然能保持一定的硬度;并且钼的化学性质也很稳定,不会被盐酸,碱所腐蚀。
在外观上金属钼与钨相似,但通过密度还是很容易被分辨出来,钼的密度只有钨的一半。
常温下的金属钼是很稳定的,在空气中加热钼棒,当温度升高钼会很快氧化,生成黄的三氧化钼(MoO3),随着氧化钼的厚度不同,它也会呈现出五彩斑斓的颜,当物体与钼产生摩擦,其颗粒在空气中自燃也会形成三氧化钼,三氧化钼可用于生产钼的重要化工产品---钼酸铵,它是制造陶瓷釉彩,颜料及其他钼化合物的原料。
钼是地球上的一种稀有金属,我们对它即陌生又熟悉,它与我们的生活息息相关,应用广泛,它既是用于国防工业中的战略金属,又是动植物所需要的重要营养元素,还是钢铁合金的重要成份。
目前世界上所生产的钼,80%以上用于钢铁冶炼,主要作为钢铁的添加剂用于生产合金钢,可以提高合金钢的强度,韧性和耐磨性等,因具有良好的机械稳定性,高延展性而被用于高发热元件(灯泡中挂发光钨丝的钩子材料就是钼),挤压模具,金属加工工具,航空航天器零件等。
钼作为一种稀有金属,全世界的储量主要集中在中国和俄罗斯等少数国家,由于添加了钼的合金材料性能好,已成为军工上的材料,用于战舰,坦克等制造中,各国纷纷将其列为战略金属。
另外二硫化钼被誉为“高级固体润滑油”,它是一种良好的固体润滑剂,因为它的摩擦系数低,屈服强度很高,能在真空及各种温,高温下正常使用,因而被广泛应用于齿轮,模具,核工业等。
在电子电器领域,钼具有良好的耐高温性和导电性,热膨胀系数也较低,是理想的线切割电丝,能切割各种钢材以及硬质合金,其放电加工稳定,能有效提高加工产品的精度,二维(厚度在几纳米到几十纳米的薄层)二硫化钼还有可能成为下一代晶体管材料,取代硅材料成为下一代集成电路所广泛使用的材料。
钼成为植物的营养液也是偶然被发现的,在新西兰的草场上人们发现一个的情况,全草场的草几乎枯黄没有一点生机,但是穿过草场的一条小路两侧的草却生机盎然,经过人们的研究发现,这条小路是附近一个钼矿工人必经之路,钼矿工人身上携带的钼粉会散落在这条路上,造成了这条小路上的草生长得,人们将钼粉融入肥料中撒在草场上,果然印了这个结果。
钼的生物属性也很重要,它不仅是植物同时也是动物和人体的微量元素,能提高人体免疫功能,但含量过高也会对人体造成伤害。
钼以其的性能,它不仅是沙场硬汉,金属的催化剂,还是生命的营养液 ,钼也明了它是多才多艺的金属,随着钼的应用越来越广,还会有更多的功能被开发出来,钼在社会中的作用将更大。