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废钼回收的环保意义与政策支持
钼矿开采伴生重金属污染和生态破坏,而废钼回收可大幅减少环境负荷。每回收1万吨废钼,相当于减少30万吨矿石开采和10万吨二氧化碳排放。全球多国通过政策鼓励回收:欧盟将钼列为关键原材料,要求成员国提高回收率;中国《“十四五”循环经济发展规划》明确支持稀有金属再生利用。企业若通过ISO 14001认证或采用清洁生产技术(如废酸循环利用),还可获得税收优惠,进一步强化环保与经济的双赢。
一、认识钼
钼在地球上的蕴藏量较少,其含量仅占地壳重量的0.001%,钼矿总储量约为1500万吨,主要分布在美国、中国、智利、俄罗斯、加拿大等国。我国已探明的钼金属储量为172万吨,基础储量为343万吨,仅次于美国而居世界第二位。钼矿集中分布在陕西、河南、吉林和辽宁等四省。世界上金属储量在50万吨以上的特大型钼矿共有六个,我国的河南栾川、吉林大黑山和陕西金堆城三大钼矿榜上有名。
的钼资源,为我国发展钼的冶炼和加工,大力推广钼的应用,提供了为有利的条件和坚实的基础。
钼与钨一样是一种难熔稀有金属。钼的熔点为2620℃,由于原子间结合力强,所以在常温和高温下强度都很高。它的膨胀系数小,导电率大,导热性能好。在常温下不与盐酸、氢氟酸及碱溶液反应,仅溶于硝酸、王水或浓硫酸之中,对大多数液态金属、非金属熔渣和熔融玻璃亦相当稳定。
因此,钼及其合金在冶金、农业、电气、化工、和宇航等重要部门有着广泛的应用和良好的前景,成为国民经济中一种重要的原料和不可替代的战略物质。
二、钼在我国的开采使用状况
近年来,我国钼的开采、冶炼和加工得到了迅速的发展。
据资料介绍,2001年我国实际生产钼精矿72000吨,氧化钼33000吨,钼铁7600吨,各类钼酸铵9500吨,钼条1183吨,钼板坯1200吨,钼板材150吨,钼圆片40余吨,钼顶头及其他异型制品约50吨,电光源行业及机械加工钼丝31.5亿米,还有润滑剂、催化剂、颜料等化工产品数百吨。
不仅如此,我国在世界钼市场中占有举足轻重的,据海关统计,2001年我国出口钼矿焙砂、钼酸盐、钼铁及其他钼制品70274吨之多,创汇达2.62亿美元。
钼的消费形式以工业三氧化钼为主,约占70%,钼铁约占20%,金属钼和钼化学制品各占5%。其应用领域和分配比例大概如下:钢铁冶炼消费约占80%(其中合金钢约为43%,不锈钢约为23%,工具钢和高速钢约8%,铸铁和轧辊约为6%),化工产品约占10%,金属钼制品消费约占6%,高温高强度合金和合金约占3%,其他钼制品约为1%。由上可见钢铁工业的发展对钼的消费起着决定性的作用,但随着科学技术的发展,钼在高科技和其他领域的应用将会不断地扩大和发展。
钢铁工业
根据世界各国钼消费统计,钼在钢铁工业中的应用仍然占据着主要的位置。钼作为钢的合金化元素,可以提高钢的强度,是高温强度和韧性;提高钢在酸碱溶液和液态金属中的抗蚀性;提高钢的耐磨性和改善淬透性、焊接性和耐热性。钼是一种良好的形成碳化物的元素,在炼钢的过程中不氧化,可单独使用也可与其他合金元素共同使用。钢的耗钼量在有规律地增长,目前每吨钢的钼消耗量已达到0.201公斤的水平。
钼与铬、镍、锰和硅等可制造不同类型的不锈钢、工具钢、高速钢和合金钢等。所制成的不锈钢有良好的耐腐蚀性能,可用于石油开采的耐腐蚀钢管,一种加钼约6%的不锈钢还可取代钛用于海水淡化装置、远洋船舶、海上石油及天然气开采管道。这类不锈钢还可以用于汽车外壳、污水处理设备等。含钼工具钢的效率是钨工具的两倍,性能优良,成本低廉且重量较轻。钼系列高速钢具有碳化物不均匀性、耐磨、韧性好、高温塑性强等优点,适用于制造成型刀具。含钼合金钢可用于制造机床结构部件,工业车辆和推土设备。在轧制状态下有微细珠光体组织的含钼合金钢,是铁轨和桥梁建设中的重要钢材。
钼作为铁的合金添加剂,有助于形成珠光体的基体,能改善铸铁的强度和韧性,提高大型铸件组织的均匀性,还可以提高热处理铸件的可淬性。含钼灰口铸铁具有很好的耐磨性,可作重型车辆的闸轮和刹车片等。
电子电气
钼有良好的导电和高温性能,是与玻璃的热膨胀系数其相近,广泛地用于制造灯泡中螺旋灯丝的芯线、引出线、挂钩、支架、边杆及其他部件,在电子管中做栅和阳支撑材料。在超大型集成电路中钼用作金属氧化物半导体栅,把集成电路安装在钼上可以消除“双金属效应”。超薄型无缝钼管(约15μm)可用作高清晰度电视机显象管的阳支架,这种电视机的图象扫描线达1125条,比一般的电视机提高2倍。钼圆片还可作功率晶体管隔热屏和硅整流器的基板和散热片。
在现代电子工业中除使用纯钼外,Mo-Re合金可作电子管和特种灯泡的结构材料,Mo-50Re和TZM合金还可作高功率微波管和毫米波管中的热离子阴结构元件,其工作温度可达到1200℃,电流密度可达10安培/厘米2。作为引出线的的纯钼丝再结晶温度低,在高温下易出现脆化,影响使用寿命,近年来,有人研制出添加Si、k和C等元素,以提高再结晶温度,生产出“高温钼丝”。采取在氧化钼生产过程中添加稀土元素钇、铈、镧等,更能有效地提高再结晶温度,克服材料高温脆化问题。含0.1—0.3%锆、0.1%钪的钼丝,在1200℃氮化处理,使钪弥散到整个合金中去,这种钼丝在20℃时抗拉强度可达到1400百万帕斯卡。
模具工业的迅速发展,使电火花加工技术得到普遍的应用,钼丝是理想的电火花线切割机床用电丝,可切割各种钢材和硬质合金,加工形状其复杂的零件,其放电加工稳定,能有效地提高模具的精度。
以上是钼丝两种为广泛的用途,灯泡制造业的发展和模具制造业的崛起,使得钼丝的生产和消费突飞猛进。据中国照明协会统计,2001年全国生产钼丝达到31.5亿米,实际产量估计达到40亿米,消耗将近800吨钼条,其数量十分可观。其中线切割用钼丝产量超过20亿米,占钼丝总量的一半以上,其市场发展前景十分令人乐观。
钨-铜假合金广泛应用电火花切削工具电,然而近年来研究以钼取代钨作电,结果表明,钨基和钼基电随铜(≤50%重量)的含量而变的耐蚀性是不一样的。在加热脉冲和机械负荷脉冲存在时,这种耐腐蚀性主要取决于脆裂过程,钼的延-脆性转变温度较钨低,所以脆性小,耐蚀性能较强。钼-铜、钼-银假合金具有耐烧蚀性和良好的导电性,可以作为空气开关、高压开关和接触器的触点。钼-铜复合薄膜在连续的铜机体上夹带大量的离散钼粒子,显微组织均匀,有良好的穿厚导热性和导电性,可作金属芯子应用于多层电路板中。
近,还研制出可变的三氧化钼,这种材料在强光照射下会改变颜,且可轻易还原,可用于电子计算机光存储元件及多次使用的复印材料。
农用肥料
钼是植物体内的“微量元素”之一,约占植物干物量的0.5ppm左右,是不可缺少和不可替代的。近年来国内外广泛地采用钼酸铵作为微量元素肥料,能显著地提高豆类植物、牧草及其他作物的质量和产量。这主要是钼能促进根瘤菌和其他固氮生物对空气中氮的固定,并将氮元素进一步转化成植物所需的蛋白质。钼也能促进植物对磷的吸收和在植物体内发挥其作用。钼还能加快植物体内醣类的形成与转化,提高植物叶绿素的含量与稳定性,提高维生素丙的含量。不仅如此,钼还能提高植物的抗旱抗寒能力以及抗病性。
施用钼肥的特点是用量少,收效大,成本低,是提高农业收成是使大豆丰收的一项重要措施。钼在农业上的广泛应用,也为我国钼生产工厂的废水、废渣及低品位矿的综合利用,开辟了一条新的途径。
汽车喷涂
钼的熔点高达2620℃,且有良好的高温性能和耐腐蚀性能,钼与钢铁结合力强,因而是汽车部件生产中主要的热喷涂材料。汽车部件一般采用钼丝高速火焰喷涂,喷枪的气体混合喷射装置产生高温燃气燃烧,设计的燃烧室和气体喷射混合室,使钼丝在熔化前,以高的速度喷涂在工件的表面上,喷射钼的致密度可达99%以上,结合强度接近10公斤/㎜2。这一工艺过程能有效地改善受磨面的耐磨性,也提供了一个可以浸渍润滑油的多孔表面。它广泛地应用于汽车工业以提高活塞环、同步环、拨叉和其他受磨部件的性能,也用于修复磨损的曲轴、轧辊、轴杆和其他机械部件。据资料介绍喷涂钼丝欧洲市场年销售量可达1000吨,美国每年消耗量也达600吨左右,日本每年也消耗钼丝30—40吨,我国喷涂钼丝市场容量尚小于每年30吨。但随着我国汽车工业的发展,汽车齿轮和其它部件的热喷涂将有较大发展,喷涂钼丝的销售量将大幅度增长。
高温元件
钼的纯度高、耐高温、蒸汽压低等特性,使之常常被用来制造高温炉的发热体和结构材料。在钨钼及硬质合金生产过程中,大都采用钼丝加热的方式制作还原炉和烧结炉,部份铁制品连续烧结还采用钼杆加热排作发热体,钼杆加热排以钼钩悬挂于炉子的两侧。这类炉子一般为还原性气氛或非氧化性气氛,在氢气和分解氨中钼丝可使用至接近熔点,氮气中可使用至2000℃。高于1700℃使用时,可采用再结晶温度更高、强度的TZM合金或钼镧合金作发热体。钼在熔化的石英中有很好的抗烧蚀性能,在玻璃工业中用作通电熔融电,每生产一吨玻璃钼电仅损失7.8克,使用寿命可长达一年多。除作电外,钼还用作玻璃熔化高温结构材料,如导槽、管子、坩埚、流口以及稀土冶炼的搅拌棒。以钼代铂在玻璃纤维拉丝炉上使用效果良好,大大降低了生产成本。新近研制出的核燃料烧结炉采用钼网加热,用ф0.8mm钼丝编织成三相网状加热器,工作温度可达1800—2000℃。除此之外,钼及其合金还可以作热等静压的炉架、隔热屏、烧结和蒸涂的料舟、SmCo磁体及二氧化铀烧结的垫板,热电偶及其保护套管等。
硅化钼(MoSi2)是一种应用为普遍的电热元件材料,具有抗高温氧化、的耐蚀性能和高熔点等特性。其抗氧化性是由于在加热表面形成了不透气的玻璃薄膜,使之不受氧、氮、一氧化碳和二氧化硫的破坏,在1700—2000ºK温度下,二硅化钼加热可以工作二、三年之久。但低劣的机械性能影响硅化钼的应用,如果在硅化钼中加入SiC形成一种复合材料,这种材料将碳化硅弥散进二硅化钼的基体中,生成含有钼原子和硅原子的双金属化合物,其高温强度较二硅化钼单体高8倍之多,使其应用前景大受青睐。
石油开采
在开发低洼地区酸性天然气、油田和开发海底油气田时,不大量的H2S气体产生,还有海水的浸蚀,使钻探管道硫化发脆,迅速腐蚀。选用含钼高强度不锈钢管可有效地抵抗H2S气体和海水的腐蚀,大大节约钢材,降低油气井的钻探成本。
钼不仅可以应用于油气田钻探管道方面,还常常与钻、镍相结合作石油提炼预处理的催化剂,主要是石油,石油化学产品及液化煤的脱硫。在氢处理过程中,硫化物在催化剂的表面与氢反应,硫离子以硫化氢的形式除掉,同时消除了原油中氮和金属杂质,以减少这些杂质在石油精炼时对其他催化剂的毒化,从而改善产品的泽、气味和提高其稳定性。钼催化剂钝化后在其表面残留一层碳,如果烧掉碳层,催化剂又可恢复其活性状态,使用寿命可为1—5年左右。钼在石油裂化与重整中起着重要的作用,是一种理想的电子供体和载体。
环境保护
人们越来越清楚地认识到,钼在控制环境污染方面起着重要的作用,含钼不锈钢的大量应用,大大减少了因锈蚀而造成对环境的影响;另外钼及其化合物大都没有毒性,利用比较的钼取代有毒的金属,也是钼对人类环境保护的一大贡献。在油漆和颜料工业中钼可取代有毒的铬、铅、钛等金属,并且是的着剂;在化学制品行业可取代防腐剂中的铬和阻燃物,硝烟物中的锑;钼在水处理工业中的应用中也具有潜力,主要在开路和闭路循环冷却系统的冷却水处理中用于抑制腐蚀,在开路冷却塔中每升冷却剂的二钼酸钠含量为10毫克,而闭路冷却水空调装置中每升可达150毫克,钼酸钠作为汽车防冻剂和冷却系统以及切削液中防腐剂的用量也在不断增加。有人还提出钼可以改善玻璃化土壤,简化高污染土壤的处理,减少土壤污染。
航空及核工业
钼合金由于有好的耐热性能和高温机械性能,可作航空器发动机的火焰导向器和燃烧室,宇航器液体火箭发动机的喉管、喷嘴和阀门,重返飞行器的端头,卫星和飞船的蒙皮、船翼及导向片和保护涂层材料,钼热胀系数低和导热性能好,在太阳辐射光强烈作用下尺寸稳定性好,用金属钼网作造卫星天线,可以保持其抛物的外型,而较之石墨复合天线重量更轻。巡航式导弹使用钼涂层材料作汽轮转子,在1300℃高温下工作,每分钟转速高达4—6万转,已显示出良好的效果。
钼的中子吸收截面小,有较好的强度,对核燃料有较好的稳定性,抗液体金属腐蚀性好,在核聚变反应堆中作转换器铠装元件的保护片。Mo-Re合金可用于空间核反应堆的热离子能量转换器包套材料、加热器、反射器和其他的丝或薄板元件。
钼合金及其他钼是一种多能的合金化元素,不仅在钢中添加显示出的作用,也能与多种有金属生成性能优良的合金。
在钼中添加Ti、Zr、C的氧化物或碳化物,形成弥散强化合金TZM。TZM合金除应用在宇航和核工业外,还可以作X射线旋转阳零件,压铸模具和挤压模具,在挤压铜基合金时,其操作温度可在870—1200℃。TZM合金还适合作不锈钢热穿孔顶头,穿孔钢管内壁质量好,使用寿命长。加入少量稀土元素的TEM合金有较高的再结晶温度,再结晶时的延性较普通钼材高5倍,也有良好的应用前景。
含钛、锆和碳的钼合金(MT-104),含铪和碳的钼合金(HCM)及含钨、铪和碳的钼合金(HMW)均有较高的强度,可加工成棒、板、锻坯和其他制品,大有用武之地。Mo-30w是一种固溶体合金,熔点达到2800℃以上,在锌冶炼中作熔融金属泵阀和轴、核燃料提纯和电镀等设备管路、搅拌轴、叶轮泵。在钨高比重合金(90W-7Ni-3Fe)中加入一定量的钼,其强度和硬度都随钼含量而增高,其延性则不断降低,能大大地改善作为穿甲弹材料的性能。
碳化钼(Mo2C)和碳化钨混合,加入适当的镧粉,烧结成硬质材料,经粗碎后加入一定量的镍,采用通常的硬质合金生产的方法,可得到粘结相分布良好、致密和细化的碳化钼基硬质合金。金属粘结相采用Co或Ni,也可生成复杂钼—钨碳化物基硬质合金。碳化钼也可添加到金属陶瓷中,以改善其性能。
钼化工产品
钼与铬、铝的盐类可以共同沉积而生成钼铬红颜料,钼酸根离子与金属表面的铁离子形成难溶的Fe2(MoO4)3,从而使金属表面钝化,达到防锈的效果。其颜变化由淡澄到淡红,有着较强的覆盖能力,且颜鲜艳,主要用于涂料、塑料、橡胶、油墨、汽车和船舶涂料等领域。锌、钙和钠的钼酸盐用作抗腐蚀颜料,因其不含影响环境和人类健康的铅而受到普遍的关注。
二硫化钼(MoS2)是一种良好的固体润滑剂,在工业应用中起着十分重要的作用。它具有低的摩擦系数(0.03—0.06),高的屈服强度(3.45MPa),能在高温(350℃)和各种温条件下使用,在真空条件下甚至可以在1200℃正常工作,在高速运转的机械部件中有着十分优良的润滑作用。因而在汽轮机、燃汽轮机、金属轧辊、齿轮齿、模具、汽车及宇航器械上广泛使用。
经过几十年的艰辛努力,我国钼开采,冶炼和加工技术有了长足的进步,钼的应用和推广也取得了可喜的成绩,但与世界水平相比我们仍然感到不足。我们应该充分利用我国钼资源优势,从开采、冶炼到加工建立合理的生产布,大力开展钼制品的深加工。建立一支技术素养较高的生产和科研队伍,大力推广新装备、新技术的应用,加强钼的科研和新产品开发,要加强钼的应用研究,扩大市场容量,要集中科研院所和生产企业的技术力量,成立专门机构,迅速地把科研成果转变成生产力,指导市场消费,扩大外贸出口,使我国成为一个名符其实的钼生产大国,消费大国和出口大国。
原标题:洛南一钼业公司发生有毒气体泄漏 4人死亡多人受伤
西部网讯(陕西广播电视台新闻中心 记者 李岩)今天(8月9日)早上7点左右,商洛市洛南县黄龙秦岭钼业公司发生有毒气体泄漏事件,造成厂内4名工人死亡,多人受伤,目前正在洛南县医院进行抢救。
记者了解到,洛南县黄龙秦岭钼业有限公司位于洛南县龙门镇黄龙铺,其主要产品是钼精粉,通常用作合金及不锈钢的添加剂。早上7点多发生泄漏后,其中4名年龄在40—60岁的工人在送往医院前死亡,7人正在进行紧急抢救,主要症状为抽风、昏迷、口唇发紫,四肢无力,无法说话。记者了解到,有毒气体来源是该公司化验室氢氧化钠和五硫化磷产生的气体。
目前,商洛消防支队以及洛南县等部门赶赴现场处置。
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钼为人体及动植物的微量元素。
为银白金属,硬而坚韧。
人体各种组织都含钼,体内总量为9mg,肝、肾中含量高。
目录1基本资料2基本介绍2.1 发现2.2 视力2.3 危害3主要成分4产地分布5开发利用5.1 用途5.2 用5.3 使用5.4 钼合金6危害6.1 钼缺乏症6.2 钼过量6.3 钼污染6.4 对环境影响7代表地方7.1 钼业之都7.2 金寨钼矿7.3 温泉钼矿1基本资料拼音:[mù]部首:钅笔画:10五笔86:QHG五笔98:QHG仓颉:OPBU郑码:PLVV笔顺:撇横横横竖提竖横折钩横横横四角号码:86700Unicode:CJK统一汉字:U+94BC 基本字义:钼(钼)mù一种金属元素。
可用来生产特种钢,是电子工业的重要材料。
元素名称:钼(mù)CAS号:7439-98-7[1]安瓿中的钼杆元素符号:Mo钼元素英文名称:Molybdenum元素类型:金属元素原子体积:(立方厘米/摩尔) 9.4元素在太阳中的含量:(ppm) 0.009元素在海水中的含量:(ppm) 0.01地壳中含量:(ppm) 1.5相对原子质量:96原子序数:42质子数:42中子数:54所属周期:5所属族数:ⅥB电子层排布:2-8-18-13-1电子层:K-L-M-N-O外围电子层排布:4d5 5s1氧化态:Main Mo+6 ,Other Mo-2,Mo0,Mo+1,Mo+2,Mo+3,Mo+4,Mo+5 电离能(kJ /mol)M - M+ 685M+ - M2+ 1558M2+ - M3+ 2621M3+ - M4+ 4480M4+ - M5+ 5900M5+ - M6+ 6560M6+ - M7+ 12230M7+ - M8+ 14800M8+ - M9+ 16800M9+ - M10+ 19700晶体结构:晶胞为体心立方晶胞,每个晶胞含有2个金属原子。
晶胞参数:a = 314.7 pmb = 314.7 pmc = 314.7 pmα = 90°β = 90°γ = 90°莫氏硬度:5.5声音在其中的传播速率:5400m/s2基本介绍密度10.2克/立方厘米。
熔点2610℃。
沸点5560℃。
化合价+2、+4和+6,稳定价为+6。
钼是一种过渡钼精粉元素,易改变其氧化状态,在体内的氧化还原反应中起着传递电子的作用。
在氧化的形式下,钼很可能是处于+6价状态。
虽然在电子转移期间它也很可能首先还原为+5价状态。
但是在还原后的酶中也曾发现过钼的其他氧化状态。
钼是黄嘌呤氧化酶/脱氢酶、醛氧化酶和亚硫酸盐氧化酶的组成成分,从而确知其为人体及动植物的微量元素。
发现1782年,瑞典的埃尔姆,用亚麻子油调过的木炭和钼酸混合物密闭灼烧,而得到钼。
1953年确知钼为人体及动植物的微量元素。
主要矿物是辉钼矿(MoS2)。
天然辉钼矿MoS2是一种软的黑矿物,外型和石墨相似。
18世纪末以前,欧洲市场上两者都以“molybdenite”名称出售。
1779年,舍勒指出石墨与molybdenite(辉钼矿)是两种不同的物质。
他发现硝酸对石墨没有影响,而与辉钼矿反应,获得一种白垩状的白粉末,将它与碱溶液共同煮沸,结晶析出一种盐。
他认为这种白粉末是一种金属氧化物,用木炭混合后强热,没有获得金属,但与硫共热后却得到原来的辉钼矿。
1782年,瑞典一家矿场主埃尔摩从辉钼矿中分离出金属,命名为molybdenum,元素符号定为Mo。
我们译成钼。
它得到贝齐里乌斯等人的承认。
钼-99是钼的放射性同位素之一,他在医院里用于制备锝-99。
锝-99是一种放射性同位素,病人服用后可用于内脏器官造影。
用于该种用途的钼-99通常用氧化铝粉吸收后存储在相对较小的容器中,当钼-99衰变时生成锝-99,在需要时可把锝-99从容器中取出发给病人。
钼是钢与合金中的重要元素,常用的含钼炉料有金属钼、钼铁,有时还可以使用氧化钼精矿来直接还原冶炼含钼钢种。
钼在地壳中的自然储量为1900万吨,可开采储量860万吨。
[1] 视力钼是组成眼睛虹膜的重要成分,虹膜可调节瞳孔大小,视物清楚,钼不足时,影响胰岛素调节功能,造成眼球晶状体房水渗透压上升,屈光度增加而导致近视。
大豆、扁豆、萝卜缨中含钼较高,此外还有糙米、牛肉、蘑菇、葡萄和蔬菜等。
[2]危害钼对人体生命健康危害大,它能够使体内能量代谢过程出现障碍,心肌缺氧而灶性坏死,易发肾结石和尿道结石,增大缺铁性贫血患病几率,引发龋齿,钼是食管癌的罪魁祸首,它还会导致痛风样综合征,关节痛及畸形、肾脏受损,生长发育迟缓、体重下降、毛发脱落、动脉硬化、结缔组织变性及皮肤病等生命健康隐患。
[3] 3主要成分 钼的性质钼位于门捷列夫周期表第五周期、第六副族,为一过渡性元素,钼原子序数42,原子量95.94,原子中电子排布为:ls2s2p3s3p3d4s4p4d5s 。
由于价电子层轨道呈半充满状态,钼介于亲石元素(8电子离子构型)和亲铜元素(18电子离子构型)之间,表现典型过渡状态.V . W.戈尔德斯密特在元素的地球化学分类里将它称亲铁元素。
[4]自然界里,钼有七个稳定的天然同位素,它们的核子数及其在天然混合物中所占比例如表1所列。
表1 钼的同位素及分配 同位数名称92Mo 94Mo95Mo96Mo97Mo98Mo100Mo∑各占比例(%)原子量15.8491.9063 9.0493.9047 15.7294.90584 16.5395.9046 9.4696.9058 23.7897.9055 9.6399.9076 100.0095.94 另据文献记载,已发现第八种天然同位素的存在。
此外,还发现钼有十一种人造放射性同位素,因资料数据不详,此不赘述。
钼为银白金属,钼原子半径为0.14nm 原子体积为235.5px/mol ,配位数为8,晶体为Az 型体心立方晶系,空间群为Oh (lm3m ),至今还没发现它有异构转变.常温下钼的晶格参数在0.31467~0.31475nm 之间,随杂质含量而变化。
钼熔点很高,在自然界单质中名列第六,被称作难熔金属,见表2(摘自《理化手册; 60th ) 钼的密度为10.23g/cm ,约为钨的一半(钨密度19.36g/cm )。
钼的热膨胀系数很低20~100℃时为4.9×10/℃;钼的热传导率较高,为142.35w/(m·k) 钼电阻率较低:0℃时为5.17×10Ω·cm ;800℃时为24.6×10Ω·cm ;2400℃时为72×10Ω·cm 。
钼属顺磁体,99.99%纯度的钼在25℃时比磁化系数为0.93×10cm/g 。
钼的比热在25℃时为242. 8J/(kg·k )。
钼的硬度较大,摩氏硬度为5~5.5。
钼在沸点的蒸发热为594kJ/mol ;熔化热为27.6 ±2.9kJ/mol ;在25℃时的升华热为659kJ/mol 。
表2 难熔物及熔、沸点 物质碳(C )钨(W )铼(Re ) 锇(Os )钽(Ta )钼(Mo )熔点(℃)沸点(℃) 3650~36974827 3410±105660 31805627 30455027±100 29965425±100 2622±105560钼的原子半径、离子半径与钨、铼的很接近。
原子半径(nm ) 4离子半径(nm ) 6离子半径(nm ) 钼钨铼0.1390.1400.1380.0680.0680.0650.065钼原子的电子排列体现了典型过渡元素的性质:次外层的五个4d 规道、外层的一个5s 规道上电子均呈半弃满状态。
这决定了钼的化学性质比较稳定。
常温或在不太高的温度下,钼在空气或水里是稳定的。
钼在空气中加热,颜开始由白()转暗灰;温升至520℃,钼开始被缓慢氧化,生成黄三氧化钼(MoO3温度降至常温后变为白);温升至600℃以上,钼迅速被氧化成MoO3。
钼在水节气中加热至700~800℃便开始生成MoO2,将它进一步加热,二氧化钼被继续氧化成三氧化钼。
钼在纯氧中可自燃,生成三氧化钼。
钼的氧化物已见于报道的很多,但不少是反应中间产物,而不是热力学稳定相态。
的只有九种,其结构与转化温度如表3。
表3 钼的氧化物氧化物生成温度范围(℃)结晶结构MoO2 菱形Mo4O11 <615 单斜系Mo4O11 615~800 正斜形Mo17O47 560Mo5O14 530Mo8O23 650~780Mo18O52 600~750 三斜系Mo9O26 750~780 单斜系MoO3 菱形另外,在生成MoO2前还有三种中间产物Mo2O3, moO和Mo3O,但都还未能制造出它们的纯产物。
钼的这一系列载化物中,除高价态的MoO3为酸酐外,其余氧化物均为碱性氧化物。
钼重要的氧化物是MoO3和MoO2。
MoO2分子量为127.94,含Mo74.99%。
纯MoO2呈暗灰、深褐粉末状。
25℃时,MoO2的生成热为550kJ/mol,密度为6.34~6.47g/cm。
MoO2呈金红石单斜结晶构造,单位晶体(晶胞)由两个MoO2分子组成,晶格参数为a= 0.5608nm, b= 0.4842nm,c=0.5517nm,d=11.975nm。
MoO2可溶于水,易溶于盐酸及硝酸,但不溶于氨水等碱液里。
在空气、水蒸气或氧气中继续加热MoO2,它将被进一步氧化,直至生成MoO3。
在真空中加热到1520~1720℃固态MoO2部升华而不分解出氧,但大部分MoO2分解成MoO3气体和固态Mo。
Jette. E. R(1935年)报道:MoO2在1980℃±50℃、0.1MPa(惰性气体)的条件下分解成钼和氧。
MoO2是钼氧化的产物。
moO3为淡绿或淡青的白粉末。
分子量为143.94,含Mo 66.65%。
25℃时,MoO3的生成热为668kJ/mol,密度为4. 692g/cm,熔点为795℃,沸点为1155℃.在低于熔点的温度已开始升华.在520~720℃时,升华呈气体的三氧化相为MoxO3x分子混合物,其中x=3~5,以x=3为主。
MoO3微溶于水而生成钼酸。
18℃,MoO3溶解度为1.066%,70℃时为 2.05%。
溶于水的三氧化钼与水按不同比例组成一系列同多酸,nMoO3·mH2O,其中n≥m。
你是否见过这种灰的金属?它是如今能源与高端制造的核心材料之一,属于不可再生的重要战略资源。
这种灰的金属是能源与高端制造的核心材料之一
当然,其本身也是一种十分神奇的金属元素,叫做钼。
那么,钼元素到底是什么?它又有哪些应用呢?
大多数人对于钼元素并不熟悉,因为它在元素周期表当中的排名并不算靠前,日常生活中似乎也没见过它的身影。不过这家伙的出镜频率还是比较高的,只是相对低调一些罢了。
钼的化学符号为Mo,原子系数为42,在元素周期表当中属于第五周期第六副族,是一种难熔的稀有金属。根据资料来看,钼的熔点为2623摄氏度,沸点为4639摄氏度,这就意味着它还是比较“耐热”的。
钼元素在元素周期表当中的位置
此外,钼元素的膨胀系数小、强度大、电导率大、导热性能好、耐腐蚀,这些优势都使它在电气、化工、宇航等方面,都有着较好的发展前景。不过,它在地球上的含量并不多,可谓是用一点儿就少一点儿。
资料显示,钼在地球上的蕴藏量较少,其含量仅占地壳重量的0.001%,钼矿总储量约为1500万t,主要分布在美国、中国、智利、俄罗斯、加拿大等国。
钼元素的地球化学参数,它的蕴藏量是比较少的
值得一提的是,这种拥有多重优点的神奇元素,身世却有些坎坷。
在1778年被确认之前,钼元素总是被人们当成铅来对待,因为它常常出现于辉钼矿当中,而这种矿长的和铅实在是太像了。所以在瑞典化学家舍勒帮钼元素“正名”之前,钼元素一直籍籍无名,顶着别人的名字“活着”。
瑞典化学家舍勒发现钼元素之前,它总是被人们当成铅对待
人们重视钼,大多是因为它不但延展性强,热膨胀系数也低。若我们将其的密度与钨进行对比,就会发现它只有钨的1/2左右,但是延展性却明显更强,所以更容易被压成薄片或者细丝,用于切割加工。
热膨胀系数低,主要说的是它在高温之下,依旧能保持稳定的形态和尺寸,少会变形。不过,这个优点放在低温下就很尴尬了,会让它变得嘎嘣脆。
如今大部分工业切割当中,都会使用到钼,只不过它并不引人注目,因为这时的钼常常是以一根细细的金属丝模样出现的。
工业切割当中使用到的钼丝
那么,这么细的一根钼丝,为何能在切割领域“如鱼得水”,它真有这么锋利能直接切开钢板吗?
钼丝莫式硬度5.5的性质虽然很不错,但是用这么细一根拿来切钢板,似乎还是有些夸张了,毕竟钢板又不是“豆腐”,本身的强度摆在那的。
因此工业切割钢板并不单是靠钼丝,还有切割装置原理。因为这种线切割技术也被称之为电火花切割,它是在电火花穿孔和成形加工的基础上发展而来的,初的发现者是拉扎连科夫妇。
在发现电火花瞬时产生的高温能够让金属融化、腐蚀之后,他们便发明了使用电火花进行切割加工的方法,后来演化为了线切割机。
线切割机的主要结构示意图
一般来说,这一方法需要利用移动的金属丝来当“电丝”,然后让电丝和元件之间的脉冲产生电火花,而这个电火花的高温就能够让被切割物质融化了。所以如果大家观察线切割机工作,就会发现它一直滋滋啦啦的冒火花。
那么,发明者为何从众多金属元素当中,选择了钼元素呢?
这其实就与咱们上文中所说的钼元素的特性有关了。在线切割机进行切割的时候,往往会产生高温,而钼的耐高温性在此时就能发挥优势了。再加上这类切割机对于线的形态和稳定性也有着明确的要求,起码不能切着切着金属丝就变形了。
钼元素的物理特性,使得它在线切割当中发挥了优势
在这种情况下,热膨胀系数很低的钼就能地充当“切割线”,确保加工部件被切割出来是完整的,符合规格的。
要知道,线切割基本都是被运用在精加工领域的,若是使用其他容易变形的金属丝来替代钼丝,那么肯定会产生不少的“废件”。
所以,钼丝一直都是电火花加工当中理想的电丝,使用它可以来切割各种钢材和硬质合金,还能够加工一些对形状和精度要求高的复杂零件,放电加工的稳定性高。
钼丝是电火花加工当中理想的电丝
得益于上世纪与苏联之间短暂的“蜜月期”,我国也算是个将电火花线切割机用于工业生产的国家了。在这类切割机需求居高不下的情况下,钼元素的当然也就变得很高了。
此外,不起眼的钼丝还会被用在灯泡制造业中,比如钼元素和其他元素的合金,常常被用来当做高功率微波管和毫米波管中热离子阴的结构元件,能在1200摄氏度左右的温度当中工作。
资料显示据中国照明协会统计, 2001年,全国生产钼丝就已经达到31 .5亿m, 实际产量估计达到40亿m, 消耗将近800t钼条, 其数量十分可观。而其中线切割用钼丝产量,也超过了20亿m。
由于钼的性质,导致我国对它的需求很大,产量也十分可观
除了能够一路火花带闪电的切开钢板以外,钼元素的用途还有很多,可以说是让人“钼不暇接”。那么,它还被运用在哪些领域当中呢?
首先就是用在钢铁工业当中,一般来说它是以合金化元素的身份存在的,算是“添加剂”。当人们在钢铁生产中加入一定剂量的钼元素后,就能够提高钢的强度,使其在高温和韧性方面有更加的表现。
钼元素在钢铁工业当中的应用
其次就是运用在农业生产当中,这一点大多数人都不知道也无法理解,难道说咱们吃的粮食还需要金属元素参与?
还真是这样,因为钼其实是植物当中必不可少的微量元素之一,有着关键的作用。有时候,它的存在甚至能让农作物“起死回生”。
研究显示,钼能催化硝酸盐向盐转化,然后在固氮酶的作用下生成铵态氮,参与植物中碳、氮代谢等重要的生理过程。钼还能促进植物对磷的吸收和空气中氮的固定,提高其抗寒性能。
钼元素能够帮助植物提升固氮作用
比如以大豆为例,当其根瘤变长变少后,叶片也会出现斑点并随之萎缩。而这种症状,就是因为它体内缺少“钼元素”了。此时将钼元素按配比制成的化肥拿来,就能很快解决问题,帮助大豆重新焕发生机。
此外,钼元素对于人体来说也很重要,只不过它的含量比较少,所以大家鲜少注意到它。根据估算,体重为70千克的健康人体当中,钼的含量也不会超过9克,其广泛存在于肝、骨骼、肾脏之类的器官当中。
钼元素对于人体来说也很重要
人体中的钼元素可以有效地抑制胺类强致癌物的合成,还具备运载作用,帮助人体输送一些金属离子。此外,它还有保护心血管、预防龋齿的功能,总的来说算是比较全能的元素了。
如果大家察觉到缺乏钼元素,可以通过食用黄豆、玉米、黑米之类的粮食,进行补充。当然,补充也不可过量,具体还是要根据个人情况和医嘱而定。
如果需要补充钼元素,可以采取食补的方式
1.1 钼元素:熔点高、耐高温、导电性及导热性强,性能优势明显
钼(Molybdenum,化学符号Mo)是1778 年由瑞典化学家C.W Scheele 首先从辉钼矿(MoS2)中提炼出来的一种金属元素。位于元素周期表第五周期第6族(铬分族),为过渡金属元素。
钼金属具银白金属光泽,具备高强度、高熔点、高硬度、导热导电性能好、耐研磨、热膨胀系数小、抗腐蚀性能强等优良特性,不可替代性强。
2019年中国自然发布《自然关于推进矿产资源管理若干事项的意见》将钼列入14种重要战略性矿产。
1.2 钼元素性能优势明显,应用领域广泛,终端产品以钢材为主
作为重要战略稀有有金属,钼由于其优秀的理化特性,在钢铁合金添加剂、钼基合金和化工产品等方面有重要应用,下游涉及汽车、能源、航空航天、军工、化工等中高端领域。
钼作为合金添加剂(占比约79%):合金钢(建筑用钢、汽车等),不锈钢(海洋装备、航空航天等),高速钢和工具钢,铸铁和轧辊。
钼化工制品(占比约13%):润滑剂、催化剂、颜料、微量化肥等。
钼金属及钼基合金(占比约8%):钼丝等,用于灯泡制造、电子管和集成电路等电子工业、模具制造、高温原件、航空航天及核工业等高精尖领域。
2 钼产业链:具备多种中间产品,钼铁为主要消费形式
钼产业链主要分为上游的矿石采选和钼精矿的生产,中游的焙烧和冶炼,以及下游的精深加工。
产品形态主要分为三种:钼炉料产品(钼铁、钼精矿、氧化钼等);钼金属产品(钼粉等);钼化工产品(钼酸铵等)。
3.1 钼供给情况:集中度高的战略金属
矿床角度:钼矿床类型主要有斑岩型、矽卡岩型和石英脉型三种,其中以斑岩型钼矿及铜钼矿为主。其中,斑岩型钼矿床储量大,矿石平均含Mo约0.12%,个别达0.3%;斑岩型铜钼矿床储量次之,矿石平均含Mo约0.01%。
主要钼矿床的分布与斑岩型铜矿床的分布相似,主要集中在环太平洋大陆边缘和岛弧带、新特提斯-喜马拉雅构造-岩浆带和古亚洲洋边缘,这些成矿带大都受特定时期的洋壳俯冲作用影响,产出大量斑岩型钼(铜)矿床。
矿物角度:截至1987年自然界中共发现28种含钼矿物,其中分布广且具工业意义的是辉钼矿(MoS2),其他常见且具工业意义的含钼矿物有钼华(MoO3)、钼钨钙矿(Ca(MoW)O4)、(彩)钼铅矿(PbMoO4)等
3.2 钼储量情况:集中度高的战略金属
从资源属性上看,钼矿资源并不短缺,但时空分布具有较强的专属性。据USGS数据统计,2023年钼储量为1500万吨。
受成矿带分布影响,钼资源储量呈现强的集中性。据USGS数据统计,钼矿资源储量主要集中分布在11个国家,2023年储量前四的国家分别为中国(580万吨),美国(350万吨),秘鲁(150万吨)和智利(140万吨),CR4达81.3%。
中国钼资源也具有很高的聚敛效应,探采比方面呈现显著下降趋势。据《2020—2022年全国矿产资源储量统计表》,中国钼资源集中分布在河南(126万吨),内蒙古(109万吨),西藏(103万吨),黑龙江(66万吨)和吉林(58万吨)等地,CR5达78.4%。另据《中国自然资源统计年鉴》,伴随钼资源开发利用的规模化和集约化,探矿权从2013年的568个下降到2022年的111个,下降80.5%;采矿权从2013年的175个下降到了2022年的79个,下降54.9%。
矿山分布上看,大型矿山分布呈现“三足鼎立”态势。主要大型钼矿床34个,其中:
北美洲的美国、墨西哥和巴拿马-12个
南美洲的智利、秘鲁和阿根廷-11个
亚洲、欧洲和大洋洲—11个
大致成“三分天下”之势,与钼矿资源分布情况基本吻合。同时,国内钼矿以原生钼为主(78%),国外钼资源以伴生钼为主(60%+),因此国外钼资源开发容易受矿山主矿种开采的影响。
超大型钼矿床储量区间100万-200万吨,前十大钼矿中智利Spence铜钼矿位居,钼金属量为276万吨。
从我国钼资源看,十大钼矿中,黑龙江岔路口、安徽金寨沙坪沟、大黑山钼矿分列二、三、九名,钼矿资源储量达247/234/109万吨。河南三道庄钼矿受2021年品位下滑影响,储量下降,目前已不在十大矿山之列。
3.3 及中国钼矿资源产量情况
2020-2021年钼产量下降,2021-2023年间总体平稳。2020-2021年受矿山品位下滑等因素影响,钼产量下滑14%至25.5万吨;2021-2023年钼产量稳定在25-26万吨区间。
中国作为钼矿产量大国,在钼供应体系中起到“定海神针”的作用。
从企业端看,钼生产企业也呈现高度集中性。据各公司年报统计,2023年前10大钼矿生产企业共实现钼矿生产17.02万吨,合计占比达65.5%。
其中,美国自由港麦克莫兰铜金公司作为大钼供应商,2023年实现钼产量3.71万吨,占产量14.3%。金钼股份,墨西哥集团(主体下属南方铜业)2023年均实现2万吨以上钼矿生产。
智利国家铜业受矿端品位下滑等影响,近年来整体产量呈现下滑趋势,2023年实现钼矿产量1.73万吨。
紫金矿业钼产量整体呈现上升趋势,叠加远期大项目落地,有望实现产量端跨越式增长。其中,紫金矿业近三年排产量提升,至2023年已实现0.81万吨钼矿生产。
4.1 及中国钼资源需求情况
钼的终端消费结构中合金钢占比将近一半(41%),其次是不锈钢(22%)和化工(13%),除此之外还包括工具钢、金属铸造、钼金属、镍合金等应用。
化工/石化、石油/天然气和机械工程是主要的钼需求来源,比例分别为16%、15%和13%。其他领域如交通、加工业、电力、建筑也有一定需求。
2022年对钼的总需求量为28.64万吨,同比上升3.34%。钼的前五大消费国/地区为中国、欧洲、美国、日本、独联体。中国长期占据钼大消费国,2022年钼消费量为12.20万吨,占的42.58%。中国钼消费量在近几年持续增长,但增速有所放缓。
4.2 钼资源供需平衡情况
中国是钼供给的主力,2023年产量占的42%。我们预计2023-2026年间中国增产1万吨,海外增产幅度较小,为0.27万吨,钼供给总计增加1.27万吨,增量较少。
中国也是钼的主要消费国,2023年需求占的44%。我们预计2023-2026年间中国钼需求增长1.96万吨,海外需求增长1.17万吨,合计增长3.13万吨,需求增幅远高于供给增幅。
综上,预计钼供需缺口持续拉大,2026年供需缺口预计将达4.43万吨。
5 中国钼进出口情况
我国为传统钼净出口国,2021-2023年维持紧平衡状态。2021年后我国每年维持1-3万吨净出口状态,2024年为净状态。
进出口产品结构有较大差异,也反馈出我国产业链结构特点。从海关总署披露数据看,2021-2024年间我国以原料为主,2024年钼精矿(焙烧)及其他钼精矿占比达到77%;出口则呈现多元化趋势,但主要以炉料产品为主,2024年钼精矿、其他钼制品、钼铁、钼的氧化物分别占比42%、21%、18%、8%。
精矿端,我们对海关总署钼精矿数据进行国别/地区拆分,可以看到2020年之前我国主要依赖智利,其数量可达到总量近50%。但受到矿山品位下滑+产量降低等因素影响,同时考虑到供应国稳定性等因素,2021年起我国积调整采购策略。至2023年,智利+秘鲁为我国钼精矿主要国,单年量各约1-1.5万吨。
精矿出口端,韩国为我国精矿出口大国,单年采购量1-1.5万吨;泰国近两年采购量提升,2023年单年采购量已提升至6000吨。
钼铁出口端,印尼为我国钼铁出口大国,且集中度较高,2023年我国对印尼实现钼铁出口6670吨,占我国钼铁出口总量的79%。