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钨钼材料的化学性质与氧化反应
各种含碳气体和固体碳(碳黑、煤、石墨)在1000~1200℃范围与钨和钼开始反应,生成碳化物(W3C、WC和Mo2C、MoC)1400~1600℃下,反应加剧。金属钨和钼中即使含有少量的碳化物杂质,也会使钨和钼脆化。钨和钼与氮气反应:钨在低于2000℃时,不与氮气反应,高于2000℃与氮气作用生成氮化物WN2。氮气在600℃以上缓慢地溶解于钼中,1200℃以上使钼发脆,高于1500℃钼与氮气反应生成氮化物。
钨和钼与氧和空气的反应:金属钨和钼常温下在空气中是稳定的,在约400℃开始氧化,在更高的温度下迅速氧化,生成三氧化钨和三氧化钼。钨和钼与氢气的反应: 直到熔点温度,氢气都不与钨和钼发生作用,使氢气成为钨和钼热处理过程中的重要介质。但在低于1200℃时,钨轻微吸收氢气。钨和钼与氯气的反应:金属钨加热至500℃时,直接与氯气发生作用,生成WCl6,温度更高时,WCl6分解成WCl5。碘蒸汽对钨不起作用。钨和钼与水蒸气的反应:钨和钼容易与水蒸气发生氧化反应,这种作用在600℃以上更为急剧。
钼与钨的性能与应用
钼和钨是周期系ⅥB族元素,地壳中的丰度均为1.2ppm。18世纪前,一直误将辉钼矿(MoS2)和石墨混同于铅。1782年瑞典耶尔姆制得金属钼。重要的矿物是辉钼矿,还有钼酸钙矿(CaMoO4 )、钼酸铁矿(Fe2(MoO4)2·nH2O)。钨的主要矿物是黑钨矿(Fe,Mn)WO4 ,白钨矿(CaWO4 )。钼与钨是我国的丰产元素,其储量占世界首位,辽宁杨家杖子的辉钼矿闻名于世。钨的储量占世界总量的50%以上,以江西省的大庾岭等地为。
金属的性质与用途
钼和钨是银白高熔点金属,在常温下很不活泼,与大多数非金属(F2除外)不作用。在高温下易与氧、硫、卤素、炭及氢反应。钼和钨不被普通酸所侵蚀或溶解,但浓硝酸或热浓硫酸可侵蚀钼。这两种金属都溶于王水或HF和HNO3的混合物。它们不被碱溶液侵蚀,但被熔融的碱性氧化剂迅速腐蚀,如KNO3。它们的主要反应见图9—4。
钼和钨大量用于制合金钢,可提高钢的耐高温强度,耐磨性、耐腐蚀性等。在机械工业中,钼钢和钨钢可做刀具、钻头等各种机器零件;钼和金属的合金在制造,以及导弹火箭等尖端领域里有重要。此外,钨丝用于制作灯丝,高温电炉的发热元件。金属钼易加工成丝、带、片、棒等,在电子工业中有广泛应用。钼丝用作支撑电灯泡中加热丝的小钩,电子管的栅等。
昨日上午8时许,位于洛南县石门镇的陕西秦岭钼业有限责任公司二分厂有毒气体泄漏,导致11人中毒,其中4人不幸身亡。
中毒工人:现场气味呛鼻
昨日上午10时许,华商报记者赶到洛南县医院,先后有7名工人被送到这里救治。在抢救室,几名中毒工人正在接受治疗,门外守着几名家属。
在医院抢救室,一名受伤工人插着氧气,家属正给他喂水。另一名躺在病床上的工人谢某伤势较轻。“我上夜班,早上8点下班时,领导让打扫卫生,厂里的杜总(音)和总工在那边配剂,用氢氧化钠与五硫化二磷,我看见有人晕倒了,工人陶某就喊雷总,雷总过来后上到配台上去拉杜总也晕倒了”。谢某称,当时现场气味呛鼻,随后救人的多名工人均中毒晕倒。
中毒事件发生后,厂区拨打了120并将中毒工人送到了医院。
4人送医途中经抢救无效死亡
“目前有3名伤势较重的患者已经送往了商洛市中心医院抢救,有4名伤者在洛南县医院抢救。”洛南县医院一名工作人员表示,他们正在和相关专家讨论对于中毒工人的抢救治疗方案。
华商报记者从洛南县医院获悉,中毒事件发生后,有11人送往医院抢救,送医途中4人经抢救无效死亡(均为男性),7人送到医院后紧急抢救(2男5女),他们中毒症状为抽风、昏迷、口唇发紫,四肢无力。
华商报记者了解到,涉事企业是一家从事矿业开采、有金属加工经营、销售的企业,主要生产钼精粉,用作合金及不锈钢的添加剂。
据洛南宣传部通报:事件发生在8月9日上午8时左右,陕西秦岭钼业有限责任公司二分厂2名剂工在化验室仓库外的搅拌桶旁配制剂(五硫化二磷和氢氧化钠)时,出现有毒气体,致使2人中毒。公司组织员工抢救过程中,又致9人中毒。
钼是一种过渡金属,具有高熔点和高密度。它的熔点为2617摄氏度,密度为10.2克/立方厘米。 钼在常温下是稳定的,不与大多数酸和碱反应。然而,它可以被浓度大的氧化酸(如浓硝酸和浓硫酸)以及碱性过氧化物溶解。钼的氧化态可以从-2到+6变化。常见的氧化态是+2,+3,+4,+5和+6。每种氧化态具有不同的化学性质和反应性。 钼可以与许多非金属元素形成化合物,如氧化物、硫化物、氮化物等。其中常见的是钼酸盐和钼酸。
金属钼是一种重要的工程材料,具有以下特性:
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/mm2。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。
钼(Molybdenum),化学符号Mo,原子序数为42,是一种过渡金属元素,为人体及动植物的微量元素。
金属钼的颜
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O,至今还没发现它有异构转变。
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
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。