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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。
我国在解放前没有钼加工工业。解放后经过长期的建设和技术改造,已形成一个完整的钼业生产体系,主要生产钼铁、氧化钼、钼酸盐等。钼铁和氧化钼等主要用于钢铁工业,年用钼量约8000t;大部分钼酸盐及金属钼制品,如钼粉、钼丝、钼条等,年用量约2700t[1]。近几年来,钼在钢铁工业中的用量增长缓慢,如钼在不锈钢中应用虽有所增加,由26%上升到31%,但在低合金钢中的应用却有所减少,由35%下降到33%。然而,在金属钼制品方面的用量却呈上升趋势。
我国钼铁生产在钼加工工业中占有较大的比例。钼与铁可按比例互溶,钼在钼铁中主要以FeMo和Fe3Mo的形式存在。
1.钼的用途
由于钼具有高强度、高耐磨性、高熔点、低膨胀系数、良好的导电及导热性等多种优良性能,因而在冶金、电子、电光源、宇航、机械、化工、汽车等工业部门均得到了广泛的应用,并被人们认为是目前有前途的高温结构材料。另外,大多数钼化合物是没有毒性的,因此可以利用钼取代有毒金属,如取代防腐剂中的铬、阻燃物和消烟物中的锑等。
钼在钢铁工业中重要的用途是冶炼合金钢,因为钼能降低钢的共晶分解温度,扩大钢的淬火温度范围,从而影响钢的淬火硬化深度。钼与铬、镍、钒等配合使用,能使钢具有均匀的结晶组织,提高钢的弹性限、耐磨性和冲击强度,防回火脆性、防碳的高温石墨化等性能。钼广泛地应用于冶炼结构、耐热钢和磁钢等系列钢种。钼还应用于合金铸铁,可使灰口铁晶粒细化,并能改变灰口铁在高温下的性能,提高耐磨性。不论是钢还是铸铁中的钼,均是以钼铁或氧化钼的形式加入,还有少理是以钼酸钙的形式加入。而用于航空材料的钛合金,钼则是以钼铝或钼钒铝中间合金的形式加入。
2.钼的资源状况
我国钼矿资源比较。截止1992年,全国已探明储量的大中小型钼矿区230[1]个,矿种以辉钼矿为主,保有储量约420.9万吨钼[2],工业储量的40.6。全国共有储量在1万吨以上的大中型钼矿区65个,约占全国钼矿区的28%,其保有储量占部保有储量的96.5%,是亚洲量大的钼矿蕴藏,居世界第五位。
从九十年代开始,我国钼精矿产量不断增加,到1995年产量已达20719吨钼,相当于西方世界产量的20%[3]。我国已经成淡仅次于美国的世界上第二个大的原钼生产国,其原钼产量现有超过了智利。
我国钼资源遍及全国29个省(市、区)。主要分布在陕西、辽宁、河南、吉林、山东、河北及江西等省,其储量占全国总储量的77.9%[1],其中大的原生钼矿生产企业是陕西金堆城钼业公司、河南栾川钼业公司、辽宁的杨家杖子矿务、锦西钼业公司和朝阳新华钼矿,这几家原生钼矿资源除满足国内钼铁、氧化钼、钼酸铵、钼试剂、催化剂、金属等钼制品的需要外,还可生产部分钼制品进入市场。
3.钼铁和氧化钼的生产
我国生产钼铁的厂家有几十个,生产规模较大的企业多分布在吉林、陕西、辽宁、河南等省的铁合金厂和钼业公司。它们既生产钼铁,也生产氧化钼压块产品。
3.1产品规格
我国钼铁依据国标GB3649-87组织生产。
根据我国的钼资源情况,为了合理利用低品位钼矿资源,八十年代冶金部钢铁研究总院、首钢铁合金厂等单位,利用低品位钼矿(钼含量45%以下)成功地冶炼出了FeMo60钼铁,为我国低品位钼矿的利用开辟了一条新路[4]。
国外氧化钼压块用于炼钢已是成熟的技术,早已得到推广。我国则是由钢铁研究总院会同锦州、上海铁合金厂研制成功,并在钢铁厂推广使用。氧化钼压块产品依据GB5064-87国家标准生产。
3.2钼精矿焙烧
向市场提供的钼精矿,一般以辉钼矿(MoS2)为主要成分。钢铁产品对于硫含量有一定的限制,因此用于炼钢合金化的钼铁和氧化钼的含硫量控制在一定的范围。为了经济而有效地炼制合格的钼铁和氧化钼产品,首先要对钼精矿进行氧化焙烧,以便乇底去除矿物中的硫。
我国用于钼精矿氧化焙烧的工艺设备有多膛焙烧炉、回转窑和反射炉等。较大的企业,如吉林铁合金厂、金堆城钼业公司等采用多膛炉,锦州铁合金厂等一些厂家则采用回转窑,而中小型企业主要采用反射炉。
我国采用较多的多膛炉是八层焙烧炉。它可以连续作业,但要求入炉钼精矿的成分要稳定,钼含量波动一般不得超过0.5—1.0%焙烧温度容易控制,2—4层温度控制低一些,有利于炉气畅通流动和料层呈疏松状态,便于维护炉况,操作稳定。辉钼矿中硫的烧除率达到99.5%,焙烧阶段钼的回收率(含烟尘回收)一般为98%。
我国回转窑焙烧钼精矿多采用重油加热。这种工艺各段温度容易控制,劳动条件和操作环境好,焙烧的钼矿砂质量可以满足冶炼钼铁S≤0.08%r 技术要求。
反射炉是我国早用于焙烧钼精矿的设备。这种炉子温度难于准确控制,热效率低,收尘设备不完善时回收率低,产品质量和数量不够稳定。因为它结构简单,投资少,见效快,以及便于操作,一般多为地方铁合金厂采用。但只要精心操作,产品质量同样能达到技术要求。
3.3钼铁冶炼
我国目前广泛使用的钼铁冶炼方法是炉外硅热还原法。采用的装置是镁砖砌筑炉衬的反应炉筒,将混合好的炉料装于炉筒内,由上部点火法冶炼制取。这种生产工艺用Si作为还原剂,Si以硅铁的形式加入,并添加一部分铝粒作为反应补充热源的促进剂。在炉料上部点后冶炼开始,还原反应进行,并放出大量的热量,促进反应自上而下自发进行。该方法的生产工艺设备简单,冶炼过程快,时间短,钼的回收率可达98%以上。
此外,八十年代以来,钢铁研究总院、吉林铁合金厂等单位[5]以氧化钼矿、焦粉为原料在直流转移弧式等离子炉内,利用等离子具有温度高、能量集中和气氛可以控制等特点,冶炼出了低碳、低硅、低铝的钼铁合金。目前,已有多家钼铁厂用此项技术,生产钼铁合金。
3.4氧化钼块生产
宣量包装氧化钼粉和氧化钼压块冶炼钢,既简化了钼添加剂的生产工艺,提高了钼的回收率,又可大量减少一些辅助材料的消耗。近几年来,国外广泛使用包装氧化钼粉和氧化钼压块用于炼钢工业,并大量使用氧化钼铁代替钼铁。早在八十年代,美国在使用氧化钼方面其消耗量已为钼铁的7倍,日本为3.6倍左右。这表明钢铁工业用钼作为添加剂,将以氧化钼取代钼铁。氧化钼产品主要采用多膛炉焙烧钼矿的方法来生产,如前苏联生产氧化钼规模大的工厂采用八层焙烧炉,氧化钼压块多采用焦油、沥青等作粘结剂压制而成。我国钼铁生产较大的铁合金厂,一般都有氧化钼压块产品。由于氧化钼的售价低于钼铁,而使用效果与钼铁相当,因此在钢铁厂颇受欢迎。
3.5提高钼回收率
钼铁生产重要的问题是确保高的钼回收率[6]
炉渣中钼铁颗粒的回收 对于含钼较高的炉渣,经过粉碎、磁选可使钼渣富集到钼含量为10—25%用于返回冶炼,以回收其中的钼。
烟尘回收 钼精矿价格约占冶炼钼铁成本的97.5%。凡是含有钼精矿粉尘的地方均应安装率的收尘设备。含Mo12—13%、Bi3—3.5%、Pb~10%、Zn~10%、Sn15—17%的大量 有金属烟尘装入电炉冶炼,可以得到含Mo12—13%、SiO217—24%、FeO14—15%的富钼渣,再将其返回钼铁炉冶炼。
钼铁精整屑与炉底结瘤铁则是大的回收钼的返回冶炼品。
4.钼铁和氧化钼产品的现状
4.1钼铁供求情况
我国含钼合金钢及含钼铸铁的生产量还处于一个较低水平阶段,钼钢比工业发达国家低,钼的消耗量相对较少[7]。但是,如前所述,近几年我国在钢铁工业上的用钼量增长缓慢,而在钼的精细化制品和金属钼制口方面钼的用量呈上升趋势。据有关方面统计,中国钼消耗量1993年为6500吨钼,1994年则达7000—7500吨钼,主要是消耗在冶金领域,约占整个钼消耗量的65%。由于我国钼资源,所以每年都有一定量的钼产品出口。1991—1994年每年出口钼分别为5.0、7.0、17.0、13.0百万磅钼,其中出口多的钼产品是钼铁,其出口量为:1991年1972吨,1992年1537吨,1993年1196.8吨。到1995年7月底,我国共出口钼铁5180吨。1998年上半年我钼出口大大减少,是钼铁的减少量为显著。
4.2钼铁和氧化钼价格
我国钼铁、氧化钼、钼制品以及钼精矿的价格通过与世界贸易接舅,钼价与市场基本同步。随着钼产品大量进入市场,致使我国含钼60%的钼铁售价在1994年高达10万元/吨。随着市场的起伏,到1995年8月钼铁价格下跌到6.45万元/吨,从1995年9月开始又有回升的趋势。
氧化钼的生产和销售我国报导不多。日刊报导,氧化钼市场价格在1995年1月上涨到每钼17.5美元的高点后又连续下跌,直到当年9月又开始回升,估计在1996年氧化钼的价格能保持在3—4美元/磅钼[8]。我国氧化钼价格随着市场的变化,也受到一定的影响。另外,我国受增值税及出口退税减少的影响,氧化钼原材料短缺等导致出口减少。1995年我国出口氧化钼价格为8美元/公斤钼。
总之,我国的用钼量仍然在不断增加,随着国内钢铁工业的发展,预计到2000年,我国的钼消耗量将增加70%。达到年消费量13000—14000吨钼[9]
5.结语
综上所述,我国钼资源,钼加工工业已具一定规模,并有一大批从事钼研究和开发的科技工作者。随着我国开放的深入和市场经济的发展,钼业市场与市场接轨,无疑将受钼市场波动的影响和冲击。因此,我国钼业界既面临发展机遇也面临严峻考验。形势要求我们面对现实,一方面严密注视国内外钼业发展现状和市场趋势,另一方面要努力提高产品质量,降低成本、拓宽钼制品用途,开发新品种。只有这样,我国钼业方能不断发展、兴旺,挤身于世界钼业行列。
中文名 钼
英文名 Molybdenum atomic absorption standard solution
别名 鉬
钼
钼棒
钼块
钼粉
钼丸
鉬標準液
钼溅射靶材
钼粉/钼片/钼丝
钼网, 10目, 直径0.38MM (0.015MM)织成
钼网, 40目, 直径0.13MM (0.005MM)线织成
钼粉, -100 目, 99.95% (metals basis)
英文别名 molybdenum
Molybdenum foil
Molybdenum, lump
Molybdenum powder
mclybdenum powder
MolybdenumwireNmmdia
Molybdenum (O, N, C)
MolybdenumpelletsNxmm
MolybdenumpowderNmesh
MolybdenumpowderNmicron
MolybdenumrodNmmdiacagcm
Molybdenum solution 1000 ppm
MolybdenumsheetNmmthickcagxmm
Molybdenum solution 10 000 ppm
Molybdenum atomic absorption standard solution
CAS 7439-98-7
EINECS 231-107-2化学式 Mo
分子量 95.94InChI InChI=1/Mo密度 10.3 g/mL at 25 °C (lit.)熔点 2617 °C (lit.)沸点 4612 °C (lit.)闪点 -23°C水溶性 Insoluble inwater. Soluble innitric acid andsulfuric acid. Slightly soluble inhydrochloric acid.溶解度 H2O: 可溶 折射率 2.81 (740 nm)存储条件 no restrictions.稳定性 稳定。粉末易燃。敏感性 Air Sensitive外观 电线比重 10.2颜 GrayMerck 13,6257暴露限值 ACGIH: TWA 10 mg/m3; TWA 3 mg/m3NIOSH: IDLH 5000 mg/m3物化性质 为银白金属或灰黑粉末(体心立方结晶)。熔点2610℃。沸点5560℃。相对密度10.2。溶于热浓硝酸、热浓硫酸、王水,微溶于盐酸,不溶于冷水、热水、氢氟酸和液氨。MDL号 MFCD00003465危险品标志 F - 易燃物品
Xi - 刺激性物品
N - 危害环境的物品
Xn - 有害物品
风险术语 R36/38 - 刺激眼睛和皮肤。
R11 - 高度易燃。
R67 - 蒸汽可能引起困倦和眩晕。
R65 - 吞食可能造成肺部损伤。
R62 - 有损害生育能力的危险。
R51/53 - 对水生生物有毒,可能对水体环境产生长期不良影响。
R48/20 -
R38 - 刺激皮肤。
术语 S26 - 不慎与眼睛接触后,请立即用大量清水冲洗并征求医生意见。
S36/37/39 - 穿戴适当的防护服、手套和护目镜或面具。
S16 - 远离火源。
S9 - 保持容器置于良好通风处。
S62 - 若吞食,切勿催吐;立即求医,并出示其容器或标签。
S61 - 避免释放至环境中。参考说明/数据说明书。
S36/37 - 穿戴适当的防护服和手套。
危险品运输编号 UN 3264 8/PG 3WGK Germany 3RTECS QA4680000TSCA Yes海关编号 81029600Hazard Class 4.1Packing Group III上游原料 钼酸铵 氢气 下游产品 叶面肥 1-三氟甲基环丙烷-1-甲酸乙酯
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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。
在生活中,有时需要将坚硬的金属切开,然而这些金属的硬度让我们望而却步。
有这么一种神奇的金属元素,它就是钼。
金属钼
利用它制作的钼丝能够轻松将钢板切开,你很难想象它的工作原理!
神奇的金属钼
虽然大家可能对钼这种金属元素很陌生,但人体当中都或多或少含有微量的钼元素,其是人体不可缺少的存在。
钼在人体当中主要对人的新陈代谢起推动作用,一旦缺乏钼元素,婴儿很有可能出现生长迟滞的情况,甚至是亡。
成年人则会出现过高的尿酸、嘌呤等情况,危及人类的健康。
高尿酸的六大危害
如果钼元素过量又会对新陈代谢造成障碍,使尿道、肾脏部位出现结石。
尿道与肾结石
既然钼元素对人们如此重要,那么人体中的钼究竟从何而来呢?
我们平时吃的一些食物中,就含有微量的钼元素,这些钼元素能够满足人体所需。
比如,番茄和各类谷物的含钼量比较高,大部分蔬菜都含有钼元素。
要是某个人检查出身体当中缺乏钼元素,那就要在饮食方面注意一下了。
作为自然金属的钼元素,它本身的质也很神奇。
自然界的钼元素
钼元素在自然条件下,会形成一种名为辉钼矿的矿物质,经过一定的提炼加工,就可以得到纯金属钼。
辉钼矿
提炼出的金属钼呈现灰,属于立体方块状的金属结构。
别看它长得像石墨,但是它的熔点和沸点要比石墨高上不少。
金属钼的熔点高达2600摄氏度,沸点约为4600摄氏度,密度奇高且韧十足,常用于其他金属的制作当中。
如果在钢铁工业当中,加入适量的钼元素,可以提升钢材的坚硬程度和耐腐蚀,并提高钢材的熔点。
在航空航天领域当中,钼元素掺杂的复合材质,是建造耐高温部件的重要原材料。
这些材料皆需耐高温
科学研究表明,含钼量超过18%的镍基超合金,能够耐得住3000摄氏度以上的高温,实用。
因此,钼元素也被运用到各种电子机械当中,成为一层坚硬的保护屏障。
钼金属不仅坚硬,而且表层的摩擦系数小,光滑,含有钼元素的二硫化钼也是重要的润滑剂。
除了各种高端领域,钼元素也被运用到肥料当中,使各种植物能够正常生长。
科学界有传,钼元素很有可能在相关领域当替代石墨烯。
石墨烯结构
石墨烯由于其的分子结构,具有很强的稳定,能够被运用到各种领域,尤其是新能源和晶体管等高端领域当中,石墨烯有着重要。
然而,相关研究表明,它相比石墨烯,质更加。
加州纳米技术研究院此前用辉钼和二硫化钼制作出了一种新型芯片,这种芯片比普通芯片更小、更薄,并且延展和成本要比石墨烯为原料芯片更。
芯片的内部结构
只可惜,如今钼元素为原料的芯片技术要求太高,无法用于批量生产,相信日后人类的技术进步,能够从根源上解决这个问题。
无独有偶,瑞士联邦理工学院洛桑分校的科学家也利用钼元素制作出了一种新型芯片。
科学家研究其质的时候发现,钼元素原料的分子结构是二维的,所以它制作出的芯片薄。
再加上延展等特点,使得钼元素芯片能够植入到人体当中。
科学家表示,含有钼元素的辉钼是优秀的半导体材料,在芯片、二管等相关领域的制作中,有着无法估量的前景。
辉钼矿
此外,钼元素制作的钼丝,被广泛运用到切割领域,它的切割方式,对超乎大家的想象。
钼丝的切割方式
我们生活中常见的切割方式是暴力破坏材质的物质结构,达到分离的目的,然而钢铁的材质,常用的切割方式肯定不起效,这个时候就要用到线割。
利用钼丝等工具制作的切割装置被称为线割器,它的结构很简单,机器有一个凹槽,在两端由一条钼丝连接,大部分钢铁通过钼丝,被轻松一分为二。
如此神奇的切割方式,它的工作原理要紧之处在于这根钼丝。
钼丝
因为钼丝上是通了高压电流的,带有电流的钼丝与钢铁接触,能够瞬间产生高温,将接触点融化,达到切割的目的。
当然这样的切割方式需要丝线拥有高的熔点,而钼丝恰好能够满足,是线割的主要原材料。
根据丝线的材质不同,线割的速度存在差异。
采用高熔点的铜、铁等原材料的丝线,属于低配版的线割机,本身的熔点并不是很高,能够承受的电流弱,速度自然就低,并且耐磨差,用不了多久就会出现损坏等情况。
线割机结构
而钼丝则是高配版的线割机,本身材质稳定,只要电流,高温很容易就将钢铁给切割开来,的实用。
线割机的来源
这么实用的线割机,又是谁发明的呢?
上个世纪中期,苏联的拉扎联科夫妇发现,金属在受到放电的火花时,会被腐蚀和氧化。
他们立刻反应过来,既然金属拥有如此质,为什么不生产一个放电的火花装置,来解决切割金属的难题呢?
电火花点火装置
于是花了几年时间,研发了电火花加工的方法,这是线割机的雏形,人们经过不断地改良,终于在1960年,出现了台线割机。
然而,这样的切割方法并不受到欧美人的,于是就转卖到我国。
因此,我国是世界上个将线割机用于工业生产的国家。
一用吓一跳,没想到这种切割机如此好用,解决了工业生产中的许多难题。
经过我国科学家的多次改良,线割机的丝线也不断更替,自从钼元素的特被发现后,钼丝便成为线割机的重要部件,充分发挥了线割机的优势。
如今,欧家也在使用线割机进行各类金属切割操作,我国的线割机发展水平水涨船高,实现了智能化操作。
工作中的线割机
我国较为高端的线割机主要采用微型计算机控制,对切割对象进行自动化、化操作,属于世界一流切割技术。
了解完钼丝制作的线割机操作后,相信大家对神奇的钼元素又有了更多的了解,那么它神奇的质还有哪些呢?
钼元素的价值
钼可以用于物制作当中,比如,钼酸铵就可以补充人体所需的钼元素,适量使用可以加强孩童的健康发育。
钼酸铵剂
利用钼制作的合金优点很多,被广泛用于各种领域。
只可惜,钼在地球的储量并不多可,开采量约为800万吨。
如何将为数不多的钼利用起来,是人类以后要思考的问题。
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%。