Eigenschaften
- Atomsymbol: Mo
- Atomzahl: 42
- Element Kategorie: Übergangsmetall
- Dichte: 10,28 g / cm3
- Schmelzpunkt: 4753 ° F (2623 ° C)
- Siedepunkt: 8382 ° F (4639 ° C)
- Mohs Härte: 5.5
Eigenschaften
Wie andere feuerfeste Metalle hat Molybdän eine hohe Dichte und einen hohen Schmelzpunkt und ist gegenüber Hitze und Verschleiß beständig.
Mit 2.623 ° C (4.753 ° F) hat Molybdän einen der höchsten Schmelzpunkte aller Metallelemente, während sein Wärmeausdehnungskoeffizient eines der niedrigsten aller technischen Materialien ist. Moly hat auch eine geringe Toxizität.
In Stahl reduziert Molybdän die Sprödigkeit und verbessert die Festigkeit, Härtbarkeit , Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit .
Geschichte
Molybdänmetall wurde erstmals im Jahre 1782 in einem Labor von Peter Jacob Hjelm isoliert. Es blieb für einen Großteil des nächsten Jahrhunderts meist in Laboratorien, bis verstärkte Experimente mit Stahllegierungen die Legierungsstärkungseigenschaften von Moly zeigten.
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts ersetzten Panzerplattenhersteller Wolfram durch Molybdän. Die erste Hauptanwendung für Moly war jedoch ein Zusatz in Wolframfäden für Glühbirnen, die in der gleichen Zeit immer häufiger verwendet wurden.
Die angespannte Versorgung mit Wolfram während des Ersten Weltkriegs führte zu einem Anstieg der Nachfrage nach Molybdän für Stähle.
Diese Nachfrage führte zur Suche nach neuen Quellen und der daraus folgenden Entdeckung der Climax-Lagerstätte in Colorado im Jahr 1918.
Nach dem Krieg ging die militärische Nachfrage zurück, aber der Beginn einer neuen Industrie - Automobile - erhöhte die Nachfrage nach hochfesten Molybdän enthaltenden Stählen. Ende der 1930er Jahre wurde Moly weitgehend als technisches metallurgisches Material akzeptiert.
Die Bedeutung von Molybdän für Industriestähle führte dazu, dass es Anfang des 21. Jahrhunderts zu einem Investitionsgut wurde. 2010 führte die London Metal Exchange (LME) ihre ersten Molybdän-Futures-Kontrakte ein.
Produktion
Molybdän wird meistens als Neben- oder Nebenprodukt von Kupfer produziert , aber einige Minen produzieren Moly als Hauptprodukt.
Die Primärproduktion von Molybdän wird ausschließlich aus Molybdänit, einem Sulfiderz, mit einem Molybdängehalt zwischen 0,01 und 0,25% gewonnen.
Molybdänmetall wird aus Molybdänoxid oder Ammoniummolybdat durch Wasserstoffreduktion hergestellt. Um diese Zwischenprodukte aus dem Molybdäniterz zu extrahieren, muss es jedoch zuerst zerkleinert und zum Entfernen von Kupfersulfid aus dem Molybdänit geschwommen werden.
Das resultierende Molybdänsulfid (MoS & sub2;) wird dann bei 500-600ºC (932-1112ºF) geröstet, um geröstetes Molybdänitkonzentrat (MoO & sub3 ;, auch als technisches Molybdänkonzentrat bezeichnet) zu erzeugen. Geröstetes Molybdänkonzentrat enthält mindestens 57% Molybdän (und weniger als 0,1% Schwefel).
Die Sublimation des Konzentrats führt zu Molybdänoxid (MoO3), das durch einen zweistufigen Wasserstoffreduktionsprozess Molybdänmetall erzeugt.
In der ersten Stufe wird MoO3 zu Molybdändioxid (MoO2) reduziert. Molybdändioxid wird dann durch Wasserstoffströmungsrohr oder Drehöfen bei 1000-1100 ° C (1832-2012 ° F) gedrückt, um ein Metallpulver zu erzeugen.
Molybdän, das als Nebenprodukt von Kupfer aus Kupferporphyr-Lagerstätten wie der Lagerstätte Bingham Canyon in Utah produziert wird, wird als Molybdändisulfat während der Flotation des Pulverkupfererzes entfernt. Das Konzentrat wird geröstet, um Molybdänoxid herzustellen, welches durch den gleichen Sublimationsprozess hergestellt werden kann, um Molybdänmetall zu erzeugen.
Laut USGS-Statistiken belief sich die weltweite Produktion im Jahr 2009 auf rund 221.000 Tonnen. Die größten Erzeugerländer waren China (93.000MT), die USA (47.800MT), Chile (34.900MT) und Peru (12.300MT). Die größten Molybdänproduzenten sind Molymet (Chile), Freeport McMoran, Codelco, Southern Copper und Jinduicheng Molybdenum Group.
Anwendungen
Mehr als die Hälfte des produzierten Molybdäns wird als Legierungsmittel in verschiedenen Baustählen und Edelstählen verwendet .
Nach Schätzungen der International Molybdenum Association machen Baustähle 35% der gesamten Nachfrage aus. Molybdän wird wegen seiner Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und Dauerhaftigkeit als Zusatzstoff in Baustählen verwendet. Diese Stähle sind besonders nützlich beim Schutz von Metallen gegen chloridische Korrosion und werden in einer Vielzahl von Anwendungen in der Meeresumwelt (zB Offshore-Bohrinseln) sowie Öl- und Gaspipelines verwendet.
Nichtrostende Stähle machen weitere 25% des Molybdänbedarfs aus, was die Fähigkeit des Metalls, Korrosion zu verstärken und zu hemmen, bewertet. Unter anderem werden nichtrostende Stähle in Pharma-, Chemie- und Zellstoff- und Papierfabriken, Tanklastwagen, Seetankern und Entsalzungsanlagen eingesetzt.
Schnellarbeitsstähle und Superlegierungen verwenden Moly zum Verstärken, Erhöhen der Härte und Beständigkeit gegen Verschleiß und Verformung bei hohen Temperaturen. Schnellarbeitsstähle werden zur Herstellung von Bohr- und Schneidwerkzeugen verwendet, während Superlegierungen bei der Herstellung von Strahltriebwerken, Turboladern, Turbinen für die Energieerzeugung und in Chemie- und Erdölanlagen verwendet werden.
Ein kleiner Prozentsatz von Molybdän wird verwendet, um die Festigkeit, Härte, Temperatur und Drucktoleranz von Gusseisen und Stählen zu erhöhen, die in Automobilmotoren verwendet werden (insbesondere zur Herstellung von Zylinderköpfen, Motorblöcken und Abgaskrümmern). Diese ermöglichen es Motoren, heißer zu fahren und dadurch Emissionen zu reduzieren.
Hochreines Molybdänmetall wird in einer Reihe von Anwendungen eingesetzt, von Pulverlacken bis hin zu Solarzellen und Flachbildschirmbeschichtungen.
Etwa 10-15% des extrahierten Molybdäns landen nicht in Metallprodukten, sondern werden in Chemikalien verwendet, meistens in Katalysatoren für Erdölraffinerien.
Quellen
Die Internationale Molybdän-Vereinigung.
USGS. Mineral Commodity Summaries: Molybdän (2011).
Minor Metallhandelsverband. Molybdän (2011).