簡介:在中世紀(jì)就使用輝鉬礦(MoS2),因其外觀很像石墨,被誤認(rèn)為是變態(tài)的石墨而用來制作鉛筆芯。1778年瑞典化學(xué)家舍勒(C.W.Scheele)用硝酸分解輝鉬礦,從中發(fā)現(xiàn)了一種新元素,以希臘文molybdos(似鉛)命名。1782年瑞典化學(xué)家耶爾姆(P.J.Hjelm)首次制得金屬鉬(第三屆全國有色金屬冶煉化工環(huán)保工程技術(shù)交流會暨成果展示會?)。
資源
鉬molybdenum
元素符號Mo,銀灰色難熔金屬,在元素周期表中屬ⅥB族,原子序數(shù)42,原子量95.94,面心立方晶體,常見化合價為+6、+5、+4。
在中世紀(jì)就使用輝鉬礦(MoS2),因其外觀很像石墨,被誤認(rèn)為是變態(tài)的石墨而用來制作鉛筆芯。1778年瑞典化學(xué)家舍勒(C.W.Scheele)用硝酸分解輝鉬礦,從中發(fā)現(xiàn)了一種新元素,以希臘文molybdos(似鉛)命名。1782年瑞典化學(xué)家耶爾姆(P.J.Hjelm)首次制得金屬鉬(第三屆全國有色金屬冶煉化工環(huán)保工程技術(shù)交流會暨成果展示會)。
資源
鉬礦分布雖廣,但只有極少數(shù)礦床有開采價值。美國是鉬礦最豐富的國家,產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的60%以上,其次是智利和加拿大。中國的鉬礦產(chǎn)于東北、西北和中南等地區(qū)。具有工業(yè)價值的鉬礦物為輝鉬礦,其開采量占鉬礦總開采量的90%。輝鉬礦容易浮選,可由含鉬0.06~0.3%的原礦選得含鉬47~50%的精礦。鉬的次生礦鉬鎢鈣礦[Ca(Mo,W)O4]、鐵鉬華(Fe2O3·MoO3·H2O)、鉬鉛礦 (PbMoO4)和鉬銅礦[2CuMoO4·Cu(OH)2]等也有一定開采價值。主要鉬礦生產(chǎn)國(中國除外)的鉬礦儲量和產(chǎn)量(1979年,以鉬計(jì))如下:
性質(zhì)和用途
常溫下鉬在空氣中很穩(wěn)定,高于600℃時很快地氧化生成三氧化鉬(MoO3)。鉬與氫不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),但鉬粉能吸收氫。在溫度高于700℃時,水蒸氣能將鉬氧化成二氧化鉬(MoO2)。鉬與碳、碳?xì)浠衔锘蛞谎趸荚诟哂?00℃下反應(yīng)生成碳化鉬(Mo2C)。鉬能耐稀硫酸、氫氟酸、磷酸等酸腐蝕,但不耐硝酸、王水和氧化性熔鹽的腐蝕。鉬在常溫下能耐堿,但在加熱時則被堿腐蝕。
鉬主要用于鋼鐵工業(yè),其中的大部分是以工業(yè)氧化鉬壓塊后直接用于煉鋼或鑄鐵,少部分熔煉成鉬鐵后再用于煉鋼。低合金鋼中的鉬含量不大于1%,但這方面的消費(fèi)卻占鉬總消費(fèi)量的50%左右。不銹鋼中加入鉬,能改善鋼的耐腐蝕性。在鑄鐵中加入鉬,能提高鐵的強(qiáng)度和耐磨性能。含鉬18%的鎳基超合金具有熔點(diǎn)高、密度低和熱脹系數(shù)小等特性,用于制造航空和航天的各種高溫部件。金屬鉬(第三屆全國有色金屬冶煉化工環(huán)保工程技術(shù)交流會暨成果展示會)在電子管、晶體管和整流器等電子器件方面得到廣泛應(yīng)用。氧化鉬和鉬酸鹽是化學(xué)和石油工業(yè)中的優(yōu)良催化劑。二硫化鉬是一種重要的潤滑劑,用于航天和機(jī)械工業(yè)部門。鉬是植物所必需的微量元素之一,在農(nóng)業(yè)上用作微量元素化肥。
冶煉
鉬生產(chǎn)的主要原料為輝鉬精礦。提取過程包括氧化焙燒,三氧化鉬、鉬粉和致密鉬的制取等主要步驟,工藝流程見圖。
輝鉬精礦的氧化焙燒
一般在600℃下進(jìn)行,主要化學(xué)反應(yīng)為:2MoS2+7O2─→2MoO3+4SO2↑。焙燒溫度不能超過650℃,否則造成MoO3的大量揮發(fā)和爐料的粘結(jié)。焙燒設(shè)備多采用連續(xù)操作的多膛爐或間歇操作的反射爐,也可以用流態(tài)化爐焙燒。
三氧化鉬的制取
將焙砂用氫氧化銨溶液浸出(見浸?。?,生成鉬酸銨溶液:
MoO3+2NH4OH─→(NH4)2MoO4+H2O
液中的銅、鐵等雜質(zhì)用硫化銨或硫化鈉使它生成硫化物沉淀除去,然后加入硝酸鉛除去過剩的硫離子。將溶液加熱到55~65℃,用鹽酸調(diào)節(jié)pH為2~2.5,在激烈的攪拌下析出多鉬酸銨[(NH4)2O·mMoO3·nH2O]。為了進(jìn)一步去除鈣、鎂、鈉等雜質(zhì),可將多鉬酸銨重新溶于氫氧化銨溶液中形成鉬酸銨,過濾后將溶液蒸發(fā),使氨揮發(fā),而鉬生成仲鉬酸銨結(jié)晶[(NH4)2O·7MoO3·4H2O],經(jīng)脫水和煅燒后得到純度99.95%的三氧化鉬。氧化鉬的制取還可采用升華法,將焙砂在900~1000℃下加熱,三氧化鉬因蒸氣壓較高不斷揮發(fā),經(jīng)布袋收塵器收集后,得到純度大于99%的三氧化鉬細(xì)粉。利用此法也可處理金屬鉬廢料以回收鉬。
金屬鉬粉的生產(chǎn)
在管狀電爐中用氫還原三氧化鉬。工業(yè)生產(chǎn)還原過程分兩步:先在450~650℃下將MoO3還原成MoO2,再在900~950℃下將MoO2還原成鉬粉。MoO3還可用碳還原成鉬粉,但純度較差。
致密鉬的制取
①粉末冶金法,是將鉬粉用酒精甘油溶液潤濕混合,在壓力約3噸力/厘米2下壓制成坯條或坯塊。將坯條在氫氣氛中于1100~1200℃下預(yù)燒結(jié),隨后把電流直接通入坯條,使之加熱到2200~2400℃進(jìn)行高溫垂熔(即高溫?zé)Y(jié),見鎢),得致密金屬鉬(第三屆全國有色金屬冶煉化工環(huán)保工程技術(shù)交流會暨成果展示會)坯條。②熔鑄法,一般是將已燒結(jié)的鉬條進(jìn)行真空自耗電弧重熔,可以得到重達(dá)數(shù)噸的鉬錠。為了制取高純鉬錠,可采用真空電子束熔煉法和區(qū)域熔煉法。