Metallprofilen for molybden

milehightraveler / Getty Images

Molybden (ofte referert til som 'Moly') er verdsatt som et legeringsmiddel i strukturelle og rustfritt stål på grunn av sin styrke, korrosjonsbestandighet og evne til å holde formen og operere ved høye temperaturer.

Eiendommer

• Atomsymbol: Mo
• Atomnummer: 42
• Elementkategori: Overgangsmetall
• Tetthet: 10,28 g/cm3
• Smeltepunkt: 4753 °F (2623 °C)
• Kokepunkt: 8382 °F (4639 °C)
• Mohs hardhet: 5,5

Kjennetegn

Som andre ildfaste metaller , molybden har høy tetthet og smeltepunkt og er motstandsdyktig mot varme og slitasje. Ved 2623 °C (4753 °F) har molybden et av de høyeste smeltepunktene for alle metallelementer, mens dens termiske ekspansjonskoeffisient er en av de laveste av alle ingeniørmaterialer. Moly har også lav toksisitet.

I stål reduserer molybden sprøhet, samt forbedrer styrke, herdbarhet, sveisbarhet og korrosjonsbestandighet.

Historie

Molybdenmetall ble først isolert i et laboratorium av Peter Jacob Hjelm i 1782. Det forble for det meste i laboratorier store deler av det neste århundre inntil økt eksperimentering med stållegeringer viste Molys legerings styrkende egenskaper.

På begynnelsen av 1900-tallet ble rustningsplatestålprodusenter erstattet wolfram med molybden. Men den første store applikasjonen for moly var som et tilsetningsstoff i wolframfilamenter for glødepærer, som vokste i bruk i samme periode.

Anstrengte forsyninger av wolfram under første verdenskrig førte til en vekst i etterspørselen etter molybden etter stål. Dette kravet resulterte i utforskning av nye kilder og den påfølgende oppdagelsen av Climax-forekomsten i Colorado i 1918.

Etter krigen falt den militære etterspørselen, men fremkomsten av en ny industri - biler - økte etterspørselen etter høyfast stål som inneholder molybden. På slutten av 1930-tallet ble moly allment akseptert som et teknisk, metallurgisk materiale.

Betydningen av molybden for industristål førte til at det dukket opp som en investeringsvare på begynnelsen av det 21. århundre, og i 2010 introduserte London Metal Exchange (LME) sine første molybden-futures-kontrakter.

Produksjon

Molybden produseres oftest som et bi- eller biprodukt av kobber , men noen få gruver produserer moly som primærprodukt.

Primærproduksjon av molybden utvinnes utelukkende fra molybdenitt, en sulfidmalm, som har et molybdeninnhold på mellom 0,01 og 0,25 %.

Molybdenmetall produseres fra molybdisk oksid eller ammoniummolybdat gjennom en prosess med hydrogenreduksjon. Men for å utvinne disse mellomproduktene fra molybdenittmalm, må den først knuses og flytes for å skille kobbersulfid fra molybdenitten.

Det resulterende molybdensulfidet (MoS2) brennes deretter ved mellom 500-600 C° (932-1112 F°) for å produsere brent molybdenittkonsentrat (MoO3, også referert til som teknisk molybdenkonsentrat). Brent molybdenkonsentrat inneholder minimum 57 % molybden (og mindre enn 0,1 % svovel).

Sublimering av konsentratet fører til molybdenoksid (MoO3), som gjennom en to-trinns hydrogenreduksjonsprosess produserer molybdenmetall. I det første trinnet reduseres MoO3 til molybdendioksid (MoO2). Molybdendioksid blir deretter presset gjennom hydrogenstrømmende rør eller roterende ovner ved 1000-1100 C° (1832-2012 F°) for å produsere et metallpulver.

Molybden produsert som et biprodukt av kobber fra kobberporfyrforekomster, som Bingham Canyon-forekomsten i Utah, fjernes som molybdendisulfat under flotasjon av pulverkobbermalmen. Konsentratet brennes for å lage molybdenoksid, som kan settes gjennom den samme sublimeringsprosessen for å produsere molybdenmetall.

I følge USGS-statistikk var den totale globale produksjonen omtrent 221 000 tonn i 2009. De største produserende landene var Kina (93 000 MT), USA (47 800 MT), Chile (34 900 MT) og Peru (12 300 MT). De største molybdenprodusentene er Molymet (Chile), Freeport McMoran, Codelco, Southern Copper og Jinduicheng Molybden Group.

applikasjoner

Mer enn halvparten av all molybden som produseres ender opp som et legeringsmiddel i ulike strukturelle og rustfrie stål.

Den internasjonale molybdenforeningen anslår at konstruksjonsstål står for 35 % av all etterspørsel etter moly. Molybden brukes som et tilsetningsstoff i konstruksjonsstål på grunn av korrosjonsmotstand, styrke og holdbarhet. Slike stål er spesielt nyttige for å beskytte metaller mot kloridkorrosjon, og brukes i et bredt spekter av marine miljøapplikasjoner (f.eks. offshore oljerigger), samt olje- og gassrørledninger.

Rustfritt stål står for ytterligere 25 % av molybdenbehovet, noe som verdsetter metallets evne til å styrke og hemme korrosjon. Blant mange andre bruksområder brukes rustfritt stål i farmasøytiske, kjemiske og tremasse- og papirfabrikker, tankbiler, havtankere og avsaltingsanlegg.

Høyhastighetsstål og superlegeringer bruker moly for å styrke, øke hardheten og motstanden mot slitasje og deformasjon ved høye temperaturer. Høyhastighetsstål brukes til å danne bor og skjæreverktøy, mens superlegeringer brukes i produksjonen av jetmotorer, turboladere, kraftproduksjonsturbiner og i kjemiske og petroleumsanlegg.

En liten prosentandel av moly brukes til å øke styrken, hardheten, temperaturen og trykktoleransen til støpejern og stål, som brukes i bilmotorer (mer spesifikt for å lage sylinderhoder, motorblokker og eksosmanifolder). Disse lar motorene gå varmere og reduserer dermed utslippene.

Høyrent molybdenmetall brukes i en rekke bruksområder fra pulverlakk til solceller og flatpanelskjermbelegg.

Omtrent 10-15 % av utvunnet molybden ender ikke i metallprodukter, men brukes i kjemikalier, oftest i katalysatorer for petroleumsraffinerier.