モリブデンはどのように作られるか

モリブデンは自然界では純粋な状態では存在せず、抽出して精製する必要があります。モリブデンの製造プロセスには、鉱石の採掘から金属の精製まで、いくつかの段階があります。以下では、抽出方法や処理技術など、モリブデンの製造プロセスについて説明します。

1. モリブデン採掘
モリブデンは主にモリブデン輝水銀鉱 (MoS₂) から得られますが、パイロカテキサイト (PbMoO₄) やカルコモリブデン輝水銀鉱 (CaMoO₄) などの他の鉱物にも含まれています。モリブデンのほとんどは銅採掘の副産物として抽出され、モリブデン輝水銀鉱は銅鉱石によく含まれています。

モリブデン鉱: モリブデン鉱はモリブデン抽出に使用される主要な鉱石で、斑岩銅鉱床に多く見られます。採掘後、鉱石はさらなる抽出のために処理工場に送られます。

その他の鉱石: モリブデンはウルフェナイトや溶融鉛などの二次鉱石からも抽出できますが、これらの鉱石はモリブデン鉱石ほど一般的ではありません。

2. 鉱石の粉砕と研削
モリブデン鉱石は採掘された後、粉砕され、粉砕されて材料が小さな破片に砕かれます。このプロセスにより鉱石の表面積が増加し、その後の処理段階でモリブデンをより効率的に抽出できるようになります。

粉砕: 最初に大きな鉱石片を小さく扱いやすいサイズにします。

研削: 粉砕された鉱石は、抽出プロセスを容易にするために細かい粉末に粉砕されます。
3. フロス浮選法
モリブデンは通常、フロス浮選法と呼ばれるプロセスを使用してモリブデン鉱から抽出されます。このプロセスは、貴重な鉱物を、脈石とも呼ばれる不要な物質から分離するためによく使用されます。この方法は、鉱石中の鉱物の疎水性 (撥水性) 特性の違いを利用しています。

浮選化学薬品: 粉砕した鉱石を水と混ぜ、起泡剤と集塵剤と呼ばれる化学薬品を加えます。起泡剤は泡を作り、集塵剤はモリブデン含有粒子の表面に付着して、粒子が泡にくっつくようにします。

分離: モリブデン含有粒子が表面に浮上してフロス層を形成し、その後、すくい取られます。残りの脈石物質は浮選タンクに残り、モリブデン濃縮物が収集されます。

4. 焙焼
浮選から得られるモリブデン濃縮物には、純粋な金属形態ではない輝水鉛鉱 (MoS₂) が含まれています。モリブデンを硫黄やその他の不純物から分離するために、濃縮物は焙焼プロセスにかけられます。

高温: モリブデン濃縮物は炉内で約 500～700°C (932～1,292°F) の温度に加熱され、硫黄が酸素と反応して二酸化硫黄 (SO₂) を形成します。

酸化: 焙焼中に、二硫化モリブデン (MoS₂) が酸化され、酸化モリブデン (MoO₃) に変換されます。二酸化硫黄ガスは通常収集され、さらに処理されて、プロセスの副産物である硫酸が生成されます。

5. モリブデン金属への還元
モリブデン酸化物 (MoO₃) が生成されると、還元と呼ばれる高温プロセスを使用して純粋なモリブデン金属に還元できます。モリブデン酸化物を還元する方法はいくつかありますが、最も一般的な方法は水素を使用することです。場合によっては、モリブデン酸化物は炭素 (コークスの形) を使用して還元されることもあります。このプロセスは炭素熱還元と呼ばれます。ただし、この方法では中間体として炭化モリブデン (Mo₂C) が生成されるため、純粋なモリブデンを得るにはさらに処理する必要があります。

6. 精製と精製
還元後、モリブデン金属は通常不純であり、微量の不純物が含まれている場合があります。多くの用途で必要な高純度を実現するために、モリブデンはいくつかの方法で精製されます。

電解精製: このプロセスでは、電気分解を使用してモリブデンを精製します。不純なモリブデン金属は電解セル内で陽極に加工され、高純度モリブデン陰極を形成します。

真空アーク再溶解 (VAR): このプロセスでは、溶融モリブデンを真空下で高エネルギーアークにさらして残留不純物を除去します。

7. 精製モリブデンは通常、次のようなさまざまな形に加工されます:

モリブデン粉末: 精製モリブデンは通常、モリブデン合金の製造や積層造形 (3D 印刷) に使用できる微粉末に加工されます。

モリブデン棒およびロッド: モリブデン金属は、ジェット エンジン、原子炉、工業炉などの高温環境を含むさまざまな工業用途向けに、棒、ロッド、またはシートに加工できます。

モリブデン合金: モリブデンは、他の金属 (鉄、ニッケル、クロムなど) と組み合わせることで、航空宇宙、電子機器、製造業などの産業で使用される、強度が高く耐熱性のある合金になることがよくあります。