Как производится молибден

Молибден не встречается в природе в чистом виде и должен быть извлечен и очищен. Процесс производства молибдена включает несколько этапов: от добычи руды до очистки металла. Ниже мы рассмотрим процесс производства молибдена, включая методы его извлечения и технологии обработки.

1. Добыча молибдена
Молибден в основном получают из молибденита (MoS₂), но его также можно найти в других минералах, таких как пирокатехит (PbMoO₄) и калькомолибденит (CaMoO₄). Большая часть молибдена извлекается как побочный продукт при добыче меди, причем молибденит часто встречается в медных рудах.

Молибденит: Молибденит является основной рудой, используемой для извлечения молибдена, и часто встречается в месторождениях медно-порфировой руды. После добычи руда отправляется на перерабатывающие заводы для дальнейшего извлечения.

Другие руды: Молибден также можно извлекать из вторичных руд, таких как вольфенит и расплавленный свинец, но эти руды встречаются гораздо реже, чем молибденит.

2. Дробление и измельчение руды
После добычи молибденовой руды ее измельчают и измельчают, чтобы разбить материал на более мелкие фрагменты. Этот процесс увеличивает площадь поверхности руды, что позволяет более эффективно извлекать молибден на последующих этапах переработки.

Дробление: Крупные куски руды сначала измельчаются до меньшего, более управляемого размера.
Измельчение: Затем измельченная руда измельчается в мелкий порошок, чтобы облегчить процесс извлечения.
3. Процесс пенной флотации
Молибден обычно извлекают из молибденита с помощью процесса, называемого пенной флотацией, который часто используется для отделения ценных минералов от нежелательных материалов, также известных как пустая порода. Этот метод основан на различиях в гидрофобных (водоотталкивающих) свойствах минералов в руде.

Флотационные химикаты: измельченная руда смешивается с водой, и добавляются химикаты, называемые пенообразователями и собирателями. Вспенивающие агенты создают пузырьки, в то время как собиратели прикрепляются к поверхности частиц, содержащих молибден, заставляя их цепляться за пузырьки.

Сепарация: частицы, содержащие молибден, поднимаются на поверхность, образуя слой пены, который затем снимается. Оставшийся пустой материал остается во флотационном резервуаре, а концентрат молибдена собирается.

4. Обжиг
Молибденовый концентрат, полученный в результате флотации, содержит молибденит (MoS₂), который не находится в чисто металлической форме. Чтобы отделить молибден от серы и других примесей, концентрат проходит процесс обжига.

Высокая температура: молибденовый концентрат нагревают в печи до температур около 500-700 °C (932-1292 °F), в результате чего сера реагирует с кислородом и образует диоксид серы (SO₂).

Окисление: во время обжига дисульфид молибдена (MoS₂) окисляется и превращается в оксид молибдена (MoO₃). Газообразный диоксид серы обычно собирается и может быть дополнительно переработан для получения серной кислоты, которая является побочным продуктом процесса.

5. Восстановление до металлического молибдена
После получения оксида молибдена (MoO₃) его можно восстановить до чистого металлического молибдена с помощью высокотемпературного процесса, называемого восстановлением. Существует несколько способов восстановления оксида молибдена, но наиболее распространенным методом является использование водорода. В некоторых случаях оксид молибдена также можно восстановить с помощью углерода (в форме кокса), этот процесс называется карботермическим восстановлением. Однако этот метод производит карбид молибдена (Mo₂C) в качестве промежуточного продукта, который затем необходимо дополнительно обработать для получения чистого молибдена.

6. Очистка и рафинирование
После восстановления металлический молибден обычно нечистый и может содержать следовые примеси. Чтобы достичь высокой чистоты, необходимой для многих применений, молибден очищают несколькими методами:

Электролитическое рафинирование: этот процесс использует электролиз для очистки молибдена. Нечистый металлический молибден превращается в анод в электролитической ячейке для формирования катода из молибдена высокой чистоты.

Вакуумная дуговая переплавка (ВДП): в этом процессе расплавленный молибден подвергается воздействию высокоэнергетической дуги в вакууме для удаления остаточных примесей.

7. Очищенный молибден обычно перерабатывается в различные формы, включая следующие:

Порошок молибдена: очищенный молибден обычно превращается в мелкий порошок, который может использоваться для производства сплавов молибдена или для аддитивного производства (3D-печати).

Стержни и прутки молибдена: металлический молибден может быть изготовлен в виде стержней, прутков или листов для различных промышленных применений, включая высокотемпературные среды, такие как реактивные двигатели, ядерные реакторы и промышленные печи.

Сплавы молибдена: молибден часто сочетается с другими металлами (такими как железо, никель, хром) для создания прочных, жаропрочных сплавов, используемых в таких отраслях, как аэрокосмическая промышленность, электроника и производство.