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神秘的“战略性”金属——钼,看似貌不惊人,实则用途广泛

 我爱你文摘 2020-08-17

钼是元素周期表上数值为42的过渡金属元素。它的化学符号是钼。钼呈银白色,坚硬而坚韧。室温下不受空气侵蚀,不与盐酸或氢氟酸发生反应。

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千呼万唤始出来

在自然界中,钼主要以辉钼矿(MoS2)的形式存在。天然辉钼矿是一种黑色软矿物。虽然辉钼矿在古代就有使用,但辉钼矿与铅、方铅矿、石墨相似,很难区分。单词“molybdos”在希腊语中是铅的意思。在18世纪末之前,这两种金属都以钼矿的名义在欧洲市场上出售。

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1779年,舍勒指出铅或石墨和钼是两种完全不同的物质。他发现硝酸对石墨没有影响,但与钼矿反应得到白色粉末;硝酸与碱溶液一起煮沸,结晶后析出盐。他认为白色粉末是一种金属氧化物(实际上是氧化钼),它与木炭混合,在高温下加热,但它与硫共加热,得到原始的钼。

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1782年,舍勒的好朋友、瑞典矿主埃尔莫用木炭和钼酸的混合物与亚麻油混合,将金属从钼矿中分离出来,命名为钼,元素符号mo,中国将其翻译为钼。它已被瑞典著名化学家贝齐里厄斯所认识,他发现了铈、硒、硅、钽、钍等元素。

钼金属在空气中燃烧时,会发出金黄色的光;不同氧化状态的钼离子有不同的颜色。直到1893年,即钼的发现100多年后,莫森才在电炉中熔化了碳和三氧化钼的混合物,首次获得了含钼92%-96%的铸造金属。

貌不惊人用途广

虽然钼的发现已有200多年的历史,但钼的大规模开发利用仍处于本世纪,特别是近几十年。

钼及钼合金具有强度高、热膨胀系数低、导热性和导电性好、耐熔融玻璃、熔盐和金属液腐蚀性强、薄涂层耐磨性好等特点,得到了广泛的应用。

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合金钢、不锈钢、工具钢和铸铁是钼的主要应用领域,其产量决定了钼的需求量。添加钼可以提高不锈钢的耐蚀性。在铸铁中加入钼可以提高铸铁的强度和耐磨性。含钼18%的镍基高温合金具有熔点高、密度低、热膨胀系数小的特点,用于航空航天等领域制造各种高温构件。钼广泛应用于电子管、晶体管、整流器等电子器件中。纯钼丝广泛应用于高温电炉、电火花加工和电火花线切割。钼被用来制造无线电和X射线设备。钼在其他合金领域和化工领域有着广泛的应用。合金钢中添加钼可以提高合金钢的弹性极限、耐蚀性和永磁性能。氧化钼和钼酸盐是化工和石油工业中的优良催化剂。

二硫化钼是航空航天和机械工业的重要润滑剂。此外,二硫化钼由于其独特的抗硫性,在一定条件下可以催化一氧化碳加氢制醇。

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钼也逐渐应用于核电、新能源等领域。

钼也是植物必需的微量元素之一。没有它,植物就不能生存。钼可作为农业中的微量元素肥料。

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钼存在于人体的各种组织中。成人体内铜总量为9mg,肝、肾中铜含量最高。钼-99是钼的放射性同位素之一,用于医院制备锝-99。锝-99是一种放射性同位素,可用于内脏器官造影。用于此目的的钼-99通常被氧化铝粉末吸收并储存在一个相对较小的容器中。当钼-99衰变时,形成锝-99。

沙场硬汉显身手

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钼是在14世纪日本武士刀中发现的。这是钼首次被发现用于军事目的。1891年,法国斯奈德公司率先以钼为合金元素生产含钼装甲板。他们发现钼的密度只有钨的一半。这样,钼在许多钢合金应用中有效地取代了钨。第一次世界大战的爆发导致了对钨的需求急剧增加,钨铁供应极为紧张。因此,钼在许多高硬度和抗冲击钢中取代了钨。钼需求的增长促使人们对钼的研究不断深入。当时,科罗拉多州的克莱麦克斯矿于1918年开发并投入使用。

由于其重要性,钼被各国政府视为战略金属。在20世纪初,其主要用于制造耐高温的火箭炮和火箭炮。先进材料,如钨合金、钼合金,以及军舰、火箭和先进设备的优质部件。

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钼合金是由钼和其它元素组成的有色合金。主要合金元素为钛、锆、铪、钨和稀土元素。钼合金具有良好的导热性、导电性和低膨胀系数。高温强度高(1100~1650℃),比钨更容易加工。可作为电子管的栅极和阳极、电光源的支撑材料、压铸和挤压模、航天器零部件等。

第一次世界大战结束后,钼需求急剧下降。为了解决这一问题,有必要开发新的应用领域。很快,新型低钼合金钢在汽车工业中得到了认可。此后,钼作为合金元素在钢铁等领域的研究和开发进入了一个新阶段。

20世纪30年代末,钼被广泛用作工业原料。二战后的重建再次刺激了钼在工业领域应用的发展和研究,为许多含钼工具钢开辟了广阔的市场。目前,合金钢、不锈钢、工具钢和铸铁仍是钼的主要应用领域。

资源丰富待研发

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钼主要存在于地壳中的花岗岩中。钼矿相对简单,以硫化矿为主。

由于钼在军事武器中的特殊用途,世界大国将钼列为需要战略储备的矿产资源。战略矿产储备或矿产品战略储备主要是指对国家安全具有战略意义、在我国相对稀缺的矿产资源。目前,世界上已有10个国家建立了战略矿产储备体系。

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我国钼资源丰富,总储量860万吨(以钼计),其中工业储量约350万吨,居世界第二位。我国钼资源具有储量大、分布广、矿床大、矿体浅的特点,对全球钼市场具有重要影响。

北美洲也有丰富的钼资源。

与稀土相比,我国对钼的控制更为先进,据悉,资源部正准备将钼列为保护性开采矿产,实行开采总量管理,发布开采总量指标。这将使钼成为继金、钨、锡、锑和稀土之后的第六种特殊矿物。

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