化學(xué)元素解釋?zhuān)?/p>

簡(jiǎn)介

鉬(Molybdenum)是元素周期表第五周期WB族元素是一種化學(xué)元素，元素符號(hào)Mo，原子序數(shù)42，原子量95.94，是一種灰色的過(guò)渡金屬。金屬呈銀灰色，為體心立方晶體結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)2617℃，沸點(diǎn)4612℃，密度10.22g/cm3,第一電離能7.099電子伏特。鉬和鎢性質(zhì)十分相似，具有高溫強(qiáng)度好、硬度高、密度大、抗腐蝕能力強(qiáng)、熱膨脹系數(shù)小、良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱等特性。鉬的純金屬是銀白色，非常堅(jiān)硬。把少量鉬加到鋼之中，可使鋼變硬。鉬是對(duì)植物很重要的營(yíng)養(yǎng)素，也在一些酶之中找得到。在常溫下不受空氣的侵蝕。跟鹽酸或氫氟酸不起反應(yīng)。化合價(jià)+2、+4和+6，最穩(wěn)定化合物為+6價(jià)。鉬的高價(jià)氧化態(tài)化合物呈酸性，低價(jià)氧化態(tài)化合物呈堿性，+6價(jià)離子具有很強(qiáng)的形成配合物傾向。致密鉬在常溫空氣中穩(wěn)定，400℃輕度氧化，500℃迅速氧化。1000℃時(shí)鉑能吸收大量氫形成固溶體。1500℃時(shí)鉬和氮反應(yīng)生成氮化鉬，和碳作用生成Mo2C，和硫作用生成Mo乓，重要的鉬化物有三氧化鉬、仲鉬酸按、鉑酸鈉、鉬酸鈣、鉬酸鋇、六氟化鉬以及各種鉬聚合物。主要礦物是輝鉬礦(MoS2)。將輝鉬礦煅燒成三氧化鉬，再用氫或鋁熱法還原而制得。

資源

鉬的地殼豐度為1.1x10-4%。已發(fā)現(xiàn)鉬礦約20種，具有工業(yè)價(jià)值的鉬礦物主要為輝鉬礦(Mo凡)，其次為鎢相鈣礦、鐵鉑礦、彩鉬鉛礦、鉑銅礦等，已探明世界鉬儲(chǔ)量2680萬(wàn)噸，美國(guó)儲(chǔ)量居世界第一位，其次為中國(guó)和智利。中國(guó)鉬礦主要分布在陜西、遼寧、河南等省。中國(guó)從1940年開(kāi)始鉑礦開(kāi)采和選礦，20世紀(jì)50年代相繼建成了鉬冶煉和相鐵生產(chǎn)廠(chǎng)，目前已形成從礦山開(kāi)采、冶煉到加工較完整的鉬工業(yè)生產(chǎn)體系，能生產(chǎn)國(guó)內(nèi)所需的各種鉬制品、鉬合金和鉬鋼，生產(chǎn)規(guī)模達(dá)年產(chǎn)鉬近1.5萬(wàn)噸水平，其中一半用于出口。

用途

鉬在鋼鐵中的用量占總消費(fèi)量的80%以上。金屬鉬及合金用于制造電子管、晶體管等電子器件，鉬合金用于航天航空等用的各種高溫部件，石油化學(xué)工業(yè)中鉬主要用作制造各種催化劑、有機(jī)合成、煤液化、阻燃劑、消煙劑等。鉬酸按等為重要的農(nóng)業(yè)微量元素肥料。

性質(zhì)

元素名稱(chēng)：鉬

元素符號(hào)：Mo

元素英文名稱(chēng)：Molybdenum

元素類(lèi)型：金屬元素

原子體積:(立方厘米/摩爾) ：9.4

元素在太陽(yáng)中的含量:(ppm)：0.009

元素在海水中的含量:(ppm)：0.01

地殼中含量：(ppm)：1.5

相對(duì)原子質(zhì)量：95.94

原子序數(shù)：42

質(zhì)子數(shù)：42

中子數(shù)：54

所屬周期：5

所屬族數(shù)：VIB

電子層排布：2-8-18-13-1

氧化態(tài)：Main Mo+6

Other Mo-2, Mo0, Mo+1, Mo+2, Mo+3, Mo+4, Mo+5

電離能 (kJ /mol)

M - M+ 685

M+ - M2+ 1558

M2+ - M3+ 2621

M3+ - M4+ 4480

M4+ - M5+ 5900

M5+ - M6+ 6560

M6+ - M7+ 12230

M7+ - M8+ 14800

M8+ - M9+ 16800

M9+ - M10+ 19700

晶體結(jié)構(gòu)：晶胞為體心立方晶胞，每個(gè)晶胞含有2個(gè)金屬原子。

晶胞參數(shù)：

a = 314.7 pm

b = 314.7 pm

c = 314.7 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90°

莫氏硬度：5.5

聲音在其中的傳播速率：(m/S)：5400

發(fā)現(xiàn)

1782年，瑞典的埃爾姆，用亞麻子油調(diào)過(guò)的木炭和鉬酸混合物密閉灼燒，而得到鉬。

1953年確知鉬為人體及動(dòng)植物必須的微量元素。

主要礦物是輝鉬礦[2](MoS2)。

天然輝鉬礦MoS是一種軟的黑色礦物，外型和石墨相似。18世紀(jì)末以前，歐洲市場(chǎng)上兩者都以“molybdenite”名稱(chēng)出售。1779年，舍勒指出石墨與molybdenite(輝鉬礦)是兩種完全不同的物質(zhì)。他發(fā)現(xiàn)硝酸對(duì)石墨沒(méi)有影響，而與輝鉬礦反應(yīng)，獲得一種白堊狀的白色粉末，將它與堿溶液共同煮沸，結(jié)晶析出一種鹽。他認(rèn)為這種白色粉末是一種金屬氧化物，用木炭混合后強(qiáng)熱，沒(méi)有獲得金屬，但與硫共熱后卻得到原來(lái)的輝鉬礦。1782年，瑞典一家礦場(chǎng)主埃爾摩從輝鉬礦中分離出金屬，命名為molybdenum，元素符號(hào)定為Mo。我們譯成鉬。它得到貝齊里烏斯等人的承認(rèn)。

鉬-99是鉬的放射性同位素之一，他在醫(yī)院里用于制備锝-99。锝-99是一種放射性同位素，病人服用后可用于內(nèi)臟器官造影。用于該種用途的鉬-99通常用氧化鋁粉吸收后存儲(chǔ)在相對(duì)較小的容器中。當(dāng)鉬-99衰變時(shí)生成锝-99，在需要時(shí)可把锝-99從容器中取出發(fā)給病人。

應(yīng)用

純鉬絲用于高溫電爐;鉬片用來(lái)制造無(wú)線(xiàn)電器村和X射線(xiàn)器材;合金鋼中加鉬可以提高彈性極限、抗腐蝕性能以及保持永久磁性等。鉬是植物生長(zhǎng)和發(fā)育中所需七種微量營(yíng)養(yǎng)元素中的一種，沒(méi)有它，植物就無(wú)法生存。動(dòng)物和魚(yú)類(lèi)與植物一樣，同樣需要鉬。

純鉬絲用于高溫電爐和電火花加工還有線(xiàn)切割加工;鉬片用來(lái)制造無(wú)線(xiàn)電器村和X射線(xiàn)器材;合金鋼中加鉬可以提高彈性極限、抗腐蝕性能以及保持永久磁性等。鉬是植物生長(zhǎng)和發(fā)育中所需七種微量營(yíng)養(yǎng)元素中的一種，沒(méi)有它，植物就無(wú)法生存。動(dòng)物和魚(yú)類(lèi)與植物一樣，同樣需要鉬。

鉬 - 元素輔助資料：

天然輝鉬礦MoS是一種軟的黑色礦物，外型和石墨相似。18世紀(jì)末以前，歐洲市場(chǎng)上兩者都以molybadenite名稱(chēng)出售。1779年，舍勒指出石墨與molybadenite是兩種完全不同的物質(zhì)。他發(fā)現(xiàn)硝酸對(duì)石墨沒(méi)有影響，而與molybadenite反應(yīng)，獲得一種白堊狀的白色粉末，將它與堿溶液共同煮沸，結(jié)晶析出一種鹽。他認(rèn)為這種白色粉末是一種金屬氧化物，用木炭混合后強(qiáng)熱，沒(méi)有獲得金屬，但與硫共熱后卻得到原來(lái)的molybadenite。1782年，瑞典一家礦場(chǎng)主埃爾摩從molybadenite中分離出金屬，命名為molybdenum，元素符號(hào)定為Mo。我們譯成鉬。它得到貝齊里烏斯等人的承認(rèn)。

鉬的冶金

輝鉬礦精礦是提取鉬的主要原料。也有使用鉬酸鉛礦、鉬中礦、鉬細(xì)泥。鉬提取冶金過(guò)程包括鉬精礦分解、鋁溶液凈化、鉬化合物制取、鉬粉制取、鉬精煉等步驟。主要冶金產(chǎn)品為鉬酸按、鉬酸鈉、氧化鉬、鉬粉、鉬條等。

鉬精礦分解

鋁礦有硫化礦和氧化礦兩類(lèi)，分解方法分火法和濕法兩類(lèi)，火法處理硫化礦，主要為輝鉬精礦氧化焙燒。輝鉬礦分解主要是將鉬的硫化物轉(zhuǎn)化成氧化物或粗鉬酸鹽溶液。鉬精礦分解主要采用多膛爐氧化焙燒、流態(tài)化焙燒或氧壓煮等方法。

鉬溶液凈化

鉬精礦焙燒、浸出所得鉬酸鈉溶液或鉬酸按溶液尚含有銅、鎂、鐵、鎳、鋅、鎢、銻等金屬雜質(zhì)和硅、砷、磷、硫等非金屬雜質(zhì)，需要凈化除去，方可用作制取純鉬化合的原料，工業(yè)上凈化方法有傳統(tǒng)化學(xué)凈化法(硫化物沉淀法、按鎂鹽沉淀法、酸沉淀法等)、鉬溶劑萃取法、離子交換法等。當(dāng)前傳統(tǒng)化學(xué)凈化法有試劑耗量大等缺點(diǎn)，有被溶劑萃取和離子交換取代的趨勢(shì)。此外，還研究開(kāi)發(fā)了膜分離凈化法，該法既能除去鉬溶液中的雜質(zhì)，又能提高鉬濃度，是一種很有前途的方法，由于鉬和鎢性質(zhì)鉬近，鉬溶液凈化中鎢的去除(<0.001g/L)是重要課題。

鉬粉制取

金屬鉬粉主要用作合金添加劑、鉬制品及噴鍍?cè)稀ｄX和鎢性質(zhì)鉬近。前面介紹的鎢粉制取方法(氫還原、碳還原、金屬熱還原等)均適用于鋁。比較好的鉬粉制取方法有三氧化鉬氫還原、二氧化鉬氫還原、鉬鹵化物氫還原霧化法、等離子法。三氧化鉬氫還原是最老的方法。目前工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用最普遍的是二氧化鉬氫還原。鹵化物氫還原和等離子法在制取超高純和超細(xì)鉬方面具有優(yōu)勢(shì)，霧化法因設(shè)備、技術(shù)和成本等方面原因尚未獲工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。

1.三氧化鉬氫還原

氫還原三氧化鉬的過(guò)程分兩階段反應(yīng)：

MoO3+H2=MoO2+H2O

MoO2+2H2=Mo+2H20

還原溫度900-1100℃，所得鉬粉適于生產(chǎn)致密金屬。

2.二氧化鉬氫還原

這是工業(yè)上最常用的方法。還原反應(yīng)為：

MoO2+2H2=Mo+2H20

反應(yīng)在四管電爐或多管電爐中進(jìn)行，還原溫度沿爐管長(zhǎng)度方向從進(jìn)料端約650℃至卸料端980r-，要求使用經(jīng)充分干燥的氫氣(含水分在0.5g/m3以下)，為降低鉬粉中氧含量，

在生產(chǎn)中有時(shí)還需把原產(chǎn)出的鉬粉置于馬弗爐中在1000-1100℃下用氫氣進(jìn)行補(bǔ)充還原。

當(dāng)采用高純二氧化鉬原料時(shí)，可制得99.9999%的高純鉬粉。

3.鉬鹵化物氫還原

鉬鹵化物原料主要為MoCl3和MoF5。MoF5氫還原反應(yīng)為：

2MoF5+5H2=2Mo+1OHF

還原為氣一氣鉬反應(yīng)，因此易于控制鋁粉粒度。還原在一種火焰還原塔中進(jìn)行，還原溫度525-555℃間，鉬粉粒度一般在25m左右。該方法除用于制取鉬粉外，還用于在某些

基體物上鍍上鉬鍍層。

4.霧化法

一種熔融、霧化金屬鉬塊或鉬絲制取鉬粉的方法。主要有金屬鉬絲霧化法、真空霧化法和金屬鉬坯霧化法。

金屬鉬絲霧化法是將金屬鉬絲通以強(qiáng)脈沖電流使其熔化并在惰性氣氛中將熔融的金屬霧化成粉末。此方法可得到顆粒細(xì)、粒度尺寸范圍很寬的鉬粉。

真空霧化法是在由兩個(gè)彼此鉬疊的小室組成的霧化設(shè)備內(nèi)，在氫氣氛下熔融金屬鉬，再在真空室因氫氣激烈析出而導(dǎo)致熔融金屬的“爆炸”而形成很細(xì)的粉末。

金屬鉬坯霧化法是將金屬鉬坯作為旋轉(zhuǎn)自耗電極在高速旋轉(zhuǎn)(約10000--25000r/min)下使熔化了的金屬鉬在離心力作用下霧化成粉。此法可制取粒度范圍在10--5005m的高純鉬粉。

5.等離子法

該法是利用氫等離子流還原粉狀氧化鉬制取鉬粉。方法可制得平均粒度達(dá)0.01一0.15m的超細(xì)粉。

致密鉬制取

致密鉬(鉬條、鋁錠等)為制作鉬材、電極、耐高溫結(jié)構(gòu)件和煉鋼用原料。主要采用粉末冶金法和熔煉法制取。

1.粉末冶金法

方法以金屬鉬粉為原料，按主體為鉬粒～成形～低溫?zé)Y(jié)～高溫?zé)Y(jié)、致密金屬鋁的工藝流程制取，是工業(yè)中最常用的制取致密金屬鉬的方法。成形方法有金屬模壓成形和等靜壓成形兩種。金屬模壓成形壓制出的壓坯的鉬對(duì)密度為60%-65%，等靜壓成形主要有水靜壓、厚壁彈性包套靜壓和熱等靜壓。其中熱等靜壓兼具成形和燒結(jié)作用，適用于制取密度接近理論值的較大和較復(fù)雜形坯料或制件的成形。一般鋼模成形的坯料先在馬弗爐中1100-1200℃下進(jìn)行低溫預(yù)燒結(jié)，再在垂熔爐、電阻爐、感應(yīng)電爐或電子束爐中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度一般為1700-2100'C，所得鋁制品的鉬對(duì)密度可達(dá)90%--'98%a

2.熔煉法

有電弧熔煉和電子束爐熔爐兩種。

電弧熔煉法是以燒結(jié)鉬條為自耗電極，在真空中用電弧熔化金屬鉬再在增渦中冷卻成錠。該方法可制取數(shù)噸重的大鉬錠。

電子束熔煉法是以高速電子流產(chǎn)生的熱能熔化金屬鋁以獲取致密鉬。電子束熔煉是精煉和制取致密鉬的主要方法，也是制取高純致密鉬的前級(jí)提純方法。

3.高純致密鉬制取

通常指99.99%以上的鉬為高純鋁。一般是電子束熔煉制取99.9%純度的鋁，再用區(qū)域熔煉進(jìn)一步提純，在多種鉬的區(qū)域煉法中以電子束懸浮區(qū)域熔煉法效果最佳。

鉬的藥用

鉬酸銨(Ammonium Molybdate)

作用與應(yīng)用：鉬為多種酶的組成部分，鉬的缺乏會(huì)導(dǎo)致齲齒、腎結(jié)石、克山病、大骨節(jié)病、食道癌等疾病。主要用于長(zhǎng)期依賴(lài)靜脈高營(yíng)養(yǎng)的患者。

用法用量：口服，成人每日需用量0.1～0.15mg。

兒童每日需用量0.03～0.1mg。

【副作用】：過(guò)量的鉬可引起不良反應(yīng)。

【注意事項(xiàng)】：每日攝取量超過(guò)0.54mg，鉬可增加銅從尿中排出。超過(guò)10～15mg時(shí)，則可出現(xiàn)痛風(fēng)綜合癥。

鉬污染

鉬污染 (pollution by molybdenum)，鉬在地殼中的平均豐度為1.3ppm，多存在于輝鉬礦、鉬鉛礦、水鉬鐵礦中。礦物燃料中也含鉬。天然水體中鉬濃度很低，海水中鉬的平均濃度為14微克/升。鉬在大氣中主要以鉬酸鹽和氧化鉬狀態(tài)存在，濃度很低，鉬化物通常低于1微克/米

環(huán)境中的鉬有兩個(gè)來(lái)源：

①、風(fēng)化作用使鉬從巖石中釋放出來(lái)。估計(jì)每年有1000噸進(jìn)入水體和土壤，并在環(huán)境中遷移。鉬分布的不均勻性，造成某些地區(qū)缺鉬而出現(xiàn)“水土病”;又造成某些地區(qū)含鉬偏高而出現(xiàn)“痛風(fēng)病”(如蘇聯(lián)的亞美尼亞)。

②、人類(lèi)活動(dòng)中愈來(lái)愈廣泛地應(yīng)用鉬以及燃燒含鉬礦物燃料(如煤)，因而加大了鉬在環(huán)境中的循環(huán)量。全世界鉬產(chǎn)量每年為10萬(wàn)噸，燃燒排入環(huán)境的鉬每年為 800噸。人類(lèi)活動(dòng)加入的循環(huán)量超過(guò)天然循環(huán)量。用鉬最多的是冶金、電子、導(dǎo)彈和航天、原子能、化學(xué)等工業(yè)以及農(nóng)業(yè)。目前對(duì)鉬污染的研究還很不夠。

鉬在環(huán)境中的遷移同環(huán)境中的氧化和還原條件、酸堿度以及其他介質(zhì)的影響有關(guān)。水和土壤的氧化性愈高，堿性愈大，鉬愈易形成MoO厈離子;植物能吸收這種狀態(tài)的鉬。環(huán)境的酸性增大或還原性增高，鉬易轉(zhuǎn)變成復(fù)合離子，最終形成MoO卂;這種狀態(tài)的鉬易被粘土和土壤膠體及腐植酸固定而失去活性，不能為植物吸收。在海洋中，深海的還原環(huán)境使鉬被有機(jī)物質(zhì)吸附后包裹于含錳的膠體中，最終形成結(jié)核沉于海底，脫離生物圈的循環(huán)。

鉬對(duì)溫血?jiǎng)游锖汪~(yú)類(lèi)的影響較小。高含量鉬對(duì)植物有不良影響，試驗(yàn)表明：如鉬濃度為0.5～100毫克/升時(shí)對(duì)亞麻生長(zhǎng)產(chǎn)生不同程度的影響;10～20毫克/升時(shí)對(duì)大豆生長(zhǎng)有危害;25～35毫克/升時(shí)對(duì)棉花生長(zhǎng)有輕度危害;40毫克/升時(shí)對(duì)糖用甜菜生長(zhǎng)有危害。水體中鉬濃度達(dá)到5毫克/升時(shí),水體的生物自?xún)糇饔脮?huì)受到抑制;10毫克/升時(shí)，這種作用受到更大抑制，水有強(qiáng)烈澀味;100毫克/升時(shí)，水體微生物生長(zhǎng)減慢,水有苦味。中國(guó)規(guī)定地面水中鉬最高容許濃度為 0.5毫克/升，車(chē)間空氣中可溶性鉬最高容許濃度為4毫克/米3,不溶性鉬為6毫克/米3。

鉬合金

以鉬為基體加入其他元素而構(gòu)成的有色合金。主要合金元素有鈦、鋯、鉿、鎢及稀土元素。鈦、鋯、鉿元素不僅對(duì)鉬合金起固溶強(qiáng)化作用，保持合金的低溫塑性，而且還能形成穩(wěn)定的、彌散分布的碳化物相，提高合金的強(qiáng)度和再結(jié)晶溫度。鉬合金有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性和低的膨脹系數(shù)，在高溫下(1100～1650℃)有高的強(qiáng)度，比鎢容易加工。可用作電子管的柵極和陽(yáng)極，電光源的支撐材料，以及用于制作壓鑄和擠壓模具，航天器的零部件等。由于鉬合金有低溫脆性和焊接脆性，且高溫易氧化，因此其發(fā)展受到限制。工業(yè)生產(chǎn)的鉬合金有鉬鈦鋯系、鉬鎢系和鉬稀土系合金，應(yīng)用較多的是第一類(lèi)。鉬合金的主要強(qiáng)化途徑是固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化和加工硬化。通過(guò)塑性加工可制得鉬合金板材、帶材、箔材、管材、棒材、線(xiàn)材和型材，還能提高其強(qiáng)度和改善低溫塑性。

中國(guó)鉬業(yè)之都

陜西渭南華縣鉬礦于1955年被發(fā)現(xiàn)，1965年實(shí)現(xiàn)規(guī)模開(kāi)采，1983年開(kāi)始大規(guī)模開(kāi)發(fā)。多年來(lái)，華縣依托豐富的鉬礦資源優(yōu)勢(shì)，將鉬礦資源開(kāi)發(fā)加工作為全縣的支柱產(chǎn)業(yè)，采取了一系列產(chǎn)業(yè)扶持政策和招商引資優(yōu)惠政策，強(qiáng)力推動(dòng)鉬工業(yè)發(fā)展。2005年，華縣鉬工業(yè)完成產(chǎn)值71億元，實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入78億元，實(shí)現(xiàn)利稅45億元，鉬工業(yè)產(chǎn)值占全縣工業(yè)產(chǎn)值的80%，對(duì)全縣GDP的貢獻(xiàn)率超過(guò)60%，對(duì)地方財(cái)政的貢獻(xiàn)率超過(guò)87%。華縣的鉬產(chǎn)品85%以上出口，年可出口創(chuàng)匯8.5億美元,出口創(chuàng)匯占到陜西的1/5,占世界鉬冶金爐料市場(chǎng)的8%—10%，產(chǎn)品遍布?xì)W洲、美國(guó)、日本、韓國(guó)、南非、澳大利亞、印度等世界各地。

目前，華縣已擁有金堆城鉬業(yè)集團(tuán)有限公司、桃園鉬礦、文金栗峪鉬礦、縱橫礦業(yè)公司、柳枝鉬礦等5大鉬工業(yè)企業(yè)和10多家鉬加工企業(yè)。鉬工業(yè)的發(fā)展壯大，帶動(dòng)了華縣相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，目前全縣從事鉬生產(chǎn)和相關(guān)服務(wù)業(yè)的人員已達(dá)4.5萬(wàn)人。