پکیج های آموزشیبهترین ها برای شما

نیازهای درخشان با «مولیبدن»

 

به گزارش گروه صنعت ایران مواد:

فولادهای مولیبدن‌دار از چقرمگی و استحکام عالی در دماهای بالا برخوردار بوده و در دوره جنگ جهانی اول، برای ساخت زره تانک و موتور هواپیما مورد استفاده قرار می‌گرفتند.

تاریخچه مولیبدن
به گزارش ایمیدرو، اصلی‌ترین منبع مولیبدنیت در قرن ۱۹ معدن knaben در نروژ بود. در این معدن مولیبدنیت به‌طور دستی تغلیظ می‌شد. همزمان با جنگ جهانی اول تقاضای مولیبدن افزایش یافت و رشد سریع معدن کلیماکس نمی‌توانست به تنهایی نیاز جنگ را برآورده کند. در آن زمان فرآیند فلوتاسیون کفی برای تغلیظ کانه‌ها جایگزین روش‌های دستی شده بود. اگر چه به علتی ناگهان معدن کلیماکس پس از جنگ جهانی اول بسته شد اما این معدن در سال ۱۹۲۴م پس از توسعه کاربردهای زمان صلح مولیبدن، به ویژه در صنعت خودرو، بازگشایی شد. تقاضا برای مولیبدن با توسعه کاربردهای جدید شیمیایی و متالورژیک این عنصر، که بیشتر از سوی پژوهش‌های شرکت مولیبدن کلیماکس انجام می‌شد، به طور پیوسته رشد کرد.در سال ۱۹۳۳م شرکت آناکوندا Anaconda در شعبه Cananea در مکزیکو فرآیندی را برای فلوتاسیون انتخابی مولیبدنیت از کانه‌های پورفیری مس توسعه داد. شرکت مس Kennecott در معدن یوتا از این روش استفاده کرد. این فناوری سپس تا شیلی گسترش یافت و در معادن ال تنینته El Teniente (مربوط به شرکتKennecott) و چوکی کوماتا (متعلق به شرکت آناکوندا) استفاده شد. به این ترتیب عصر تولید مولیبدن به عنوان محصول فرعی مس آغاز شد. در طول جنگ جهانی دوم ایالات متحده در حدود ۹۰ درصد مولیبدن مصرفی دنیا را تامین می‌کرد. بیشتر مولیبدن در این سال‌ها از معدن کلیماکس در توازن یا معادن یوتا (شرکتKennecott ) و کواستا (شرکتMolycorp) به‌دست می‌آمد. سایر کشورهای بزرگ تولیدکننده مولیبدن، شیلی، مکزیک و نروژ بودند.شرکت مولیبدن کلیماکس با گشایش معدن هندرسون (نزدیک امپایر در کلرادو) در سال ۱۹۷۶م ظرفیت خود را دو برابر کرد و در دهه ۱۹۸۰م به بزرگترین تولیدکننده جهان غرب بدل گشت. تولید مکزیک و نروژ همچنان ناچیز بود، اما تولید جانبی ارزان‌تر مولیبدن در شیلی و ایالات متحده رشد کرد و معدن Endako و سایر معادن کانادا شروع به تولید مولیبدن کردند. در سال ۱۹۷۷م تولید جهانی مولیبدن از مرز ۱۰۶ × ۲۰۰ گذشت. در طول سال‌های پایانی دهه ۱۹۷۰م نرخ بالای مولیبدن شرکت‌ها را به گشایش معادن جدید و توسعه فناوری‌های تولید جانبی مولیبدن ترغیب کرد.تولید جانبی مولیبدن تنها توان اقتصادی در تجارت مولیبدن بود. در این سال‌ها شرکت مولیبدن کلیماکس معادن زیرزمینی خود را در کلیماکس تعطیل کرد اما این شرکت به همراه معدن هندرسون و معدن روباز کانه کلیماکس قبرس و ۴ معدن دیگر همچنان بزرگترین تولیدکنندگان مولیبدن بودند. سایر تولیدکننده‌های مهم از جهان غرب عبارت بودند از چوکی کوماتای شیلی (متعلق به شرکتcodelco)، معدن انداکو (متعلق به placer) در کانادا، معدن لاکاریداد در مکزیکو و معادن cuajone و Toquepala در پرو. در سال ۱۷۷۸م، Carl Wilhelm Scheele قادر به تشخیص و جداسازی مولیبدن از گرانیت و سرب و جدا کردن اکسیژن از مولیبدنیت MnO۲ شد. در سال ۱۷۸۲م، Hjelm قادر به جداسازی و استخراج ناخالص فلز به وسیله احیای اکسید با کربن شد.پس از آن یک شرکت فرانسوی به نام Schneider و همکاران، سعی کردند مولیبدن را به عنوان یک عامل آلیاژی در صفحه پوششی به همراه ویژگی‌های مفید آن ثبت کنند.جالب است بدانید، فراوانی مولیبدن در پوسته زمین حدود ۱۰ به توان ۴- درصد و به صورت مولیبدنیت است. مقادیر کمی از این عنصر نیز همراه با فلزات دیگری که ویژگی‌های شیمیایی مشابهی با آن دارند یافت می‌شود.

کاربردها
کاربرد عمده مولیبدن به شکل یک عنصر آلیاژی در فولاد، آهن‌ریختگی و سوپرآلیاژها با هدف افزایش سختی‌پذیری، استحکام، چقرمگی و مقاومت به خوردگی است. نخستین کاربرد مولیبدن به صنعت لامپ‌سازی باز می‌گردد اما امروزه کاربردهای متنوعی برای این ماده توسعه یافته است.مولیبدن در ساخت کوره‌های دما بالا و در خلا به عنوان المان‌های حرارتی، پوشش‌های محافظ تشعشعات حرارتی و furnace ware به‌کار برده می‌شود. الکترودهای ذوب شیشه، تاسیسات مورد استفاده در تانک‌های تولید شیشه و بوته‌های تولید تک کریستال فیروزه، نمونه‌هایی از کاربرد مولیبدن در صنایع شیشه و سرامیک هستند. کاربرد این عنصر در فناوری ریخته‌گری و فلزکاری به‌عنوان قالب در فورج کاری ایزوترمال، قالب‌های اکستروژن، قالب‌های ریخته‌گری زیرفشار و تجهیزات گالوانیزه گرم است. همچنین مولیبدن در فرآیندهای پوشش‌دهی به شکل سیم اسپری، پودر اسپری، قایق‌های تبخیر، مواد اولیه فرآیند اتم پرانی (sputtering) و اجزای تجهیزات تبخیر شیمیایی بخار مورد استفاده قرار می‌گیرد. کاربردهای هسته‌ای مولیبدن در قطعات کوره و تجهیزات شارژ در زینتر UO۲ و رآکتورهای ذوب آزمایشی است و به‌عنوان آندهای چرخان اشعه X و کولیماتورها در حوزه پزشکی نیز به‌کار برده می‌شود.مولیبدن در کاربردهای دما بالا با سوپرآلیاژهای پایه کبالت، نیکل و آهن، سرامیک‌ها و سایر فلزات دیرگداز (تنگستن، تانتالوم و نایوبیوم) رقابت می‌کند. سوپرآلیاژها تا دمای ۱۲۰۰‌ درجه سانتی‌گراد قابل استفاده‌اند. مواد مولیبدن‌دار، به‌ویژه آلیاژهای سخت شده با کاربید و مولیبدن دوپ شده با سیلیکات پتاسیم، مقاومت حرارتی و ویژگی‌های خزشی تا دمای ۱۸۰۰ درجه سانتی‌گراد از خود نشان می‌دهند. البته باید ضعف مقاومت به اکسیداسیون را نیز مدنظر قرار داد. مواد مولیبدنی، مقاومت به پارگی و داکتیلیته بالاتری نسبت به سرامیک‌ها داشته و از تانتالوم و نایوبیوم ارزان‌ترند. المان‌های حرارتی، محافظ تشعشعات حرارتی و furnace ware، در پرس داغ ایزواستاتیک، کوره‌های زینترینگ در صنعت سرامیک و کوره‌های عملیات حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. مولیبدن به خوردگی از سوی شیشه‌ها مقاوم است و بنابراین، به‌عنوان الکترود در کوره‌های الکتریکی ذوب شیشه به‌کار می‌رود. شیشه تولید شده در این کوره‌ها نسبت به کوره‌های سوختی کیفیت بهتری داشته و آسیب کمتری نیز به محیط‌زیست وارد می‌کند. بوته‌ها و قالب‌های شکل‌دهی کوارتز یا بوته‌های تولید تک کریستال‌های فیروزه باید در دمای بالا تا ۲۱۰۰درجه سانتی‌گراد مقاوم باشند. نوار مولیبدنی در سیم‌های الکتریکی (به طور نمونه در لامپ‌های هالوژنه) به‌کار می‌رود. به منظور ایجاد یک محفظه خلأ بسته، تیوب کواترز دور نوار در دمای بالا (حدود ۲۱۰۰درجه سانتی‌گراد) فشرده می‌شود. مقاومت حرارتی بالای مولیبدن و ضریب انبساط حرارتی پایین، ازجمله ویژگی‌های مورد نیاز در چنین کاربردهایی هستند. کاربرد الکترونیکی یکی از منابع اصلی تقاضا برای قطعات مولیبدنی بوده و در آینده نیز خواهد بود. دیسک‌های مولیبدنی به‌عنوان سطوح پایه و سینک‌های حرارتی در ترانزیستورهای نیرو و یکسوسازهای (rectifiers) سیلیسیمی استفاده می‌شوند. مولیبدن یک ماده اولیه مهم در فرآیند اسپاترینگ برای کاربردهای الکترونیکی به شمار می‌آید. یکی از کاربردهای اصلی آن در این حوزه، رسوب فیلم‌های MoSix با استفاده از سیلیسیم و مولیبدن فراخالص به عنوان مواد اولیه است. مدارهای کامل که از این فیلم‌ها استفاده می‌کنند ظرفیت پارازیتی کمی داشته و تاخیر ارسال سیگنال بین اتصالات داخلی در آنها نیز پایین است.پوشش‌های مولیبدنی تولید شده از سوی فرآیند اسپری حرارتی، ویژگی لغزندگی زیادی داشته و از مقاومت سایشی بالایی برخوردارند. این پوشش‌ها روی قطعات ماشین، به‌ویژه قطعات موتور ماشین مانند رینگ‌های پیستون، حلقه‌های همگام‌ساز دنده (synchrorings) و چنگال‌های جعبه دنده، «لایه نشانی» می‌شود. بیش از ۸۰درصد آندهای چرخان اشعه X، که درحال‌حاضر در کلینیک تشخیص بیماری‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، از آلیاژهای مولیبدن ساخته شده‌اند. بارگذاری با افزودن یک لایه رنیوم تنگستنی نازک روی بدنه مولیبدن افزایش می‌یابد. تاثیر رنیوم بر داکتیلیته تنگستن مشابه تاثیر آن بر مولیبدن است و حساسیت به ترک‌خوردگی ناشی از تنش حرارتی را کاهش می‌دهد. لحیم کردن یک دیسک گرافیتی ضخیم به پشت آند، ظرفیت حرارتی و تابشی آن را افزایش می‌دهد.

بازیابی از کاتالیست‌های نفتی مصرف شده
کاتالیست‌های مولیبدن‌دار کاربرد وسیعی در صنعت تصفیه نفت دارند. این کاتالیست به منظور هیدروژنه کردن ملایم و جداسازی اتم‌های ناجور مانند گوگرد (هیدرو دی سولفوراسیون)، نیتروژن و اکسیژن، به اضافه فلزاتی مانند نیکل و وانادیم به‌کار می‌رود. یک کاتالیست معمولی از مولیبدن همراه با کبالت یا نیکل روی یک پایه اکسید آلومینیومی متخلخل (Al۲O۳) استفاده می‌کند. چنین کاتالیستی پس از مصرف حاوی ۱۰- ۲درصد مولیبدن، ۱۲-۰درصد وانادیم، ۴- ۰/۵ درصد کبالت، ۱۰- ۰/۵درصد نیکل و ۱۰درصد کربن بوده و باقی مانده آن را Al۲O۳ تشکیل می‌دهد.
روش‌های بسیار متنوعی برای بازیابی فلزات از کاتالیست‌های مصرف شده به‌کار گرفته شده است. اساس روش بازیابی شامل این مراحل است:
• عملیات حرارتی اولیه در هوا برای جدا کردن گوگرد، کربن و هیدروکربن‌های باقی مانده و اکسید کردن فلزات به مولیبدات و وانادات انحلال‌پذیر.
• یک فرآیند شست‌وشو برای انحلال ترجیحی مولیبدات و وانادات که در نتیجه آن، مخلوط نیکل-کبالت- اکسید آلومینیوم به شکل جامد باقی می‌ماند.
• جداسازی مولیبدن و وانادیم
• عملیات بازیابی نیکل و کبالت از باقی مانده نیکل-کبالت- اکسید آلومینیوم
تولید فلز مولیبدن فشرده
بیش از ۹۵درصد تولید جهانی مولیبدن و آلیاژهای شامل مولیبدن بالا به روش متالورژی پودر، تولید شده و بقیه آن از سوی ذوب مجدد قوس تحت خلأ و ذوب اشعه الکترونی به‌دست می‌آید. مولیبدن حاصل از ذوب، به‌دلیل ریزساختار ستونی و دانه درشت خود، باید تحت اکستروژن قرار گیرد، اما فلز به‌دست آمده از متالورژی پودر- به‌طور تقریبی تمام روش‌های کار گرم استاندارد- کارپذیر است.

زکات علم نشر آن است. حضرت علی (ع)

شما نیز می توانید مستندات علمی اعم از مقاله ، فیلم ، گزارش ، تحقیق و پژوهش ، کتاب الکترونیک خود را برای ما ارسال کنید تا با ذکر نام شریفتان از وبسایت ایران مواد منتشر گردد .

فایل خود را ارسال کنید

دیدگاه کاربران ۰دیدگاه

دیدگاه خود را بنویسید