モリブデン処理、様々な製品で使用するための鉱石の準備。
モリブデン（Mo）は、融点が2,610°C（4,730°F）の白いプラチナのような金属です。純粋な状態では、靭性と延性があり、適度な硬度、高い熱伝導率、高い耐腐食性、低い膨張係数を特徴とします。モリブデンは他の金属と合金化すると、焼入れ性と靭性を高め、引張強度と耐クリープ性を高め、一般に均一な硬度を促進します。少量のモリブデン（1パーセント以下）は、マトリックス材料の耐摩耗性、防食性、高温強度および靭性を大幅に向上させます。したがって、モリブデンは、鋼や高度に洗練された非鉄超合金の製造に不可欠な添加剤です。
モリブデン原子はタングステンと同じ特性を持っていますが、その原子量と密度は約半分であるため、合金鋼のタングステンに有利に置き換わり、半分の金属で同じ冶金効果を実現できます。さらに、その外側の電子リングのうち2つは不完全です。これにより、金属が2価、3価、4価、5価、または6価の化合物を形成でき、多種多様なモリブデン化学製品が可能になります。これはまた、そのかなりの触媒特性において不可欠な要素です。
歴史
金属は古代の文化で知られており、その鉱物形態はグラファイトおよび鉛鉱石と少なくとも2,000年間混同されていましたが、モリブデンはスウェーデンの化学者であり薬剤師であるカールウィルヘルムシェールが酸化モリブデンを製造した1778年まで正式に発見および特定されませんでした粉砕されたモリブデナイト（MoS 2）を濃硝酸で攻撃し、残留物を蒸発乾固させます。シェールの提案に従って、別のスウェーデンの化学者、ピータージェイコブイェルムは、酸化モリブデンと亜麻仁油から調製したペーストをるつぼで高温で加熱することにより、1781年に最初の金属モリブデンを製造しました。19世紀、ドイツの化学者ブホルツとスウェーデンのイェンスヤコブベルゼリウスが体系的にモリブデンの化学を研究しましたが、フランスの化学者、アンリモイサンが最初の化学的に純粋な（99.98％）モリブデン金属を還元して生産したのは1895年のことです。電気炉で炭素と一緒に使用することで、金属とその合金の科学的および冶金学的研究を行うことができます。
1894年、フランスの武器メーカーであるシュナイダーSAは、ルクルーゾの工場で、装甲板にモリブデンを導入しました。1900年、FWテイラーとP.ホワイトの2人のアメリカ人エンジニアが、パリの万国博覧会で最初のモリブデンベースの高速度鋼を発表しました。同時に、フランスのマリーキュリーと米国のJAマシューズは、永久磁石を準備するためにモリブデンを使用しました。しかし、第一次世界大戦によってタングステンの深刻な不足が引き起こされるまで、モリブデンが大規模に使用されて、武器、装甲板、およびその他の軍事用ハードウェアが作られました。1920年代、モリブデンを含む合金は最初に平時の用途があり、最初は自動車製造、次にステンレス鋼でした。次の10年間で彼らは高速度鋼で受け入れられ、第二次世界大戦後、それらは航空、特にジェットエンジンで使用され、高い動作温度に耐えなければなりませんでした。その後、それらの使用はミサイルに拡大しました。合金鋼以外に、モリブデンは超合金、化学薬品、触媒、潤滑剤に使用されます。
鉱石
モリブデンの生産において唯一の商業的に実行可能な鉱物は、モリブデンに含まれるその二硫化物（MoS 2）です。ほとんどすべての鉱石は、斑岩が播種した堆積物から回収されます。これらは、モリブデンが副産物または副産物として回収される一次モリブデン鉱床または複雑な銅-モリブデン鉱床のいずれかです。0.1〜0.5％のモリブデンを含む一次鉱床は広範です。銅斑岩も非常に大きな堆積物ですが、それらのモリブデン含有量は0.005〜0.05％です。モリブデンの約40％は一次鉱山から、残りの60％は銅（または場合によってはタングステン）の副産物です。
回収可能な資源の約64％は北米にあり、そのうちの3分の2が米国です。さらに25％は南アメリカにあり、残りは主にロシア、カザフスタン、中国、イラン、フィリピンにあります。ヨーロッパ、アフリカ、オーストラリアは、モリブデン鉱石が非常に貧弱です。モリブデンの最大の生産国には、中国、米国、チリ、ペルー、メキシコ、カナダが含まれます。
採掘と集中
モリブデンと銅-モリブデン斑岩は露天掘りまたは地下法によって採掘されます。鉱石が粉砕され、粉砕されると、金属ミネラルは、多種多様な試薬を使用した浮選プロセスによって脈石ミネラル（または相互にモリブデンと銅）から分離されます。モリブデンが銅の副産物として回収される場合、精鉱には85〜92％のMoS 2と少量の銅（0.5％未満）が含まれます。
抽出と精製
技術的な酸化モリブデン
商業目的地に到達するには、MoS 2の約97％を工業用酸化モリブデン（85〜90％MoO 3）に変換する必要があります。このような変換は、ほぼ一般的にニコルスヘレショフタイプのマルチハース炉で行われ、その中には、加熱された空気と下部から吹き込まれるガスの流れに逆らって、上部からモリブデン水精鉱が供給されます。各炉床には、空冷シャフトによって回転する4つの空冷アームがあります。アームには、材料をロースターの外側または中心に掻き集める砕石の刃が装備されています。最初の炉床では、濃縮液が予熱され、浮選試薬が発火し、MoS 2からMoO 3への変換が開始されます。次の炉床で継続して激化するこの発熱反応は、酸素の調整と、必要に応じて炉を冷却する水スプレーによって制御されます。温度は、MoO 3が昇華する、または固体状態から直接蒸発する650°C（1,200°F）を超えて上昇してはなりません。か焼の硫黄含有量が0.1％を下回ると、プロセスは終了します。
化学的に純粋な酸化モリブデン
技術的な酸化モリブデンはブリケットにされ、合金鋼や他の鋳造製品を作るために炉に直接供給されます。彼らはまた、フェロ（下記参照）を作製するために使用されているが、より精製されたモリブデン生成物が望まれる場合、そのようなモリブデンの化学物質または金属モリブデンとしては、技術のMoO 3は、化学的に純粋のMoOに精製されなければならない3昇華。これは、1,200〜1,250°C（2,200〜2,300°F）の温度の電気レトルトで行われます。炉は、耐火れんがのペーストと木炭の混合物によって酸化から保護されているモリブデン線の発熱体で巻かれた石英管で構成されています。チューブは水平から20°傾斜して回転します。昇華した蒸気は、空気によってチューブから掃き出され、フィルターバッグにつながるフードによって収集されます。2つの別々の画分が収集されます。1つ目は、最初の2〜3パーセントの気化に相当し、ほとんどの揮発性不純物を含んでいます。最後の部分は純粋なMoO 3です。これは、あらゆる種類のモリブデン化学物質の出発原料であるモリブデン酸アンモニウム（ADM）およびモリブデン酸ナトリウムの製造に適するように、純度が99.95％でなければなりません。これらの化合物は、化学的に純粋なMoO 3をアンモニア水または水酸化ナトリウムと反応させることにより得られます。白色結晶の形のモリブデン酸アンモニウムは、81〜83％のMoO 3または54〜55 ％のモリブデンを分析します。それは水に溶け、モリブデンの化学薬品や触媒、金属モリブデン粉末の調製に使用されます。
モリブデン金属
純粋なMoO 3またはADM からの金属モリブデンの製造は、電気加熱管またはマッフル炉で行われ、水素ガスがフィードの向流として導入されます。通常、MoO 3またはADMが最初に二酸化窒素に還元され、次に金属粉末に還元される2つの段階があります。２つの段階は、間に冷却を備えた２つの異なる炉で実行することができ、または２ゾーン炉を使用することができる。（時には、制御されない反応を回避し、焼結を防ぐために、400°C（750°F）の低温で始まる3段階のプロセスが利用されます。）2段階のプロセスでは、2つの長いマッフル炉とモリブデン-ワイヤー発熱体が使用できます。最初の還元は、5〜7キログラム（10〜15ポンド）の酸化物を保持する軟鋼「ボート」で実行され、30分間隔で供給されます。炉の温度は600〜700°C（1,100〜1,300°F）です。最初の炉からの製品は、ニッケルボートで同じ速度で分解され、1,000〜1,100°C（1,800〜2,000°F）で動作する2番目の炉に送られます。その後、金属粉末が選別されます。99.95％のモリブデンを含む最も純粋な粉末は、ADMの還元によって得られます。
非常に高い融点のため、モリブデンは従来のプロセスでは高品質のインゴットに溶解することができません。しかし、それは電気アークで簡単に溶けることができます。ParkeとHamによって開発されたそのようなプロセスの1つでは、モリブデン粉末がロッドに連続的に押し込まれ、電気抵抗によって部分的に焼結され、最後に電気アークで溶融されます。溶融したモリブデンは、粉末に添加された炭素によって脱酸され、水冷された銅型で鋳造されます。
