मोलिब्डेनम प्रसंस्करण, विभिन्न उत्पादों में उपयोग के लिए अयस्क की तैयारी।
मोलिब्डेनम (Mo) एक सफेद प्लैटिनम जैसी धातु है जिसका गलनांक 2,610 ° C (4,730 ° F) है। अपनी शुद्ध स्थिति में, यह कठिन और नमनीय है और मध्यम कठोरता, उच्च तापीय चालकता, जंग के लिए उच्च प्रतिरोध और एक कम विस्तार गुणांक द्वारा विशेषता है। जब अन्य धातुओं के साथ मिश्र धातु, मोलिब्डेनम कठोरता और क्रूरता को बढ़ावा देता है, तन्य शक्ति और रेंगना प्रतिरोध को बढ़ाता है, और आम तौर पर समान कठोरता को बढ़ावा देता है। मोलिब्डेनम (1 प्रतिशत या उससे कम) की छोटी मात्रा में घर्षण प्रतिरोध, एंटीकोर्सिव गुण और उच्च तापमान शक्ति और मैट्रिक्स सामग्री की कठोरता में सुधार होता है। इसलिए मोलिब्डेनम स्टील्स के निर्माण में एक महत्वपूर्ण अतिरिक्त एजेंट है और अत्यधिक परिष्कृत गैर-विशिष्ट सुपरलॉइस है।
चूँकि मोलिब्डेनम परमाणु का टंगस्टन जैसा ही वर्ण होता है, लेकिन इसके परमाणु भार और घनत्व का लगभग आधा होने के कारण, यह मिश्र धातु के टंगस्टन को लाभप्रद रूप से बदल देता है, जिससे धातु के समान प्रभाव को आधा धातु के समान प्राप्त किया जा सकता है। इसके अलावा, इसके दो बाहरी इलेक्ट्रॉन रिंग अधूरे हैं; यह रासायनिक यौगिकों को बनाने की अनुमति देता है जहां धातु di-, ट्राई-, टेट्रा-, पेंटा-, या हेक्सा-वेलेंटाइन है, जिससे मोलिब्डेनम रासायनिक उत्पादों की एक विस्तृत विविधता संभव है। यह भी इसके काफी उत्प्रेरक गुणों में आवश्यक कारक है।
इतिहास
यद्यपि धातु प्राचीन संस्कृतियों के लिए जाना जाता था, और इसके खनिज रूपों को ग्रेफाइट और कम से कम 2,000 वर्षों के लिए प्रमुख अयस्क गैलिना के साथ भ्रमित किया गया था, मोलिब्डेनम को 1778 तक औपचारिक रूप से खोजा और पहचाना नहीं गया था, जब स्वीडिश रसायनज्ञ और फार्मासिस्ट कार्ल विल्हेल्ल स्कील ने मोलिब्डिक ऑक्साइड का उत्पादन किया था। केंद्रित नाइट्रिक एसिड के साथ चूर्णित मोलिब्डेनइट (MoS 2) पर हमला करके और फिर अवशेषों को सूखने के लिए वाष्पित करना। शेहेल के सुझाव के बाद, एक अन्य स्वीडिश रसायनज्ञ, पीटर जैकब हेजेलम ने 1781 में पहली धातु मोलिब्डेनम का निर्माण किया, जो एक क्रूसिबल में उच्च तापमान पर मोलिब्डिक ऑक्साइड और अलसी के तेल से तैयार पेस्ट को गर्म करके किया। 19 वीं शताब्दी के दौरान, जर्मन रसायनज्ञ बुचोल्ट्ज़ और स्वेड जॉन्स जैकब बेरजेलियस ने मोलिब्डेनम के जटिल रसायन विज्ञान को व्यवस्थित रूप से खोजा, लेकिन यह 1895 तक नहीं था कि एक फ्रांसीसी रसायनज्ञ, हेनरी अइसन ने पहली रासायनिक शुद्ध (99.98 प्रतिशत) मोलिब्डेनम धातु को कम करके बनाया। यह एक इलेक्ट्रिक भट्ठी में कार्बन के साथ होता है, जिससे धातु और इसके मिश्र धातुओं में वैज्ञानिक और धातुकर्म अनुसंधान करना संभव हो जाता है।
1894 में एक फ्रांसीसी हथियार निर्माता, श्नाइडर एसए ने ले क्रेओनटॉट में अपने कामों में कवच में मोलिब्डेनम की शुरुआत की। 1900 में दो अमेरिकी इंजीनियरों, एफडब्ल्यू टेलर और पी। व्हाइट ने पेरिस के एक्सपोज यूनिवर्स में पहली मोलिब्डेनम आधारित हाई-स्पीड स्टील्स प्रस्तुत किया। इसके साथ ही, फ्रांस में मैरी क्यूरी और संयुक्त राज्य अमेरिका में जेए मैथ्यू ने स्थायी मैग्नेट तैयार करने के लिए मोलिब्डेनम का उपयोग किया। लेकिन यह तब तक नहीं था जब तक कि प्रथम विश्व युद्ध से टंगस्टन की तीव्र कमी नहीं हुई थी कि मोलिब्डेनम का इस्तेमाल बड़े पैमाने पर हथियार, कवच चढ़ाना और अन्य सैन्य हार्डवेयर बनाने के लिए किया गया था। 1 9 20 के दशक में, मोलिब्डेनम-असर वाले मिश्र में उनके पहले जीवनकाल के आवेदन थे, शुरू में ऑटोमोबाइल निर्माण में और फिर स्टेनलेस स्टील्स में। अगले दशक में उन्होंने उच्च गति वाले स्टील्स में स्वीकृति प्राप्त की, और द्वितीय विश्व युद्ध के बाद वे विमानन में उपयोग किए गए - विशेष रूप से जेट इंजनों में, जिन्हें उच्च परिचालन तापमान का सामना करना पड़ा। बाद में, उनका उपयोग मिसाइलों तक फैल गया। मिश्र धातु स्टील्स के अलावा मोलिब्डेनम का उपयोग सुपरलॉय, रसायन, उत्प्रेरक और स्नेहक में किया जाता है।
अयस्कों
मोलिब्डेनम के उत्पादन में एकमात्र व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य खनिज मोलिब्डेनाइट में पाया जाने वाला इसका बाइसल्फाइड (MoS 2) है। लगभग सभी अयस्कों को पोर्फिरी-प्रसार जमा से बरामद किया गया है। ये या तो प्राथमिक मोलिब्डेनम जमा होते हैं या जटिल कॉपर-मोलिब्डेनम जमा होते हैं जिनसे मोलिब्डेनम को एक उपोत्पाद या बाईप्रोडक्ट के रूप में पुनर्प्राप्त किया जाता है। जमा, 0.1 और 0.5 प्रतिशत मोलिब्डेनम के बीच व्यापक होते हैं। कॉपर पोर्फिरी भी बहुत बड़ी जमा हैं, लेकिन उनकी मोलिब्डेनम सामग्री 0.005 और 0.05 प्रतिशत के बीच भिन्न होती है। मोटे तौर पर मोलिब्डेनम का 40 प्रतिशत प्राथमिक खानों से आता है, अन्य 60 प्रतिशत तांबा (या, कुछ मामलों में, टंगस्टन) का उपोत्पाद होता है।
कुछ 64 प्रतिशत वसूली योग्य संसाधन उत्तरी अमेरिका में पाए जाते हैं, जिसमें संयुक्त राज्य अमेरिका का दो-तिहाई हिस्सा है। एक और 25 प्रतिशत दक्षिण अमेरिका में हैं, और शेष मुख्य रूप से रूस, कजाकिस्तान, चीन, ईरान और फिलीपींस में पाए जाते हैं। यूरोप, अफ्रीका और ऑस्ट्रेलिया मोलिब्डेनम अयस्कों में बहुत गरीब हैं। मोलिब्डेनम के सबसे बड़े उत्पादकों में चीन, संयुक्त राज्य अमेरिका, चिली, पेरू, मैक्सिको और कनाडा शामिल हैं।
खनन और ध्यान केंद्रित
मोलिब्डेनम और कॉपर-मोलिब्डेनम पोर्फिरी का निर्माण खुले गड्ढे या भूमिगत तरीकों से किया जाता है। एक बार जब अयस्क को कुचल दिया जाता है और जमीन, धात्विक खनिजों को फ़्लोटेशन प्रक्रियाओं द्वारा गैंग खनिज (या एक दूसरे से मोलिब्डेनम और तांबा) से अलग किया जाता है, तो विभिन्न प्रकार के अभिकर्मकों का उपयोग किया जाता है। सांद्रता 85 और 92 प्रतिशत MoS 2 और तांबे की छोटी मात्रा (0.5 प्रतिशत से कम) के बीच होते हैं यदि मोलिब्डेनम तांबे के उप-उत्पाद के रूप में बरामद किया जाता है।
निष्कर्षण और शोधन
तकनीकी मोलिब्डिक ऑक्साइड
MoS 2 का लगभग 97 प्रतिशत अपने व्यावसायिक गंतव्य तक पहुंचने के लिए तकनीकी मोलिब्डिक ऑक्साइड (85-90 प्रतिशत MoO 3) में परिवर्तित होना चाहिए । इस तरह के रूपांतरण को निकोलस-हेरेशोफ़-प्रकार के कई-चूल्हा भट्टियों में लगभग सार्वभौमिक रूप से किया जाता है, जिसमें मोलिब्डेनिट का ध्यान ऊपर से गर्म हवा की एक धारा के खिलाफ खिलाया जाता है और नीचे से गैसों को उड़ाया जाता है। प्रत्येक चूल्हे में एक एयर-कूल्ड शाफ्ट द्वारा घुमाए गए चार एयर-कूल्ड हथियार होते हैं; हथियार रब्बल ब्लेड से सुसज्जित होते हैं, जो रोस्टर के बाहर या केंद्र में सामग्री को रेक करते हैं, जहां सामग्री अगली चूल्हा तक गिरती है। पहले चूल्हा में, ध्यान पूर्वगामी है और प्लवनशीलता अभिकर्मकों को प्रज्वलित करता है, MoS 2 के परिवर्तन को MoO 3 में आरंभ करता है । यह एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया, जो जारी रहती है और निम्नलिखित चूल्हों में तेज होती है, ऑक्सीजन के समायोजन द्वारा नियंत्रित होती है और जब आवश्यक हो तो भट्टी को ठंडा करने वाले पानी के छिड़काव से। तापमान 650 ° C (1,200 ° F) से ऊपर नहीं बढ़ना चाहिए, वह बिंदु जिस पर MoO 3 का निर्माण होता है, या ठोस अवस्था से सीधे वाष्पीकृत होता है। प्रक्रिया तब समाप्त होती है जब कैल्सीन की सल्फर सामग्री 0.1 प्रतिशत से कम हो जाती है।
रासायनिक रूप से शुद्ध मोलिब्डिक ऑक्साइड
तकनीकी मोलिब्डिक ऑक्साइड ब्रिकेट में बनाया जाता है जो मिश्र धातु स्टील्स और अन्य फाउंड्री उत्पादों को बनाने के लिए सीधे भट्टियों में खिलाया जाता है। उनका उपयोग फेरोमोल्बडेनम (नीचे देखें) बनाने के लिए भी किया जाता है, लेकिन यदि अधिक शुद्ध मोलिब्डेनम उत्पाद वांछित हैं, जैसे मोलिब्डेनम रसायन या धातु मोलिब्डेनम, तो तकनीकी एमओ 3 को रासायनिक रूप से शुद्ध MoO 3 को उच्च बनाने की क्रिया द्वारा परिष्कृत किया जाना चाहिए । यह 1,200 और 1,250 ° C (2,200 और 2,300 ° F) के बीच तापमान पर इलेक्ट्रिक रिटॉर्ट्स में किया जाता है। भट्टियों में मोलिब्डेनम-वायर हीटिंग तत्वों के साथ क्वार्ट्ज ट्यूब घाव होते हैं, जो दुर्दम्य-ईंट पेस्ट और लकड़ी के कोयले के मिश्रण से ऑक्सीकरण से सुरक्षित होते हैं। ट्यूब क्षैतिज और घुमाए गए से 20 डिग्री झुके हुए हैं। उपमेय vapors हवा से ट्यूबों से बह गए हैं और फिल्टर बैग के लिए अग्रणी डाकू द्वारा एकत्र किए गए हैं। दो अलग-अलग अंश एकत्र किए जाते हैं। पहला चार्ज के शुरुआती 2-3 प्रतिशत के वाष्पीकरण से मेल खाता है और इसमें अधिकांश अस्थिर अशुद्धियाँ हैं। अंतिम अंश शुद्ध MoO 3 है । अमोनियम मोलिब्डेट (एडीएम) और सोडियम मोलिब्डेट के निर्माण के लिए उपयुक्त 99.95 प्रतिशत शुद्ध होना चाहिए, जो सभी प्रकार के मोलिब्डेनम रसायनों के लिए सामग्री शुरू कर रहे हैं। इन यौगिकों को जलीय अमोनिया या सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ रासायनिक रूप से शुद्ध एमओओ 3 प्रतिक्रिया करके प्राप्त किया जाता है । अमोनियम मोलिब्डेट, सफेद क्रिस्टल के रूप में, 81 से 83 प्रतिशत एमओओ 3, या 54 से 55 प्रतिशत मोलिब्डेनम के रूप में होता है। यह पानी में घुलनशील है और इसका उपयोग मोलिब्डेनम रसायन और उत्प्रेरक के साथ-साथ धातु मोलिब्डेनम पाउडर की तैयारी के लिए किया जाता है।
मोलिब्डेनम धातु
शुद्ध एमओ 3 या एडीएम से धातु मोलिब्डेनम का उत्पादन विद्युत रूप से गर्म ट्यूबों या मफल भट्टियों में किया जाता है, जिसमें हाइड्रोजन गैस को फ़ीड के खिलाफ एक प्रतिगामी के रूप में पेश किया जाता है। आमतौर पर दो चरण होते हैं जिसमें MoO 3 या ADM पहले एक डाइऑक्साइड और फिर एक धातु पाउडर तक कम हो जाता है। दो चरणों को दो अलग-अलग भट्टियों में बीच में ठंडा करने के साथ किया जा सकता है, या एक दो-क्षेत्र भट्ठी को नियोजित किया जा सकता है। (कभी-कभी, एक अनियंत्रित प्रतिक्रिया से बचने और sintering को रोकने के लिए, 400 ° C, या 750 ° F के कम तापमान पर शुरुआत में तीन-चरण की प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है।) दो-चरण की प्रक्रिया में, मोलिब्डेनम के साथ दो लंबी-मफल भट्टियां- तार हीटिंग तत्वों का उपयोग किया जा सकता है। पहली कमी 5 से 7 किलोग्राम (10 से 15 पाउंड) ऑक्साइड के साथ हल्के-हल्के "नावों" में की जाती है, जिन्हें 30 मिनट के अंतराल पर खिलाया जाता है। भट्ठी का तापमान 600-700 ° C (1,100–1,300 ° F) है। पहली भट्ठी से उत्पाद टूट गया है और एक ही दर पर निकल नौकाओं में उसी दर पर खिलाया जा रहा है जो 1,000-1,100 ° C (1,800–2,000 ° F) पर काम कर रहा है, जिसके बाद धातु पाउडर की जांच की जाती है। शुद्धतम पाउडर, जिसमें 99.95 प्रतिशत मोलिब्डेनम होता है, एडीएम की कमी से प्राप्त होता है।
अपने अत्यंत उच्च गलनांक के कारण, मोलिब्डेनम को पारंपरिक प्रक्रियाओं द्वारा उच्च गुणवत्ता के सिल्लियों में नहीं पिघलाया जा सकता है। हालांकि, यह आसानी से एक इलेक्ट्रिक आर्क में पिघल सकता है। पार्के और हैम द्वारा विकसित की गई ऐसी ही एक प्रक्रिया में मोलिब्डेनम पाउडर को लगातार एक रॉड में दबाया जाता है, जिसे आंशिक रूप से बिजली के प्रतिरोध से दबाया जाता है और एक इलेक्ट्रिक आर्क में अंत में पिघलाया जाता है। पिघला हुआ मोलिब्डेनम कार्बन द्वारा पाउडर में जोड़ा जाता है, और इसे पानी में ठंडा, तांबे के सांचे में डाला जाता है।
