الموليبدينوم هو عنصر معدني أبيض فضي اللون، وهو عنصر معدني قابل للسحب وقابل للطرق ومقاوم للتآكل بدرجة كبيرة. ويتمتع بواحدة من أعلى درجات الانصهار بين جميع العناصر النقية عند 4,753 درجة فهرنهايت (2,623 درجة مئوية) ويتم خلطه مع الفولاذ والحديد المصبوب لتعزيز القوة والمتانة ومقاومة التآكل والتآكل. للموليبدينوم وسبائكه تطبيقات متنوعة في العديد من الصناعات. تستكشف هذه المقالة منتجات الموليبدينوم المعدنية والمواد الكيميائية للموليبدينوم وسبائك الموليبدينوم وعمليات التصنيع التي ينطوي عليها إنتاج مواد الموليبدينوم المفيدة.
معدن الموليبدينوم
يكون معدن الموليبدينوم النقي أبيض فضي اللون ولامع ويشبه المرآة في مظهره. وتبلغ صلابة موس 5.5 وجاذبيته النوعية 10.22. يتميز الموليبدينوم بقابلية تشكيل ممتازة في ظروف العمل الساخنة ويمكن درفلته وبثقه وتشكيله آلياً ولحامه.
يتوفر فلز الموليبدينوم في أشكال مختلفة:
مسحوق الموليبدينوم
يتم إنتاج مسحوق الموليبدينوم عن طريق اختزال ثالث أكسيد الموليبدينوم أو موليبدات الكالسيوم بغاز الهيدروجين. ثم يتم تكثيف المسحوق الناتج إلى شكل صلب. ويستخدم مسحوق الموليبدينوم في حقن القوالب، وطلاءات الرش الحراري، ومواد الاحتكاك، والمواد المضافة المعدنية والتطبيقات الموصلة.
صفائح الموليبدينوم والصفائح والرقائق المعدنية
يمكن درفلة الموليبدينوم ومعالجته إلى صفائح أو ألواح أو رقائق معدنية. يتراوح سمك صفيحة الموليبدينوم عادةً بين 0.5 و2.0 مم، بينما يزيد سمك الصفيحة عن 2 مم. ويقل سمك رقائق الموليبدينوم عن 0.5 مم.
تُستخدم منتجات معدن الموليبدينوم هذه عند وجود درجات حرارة عالية جدًا أو ظروف شديدة التآكل. وتشمل التطبيقات الشائعة مكونات الأفران، وفوهات الصواريخ، وأقطاب اللحام، وأنابيب التفريغ، وألواح تجويف الموجات الدقيقة.
قضبان وأسلاك الموليبدينوم
وتتراوح أقطار قضبان وأسلاك الموليبدينوم من 0.5 مم إلى 300 مم. وغالباً ما تستخدم أسلاك الموليبدينوم ذات القطر الصغير كدعامات خيوط في المصابيح الكهربائية وأنابيب التفريغ. وتستخدم القضبان والأسلاك ذات القطر الأكبر في لفات الأفران وعناصر التسخين القادرة على تحمل درجات حرارة تصل إلى 1800 درجة مئوية.
مثبتات الموليبدينوم
توفر الصواميل والمسامير والبراغي والبراغي والغسالات المصنوعة من الموليبدينوم أداءً ممتازًا في البيئات ذات درجات الحرارة العالية حيث تستسلم أدوات التثبيت الفولاذية العادية للحرارة والتآكل. تحافظ مثبتات الموليبدينوم على قوتها وتقاوم الأكسدة والتشوه الزاحف في درجات حرارة تتجاوز 1,000 درجة مئوية.
كيماويات الموليبدينوم
وبالإضافة إلى إنتاج معدن الموليبدينوم، يتم تصنيع مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية والمركبات الموليبدينوم لاستخدامها في علم المعادن والمحفزات ومواد التشحيم والأصباغ وغيرها من التطبيقات:
أكاسيد الموليبدينوم
يتم إنتاج ثالث أكسيد الموليبدينوم (MoO3) عن طريق تحميص خام الموليبدينيت في الهواء عند درجة حرارة 500-700 درجة مئوية. MoO3 هو مسحوق بلوري أبيض يستخدم كسليفة لمعظم منتجات الموليبدينوم. وتشمل أكاسيد الموليبدينوم الأخرى المنتجة صناعيًا MoO2 وMo2O5.
ثاني كبريتيد الموليبدينوم
ثنائي كبريتيد الموليبدينوم (MoS2) هو مسحوق أسود مصنوع عن طريق تفاعل الموليبدينوم والكبريت. وهو مادة تشحيم صلبة صناعية مهمة، خاصةً في البيئات ذات درجات الحرارة العالية أو ظروف التفريغ حيث تكون مواد التشحيم السائلة غير فعالة. يستخدم MoS2 أيضًا كمحفز وصبغة.
الموليبدات
موليبدات الصوديوم (Na2MoO4) وموليبدات الأمونيوم ((NH4)2MoO4) مركبات قابلة للذوبان في الماء تحتوي على أنيون الموليبدات (MoO42-). يتم إنتاجها عن طريق تفاعل MoO3 مع القلويات. توفر الموليبدات تغذية الموليبدينوم في الأسمدة وتثبيط التآكل في معالجة المياه.
كلوريد الموليبدينوم كلوريد الموليبدينوم
كلوريد الموليبدينوم (MoCl5) هو سائل أو مادة صلبة متطايرة تستخدم لإنتاج الطلاءات والمساحيق المعدنية عن طريق ترسيب البخار والترسيب الكيميائي المعدني العضوي بالبخار (MOCVD).
سبائك الموليبدينوم
ويتميز الموليبدينوم بخصائص سبائك قيّمة ويضاف إلى معادن أخرى مثل الصلب والحديد والنيكل والكروم لتعزيز خصائص معينة:
الفولاذ الكربوني والفولاذ منخفض السبائك
تزيد الكميات الصغيرة من الموليبدينوم (0.15-1.0%) المضافة إلى الفولاذ من الصلابة وقوة الشد والصلابة ومقاومة التآكل والزحف والتآكل. يؤدي فولاذ الموليبدينوم أداءً جيدًا في الخدمة في درجات الحرارة العالية وغيرها من التطبيقات الصعبة.
الفولاذ المقاوم للصدأ
يعزز الموليبدينوم مقاومة التآكل في الفولاذ المقاوم للصدأ. فهو يحافظ على استقرار البنية المجهرية ضد ترسيب الكربيد، ويحافظ على مقاومة التنقر عندما يكون محتوى الكروم منخفضًا نسبيًا، ويحسن مقاومة التشقق الإجهادي الناتج عن تآكل الكلوريد.
فولاذ الأدوات
يُمكِّن الموليبدينوم في فولاذ الأدوات من الحفاظ على صلابته والاحتفاظ بشكله في درجات الحرارة العالية أثناء الاستخدام في الخدمة. يتميز فولاذ أدوات الشغل الساخن المصنوع من الموليبدينوم بقوة وصلابة عالية في تطبيقات التشكيل على الساخن والصب بالقالب والبثق.
مكاوي الزهر
تزيد إضافات الموليبدينوم الصغيرة من 0.15-0.8% إلى الحديد المصبوب من قوة الشد ومقاومة الصدمات والتآكل مع تقليل الهشاشة. يوفر الحديد الأبيض الموليبدينوم الأبيض مقاومة ممتازة للتآكل والتآكل.
السبائك الفائقة
وتعتمد السبائك الفائقة القائمة على النيكل على الموليبدينوم للحصول على قوة درجات الحرارة العالية وقابلية اللحام ومقاومة الزحف. يمكن أن تعمل السبائك الفائقة التي تحتوي على الموليبدينوم في الأجزاء الساخنة من المحركات النفاثة وتوربينات توليد الطاقة الأرضية.
سبائك الموليبدينوم الأخرى
كما يعزز الموليبدينوم أيضًا خصائص مثل التوصيل الكهربائي وقابلية التشغيل في السبائك مثل المنجنيز والكروم والتنجستن. تتمتع السبائك غير المتبلورة القائمة على الموليبدينوم بمقاومة عالية للتآكل.
عمليات الإنتاج
يعتمد تحويل خام الموليبدينوم إلى منتجات معدنية مفيدة على سلسلة من عمليات الإنتاج:
التعدين والتركيز
المصدر المعدني الأساسي الوحيد للموليبدينوم هو الموليبدينيت (MoS2). وعادةً ما يتم استخراج خام الموليبدينيت عن طريق الحفر المكشوفة أو تحت الأرض. وتؤدي تقنيات التكسير والطحن والتعويم إلى تركيز الموليبدينيت المعدني للمعالجة النهائية.
التحميص
يتم إنتاج ثالث أكسيد الموليبدينوم التقني عن طريق تحميص خام الموليبدينيت المركز في الهواء أو الأكسجين عند درجة حرارة 500-700 درجة مئوية. ويؤدي ذلك إلى أكسدة خام الكبريتيد إلى MoO3 لاختزاله لاحقاً إلى مسحوق الموليبدينوم الأولي.
التخفيض
يُصنع مسحوق فلز الموليبدينوم عن طريق اختزال ثالث أكسيد الموليبدينوم بغاز الهيدروجين عند درجات حرارة تبلغ حوالي 1,100 درجة مئوية. ويمكن بعد ذلك ضغط المسحوق في أشكال معدن الموليبدينوم أو دمجه وصهره في سبائك أكبر.
الذوبان
تعمل تقنيات إعادة الصهر بالقوس الفراغي أو تقنيات الصهر بالحزمة الإلكترونية على تنقية مسحوق الموليبدينوم وتوحيده في سبائك صلبة مناسبة للدرفلة والبثق والتشكيل. يمكن تحقيق مستويات نقاء عالية تزيد عن 99.95%.
تشويه
تقوم عمليات التشكيل المختلفة الساخنة أو الباردة مثل البثق والتشكيل والدرفلة والسحب بتحويل سبائك الموليبدينوم إلى منتجات مطاحن مثل القضبان والأسلاك والألواح والصفائح والرقائق والأنابيب. وقد يتطلب الأمر التلدين بين خطوات التشوه.
التصنيع الآلي
يمكن تشكيل منتجات الموليبدينوم آليًا بدقة إلى الأجزاء النهائية باستخدام عمليات مثل الخراطة والحفر والطحن والطحن والطحن وطرق القطع الأخرى. وغالباً ما تكون عملية التفريغ الكهربائي (EDM) ضرورية بسبب صلابة الموليبدينوم.
الانضمام
تُستخدم طرق اللحام واللحام بالنحاس واللحام بالنحاس واللحام لتصنيع تجميعات الموليبدينوم المعقدة. يعتبر اللحام بالشعاع الإلكتروني مفيداً لربط أجزاء الموليبدينوم مع تقليل التشويه والأكسدة.
الطلاء
ولتحسين مقاومة التآكل، يمكن طلاء الموليبدينوم بالكهرباء بالنيكل أو النيكل غير الكهربائي أو طلاء الكروم. كما يتم تطبيق الطلاءات التحويلية على أسطح الموليبدينوم مثل الطلاء بأكسيد الألومنيوم أو الفوسفات.
التطبيقات
لقد وجدت منتجات الموليبدينوم استخدامًا واسع الانتشار في كل مكان في التكنولوجيا الحديثة بسبب درجة انصهار الموليبدينوم القصوى وقوته في درجات الحرارة العالية ومقاومته للتآكل والتآكل والتوصيل الحراري وغيرها من الخصائص المفيدة:
الصلب والحديد الزهر
يتمثل الاستخدام الرئيسي للموليبدينوم في استخدامه كعامل صناعة السبائك في الفولاذ المقاوم للصدأ وفولاذ الأدوات والفولاذ منخفض السبائك عالي القوة (HSLA) والحديد المصبوب في مجموعة واسعة من الصناعات. يعزز الموليبدينوم خصائص وأداء الفولاذ في تطبيقات مثل خطوط الأنابيب والبناء وتوليد الطاقة والسيارات.
الكيماويات والبتروكيماويات
ويتفوق الفولاذ المقاوم للصدأ الحامل للموليبدينوم وسبائك النيكل في البيئات المسببة للتآكل الموجودة في المصانع الكيميائية ومصافي النفط. كما تعمل محفزات الموليبدينوم مثل ثاني كبريتيد الموليبدينوم على تحفيز التفاعلات المهمة في إنتاج البلاستيك والبوليمرات والمذيبات والمواد الكيميائية الأخرى.
الفضاء
إن قوة الموليبدينوم في درجات الحرارة العالية تجعله مثاليًا لمكونات محركات الطائرات مثل الشفرات والمثبتات ومشعبات العادم والفوهات. كما أن معامل التمدد الحراري المنخفض يناسب أيضاً تطبيقات المركبات الفضائية.
الكهرباء والإلكترونيات
تُستخدم الموصلية الكهربائية للموليبدينوم ومقاومته للحرارة في أنابيب شبكة الطاقة وشبكات أنابيب أشعة الكاثود وأنابيب الموجات الدقيقة وأقطاب اللحام وعناصر الأنابيب المفرغة الأخرى القادرة على العمل في درجات حرارة تتجاوز 1500 درجة مئوية.
صناعة الزجاج
الموليبدينوم مقاوم للزجاج المنصهر ويستخدم في أفران صهر الزجاج وفي المكونات الميكانيكية مثل أدوات التقليب والأنابيب وحوامل الأقطاب الكهربائية والبطانات الليفية. كما يوفر الموليبدينوم أيضًا مقاومة للأكسدة للتركيبات الزجاجية ذات الملونات التي تحتوي على أكاسيد فلزية انتقالية.
زيوت التشحيم
الموليبدينيت (MoS2) هو مادة تشحيم جافة شائعة وفعالة في درجات الحرارة العالية حيث تتفكك مواد التشحيم السائلة. وهو يحمي الأسطح المشغولة آليًا، ويقلل الاحتكاك بين الأجزاء المتحركة، ويخفف من التآكل والاستيلاء في تطبيقات السيارات والتطبيقات الصناعية.
الأصباغ والطلاءات
موليبدات الرصاص والموليبدات البرتقالية/الحمراء هي أصباغ توفر اللون وتثبيط التآكل في الدهانات والبلاستيك والمطاط والسيراميك. وتضفي مركبات الموليبدينوم الأخرى لمعاناً وبريقاً عند استخدامها في الطلاءات الزخرفية المعدنية.
التسعير
تتقلب أسعار الموليبدينوم بناءً على ديناميكيات العرض والطلب في السوق. ترد أدناه المتوسطات الشهرية المنشورة في أسبوع بلاتس للمعادن لأكسيد الموليبدينوم للتجار في الولايات المتحدة في عام 2022:
- كانون الثاني/يناير $17.60ر17/رطل
- شباط/فبراير $19.10/رطل
- مارس $19.50/رطل
- نيسان/أبريل $19.15.15/رطل
- أيار/مايو $18.85ر18/رطل
- حزيران/يونيو $18.00.00/رطل
- تموز/يوليو $17.25ر17/رطل
- آب/أغسطس $15.00 رطل/رطل
وصل سعر الموليبدينوم الموليبدينوم للمعادن الثانوية إلى أعلى مستوى له عند 1 تيرابايت 4 تيرابايت 38/رطل في عام 2005 قبل أن ينخفض إلى أدنى مستوى له عند 1 تيرابايت 4 تيرابايت 8/رطل في عام 2016. ويقل سعر الموليبدينوم الحالي عن المتوسط التاريخي الذي يبلغ $19.71T/رطل على مدار 15 عامًا. ومن المتوقع أن يحافظ الطلب الكبير على الموليبدينوم من قطاع النفط والغاز على ثبات الأسعار.
الإنتاج العالمي
وفقًا لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية، بلغ إجمالي إنتاج مناجم الموليبدينوم في العالم في عام 2021 ما مجموعه 290,000 طن متري من محتوى الموليبدينوم. البلدان الرائدة في إنتاج الموليبدينوم هي:
- الصين: 110,000 طن متري (38% من الإنتاج العالمي)
- شيلي: 64,000 طن متري (22%)
- الولايات المتحدة الأمريكية 38,000 طن متري (13%)
- بيرو: 20,000 طن متري (7%)
- المكسيك: 15,000 طن متري (5%)
وتشمل الشركات التي تمثل أجزاءً كبيرة من إمدادات الموليبدينوم العالمية فريبورت-ماكموران (الولايات المتحدة الأمريكية)، وكوديلكو (تشيلي)، وشركة الصين للموليبدينوم. Ltd. (الصين)، وشركة Grupo México (المكسيك)، وشركة Anglo American (المملكة المتحدة).
إعادة التدوير
تساهم إعادة تدوير الموليبدينوم بكمية كبيرة من الإمدادات كل عام. وتأتي خردة الموليبدينوم الخردة من تصنيع المنتجات الجديدة، وإجراءات تشغيل المعادن، والأجزاء المنتهية الصلاحية، والمواد المتقادمة.
يتم استرداد محتوى الموليبدينوم من أشكال مختلفة من الخردة مثل قصاصات الألواح وأطراف القضبان وأطراف القضبان وأطراف قضبان اللحام وغيرها من المواد الصلبة أو المخلفات. وحتى المواد الحفازة المستهلكة يمكن إعادة تدويرها لاستعادة قيم الموليبدينوم. ووفقاً لرابطة الموليبدينوم الدولية، يتم الحصول على ما يقرب من 601 تيرابايت 3 تيرابايت من الموليبدينوم من الخردة المعاد تدويرها.
التعليمات
فيما يلي إجابات لبعض الأسئلة المتداولة حول منتجات الموليبدينوم:
ما هي المزايا الرئيسية لاستخدام سبائك الموليبدينوم؟
يعمل الموليبدينوم على تعزيز القوة والصلابة والمتانة ومقاومة الزحف عند درجات الحرارة العالية التي تزيد عن 1,000 درجة مئوية. كما أنه يحسن من مقاومة التآكل وقابلية اللحام. هذه الخصائص تجعل سبائك الموليبدينوم مناسبة تمامًا للتطبيقات الصعبة.
ما هي الصناعات التي تعتمد بشكل كبير على الموليبدينوم؟
والمستهلكون الرئيسيون للموليبدينوم هم قطاعات الإنشاءات والسيارات وتوليد الطاقة والفضاء والإلكترونيات والصناعات الكيميائية. ويُعد منتجو الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الصلب هم المستخدمون الرئيسيون للموليبدينوم.
ما هي الأشكال التي يمكن شراء فلز الموليبدينوم بها؟
يتوفر معدن الموليبدينوم تجارياً في صورة قضبان وصفائح وألواح وألواح ومثبتات وأسلاك ومكونات مُشَكَّلة. وتستخدم المساحيق ومركبات الموليبدينوم الأخرى في الطلاء والسبائك والمحفزات والأصباغ.
ما هو الموليبدينوم المستخدم في صناعة النفط؟
يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ المحتوي على الموليبدينوم وسبائك الفولاذ المنخفضة بمقاومة ممتازة للتآكل في عمليات الحفر وفي البيئات العدوانية الموجودة في المصافي. كما أن محفزات كبريتيد الموليبدينوم هي أيضًا أساسية لتكرير النفط الخام إلى أجزاء أخف.
هل العمل مع الموليبدينوم مكلف؟
وتتطلب قوة الموليبدينوم العالية والتوصيل الحراري للموليبدينوم المزيد من الطاقة لتصنيعه وتشكيله في منتجات المطاحن. كما تستهلك عمليات صهر الموليبدينوم وسبكه طاقة كهربائية كبيرة. هذه العوامل تجعل الموليبدينوم أكثر تكلفة من المعادن الأخرى.
هل الموليبدينوم مورد نادر؟
يتوفر الموليبدينوم بوفرة نسبياً في القشرة الأرضية ومن المتوقع أن تتجاوز الموارد المعروفة الطلب لعقود قادمة. وتأتي الإمدادات الإضافية من الموليبدينوم من إعادة تدوير الخردة المعدنية والمحفزات المستهلكة. تتذبذب الأسعار ولكن توافر الموليبدينوم يمكن الاعتماد عليه بشكل عام.
خاتمة
الموليبدينوم عنصر فريد من نوعه يوفر خصائص لا يمكن تحقيقها مع المعادن الأخرى. تُعد سبائكه ضرورية للتطبيقات في درجات الحرارة القصوى والبيئات المعادية والعمليات ذات المهام الحرجة حيث لا يمكن المساس بالأداء والسلامة. ستستمر منتجات الموليبدينوم في تطوير التكنولوجيا في كل مجال من مجالات المجتمع الحديث. ويمكن أن يضمن الاستخدام الحكيم لإمكانيات تصنيع هذا المعدن وبروتوكولات إعادة التدوير المناسبة بقاء الموليبدينوم متاحاً ومستداماً لفترة طويلة في المستقبل.