Molibdênio é um elemento metálico branco-prateado, dúctil, maleável e altamente resistente à corrosão. Ele tem um dos pontos de fusão mais altos de todos os elementos puros, a 2.623 °C (4.753 °F), e é ligado ao aço e ao ferro fundido para aumentar a força, a tenacidade e a resistência ao desgaste e à corrosão. O molibdênio e suas ligas têm diversas aplicações em vários setores. Este artigo explora os produtos metálicos de molibdênio, os produtos químicos de molibdênio, as ligas de molibdênio e os processos de fabricação envolvidos na criação de materiais úteis de molibdênio.
Molibdênio metálico
O molibdênio metálico puro é branco-prateado, brilhante e com aparência espelhada. Tem uma dureza Mohs de 5,5 e uma gravidade específica de 10,22. O molibdênio tem excelente conformabilidade em condições de trabalho a quente e pode ser laminado, extrudado, usinado e soldado.
O molibdênio metálico está disponível em várias formas:
Molibdênio em Pó
O pó de molibdênio é produzido pela redução do trióxido de molibdênio ou do molibdato de cálcio com gás hidrogênio. O pó resultante é então condensado em uma forma sólida. O pó de molibdênio é usado para injeções de moldes, revestimentos de spray térmico, materiais de fricção, aditivos metalúrgicos e aplicações condutoras.
Chapas, placas e folhas de molibdênio
O molibdênio pode ser laminado e processado em folhas, chapas ou lâminas. A folha de molibdênio tem geralmente de 0,5 a 2,0 mm de espessura, enquanto a placa tem mais de 2 mm de espessura. A folha de molibdênio tem menos de 0,5 mm de espessura.
Esses produtos metálicos de molibdênio são usados quando há temperaturas muito altas ou condições altamente corrosivas. As aplicações comuns incluem componentes de fornos, bicos de foguetes, eletrodos de solda, tubos de vácuo e placas de cavidade de micro-ondas.
Fios e barras de molibdênio
A barra e o fio de molibdênio têm diâmetros que variam de 0,5 mm a 300 mm. O fio de molibdênio de pequeno diâmetro é frequentemente usado como suporte de filamentos em lâmpadas e tubos de vácuo. A barra e o fio de maior diâmetro são usados em enrolamentos de fornos e elementos de aquecimento capazes de suportar temperaturas de até 1.800°C.
Fixadores de molibdênio
As porcas, os parafusos, os parafusos e as arruelas de molibdênio oferecem excelente desempenho em ambientes de alta temperatura, onde os fixadores de aço comuns sucumbiriam ao calor e à corrosão. Os fixadores de molibdênio mantêm sua força e resistem à oxidação e à deformação por fluência em temperaturas superiores a 1.000°C.
Produtos químicos de molibdênio
Além da produção de molibdênio metálico, uma variedade de produtos químicos e compostos de molibdênio é fabricada para uso em metalurgia, catalisadores, lubrificantes, pigmentos e outras aplicações:
Óxidos de molibdênio
O trióxido de molibdênio (MoO3) é produzido pela torrefação do minério de molibdenita no ar a 500-700°C. O MoO3 é um pó cristalino branco usado como precursor da maioria dos produtos de molibdênio. Outros óxidos de molibdênio produzidos industrialmente incluem MoO2 e Mo2O5.
Dissulfeto de molibdênio
O dissulfeto de molibdênio (MoS2) é um pó preto produzido pela reação de molibdênio e enxofre. É um importante lubrificante sólido industrial, especialmente em ambientes com altas temperaturas ou condições de vácuo em que os lubrificantes líquidos são ineficazes. O MoS2 também é usado como catalisador e pigmento.
Molibdatos
O molibdato de sódio (Na2MoO4) e o molibdato de amônio ((NH4)2MoO4) são compostos solúveis em água que contêm o ânion molibdato (MoO42-). Eles são produzidos pela reação do MoO3 com um álcali. Os molibdatos fornecem nutrição de molibdênio em fertilizantes e inibição de corrosão no tratamento de água.
Cloreto de molibdênio
O cloreto de molibdênio (MoCl5) é um líquido ou sólido volátil usado para produzir revestimentos e pós metálicos por meio de deposição de vapor e deposição de vapor químico orgânico-metal (MOCVD).
Ligas de molibdênio
O molibdênio tem propriedades de liga valiosas e é adicionado a outros metais, como aço, ferro, níquel e cromo, para aprimorar características específicas:
Aços carbono e de baixa liga
Pequenas quantidades de molibdênio (0,15-1,0%) adicionadas aos aços aumentam a temperabilidade, a resistência à tração, a tenacidade e a resistência ao desgaste, à fluência e à corrosão. Os aços com molibdênio têm bom desempenho em serviços de alta temperatura e em outras aplicações exigentes.
Aços inoxidáveis
O molibdênio aumenta a resistência à corrosão em aços inoxidáveis. Ele estabiliza a microestrutura contra a precipitação de carboneto, mantém a resistência à corrosão por pite quando o teor de cromo é relativamente baixo e melhora a resistência à rachadura por corrosão sob tensão de cloreto.
Aços para ferramentas
O molibdênio nos aços para ferramentas permite que eles permaneçam duros e mantenham a forma em altas temperaturas durante o uso em serviço. Os aços para ferramentas de trabalho a quente com molibdênio têm alta resistência e dureza em aplicações de forjamento a quente, fundição sob pressão e extrusão.
Ferros fundidos
Pequenas adições de molibdênio de 0,15 a 0,8% aos ferros fundidos aumentam a resistência à tração, ao choque e à corrosão, ao mesmo tempo em que diminuem a fragilidade. Os ferros brancos com molibdênio oferecem excelente resistência à abrasão e ao desgaste.
Superligas
As superligas à base de níquel dependem do molibdênio para obter resistência a altas temperaturas, soldabilidade e resistência à fluência. As superligas com molibdênio podem atuar nas seções quentes de motores a jato e turbinas de geração de energia em terra.
Outras ligas de molibdênio
O molibdênio também aprimora propriedades como condutividade elétrica e capacidade de trabalho em ligas como manganês, cromo e tungstênio. As ligas amorfas à base de molibdênio têm alta resistência à corrosão.
Processos de produção
A transformação do minério de molibdênio em produtos metálicos úteis depende de uma série de processos de produção:
Mineração e concentração
A única fonte mineral primária de molibdênio é a molibdenita (MoS2). Normalmente, o minério de molibdenita é extraído por métodos subterrâneos ou a céu aberto. As técnicas de trituração, moagem e flotação resultam em concentrado mineral de molibdenita para processamento posterior.
Torrefação
O trióxido de molibdênio técnico é produzido pela torrefação do minério de molibdenita concentrado em ar ou oxigênio a 500-700°C. Isso oxida o minério de sulfeto em MoO3 para posterior redução em pó de molibdênio elementar.
Reduzir
O pó metálico de molibdênio é produzido pela redução do trióxido de molibdênio com gás hidrogênio a temperaturas em torno de 1.100°C. O pó pode então ser compactado em formas de metal de molibdênio ou ainda consolidado e fundido em lingotes maiores.
Derretimento
As técnicas de refusão a arco a vácuo ou fusão por feixe de elétrons purificam e consolidam o pó de molibdênio em lingotes sólidos adequados para laminação, extrusão e forjamento. É possível obter altos níveis de pureza acima de 99,95%.
Deformação
Várias operações de conformação a quente ou a frio, como extrusão, forjamento, laminação e trefilação, transformam os lingotes de molibdênio em produtos de moagem, como barras, fios, placas, chapas, folhas e tubos. O recozimento pode ser necessário entre as etapas de deformação.
Usinagem
Os produtos de molibdênio podem ser usinados com precisão em peças finais usando processos como torneamento, perfuração, fresagem, retificação e outros métodos de corte. A usinagem por descarga elétrica (EDM) geralmente é necessária devido à dureza do molibdênio.
Unir-se
Métodos de soldagem, brasagem e solda são usados para fabricar conjuntos complexos de molibdênio. A soldagem por feixe de elétrons é vantajosa para unir peças de molibdênio, minimizando a distorção e a oxidação.
Revestimento
Para melhorar a resistência à corrosão, o molibdênio pode ser galvanizado com níquel, níquel sem eletrólito ou revestimentos de cromo. Os revestimentos de conversão também são aplicados às superfícies de molibdênio, como anodização ou fosfatização.
Formulários
Os produtos de molibdênio encontraram uso onipresente na tecnologia moderna devido ao ponto de fusão extremo do molibdênio, à resistência a altas temperaturas, à resistência ao desgaste e à corrosão, à condutividade térmica e a outras propriedades benéficas:
Aço e ferro fundido
O principal uso do molibdênio é como agente de liga em aços inoxidáveis, aços para ferramentas, aços de alta resistência e baixa liga (HSLA) e ferros fundidos em uma ampla gama de setores. O molibdênio melhora as propriedades e o desempenho do aço em aplicações como tubulações, construção, geração de energia e automotiva.
Química e petroquímica
Os aços inoxidáveis com molibdênio e as ligas de níquel são excelentes nos ambientes corrosivos encontrados em fábricas de produtos químicos e refinarias de petróleo. Os catalisadores de molibdênio, como o dissulfeto de molibdênio, também conduzem reações importantes na produção de plásticos, polímeros, solventes e outros produtos químicos.
Aeroespacial
A resistência do molibdênio a altas temperaturas o torna ideal para componentes de motores de aeronaves, como lâminas, fixadores, coletores de escape e bocais. Seu baixo coeficiente de expansão térmica também é adequado para aplicações em veículos espaciais.
Elétrica e eletrônica
A condutividade elétrica e a resistência ao calor do molibdênio são utilizadas em tubos de rede elétrica, grades de tubos de raios catódicos, tubos de micro-ondas, eletrodos de solda e outros elementos de tubos a vácuo capazes de operar a temperaturas superiores a 1.500°C.
Fabricação de vidros
O molibdênio é resistente ao vidro fundido e é usado em fornos de fusão de vidro e em componentes mecânicos como agitadores, tubulações, suportes de eletrodos e buchas de fibra. O molibdênio também oferece resistência à oxidação em composições de vidro com corantes que contêm óxidos de metais de transição.
Lubrificantes
A molibdenita (MoS2) é um lubrificante seco comum, eficaz em altas temperaturas, onde os lubrificantes líquidos se rompem. Ele protege as superfícies usinadas, reduz o atrito entre as peças móveis e atenua o desgaste e a gripagem em aplicações automotivas e industriais.
Pigmentos e revestimentos
O molibdato de chumbo e o molibdato laranja/vermelho são pigmentos que proporcionam cor e inibição de corrosão em tintas, plásticos, borracha e cerâmica. Outros compostos de molibdênio dão brilho e lustre quando usados em revestimentos decorativos metálicos.
Preços
Os preços do molibdênio flutuam com base na dinâmica de oferta e demanda do mercado. As médias mensais publicadas pela Platts Metals Week para o óxido de molibdênio de revendedores dos EUA em 2022 estão listadas abaixo:
- Janeiro: $17.60/lb
- Fevereiro: $19.10/lb
- Março: $19.50/lb
- Abril: $19.15/lb
- Maio: $18.85/lb
- Junho: $18.00/lb
- Julho: $17.25/lb
- Agosto: $15.00/lb
O preço do molibdênio em metais menores atingiu uma alta de $38/lb em 2005, antes de cair para uma baixa de $8/lb em 2016. O preço atual do molibdênio está abaixo da média histórica de 15 anos de $19,71/lb. Espera-se que a demanda significativa de molibdênio do setor de petróleo e gás mantenha os preços firmes.
Produção global
De acordo com o US Geological Survey, a produção mundial de minas de molibdênio em 2021 totalizou 290.000 toneladas métricas de teor de molibdênio. Os principais países produtores de molibdênio são:
- China: 110.000 toneladas métricas (38% da produção mundial)
- Chile: 64.000 toneladas métricas (22%)
- Estados Unidos: 38.000 toneladas métricas (13%)
- Peru: 20.000 toneladas métricas (7%)
- México: 15.000 toneladas métricas (5%)
As empresas que representam a maior parte do fornecimento global de molibdênio incluem Freeport-McMoRan (EUA), Codelco (Chile), China Molybdenum Co. Ltd. (China), Grupo México (México) e Anglo American (Reino Unido).
Reciclagem
A reciclagem de molibdênio contribui com uma quantidade significativa de suprimento a cada ano. A sucata de molibdênio é proveniente da fabricação de novos produtos, de procedimentos de usinagem, de peças em fim de vida útil e de materiais obsoletos.
O teor de molibdênio é recuperado de várias formas de sucata, como recortes de chapas, extremidades de barras, tocos de varetas de solda e outros sólidos ou resíduos. Até mesmo catalisadores usados podem ser reciclados para recuperar seus valores de molibdênio. De acordo com a International Molybdenum Association, aproximadamente 60% de molibdênio são provenientes de sucata reciclada.
Perguntas frequentes
Aqui estão as respostas para algumas perguntas frequentes sobre os produtos de molibdênio:
Quais são as principais vantagens de usar ligas de molibdênio?
O molibdênio aumenta a força, a dureza, a tenacidade e a resistência à fluência em altas temperaturas acima de 1.000°C. Ele também melhora a resistência à corrosão e a soldabilidade. Essas propriedades tornam as ligas de molibdênio adequadas para aplicações exigentes.
Quais setores dependem muito do molibdênio?
Os principais consumidores de molibdênio são os setores de construção, automotivo, geração de energia, aeroespacial, eletrônico e químico. Os produtores de aço inoxidável e de ligas são os primeiros usuários de molibdênio.
Em que formas o molibdênio metálico pode ser comprado?
O molibdênio metálico está disponível comercialmente na forma de barras, chapas, placas, fixadores, fios e componentes usinados. Os pós e outros compostos de molibdênio são usados para revestimentos, ligas, catalisadores e pigmentos.
Para que o molibdênio é usado no setor de petróleo?
Os aços inoxidáveis e de baixa liga contendo molibdênio têm excelente resistência à corrosão para operações de perfuração e nos ambientes agressivos encontrados nas refinarias. Os catalisadores de sulfeto de molibdênio também são fundamentais para o refino de petróleo bruto em frações mais leves.
É caro trabalhar com molibdênio?
A alta resistência e a condutividade térmica do molibdênio exigem mais energia para usinar e formar produtos de moagem. Os processos de fusão e liga do molibdênio também consomem bastante eletricidade. Esses fatores tornam o molibdênio mais caro do que outros metais.
O molibdênio é um recurso escasso?
O molibdênio é relativamente abundante na crosta terrestre e os recursos conhecidos devem exceder a demanda nas próximas décadas. O suprimento adicional de molibdênio vem da reciclagem de sucata metálica e de catalisadores usados. Os preços flutuam, mas a disponibilidade de molibdênio é geralmente confiável.
Conclusão
O molibdênio é um elemento exclusivo que oferece propriedades inatingíveis com outros metais. Suas ligas são essenciais para aplicações em temperaturas extremas, ambientes hostis e operações de missão crítica em que o desempenho e a segurança não podem ser comprometidos. Os produtos de molibdênio continuarão avançando a tecnologia em todas as esferas da sociedade moderna. A utilização inteligente dos recursos de fabricação desse metal e os protocolos de reciclagem adequados podem garantir que o molibdênio permaneça acessível e sustentável por muito tempo no futuro.