Добыча и обработка молибдена: от руды к металлу — технический обзор

Молибден — серебристо-белый переходный металл (атомный номер 42) с плотностью 10,2 г/см³, точкой плавки 2610 °C и кипения 5560 °C. Технологии добычи и рафинирования эволюционируют с 1916 года, когда открыли первый коммерческий месторождение — шахта Climax у Лидвилля, штат Колорадо. В статье детально описан полный цепочка поставок: от открытой или подземной добычи до конечного металлического продукта.

Молибден в основном добывают в Америке, Азии и бывшем советском блоке. Крупнейшие производители: США, Канада, Чили, Перу, Мексика, Китай и Россия. По данным USGS (2008), мировые подтвержденные запасы ~19 млн тонн. Китай лидирует по запасам, следом США и Чили. Крупнейшие операции добывают более 50 000 т руды в сутки.

Добыча молибдена

Молибден встречается в нескольких минералах, но промышленное производство опирается почти исключительно на молибденит (MoS₂). Хотя молибденит может встречаться отдельно, он почти всегда сплетен с сульфидами меди. Содержание Mo в руде обычно 0,01–0,25%.

Рудные тела классифицируют по экономическим приоритетам: основная руда (только молибденит), сопутствующая руда (сначала медь, молибден — второстепенный), симбиотическая руда (оба минерала коммерчески жизнеспособны).

Наземные залежи обычно развивают открытым способом, глубокие — подземным блоковым сходом. При блоковом сходе крупные блоки руды подрываются снизу и обрушиваются под гравитацией, обеспечивая непрерывную переработку на поверхности.

Обработка молибдена

1. Дробление и помол

Сырой руду дробиют до гравийной фракции, затем помалят в шаровой мельнице до тонкого порошка для последующего разделения.

2. Флотация

В флотации помолотую руду смешивают с реагентами и водой. Легкий молибденит поднимается пеной на поверхность и снимается, а пустая порода оседает на дно. Концентрат содержит 85–92% MoS₂. Кислотная выщелачивание может применяться для удаления меди, свинца и других примесей.

3. Обжиг

Концентрат MoS₂ обжигают при 500–650 °C для получения триоксида молибдена (MoO₃). Ключевые реакции:

2 MoS₂ + 7 O₂ → 2 MoO₃ + 4 SO₂
MoS₂ + 6 MoO₃ → 7 MoO₂ + 2 SO₂
2 MoO₂ + O₂ → 2 MoO₃

Обжиг в много камерной печи с противотоковым газом; вращающиеся перегородки обеспечивают равномерность. Диоксид серы улавливают десульфуризацией или известковым промыванием, получая продукт с ≥57% Mo и <0,1% S, пригодный для легирования и дальнейшей переработки.

Извлечение рения

Некоторые молибденитовые концентраты, часто побочные продукты медной добычи, содержат до 0,10% рения. Стадия обжига — основной промышленный способ извлечения этого редкого металла, высокоценного для специальных сплавов.

Производство ферромолибдена

Примерно 30–40% промышленного MoO₃ восстанавливают до ферромолибдена (FeMo) реакцией MoO₃ с железной рудой и восстановителями — ферросилицием и алюминием. Полученные слитки весом несколько сотен кг содержат 60–75% Mo и далее дробят до нужной фракции для производства сплавов.

Продвинутые молибденовые химикаты

Примерно четверть мирового MoO₃ превращают в специальные химикаты. Чистый MoO₃ получают сублимацией, мокрые процессы дают аммоний молибдат и молибдаты. Эти промежуточные продукты кристаллизуют или осаждают для высокочистых продуктов для электроники, стекла, металлургии.

Производство металлического молибдена

Восстановление MoO₃ или аммоний молибдата до металлического Mo — двухстадийное водородное восстановление. Первая стадия: MoO₃ → MoO₂ при 450–650 °C; вторая: MoO₂ → Mo при 1000–1100 °C. Современные роторные печи обеспечивают непрерывную загрузку и повышенную производительность.

Заключение

Надеемся, этот обзор прояснил путь молибдена от руды к сплаву. Для более глубоких технических деталей или закупки качественных рефрактёрных металлов посетите Advanced Refractory Metals (ARM), штаб-квартира в Лейк-Форест, Калифорния. ARM поставляет вольфрам, молибден, тантал, рений, титан, цирконий по всему миру по конкурентным ценам.