钼的用途及应用介绍
【钼的应用概况】
- 钼在钢铁工业中的应用居首要地位，占钼总消耗量的80％左右，其次是化工领域，约占10%。此外，钼也被用于电气和电子技术、医药和农业等领域，约占总消耗量的10％左右。
【合金领域】
- 钼在钢铁领域的消费量最大，主要用于生产合金钢（约占钼在钢铁消耗总量中的43%）、不锈钢（约23%）、工具钢和高速钢（约8%）、铸铁和轧辊（约6%）。钼大部分是以工业氧化钼压块后直接用于炼钢或铸铁，少部分则先熔炼成钼铁，然后再用于炼钢。钼作为钢的合金元素具有以下优点：提高钢的强度和韧性；提高钢在酸碱溶液和液态金属中的抗腐蚀性；提高钢的耐磨性；改善钢的淬透性、焊接性和耐热性。例如，含钼量为4%-5%的不锈钢往往用于诸如海洋设备、化工设备等侵蚀、腐蚀比较严重的地方。
- 以钼为基体加入其他元素（如钛、锆、铪、钨及稀土元素等）构成有色合金，这些合金元素不仅对钼合金起到固溶强化和保持低温塑性的作用，而且还能形成稳定的、弥散分布的碳化物相，提高合金的强度和再结晶温度。钼基合金因为具有良好的强度、机械稳定性、高延展性而被用于高发热元件、挤压磨具、玻璃熔化炉电极、喷射涂层、金属加工工具、航天器的零部件等。
【化工领域】
- 润滑剂：二氧化钼是一种良好的固体润滑剂，因为它的摩擦系数很低，屈服强度很高，能在真空和各种超低温、高温下正常使用，因而被广泛应用于燃气轮机、齿轮、模具、航空航天、核工业等领域。
- 催化剂：钼的化合物是用途最广的催化剂之一，被广泛应用到化学、石油、塑料、纺织等行业。例如：二硫化钼具有抗硫性质，可以在一定条件下催化一氧化碳加氢制取醇类物质，是很有前景的C1化学催化剂；钼与钴、镍结合用作石油提炼预处理的催化剂。其他常见的含钼催化剂有：二硫化钼、氧化钼、钼酸盐、仲钼酸铵等。
- 颜料：铬黄和镉黄为当今世界最常用无机黄颜料，但是铅、铬、镉都有毒，而钼黄不仅无毒，还具有鲜艳的色泽，光、热稳定性也好，因而被用于颜料和墨水、塑料、橡胶产品及陶瓷中。
- 有机聚合物的阻燃剂和消烟剂：在卤代聚脂中加入3%-4％的三氧化钼，可使临界氧指数提高3％-4％，燃烧时碳的生成量增加4％左右，使烟雾量减少3%。
- 缓蚀剂：钼酸盐毒性非常低，对添加在缓蚀剂中的有机添加剂的腐蚀性很弱，常用在空调冷却水和加热系统的构造中，防止低碳钢被腐蚀。
【电子电气领域】
- 钼具有良好的导电性和耐高温性，热膨胀系数与玻璃相近，被广泛用于制造螺旋灯丝的芯线、引出线及挂钩等部件。此外，钼丝也是理想的电火花线切割机床用电极丝，能切割各种钢材和硬质合金，其放电加工稳定，能有效提高模具精度。
- 单层的辉钼材料具有良好的半导体特性，有些性能超过现在广泛使用的硅和石墨烯，很有可能成为下一代半导体材料。美国加州纳米技术研究院已经成功使用MoS2制造出了辉钼基柔性微处理芯片，这个微芯片只有同等硅基芯片的20%大小，功耗极低，而辉钼制成的晶体管在待机情况下的功耗为硅晶体管的十万分之一，而且比同等尺寸的石墨烯电路更加廉价，其电路也有很强的柔性，极薄，可以附着在人体皮肤之上。
【医学领域】
- 钼是人体必需的微量元素之一，也是多种酶的组成部分，在机体的主要功能是参与硫、铁、铜之间的相互反应。适量的钼能够促进人体发育，增强氧在体内的储留下，抑制肿瘤，维护心肌的能量代谢，保护心肌，而钼的缺乏会导致龋齿、肾结石、克山病、大骨节病、食道癌等疾病，因而钼也被用于医药中，如钼酸铵这种药就主要用于长期依赖静脉高营养的患者。
【畜牧领域】
- 钼的生物学作用主要是依靠作为动物体内某些含钼酶类的组成成分，间接影响酶的生物学活性来实现的。除此之外，钼元素在反刍动物营养代谢中发挥着特殊的作用，一方面，钼作为反刍动物瘤胃微生物硝酸盐氧化酶的组成成分，直接参与瘤胃中饲料硝酸盐的转化，另一方面，钼作为硫酸盐氧化酶的辅助因子对瘤胃微生物有刺激作用，这有助于反刍动物对粗纤维类物质的消化，进而促进反刍动物的生长。所以，当牧草和饲料中钼元素含量不足时，就需要按照严格的营养需要和工艺技术要求，将钼元素添加剂加入饲料中，达到满足动物需要的目的，最常见的例子就是在奶牛饲料中添加10mg/d的钼。
【农业领域】
- 钼为植物体内必须的“微量元素”之一，缺钼会影响植物正常生长。作为植物生长所必须的微量元素，钼不仅能促进植物对磷的吸收，还能加速植物体内醇类的形成与转化，提高植物叶绿素和维生素丙的含量，提高植物的抗旱、抗寒以及抗病能力。鉴于钼对植物的重要性，很多国家已经开始生产和使用含钼的微量肥料，例如我国湖南长沙县南华乡用钼酸铵拌种，花生增产32.2％，黑龙江国营农场对大豆施用钼肥，大豆增产10％左右。
钼选矿冶炼工艺
【钼矿的选矿方法】
- 钼矿的选矿方法主要是浮选法，工艺流程如下：
- 浮选法回收的钼矿物是辉钼矿。浮选药剂以非极性油类作捕收剂，同时添加起泡剂。为了保证钼精矿质量，有时需要进一步分离钼精矿中所含的铜、铅、铁等重金属矿物和氧化钙以及炭质矿物，如使用硫化钠、硫氢化钠、氰化物或铁氰化物抑制铜和杂质含量。
【钼精矿的冶炼工艺】
- 钼精矿冶炼主要采用以下几种方法：
- 氧化焙烧：将辉钼矿进行焙烧得到钼焙砂，然后通过升华法或湿法制得三氧化钼，用氨浸出时生成钼酸铵进入溶液，与不溶物加以分离。溶液经浓缩结晶得到钼酸铵晶体，或加酸酸化生成钼酸沉淀，从而与可溶性杂质分离。二者经煅烧后都生成纯净的三氧化钼，然后用氢还原法生产金属钼。根据焙烧设备或添加组分的不同，可将该方法分为回转窑焙烧工艺、反射炉焙烧工艺、多膛炉焙烧工艺、流化床焙烧工艺、闪速炉焙烧工艺。该方法会产生大量的烟气，污染环境，钼回收率较低，伴生的稀有元素铼几乎全部随着烟气跑掉，不适合处理低品位矿石和复杂矿。
- 硝酸浸出法：在高压釜内使MOS2氧化为可溶性钼酸盐，该方法主要是消耗廉价的氧化剂-空气或纯氧。该方法需要高温高压，对反应设备要求高，反应条件可靠，生产技术难度大，浸出过程的工艺条件也较难控制，生产过程中也存在一定的安全隐患，目前国内已暂停使用该方法。
- 次氯酸钠浸出法：主要用于处理低品味中矿、尾矿的浸出。在氧化浸出过程中，次氯酸钠本身也会缓慢分解析出氧，其他一些金属硫化物也会被次氯酸钠氧化，这些金属的离子货氢氧化物又会与钼酸根生产钼酸盐沉淀，促进溶液的钼又返回到渣中。该方法反应条件温和，生产易于控制，对设备要求不高，但原料次氯酸钠消耗量大而造成生产成本过高。
- 电氧化浸出法：是由次氯酸钠法改进而来，该方法是将已经浆化的辉钼矿物料加入到装有氯化钠溶液的电解槽中，在电氧化过程中，阳极产物Cl2又与水反应，生产次氯酸根，次氯酸根再氧化矿物中的硫化钼，使钼以钼酸根形态进入溶液中。该方法继承了次氯酸钠浸出率高、反应条件温和、无污染的特点，并且能够较为方便的控制、调节反应的方向、限度、速率。
- 目前也出现了一些新方法，如辉钼矿精矿不经氧化焙烧，直接用氧压煮法或细菌浸出法提取纯三氧化钼。对低品位氧化矿用硫酸浸出，从溶液中用离子交换法或萃取法提取纯三氧化钼。
钼回收利用和再生钼产业发展情况
【钼回收利用情况】
- 随着钼行业的不断发展，钼原料消耗越来越大，可采资源越来越少，为了保护环境，提高钼资源利用率，自上世纪80年代中期开始，发达国家就开始关注钼再生资源特别是含钼的废催化剂的利用价值，像美国在1995年从废催化剂中回收的钼已达3800吨，占总供给量30%左右。此外，钼再生资源中钼的含量通常高于钼矿石，从中提取钼及其他金属的成本低于从矿石中提取，能源消耗也比较低，废气排放量也小，因而钼的回收利用成为了钼行业的关注点。
- 目前，钼的二次资源主要有两个来源，一是钼冶金过程中产生的含钼废渣、废液等，二是钼金属制品生产过程中产生的废料和用过的含钼化学制品或者材料。根据国际钼协的报道，2011年，将近8万吨钼被回收利用，约占钼总消费量的四分之一，由此可见，回收利用的钼资源已经成为钼供应链上重要的一部分。国际钼协预测，到2020年，钼回收量将达到110000吨，约占钼供应总量的27%，到2030年，这一比例将会达到35%左右。回收的钼约60%用于制造不锈钢，其余则用于制造合金工具钢，超合金，高速钢，铸钢和化学催化剂。
【钼回收利用方法】
- 目前，钼废料再回收利用的方法也很多，但一般都以火法为主，湿法为辅，常见的方法有如下几种：
- 升华法：这是一种基于金属钼在一定温度下能氧化成三氧化钼并升华而捕集回收的方法，回收率可达98％。该方法主要用于废钼粉、钼条、钼片、钼丝、钼铼合金、高速钢磨细废料的回收利用。
- 锌熔法：该方法主要通过加热、蒸馏、焙烧回收硬质合金和超合金废料中的合金元素，如钴（回收率达97％）、钼（回收率达96.2％）、钨（回收率达98.4％）。
- 氧化焙烧一酸浸出法：该方法主要用于含钼催化剂的回收利用，钴和钼回收率分别为97％和95％。
- 碳酸钠焙烧一浸出法：该方法也主要用于含钼废催化剂回收，但主要回收钴和镍，它们的浸出率都在90％以上。
- 碱浸出法：主要用于含钼镍废催化剂的再生回收，钼、铝、镍的浸出率分别为96.9％、86.7％及90.1％。
【我国再生钼行业发展情况】
- 我国钼回收利用起步较晚，回收率也比较低。发达国家钼选矿回收率高达90%以上，钼矿的精矿品味大于52%，而我国钼选矿回收率为80%-87%，钼精矿品味为45%-52%。此外，我国钼回收利用面也比较窄，主要是将含钼废催化剂和含钼废渣及金属制品生产中的下脚料经过化学处理制取钼酸钠或钼酸铵。
- 近些年来，我国钼的产量和消费量稳步增加。随着我国机械、航空、工业、铁道等行业的快速发展，对特种钢的需求将会增加，钼的消费量会进一步增长，为了保护我国的钼资源和环境，满足国内钼需求，实现经济可持续发展，国家不断出台措施限制钼开采和出口，我国钼行业也应该高度重视钼资源回收利用，加强研究和引进先进钼回收技术，提高钼和有价金属元素的综合回收率，变资源优势为技术优势。
