Месторождения и производство молибдена
Молибден – это переходный металл, имеющий светло-серый цвет. Относится к редким элементам, так как его содержание в недрах земли составляет порядка 0,001%, что существенно меньше содержания вольфрама, кобальта, олова.
Содержание металла в рудах крайне мало. Так, если его процентная концентрация в руде достигает 1%, то такую руду принято считать богатой. Сегодня известно порядка 20 минералов молибдена, из которых наиболее распространенными являются четыре: молибденит (MoS2), повеллит (СаМоО4), молибдит (Fe(MoO4)3·nH2O), а также вульфенит (PbMoO4). Из указанных минералов наивысшая ценность принадлежит именно молибдениту, в котором концентрация металла максимальная – порядка 60%. В связи с таким высоким процентным содержанием молибдена, данный минерал выступает основным сырьем для получения ферромолибдена, которому отведена роль легирующего вещества, добавляемого к стали.
| Характеристика | Значение |
|---|---|
| Свойства атома | |
| Название, символ, номер | Молибде́н / Molybdaenum (Mo), 42 |
| Атомная масса (молярная масса) | 95,96(2)[1] а. е. м. (г/моль) |
| Электронная конфигурация | [Kr] 4d5 5s1 |
| Радиус атома | 139 пм |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 130 пм |
| Радиус иона | (+6e) 62 (+4e) 70 пм |
| Электроотрицательность | 2,16 (шкала Полинга) |
| Электродный потенциал | -0,2 |
| Степени окисления | 6, 5, 4, 3, 2 |
| Энергия ионизации (первый электрон) | 684,8 (7,10) кДж/моль (эВ) |
| Термодинамические свойства простого вещества | |
| Плотность (при н. у.) | 10,22 г/см³ |
| Температура плавления | 2890 K |
| Температура кипения | 4885 K |
| Уд. теплота плавления | 28 кДж/моль |
| Уд. теплота испарения | |
| Молярная теплоёмкость | 23,93[2] Дж/(K·моль) |
| Молярный объём | 9,4 см³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | кубическая объёмноцентрированая |
| Параметры решётки | 3,147 Å |
| Температура Дебая | 450 K |
| Прочие характеристики | |
| Теплопроводность | (300 K) 138 Вт/(м·К) |
| Номер CAS | 7439-98-7 |
Месторождения молибдена
Началом добычи молибденовых руд считается вторая половина 19 ст. Однако, на протяжении достаточно длительного времени, вплоть до первой мировой войны, промышленная добыча металла велась только на территории некоторых стран (Австралия и Норвегия). Добывался он в относительно незначительных количествах, которые не превышали несколько десятков тонн. В 20-х годах 20 века во всем мире было произведено 800 тонн молибдена.
Месторождения молибдена также разделяются согласно генетическим типам, которых существует всего два: гидротермальный и скарновый.
Стоит сказать, что на территории развитых стран при разработке месторождений преимущество отдают штокверковым молибденовым и медно-порфировым месторождениям. Первые из них характеризуются крупными плутонами умеренно кислы гранитоидов, со штоками и дайками порфировых пород. Формирование залежей происходит в несколько стадий под воздействием гидротермальных условий. Огромная роль в формировании залежей отводится тектоническим разломам.
Сегодня месторождения молибдена разрабатываются во многи уголках мира. Наиболее крупными месторождениями славятся такие страны, как США, Мексика, Чили, Канада, Австралия, Норвегия, Россия. Армения владеет количеством молибденовых залежей, превышающим 7% всех его мировых запасов. Стоит отметить, что Каджаранское медно-молибденовое месторождение в своих недрах хранит около 90% из них.
| Страна | Залежи тис. тн |
|---|---|
| США | 2700 |
| КНР | 3000 |
| Чили | 1905 |
| Перу | 850 |
| Канада | 95 |
| Россия | 360 |
| Мексика | 135 |
| Армения | 635 |
| Иран | 120 |
| Монголия | 294 |
| Узбекистан | 203 |
| Болгария | 10 |
| Казахстан | 130 |
| Киргизия | 100 |
| Прочие | 1002 |
Производство молибдена
Молибден производится путем окислительного обжига стандартных молибденитовых концентратов, в составе которых содержание чистого вещества, без учета присутствующих примесей, достигает 47-50%. Во время данного процесса температура поддерживается в районе 570-600 0 С. Для этого используются многоподовые печи или печи кипящего слоя.
Однако, это, можно сказать, финишная прямая на пути получения вещества. Предшествующим этому этапом является обогащение руды флотационным методом. Перед флотацией осуществляется дробление руды. Данный процесс позволяет на выходе получить концентрат, в котором содержится порядка 10% вещества. После этого осуществляется следующий этап флотации уже полученного концентрата – селективная, при которой применяются специальные реагенты, в результате чего путем селективного отделения от других сульфидов удается получить МоS2. Для получения молибденового концентрата высокого качества, содержание молибдена в котором достигает 48-58%, весь производственный цикл повторяется 5-6 раз, используя при этом промежуточное измельчение.
Главное место среди всех этапов химической переработки концентрата отводится обжигу, позволяющему удалить нежелательные примеси в виде серы, воды, а также остаточных частиц флотореагентов. В случае присутствия в составе концентрата рения, во время обжига получается летучий оксид Re2O7, удаляющийся вместе с печными газами.
Таким образом, при обжиге дисульфид молибдена окисляется до триоксида 2MoS2 + 7O2 = 2MoO3 + 4SO2. Кроме этого, в процессе также происходит много побочных реакций, которые имеют существенное влияние на дальнейшее получение молибдена:
На то, насколько эффективным будет обжиг, влияет ряд факторов, основным их которых выступает степень измельчения концентрата.
Полученный с содержанием молибденового ангидрида огарок переводится в парамолибдат аммония или чистый MoO3, которые в последствии позволяют получить любые молибденовые соединения, даже с максимальной очисткой.
При получении металла также пользуется популярностью аммиачный способ, суть которого заключается в растворении молибденового ангидрида в 8-10% водном аммиаке. При этом большая часть содержащихся в огарке примесей, остаются нерастворенными. Этот метод при определенных условиях позволяет получить около 80-95% молибдена. Та часть MoO3, которая осталась в огарке, перерабатывается дополнительно.
Еще одним способом, позволяющим получить металл, является возгонка из огарков при температурах 900-1000 0 С. Посредством данного метода возможно получить на 99,95% чистый MoO3.
Для получения металлического молибдена используется восстановительный метод, когда восстановление MoO3 происходит в токе сухого водорода. Для этого процесса применяют специальные трубчатые печи, температура в которых достигает на первой стадии восстановления 700 0 С, а на второй – 1000 0 С.
Производство молибдена в России
Российская Федерация славится достаточно богатыми залежами данного металла. По некоторым данным, их количество на территории российского государства превышает 2 млн тонн. Это позволяет стране занять шестое место в мировом рейтинге государств по масштабу минерально-сырьевой базы, пропустив вперед Чили, США, Китай, Канаду и Перу. Однако, России принадлежит всего порядка 2% от мирового горного производства металла.
Главным образом, на территории России разрабатываются штокверковые молибденовые, медно-порфировые, скарновые и жильные месторождения. Руда, добываемая на территории российского государства, не уступает по качеству зарубежным, однако имеет некоторые структурные отличительные особенности.
Основные запасы молибдена на территории России сосредоточены на юге Сибири. Именно там расположено 3/4 всех залежей государства и находится абсолютное большинство эксплуатируемых месторождений. Также запасами металла славится и Восточно-Забайкальская металлогеническая провинция, где локализировано порядка 1/3 части всех государственных запасов. Около 3% молибдена в России сосредоточено в богатых рудах (Жирекенское месторождение).
В 2012 году наблюдалось увеличение количества проводимых геологоразведочных работ на двадцати месторождениях. Тогда России удалось произвести 4939 тонн металла, однако, данный показатель был на 18% ниже показателя 2011 года.
Основные производители молибдена обеспечивают около 95% отечественного горного производства металла. К ним относятся добывающие компании ООО «Сорский ГОК» и ОАО «Жирекенский ГОК».
Производство молибденовых концентратов в российском государстве осуществляется обогатительными фабриками, которые являются частью компаний ООО «Сорский ферромолибденовый завод» и ООО «Жирекенский ферромолибденовый завод».
Источник
Молибден добыча по странам
* данные US Geological Survey
Методы добычи и переработки молибденовых руд улучшались непрерывно с 1916 года, когда около Лидвилля, штат Колорадо, начала работать первая шахта по добыче данного металла. Сегодня, шахты по добыче молибдена, как основного, так и побочного продукта, имеются вдоль горных систем Северной и Южной Америк, в Китае и в странах СНГ. Производственные возможности многих из этих шахт позволяют перерабатывать до 50000 тонн руды в день. Горные предприятия по добыче молибдена работают с минимальными выбросами согласно строгим инструкциям по охране окружающей среды.
Предприятия по добыче молибдена как основного продукта были первыми, которые откликнулись на восстановление спроса в 2010 году, однако в 2011 году рост добычи молибдена как побочного продукта медных производств опередил увеличение производства на основных предприятиях.
Приблизительно шестьдесят новых проектов и развитие существующих производств могут в ближайшем будущем поставлять на мировой рынок дополнительно 240 тыс. тонн молибдена в год, а посему поставки на рынок гарантированы в долгосрочном периоде. В прошлом недостаточность производственных мощностей уже приводила к дефициту на рынке, однако дополнительные производства запущены, а дальнейшее увеличение объемов добычи ожидается за счет реализуемых в настоящее время проектов в Чили, Китае и США.
Объемы добычи молибдена сильно выросли в 2011 году, главным образом, вследствие возрастающей доступности металла, как побочного продукта. Принимая во внимание, что производители молибдена как основного продукта увеличили выпуск еще в 2010 году, производители побочного продукта объявили о более сильном росте в годовом исчислении в 2011 году – почти 13%. Причиной такого роста стали высокие цены на медь на мировом рынке. Объем добычи молибдена от основных производителей, тем временем, увеличился более чем на 2% в 2011 году.
По данным Геологической службы США, объемы добычи молибдена в мире в 2011 году составили 269 тыс. тонн, что на 9,7% больше показателя 2010 года. При этом доля Китая в мировой добыче составила 39,2%, США — 25,2%, Чили — 15,2%, Перу — 7,1% и Мексики — 4,1%.
В 2012 году мощности шахт также были достаточны для того, чтобы удовлетворить спрос, в результате наблюдался излишек металла на мировом рынке. Доля поставок от производителей побочного продукта в общем объеме добычи молибдена, согласно оценкам, оказалась больше, чем предполагалось ранее.
Увеличение поставки молибдена на мировой рынок в 2012 году, по данным чилийской медной комиссии Cochilco, главным образом, произошло по причине роста основного производства данного производства в Китае. В 2013 году Cochilco прогнозирует наиболее существенное увеличение производства на медных рудниках компании Codelco в Чили и компании Grupo Mexico в Мексике.
Согласно оценкам, производство молибдена в Чили понизилось на 11% в 2012 году до 36400 тонн из-за падения производства на шахтах компании Codelco (-17,4%) и на руднике Collahuasi (-47,0%). В 2013 году производство молибдена в Чили должно увеличится на 17% до 42600 тонн.
Мировое производство рафинированного молидбена в 2012 году, по данным IMOA, выросло на 1,6% и составило 240,5 тыс. тонн. Излишек металла на рынке в 2012 году оценивается организацией в размере 4,0 тыс. тонн по сравнению с дефицитом в 0,4 тыс. тонн годом ранее.
Добыча молибдена в мире, тонн*
* данные US Geological Survey
В настоящее время в мире приблизительно 20% молибдена используются для производства нержавеющей стали, а доля конструкционной, инструментальной и других специальных сталей в потреблении молибдена вместе составляет около 57%. Оставшиеся 23% используются в модернизированных смазочных материалах, химических соединениях молибдена и как чистый металл.
Химические соединения молибдена используются в катализаторах, производстве полимеров, ингибиторах коррозии и высокоэффективных смазочных материалах. Молибденовые полуфабрикаты используются в качестве дополнений сплава к железу, стали, никелю и сплавам титана, они включают техническую окись молибдена, ферромолибден и металлические шарики. Продукция из молибдена включает в себя порошок, непосредственно металл и сплавы на основе молибдена и продукты на их основе.
Мировой спрос на молибден повысился более чем на 8% в течение 2011 года, а потребители продолжили возвращаться в рынок. Как и в случае с другими промышленными металлами, «встречные ветры», препятствующие росту спроса на молибден начали возникать во второй половине 2011 года. Страхи перед замедлением роста промышленого производства в Китае и неуверенность, окружающая европейский экономический рост, стали причиной снижения цен в течение 2011 года. Спрос, однако, продолжал оставаться на высоком уровне, особенно в странах СНГ и Азии, и увеличивался быстрее, чем ожидалось ранее.
В 2012 году изменение спроса на молибден было различным по регионам мира. После положительной динамики в первые два месяца года и краткого периода пополнения запасов производителями в апреле, настроения на китайском рынке были пессимистичными. Кроме того, китайцы были менее уверенны по перспективам роста в следующие несколько месяцев, потому что производители, согласно сообщениям, закончили большинство своих сезонных покупок в апреле.
В Европе спрос на молибден был на относительно низком уровне в 2012 году. Европейский производитель нержавеющей стали Damstahl сообщил, что спрос на молибден ослабел значительно в начале мая из-за уменьшения потребления конечных молидбеновых подуктов. В свою очередь, слабые внешние рынки стали главной причиной более низкого спроса на продукты из специальных сталей в Европе.
В США спрос на молибден в 2012 году продолжал оставаться на высоком уровне. Согласно данным Американского института железа и стали, в мае 2012 года, загрузка производственных мощностей у американских производителей стали достигла 78,4% – на почти 4% выше, чем годом ранее. К маю американское производство стали возросло почти на 7,4% по сравнению с 2011 годом. Это положительно сказалось на спросе на молибден, поскольку более чем 70% потребления данного металла происходится на стальной сектор.
По оценкам CPM Group, мировой спрос на молибден вырос почти на 5% в течение 2012 года. В 2013 году снижение темпов экономического роста в Китае приведет к замедлению роста спроса на молибден, однако, как ожидают, такое замедление будет частично компенсироваться увеличением потребления молибденовой продукции в других странах Азии и СНГ. Оба этих региона продемонстрировали двузначный рост спроса на молибден в 2011 году. В 2013 году, по мере восстановления мировой экономики, производители стали могут начать пополнять запасы молибдена, что обеспечит более выскоие темпы роста рынка данного металла относительно 2012 года.
В дальнейшей перспективе замедление экономического роста в Китае вызывает особый интерес у участников рынка молибдена. Официальная экономическая политика в КНР сейчас сосредотачивается на перебалансировании экономики от капиталовложений и ориентированности на экспорт к внутреннему потреблению.
Тем не менее, на Китай теперь приходится приблизительно 31% мирового спроса на молибден, и его темпы роста пока продолжают опережать рост в других странах. Согласно прогнозам Roskill, в то время как мировой спрос на молибден будет расти в среднем на 4,6% в год до 2016 года, средние темпы ежегодного увеличения китайского спроса составят 7,5%. Основными факторами роста станут увеличение потребления специальных сталей, содержащих молибден, рост применения молибдена в электростанциях и опреснительных установках, нефтедобыче и производстве и распределении газа, а также в комплектующих автомобилей. Большее применение молибденовых сталей, высокоэффективных сплавов и катализаторов, в совокупности с ростом в экономических системах стран БРИК и других стран в Азии и Южной Америке, также положительно скажется на росте спроса на молибден.
Производство и потребление молибдена в мире, тонн*
| год | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 |
| Всего производство | 227.9 | 211.8 | 225.6 | 236.7 | 240.5 |
| Всего потребление | 212.9 | 186.1 | 215.2 | 237.0 | 236.5 |
| Баланс рынка | 15.0 | 25.7 | 10.4 | -0.4 | 4.0 |
* данные International Molybdenum Association
Скачок цен на молибден пришелся на 2004-2005 годы, когда металл подорожал более чем в пять раз с 14-15 долл./кг до 70 долл./кг. Такой резкий скачок был вызван ростом спроса со стороны Китая и нехваткой металла на рынке по причине недостаточности производственных мощностей. В диапазоне 50-70 долл./кг цены на молибден продержались вплоть до конца 2008 года, когда в результате мирового экономического кризиса и снижения спроса, металл стал дешеветь. В результате в 2009 году цены на молибден откатились к уровню 25 долл./кг.
В 2010-2011 годах цены немного повысились, однако в 2012 году на фоне слабости экономики Еврозоны и замедления темпов роста экономики Китая снова упали до 25 долл./кг.
Цены на молибден, долл./кг
Согласно различным прогнозам, цены на молибен продолжат оставаться на уровне 25-30 долл./кг в 2013 году. В среднесрочной перспективе, ввиду того, что издержки производства металла на многих преприятиях в настоящее время сравнялись и даже оказались немного выше уровня мировых цен, закрытие ряда предприятий приведет к появлению дефицита молибдена на рынке и новому периоду роста цены. Однако, как полагают аналитики такое возможно не ранее 2014 года. При этом многое будет зависеть от темпов восстановления мировой экономики. По данным Cochilco, мировое производство рафинированного молидбена в 2013 году составит 299,0 тыс. тонн. Излишек металла на рынке в 2013 году составит 10,4 тыс. тонн.
Источник
