Le molybdène (souvent appelé «molybdène») est apprécié comme agent d'alliage dans les aciers inoxydables en raison de sa force, de sa résistance à la corrosion et de sa capacité à conserver sa forme et à fonctionner à des températures élevées.
Propriétés
- Symbole atomique: Mo
- Numéro atomique: 42
- Catégorie d'élément: Métal de transition
- Densité: 10,28 g / cm3
- Point de fusion: 4753 ° F (2623 ° C)
- Point d'ébullition: 8382 ° F (4639 ° C)
- Dureté de Moh: 5,5
Caractéristiques
Comme les autres métaux réfractaires, le molybdène a une densité et un point de fusion élevés et résiste à la chaleur et à l'usure. À 2623 ° C (4753 ° F), le molybdène a l'un des points de fusion les plus élevés de tous les éléments métalliques, tandis que son coefficient de dilatation thermique est l'un des plus bas de tous les matériaux d'ingénierie. Le moly a également une faible toxicité.
Dans l'acier, le molybdène réduit la fragilité et améliore la résistance, la trempabilité, la soudabilité et la résistance à la corrosion.
Histoire
Le métal molybdène a été isolé pour la première fois dans un laboratoire par Peter Jacob Hjelm en 1782. Il est resté principalement dans les laboratoires pendant une grande partie du siècle suivant jusqu'à ce qu'une expérimentation accrue avec les alliages d'acier montre les propriétés de renforcement des alliages de moly.
Au début du 20e siècle, les producteurs d'acier en plaques de blindage remplaçaient tungstène avec du molybdène. Mais la première application majeure du moly a été comme additif dans les filaments de tungstène pour les ampoules à incandescence, qui se développaient en cours d'utilisation pendant la même période.
La pénurie de tungstène pendant la Première Guerre mondiale a entraîné une croissance de la demande d'aciers au molybdène. Cette demande a entraîné l'exploration de nouvelles sources et la découverte conséquente du gisement Climax au Colorado en 1918.
Après la guerre, la demande militaire a diminué, mais l'avènement d'une nouvelle industrie - l'automobile - a accru la demande d'aciers à haute résistance contenant du molybdène. À la fin des années 1930, le moly était largement accepté comme matériau métallurgique technique.
L'importance du molybdène pour les aciers industriels a conduit à son émergence comme produit d'investissement dans début du 21e siècle, et en 2010, le London Metal Exchange (LME) a présenté ses premiers contrats à terme sur le molybdène contrats.
Production
Le molybdène est le plus souvent produit comme sous-produit ou coproduit de cuivre, mais quelques mines produisent du moly comme produit primaire.
La production primaire de molybdène est exclusivement extraite de la molybdénite, un minerai sulfuré, qui a une teneur en molybdène comprise entre 0,01 et 0,25%.
Le molybdène métallique est produit à partir d'oxyde molybdique ou de molybdate d'ammonium par un processus de réduction de l'hydrogène. Mais, pour extraire ces produits intermédiaires du minerai de molybdénite, il faut d'abord le broyer et le flotter pour séparer le sulfure de cuivre de la molybdénite.
Le sulfure de molybdène résultant (MoS2) est ensuite torréfié entre 500 et 600 ° C (932-1112 F °) pour produire un concentré de molybdénite grillé (MoO3, également appelé concentré technique de molybdène). Le concentré de molybdène torréfié contient au moins 57% de molybdène (et moins de 0,1% de soufre).
La sublimation du concentré conduit à l'oxyde molybdique (MoO3) qui, grâce à un processus de réduction de l'hydrogène en deux étapes, produit du molybdène métallique. Dans la première étape, MoO3 est réduit en dioxyde de molybdène (MoO2). Le dioxyde de molybdène est ensuite poussé à travers un tube à écoulement d'hydrogène ou des fours rotatifs à 1000-1100 C ° (1832-2012 F °) pour produire une poudre métallique.
Le molybdène produit comme sous-produit du cuivre à partir de gisements de porphyre de cuivre, comme le gisement de Bingham Canyon en Utah, est retiré sous forme de disulfate de molybdène lors de la flottation du minerai de cuivre en poudre. Le concentré est torréfié pour produire de l'oxyde molybdique, qui peut être soumis au même processus de sublimation pour produire du molybdène métallique.
Selon les statistiques de l'USGS, la production mondiale totale était d'environ 221 000 tonnes en 2009. Les principaux pays producteurs étaient la Chine (93 000 tonnes), les États-Unis (47 800 tonnes), le Chili (34 900 tonnes) et le Pérou (12 300 tonnes). Les plus grands producteurs de molybdène sont Molymet (Chili), Freeport McMoran, Codelco, Southern Copper et Jinduicheng Molybdenum Group.
Applications
Plus de la moitié de tout le molybdène produit se retrouve comme agent d'alliage dans divers aciers de construction et inoxydables.
L'International Molybdenum Association estime que les aciers de construction représentent 35% de la demande totale de molybdène. Le molybdène est utilisé comme additif dans les aciers de construction en raison de sa résistance à la corrosion, de sa résistance et de sa durabilité. Étant particulièrement utiles pour protéger les métaux contre la corrosion chloridique, ces aciers sont utilisés dans large éventail d'applications en milieu marin (par exemple, plates-formes pétrolières offshore), ainsi que le pétrole et le gaz pipelines.
Les aciers inoxydables représentent encore 25% de la demande de molybdène, ce qui valorise la capacité du métal à renforcer et à inhiber la corrosion. Parmi de nombreuses autres utilisations, les aciers inoxydables sont utilisés dans les usines pharmaceutiques, chimiques et de pâtes et papiers, les camions-citernes, les pétroliers océaniques et les usines de dessalement.
Les aciers rapides et les superalliages utilisent du moly pour renforcer, augmenter la dureté et la résistance à l'usure et à la déformation à des températures élevées. Les aciers rapides sont utilisés pour former des forets et des outils de coupe, tandis que les superalliages sont la production de moteurs à réaction, de turbocompresseurs, de turbines de production d'électricité, ainsi que dans les secteurs chimique et pétrolier les plantes.
Un petit pourcentage de moly est utilisé pour augmenter la résistance, la dureté, la température et la tolérance à la pression de la fonte et les aciers qui sont utilisés dans les moteurs d'automobiles (plus particulièrement pour fabriquer des culasses, des blocs moteurs et des gaz d'échappement) collecteurs). Ceux-ci permettent aux moteurs de chauffer plus chaudement et, par conséquent, de réduire les émissions.
Le métal de molybdène de haute pureté est utilisé dans une gamme d'applications allant des revêtements en poudre aux cellules solaires et aux revêtements pour écrans plats.
Environ 10 à 15% du molybdène extrait ne se retrouve pas dans les produits métalliques mais est utilisé dans les produits chimiques, le plus souvent dans les catalyseurs des raffineries de pétrole.