Origine du molybdène métallique : du minerai de molybdénite au produit raffiné
Jan 30, 2024
Le molybdène, numéro atomique 42, était en service des siècles avant que quiconque connaisse son existence. Les forgerons japonais ont allié l'acier contenant du molybdène- dans des lames d'épée au 14ème siècle, et les minéralogistes européens du 16ème siècle ont regroupé la molybdénite avec le graphite, la galène et le plomb en raison de son apparence, de son toucher doux et gras et de sa capacité à laisser une marque sur le papier. Le métal n’a été isolé qu’après que cette confusion ait été résolue en laboratoire.
Identification et isolement
En 1754, le chimiste suédois Bengt Andersson Qvist examina la molybdénite et montra qu'elle ne contenait pas de plomb, ce qui la distinguait de la galène. En 1778, Carl Wilhelm Scheele découvrit que l'acide nitrique attaquait la molybdénite pour donner un oxyde blanc tout en laissant le graphite intact, ce qui le distinguait du graphite. En 1781, Peter Jacob Hjelm réduisit cet oxyde avec du carbone et obtint un bouton métallique, le premier métal à base de molybdène produit.
La molybdénite comme minerai primaire
La molybdénite, MoS2, est le minerai dominant. On le trouve dans les systèmes porphyriques de cuivre, où il est récupéré comme sous-produit de la flottation du cuivre, et dans les veines de quartz exploitées uniquement pour le molybdène. Parce que le MoS2 est naturellement hydrophobe, il flotte facilement, de sorte que les concentrateurs atteignent 90 % de MoS2 ou plus dans le circuit le plus grossier, puis utilisent un rebroyage et plusieurs étapes de nettoyage pour atteindre la plage de 85 à 95 % de MoS2 typique du concentré prêt à la fonderie.
Du concentré à l’oxyde technique
Le concentré est grillé dans des fours à plusieurs-foyers ou à lit fluidisé-à environ 550 à 650 C. Le sulfure est oxydé en oxyde de molybdique, MoO3, qui est volatilisé et collecté sous forme d'oxyde de qualité technique, généralement 57 à 61 % de Mo. Les impuretés telles que le cuivre, le plomb et le rhénium sont gérées à ce stade. Le rhénium rapporte au torréfacteur les gaz dégagés- et est récupéré séparément, ce qui fait que l'économie du torréfaction dépend des deux flux de métaux.
Poudre métallique et produit dense
Le molybdène métallique est produit principalement par réduction par l'hydrogène d'oxyde purifié en deux étapes : MoO3 en MoO2 à environ 500 à 600 C, puis MoO2 en métal entre 1 000 et 1 100 C. La poudre fine est ensuite compactée et frittée, ou fondue dans un four à arc sous vide ou à faisceau d'électrons pour les gros lingots. Les barres, feuilles et plaques denses suivent le chemin thermomécanique habituel, et les produits laminés sont commandés selon la norme ASTM B386 pour les plaques, feuilles, bandes et feuilles et ASTM B387 pour les barres, tiges et fils.
| Propriété ou grade | Valeur |
|---|---|
| Numéro atomique | 42 |
| Point de fusion | 2623 C |
| Densité à 20 C | 10,2 g/cm3 |
| Structure cristalline | Corps-cubique centré |
| Désignation de la nuance non alliée | 360 |
| Composition nominale du TZM | Mo-0,5Ti-0,08Zr-0,02C |
Notes d'achat sur l'origine et la pureté
L’origine importe moins pour le molybdène que pour le niobium, car les opérations de cuivre porphyrique répartissent l’offre sur plusieurs continents, mais le parcours de transformation compte beaucoup. Le produit de la métallurgie des poudres contient un niveau caractéristique de carbone et d'oxygène qui suit la pratique de réduction, tandis que le matériau fondu sous vide-est plus faible en matières volatiles. Les acheteurs qui usinent davantage le molybdène en électrodes, écrans ou cibles de pulvérisation doivent spécifier les limites interstitielles, la taille des grains et la tolérance de planéité ou de cambrure en plus de la qualité standard, car ces trois variables déterminent le rendement dans les opérations en aval.
Foire aux questions
Q:Qui a isolé le premier le molybdène métallique ?
R : Peter Jacob Hjelm a réduit l'oxyde de molybdique avec du carbone en 1781, trois ans après que Carl Wilhelm Scheele ait établi la chimie de l'oxyde de molybdénite.
Q:Quel est le principal minerai de molybdène ?
R : Molybdénite, MoS2, récupérée soit comme sous-produit de la flottation du cuivre porphyrique, soit à partir de veines primaires de molybdène.
Q:Comment le molybdène métallique est-il fabriqué à partir du minerai ?
R : La torréfaction convertit le concentré de sulfure en oxyde molybdique technique, et la réduction par l'hydrogène de l'oxyde purifié donne une poudre métallique qui est frittée ou fondue en un produit dense.
Q:Quelles normes ASTM couvrent les produits des usines de molybdène ?
R : ASTM B386 couvre les plaques, les feuilles, les bandes et les feuilles et ASTM B387 couvre les barres, les tiges et les fils ; l'alliage 360 est la nuance non alliée et TZM est la nuance Mo-0,5Ti-0,08Zr-0,02C.
Q:Pourquoi la qualité du concentré de molybdène est-elle importante ?
R : Une teneur plus élevée en MoS2 dans le concentré réduit la charge du torréfacteur par tonne d'oxyde et réduit les éléments de pénalité qui doivent être éliminés avant la production de poudre.
Q:Le rhénium fait-il partie de la chaîne de valeur du molybdène ?
R : Oui. Le rhénium est récupéré à partir du gaz de torréfaction-, de sorte que le prix du concentré de molybdène est comparé à celui des deux flux de métaux.
