Чужое имя

Карандашный металл. Трудно сказать, когда люди научились искусству письма. Сначала человек еще каменного века высекал на скалах фигуры зверей и птиц, на которых охотился, затем стал изображать и события своей жизни. Это, по существу, и было зарождением письменности, т. е. условным изображением предметов, событий, мыслей.

До азбуки додумались далеко не сразу. Даже в наше время в такой огромной стране, как Китай, все еще существует в письменности система знаков - иероглифов; один знак обозначает не букву-звук, а целое слово, понятие, даже законченную мысль.

Много веков прожило человечество, пока в его обиходе появилась бумага. Писали на камнях, глиняных черепках, дощечках, покрытых слоем воска, папирусе, пергаменте... Писали инструментом вроде долота по камню, заостренной палочкой - по сырой глине, узким ножичком (стилосом) - по воску дощечек. Лишь потом перешли к карандашу и чернилам.

Глядя на современный карандаш, можно подумать, что это изделие века техники-XIX столетия. Однако карандашом, т. е. материалом, который на предмете - будь то плита, бумага, какая-нибудь плоскость - оставляет мажущий след, пользовались, оказывается, очень давно. Издавна научились заключать и сердечник карандаша в оболочку.

Сердечник современного карандаша из графита. Графит же для этой цели применяли и в древности. Однако в горах нередко попадались и другие, похожие на него минералы. Они также были мягки, имели серо-стальной блеск и состояли из чешуек. Их не отличали друг от друга, считали разновидностями одного и того же минерала. Сейчас он известен нам как сернистый свинец галенит. Греки называли его и другие материалы, оставлявшие мажущий след на предметах, "молибденой".

Свинцом пользовались еще народы древности. Его соединения с другими элементами, в частности с серой, были хорошо известны алхимикам средневековья. Поэтому-то три минерала, похожие друг на друга, считались одним и тем же материалом - соединениями свинца.

Подошло XVIII столетие - эпоха, когда химиками было открыто существование многих, до того времени неизвестных элементов.

Один из минералов, использовавшихся для изготовления сердечника карандаша, попал в лабораторию "неутомимого аптекаря" прославленного шведского химика Карла Вильгельма Шееле. Со свойственным ему энтузиазмом Шееле занялся исследованием. Прежде всего он стал пробовать на новом материале действие крепких кислот. В концентрированной азотной кислоте или, как тогда говорили, в "крепкой водке", минерал растворился, но в колбе при этом выпал белый осадок.

Исследовав продукты проведенной реакции, Шееле установил, что в растворе у него образовалась серная кислота, а в осадок выпала какая-то "особая белая земля". Поскольку "земля" эта обладала кислыми свойствами, ученый и назвал ее молибденовой кислотой, т. е. кислотой, полученной из минерала "молибдена". Высушив осадок, Шееле прокалил его и получил ангидрид - кислоту, лишенную воды. Сейчас хорошо знают, что ангидрид - это соединение элемента с кислородом. В те же времена химики четкого представления об этом не имели, да и кислород-то еще не был известен. Тот же Шееле впервые столкнулся с ним как с "огненным воздухом".

Накопленный опыт подсказал ученому, что для выделения элемента из ангидрида надо прокалить ангидрид с чистым углем. Но для подобного эксперимента у него не было подходящей печи. Тогда Шееле попросил другого шведского химика Гьёльма сделать это вместо него у себя в лаборатории. Гьёльм охотно взялся продолжить работу.

Лишенный чувства зависти, беззаветно преданный интересам науки, Шееле с волнением ждал результатов, и когда работа Гьёльма завершилась получением нового еще неизвестного элемента, Шееле написал ему: "Радуюсь, что мы теперь обладаем новым металлом - молибденом".

Так в 1781 году новый металл получил чужое имя, присвоенное ранее свинцу, от которого он сильно отличался. Полученный Гьёльмом металл не был чистым - в нем содержалось значительное количество углерода, ведь для его получения химик использовал прокаливание с углем.

Уже после смерти обоих первооткрывателей знаменитый их соотечественник И. Берцелиус, восстанавливая молибденовый ангидрид не углем, а водородом, получил чистый молибден. Этим ученый не ограничился: он подробно изучил состав и свойства "особой белой земли" Шееле-молибденовой кислоты - и определил атомный вес нового элемента.

Молибден занял место в семье металлов.

Фосфорный ревизор. Очень долго молибден не находил себе применения. Чистый металл при длительном хранении на воздухе совершенно не изменялся - действию атмосферы и влаги противостоял прекрасно. Однако при нагревании всего лишь до 500° он легко соединялся с кислородом и полностью переходил в порошкообразное желтоватое вещество - трехокись молибдена, или молибденовый ангидрид. Интересно, что при этом выделялось большое количество тепла и начиналось саморазогревание. Подсчитали, что 1 г сгоревшего таким образом молибдена может нагреть до кипения около 17 л воды. Но кого мог заинтересовать такой металл, который при незначительном нагреве, когда железо лишь слегка начинает краснеть, теряет все свои металлические свойства?

В 1848 году русский химик Г. В. Струве совместно с соотечественником Шееле Л. Сванбергом занялся изучением свойств молибденовой кислоты и ее ангидрида. Они растворили ангидрид в концентрированном растворе аммиака (известного в аптеках как "нашатырный спирт") и добавили к нему винный спирт. Образовалась канареечно-желтая соль-молибдат аммония.

Ей суждено было сыграть большую роль в аналитической химии.

Трудами многих ученых и прежде всего французского химика Буссенго и немецкого-Либиха была создана наука о плодородии - агрохимия. Оказалось, что различные химические элементы благотворно влияют на питание растений. Прежде всего это относилось к азоту и фосфору. Специальные фабрики стали вырабатывать в большом количестве химические удобрения, содержащие азот и фосфор. Но при изготовлении этих удобрений, при проверке содержания в них нужных элементов необходимо было точное количественное их определение. Если класть фосфорные соединения в удобрительные туки наобум, это может неблагоприятно сказаться на урожае и повести к перерасходу фосфора. Вместе с тем предприимчивые дельцы вкупе с владельцами фабрик могли, и очень просто, надуть потребителя: дать в туках содержание фосфора, недостаточное для поднятия урожая.

Полученный Струве и Сванбергом молибдат аммония оказался прекрасным реактивом на фосфор. Он нацело высаживал его из растворов и давал возможность точно определять его содержание в любых продуктах- туках, руде, металле. Реактив оказался настолько хорошим, что до сих пор им пользуются во всех лабораториях, когда хотят определить количество фосфора.

Молибдат аммония нашел себе и другое применение. Оказалось, что он губительно действует на зародыши микроорганизмов. Его стали использовать в качестве дезинфицирующего вещества. В незначительных количествах его прибавляли к обивке мебели и тем самым значительно продляли срок ее службы.

Соперник индиго. Химия и химическая технология получили особенно большое развитие в XIX веке. Гигантские шаги сделала красильная промышленность. Естественно, что разнообразие окрасок, которые давали молибденовые соединения, наталкивало на мысль использовать их в красильном деле. С древних времен на весь мир славилась стойкая синяя краска, получаемая из тропического растения,- индиго. В Китае большинство носило одежду синего цвета, так как именно там издавна было освоено окрашивание тканей этой растительной краской. Стоила она дорого.

"Особая белая земля" Шееле-молибденовая кислота - порошок. Растворив его в серной кислоте и добавив, по опыту русского ученого, винного спирта, химики получили прекрасную синюю жидкость, которую использовали для окраски шелковых тканей. Снова вышел на сцену молибдат аммония. Его крепким раствором стали пропитывать не только шелк, но и хлопчатобумажные ткани. Высушенные и затем протянутые через раствор восстановителя (хлористого олова) эти ткани окрашивались в замечательный небесно-голубой цвет.

Когда на раствор молибденовых солей в соляной кислоте стали действовать металлическим оловом, цинком, железом, то получили синюю краску, которая была названа молибденовой синью, или минеральным индиго. Было составлено много рецептов для окрашивания тканей молибденовыми солями в красный, желтый, черный, бурый цвета. Окрашивали хлопчатобумажные ткани, льняные, шелк, шерсть, меха, кожу, дерево, резиновые изделия.

Использовали молибденовые соединения и для приготовления лаков различных цветов, а также для утяжеления и придания негорючести шелковым платьям. Керамическое производство требовало своих красителей, и здесь также стали применять молибденовые соединения. Так, фарфор окрашивали в голубой цвет молибдатом натрия, а в желтый - все тем же молибдатом аммония.

Сама молибденовая краска использовалась для получения глазурей на изразцах. Молибденит же, сернистый молибден, минерал, используемый в давние времена для сердечников карандашей, стали прибавлять в плавни, и они в зависимости от количества молибденита окрашивались в желтый или красный цвет. Еще не найдя себе применения в металлургии, молибден занял видное место в красильной промышленности.

Вторжение в металлургию. До самого конца XIX столетия молибден использовался лишь в технологии крашения и для приготовления реактивов. Однако всякий новый металл рано или поздно должен сказать свое слово в металлургии. И для молибдена такой момент наступил.

На Путиловском заводе в 1886 году выплавили сталь, в которой содержалось 0,52% углерода и 3,72% молибдена. Сталь эту подвергли многочисленным исследованиям и проверкам. Оказалось/ что свойства ее почти такие же, как и стали, содержащей вольфрам. Это было очень ценным для металлургов открытием. Оказалось даже, что молибден в некоторых случаях более резко улучшает качество стали, чем вольфрам. Повышения прочности выплавляемого металла можно добиться в одинаковой степени, добавляя в него или 1% вольфрама или же 0,3% молибдена.

Испытали влияние молибдена на качество чугуна, выяснили, что добавка молибдена уменьшает его зерно, отчего повышается прочность и износоустойчивость. Эти качества особенно чувствуются, когда чугунные детали находятся в работе при высоких температурах.

В 1900 году, на пороге XX века, в Париже была организована всемирная промышленная выставка. Металлурги, инженеры по обработке металла, а также заводчики и коммерсанты обратили внимание на представленную Байтом и Тейлором молибденовую сталь, способную самозакаливаться, и молибден вошел в металлургию как очень ценный металл.

В том же 1900 году был разработан процесс выплавки ферромолибдена (сплав с железом). Появилась возможность добавлять в сталь определенные его количества и получать сталь, легированную молибденом.

Приступили к изготовлению специальных сортов стали, на которые поступило много заказов. В комбинации с хромом, никелем, кобальтом молибден в стали придавал ей твердость, износоустойчивость, жаропрочность, кислотоупорность. Техника XX века резко шагнула вперед. Появились новые машины, станки, средства связи и транспорта; в промышленность вошло много совершенно новых технологических процессов.

Международная обстановка тем временем накалялась. Европа готовилась к большой мировой войне. Военные ведомства держав требовали от промышленности устойчивой крепкой брони для кораблей и различных укреплений, износоустойчивой стали для ответственных деталей машин, твердой стали для пушек, чтобы они могли выдержать максимальное количество выстрелов при скорострельной стрельбе. Все это в значительной мере обеспечивалось использованием молибдена в сталелитейной промышленности.

Из хромомолибденовых и никельмолибденовых сталей, имевших большой предел упругости, начали изготовлять орудийные стволы; их механическая обработка при этом не становилась труднее и производилась с высокой степенью точности. Хромомолибденовую сталь нашли наиболее пригодной для бронебойных снарядов, судовых валов и других ответственных деталей. Фирма "Винчестер" начала применять эту сталь для изготовления стволов и ствольных коробок винтовок. Все больше появлялось массивных, тяжелых моторов, для которых потребовались крупные шариковые и роликовые подшипники, способные выдерживать большую нагрузку. Те же хромомолибденовые и никельмолибденовые стали прекрасно подошли для этой цели. Частично молибден оказался способным заменить вольфрам в инструментальных сталях и, хотя несколько уступал ему в твердости, зато шло его в три раза меньше, чем вольфрама.

Уже в наше время, когда идет самое широкое использование молибдена и ежегодно извлекают большие количества его руд из недр земли, 90% всего добываемого металла поглощает сталелитейная промышленность.

Молибден в воздухе. Авиация, в начале XX века делавшая первые робкие шаги, в наше время - могущество государства. Самолеты, изготовлявшиеся первоначально из дерева и легких тканей, постепенно все более и более утяжелялись. Корпус их становился цельнометаллическим, возрастала мощность моторов; конструкция самолета потребовала большого запаса прочности, но при как можно меньшем весе. Молибденовые стали заняли в самолетостроении первенствующее положение.

Для изготовления каркаса самолета удобнее всего использовать цельнотянутые (без шва) трубы. Первое время их изготовляли из углеродистой стали, и они в достаточной мере удовлетворяли запросам авиационной промышленности. Но появились самолеты-гиганты, на которых устанавливались моторы исключительной мощности. Стало ясно, что экономичнее для конструкций таких самолетов пользоваться трубами большого диаметра с малой толщиной стенок (чтобы не увеличивать и без того возрастающего веса).

Для таких труб пробовали разные стали, однако все они не удовлетворяли требованиям. Хромова-надиевая сталь обеспечивала необходимую прочность, но труба из нее в холодном состоянии не могла выдерживать протяжку до нужного размера - трубы не получалось. А ее надо было еще сварить. В местах же сварки хромованадиевая сталь отпускалась и теряла свою прочность. Каркас самолета, изготовленный из нее, при сильном ударе рассыпался бы, как карточный домик.

Ванадий - элемент, который придает сталям ударную вязкость - исключительно важное свойство в автостроении. Однако отношение его к сварке свело на нет все возможности использования этого металла для конструкционных труб самолета. Тогда и обратились к молибдену. С его помощью вышли из создавшегося тупика. Трубы из молибденовой стали хорошо протягивались, прекрасно сваривались и, что главное, в тонких сечениях не отпускались, а самозакаливались на воздухе.

Так была разрешена проблема сохранения прочности самолета в местах сварки его конструкции. Все это решила сталь, в которой были ничтожные количества молибдена,-всего лишь 0,1-0,3%.

Японский секрет. В XIII и XIV столетиях в Японии изобиловали феодальные войны, как это было и в Европе. Японские воины в стальных касках великолепной чеканной работы ожесточенно дрались топорами, копьями, саблями - холодным оружиедл. Японские оружейники были славными мастерами. Поражала необычайная твердость и острота изготавливаемых ими сабель. Месяцы напряженной и тяжелой работы проходили, пока ковкой и закалкой они доводили клинок до совершенства. Такие клинки были гордостью мастера, и нередко оружейники, украсив их искусной гравировкой, помечали и своей подписью, а на некоторых выставляли и дату изготовления. Владетельные японские феодалы платили за эти сабли баснословные суммы. Самые редкие их экземпляры хранились в храмах.

Секрет изготовления японских клинков долго мучил металлургов, оружейников, инженеров разных эпох и национальностей. Во второй половине XIX века, когда металлургия и химия располагали большим запасом сведений и знаний, обратились к подробному исследованию образцов оружия, сделанного известным японским мастером Мазамуне. Закалка стали - процесс, проводившийся из века в век искусными мастерами различных государств. Лучшие образцы закалки-дамасские сабли, русский булат, японские клинки и шведская сталь. Искусство передавалось от отца к сыну и основывалось на огромном количестве отдельных наблюдений над изменениями металла пои обработке его огнем.

Научную расшифровку этого процесса дал знаменитый русский инженер-металлург Дмитрий Константинович Чернов. Он показал всему ученому миру, какие изменения происходят в куске стали при закалке, как, исходя из этого, надо вести этот процесс, как изменять его в зависимости от состава стали. На той же всемирной Парижской выставке 1900 года на первом же заседании экспертов-металлургов директор одного крупнейшего французского металлургического завода от имени всех присутствующих выразил признательность и благодарность русскому инженеру Чернову, которому все сталелитейное дело обязано своим развитием и успехом.

Когда немецкие металлурги и химики исследовали японские клинки, то обнаружили, что сталь их содержит в своем составе молибден. Стало ясно, что если бы японский оружейник и поделился своими знаниями и опытом с каким-нибудь европейским коллегой, то у того не получилось бы таких же доброкачественных клинков, даже если бы он точно воспроизвел процесс закалки. Для этого нужно было иметь сталь, полученную из руды, содержащей молибден.

И вольфрам и молибден сообщают стали твердость. В большинстве случаев в литературе оба эти элемента рассматриваются совместно, и считается, что действие их аналогично. Однако в твердости, которую сообщает стали вольфрам, молибден с ним сравниться не может. Однако и у молибдена есть свое отличительное свойство, которое по своей ценности ставит его в один ряд с вольфрамом.

Не одно и то же - закаливать тонкую пластинку или же большую болванку. Закалка должна проникнуть в глубь металла (это называется прокаливаемо-стью). Почти все элементы, добавленные в сталь, увеличивают ее прокаливаемость, но никто из них не может сравниться в этом свойстве с молибденом. Именно этим и объясняется один из интересных способов старинной закалки: после нагрева клинок по сигналу мастера за рукоятку выхватывался из огня, и всадник, схвативший его, мчался во весь опор на лошади, подставляя раскаленный клинок встречному ветру.

Глубокая прокаливаемость и закалка на воздухе молибденовых сталей и использовались при изготовлении конструкционных труб в современной авиации.

Японский секрет - это молибден.

Порошковая металлургия. Самостоятельно как металл молибден долго не находил себе применения, да и получить-то его не удавалось. Ведь И. Берцелиус, выделив чистый молибден из его трехокиси, имел перед собой не пластическую литую массу металла, а порошок, хотя и металлический, но - порошок. А кому нужен такой металл, который нельзя протягивать, ковать, изготавливать из него изделия? Вся трудность заключалась в том, что молибден тугоплавок: температура его плавления 2 626°. В этом отношении он отстает лишь от вольфрама, который плавится при 3 410°, рения (3,170°), тантала (3 000°) и осмия (2 700°).

Такой температуры не выдерживает обычная футеровка печей, и выплавить молибден, как и другие тугоплавкие металлы, долгое время не представлялось возможным. К тому же при сравнительно небольшом нагреве молибден, как уже говорилось, активно сое-

диняется с кислородом воздуха и переходит в трех-окись; так что если бы даже и удалось создать плавильную печь для получения молибдена, пришлось бы постоянно поддерживать в ней восстановительную атмосферу.

Есть, конечно, материал, который выдерживает температуру выше даже той, при которой плавится вольфрам. Это графит. Известный французский химик Анри Муассан получил в графитовом тигле плавленый вольфрам. Однако металл оказался хрупким и легким ударом молотка разбивался на мелкие части.

Молибден, сходный с вольфрамом по многим своим свойствам, изготовленный посредством литья, оказался монолитным, но хрупким. Причина этой неприятности в том, что в процессе плавки в графитовом тигле как тот, так и другой металл поглощали углерод (ведь графит это и есть углерод), образуя карбиды, которые придавали металлу твердость, но одновременно сообщали и хрупкость. Получить чистый пластический металл не удавалось. Русский химик Н. Н. Бекетов разработал способ получения ковкого вольфрама, но это было лишь первой ласточкой и общей проблемы не разрешало.

В 1907 году удалось наконец получить молибденовую проволоку. Химик Вердассер использовал для этого обходный путь. Металлический порошкообразный молибден он смешивал с клейкими органическими веществами (сахар) и выпрессовывал полученную массу в отверстие матрицы. Получалась клееная нить. Через нее Вердассер пропускал электрический ток, поддерживая вокруг атмосферу водорода, с тем, чтобы избежать окисления молибдена. Нить нагревалась, органические вещества испарялись, металл плавился, и получалась молибденовая проволока. Этот так называемый метод шприцевания, конечно, несовершенен и явно недостаточен для промышленных нужд, однако с его помощью была получена проволока не только из молибдена, но и из других тугоплавких металлов, в том числе и из вольфрама.

В 1913 году известный ученый Кулидж взял патент на получение тугоплавких металлов способом металлокерамики. Использовали этот метод сначала для образования вольфрама, а затем и других тугоплавких металлов, в том числе молибдена. По этому способу прежде всего получали металлический порошок так, как это делал И. Берцелиус, затем в порошок вводили раствор глицерина в спирте и из полученной массы прессовали штабики. Надо заметить, что порошки молибдена по сравнению с вольфрамовыми более тонкие, и потому штабики из них после прессовки получаются более прочными. Они спекались в печах при температуре 1100-1200° в течение двух-трех часов. Затем через них пропускали постоянный ток низкого напряжения. Штабики разогревались и сваривались - получалась компактная монолитная масса молибдена высокой чистоты. Так была разрешена проблема получения ковкого металла.

Способ металлокерамики, или порошковой металлургии, как его еще называют, завоевал всеобщее признание и в наше время имеет самое широкое распространение.

Световое содружество. Над миром засияла электрическая лампочка. Нить ее изготовляли из угля, тантала, осмия и других металлов. Победителем оказался вольфрам. Все же для использования вольфрамовых нитей в электрической лампочке понадобилась помощь молибдена.

Известно, что почти все металлы при нагревании увеличиваются в своих размерах. Когда исследовали металлические свойства молибдена, то обнаружили у него ничтожнейший коэффициент теплового расширения. При нагреве от 25 до 700° его размеры увеличиваются всего лишь на 0,000 005 от первоначальной величины. Можно сказать, что при нагреве до 1 200° молибден почти не расширяется. Вольфрамовую нить в электрической лампочке надо как-то укрепить. Если ее впаять концами в стеклянный штабик, что в центре лампочки, то при разогреве нити штабик треснет, так как вольфрам расширится и разломает его.

Вот тут-то вольфрам и получил помощь от молибдена. В штабик стали впаивать молибденовые крючочки, поддерживающие вольфрамовую нить. Как и всякий металл, молибден теплопроводен и принимал на себя тепло от раскаленной вольфрамовой нити, но при этом расширялся столь незначительно, что не нарушал целостности стекла и тем самым обеспечивал безопасное горение лампочки.

В последующие годы это свойство молибдена сыграло большую роль в технике. В электровакуумные приборы электрический ток подводился через молибденовые прутики, впаянные в специальное так называемое молибденовое стекло, имеющее с молибденом одинаковый коэффициент теплового расширения.

На "световом фронте" молибден проявил себя и более самостоятельно. Соли молибденовой кислоты (и металлов других земель) стали примешивать к угольной массе для выделки электродов дуговых ламп. Это увеличивало светоотдачу и обогащало спектр излучения, приближая его к солнечному.

Молибден и эфир. 20-е годы нашего века можно назвать годами радиогорячки. От тех лет остались выражения: "радиозаяц", "радиопомешанный", "свинья в эфире" и ряд других не менее хлестких, но образных понятий. Первые массовые радиоприемники были безламповыми - детекторными. В каждом из них имелся кристалл, по которому, пробуя в разных его местах контакт, радиолюбитель подбирал наилучшую слышимость. Кристалл, использовавшийся в качестве детектора, представлял собой наиболее распространенный минерал молибдена - молибденовый блеск, он же молибденит, он же сернистый молибден - тот самый, который в древности использовали для сердечников карандашей.

В наше время детекторные приемники имеют лишь историческое значение - они целиком вытеснены более удобными и более мощными приемниками-ламповыми. Существенная их деталь - лампа - отличается от осветительной тем, что в ней имеется не кольцевая нить, а две пластинки или сетки - анод и катод. При включении лампы в электрическую сеть с поверхности катода срываются электроны и, развивая огромную скорость, устремляются к аноду. Удар их о поверхность анода сопровождается сильным нагревом. Металлический молибден хорошо прокатывается в тонкие листы толщиной 0,1-0,2 мм, выдерживает сильное разогревание и потому оказался прекрасным материалом для изготовления анодов радиоламп. Таким образом, радиоприемники усовершенствовались, принципиально изменили свою конструкцию, обойдясь без детектора, но молибден не ушел из радиопромышленности, а наоборот, занял в ней еще более прочное место.

Различные применения. Молибден тугоплавок и в паре с вольфрамом может быть использован для измерения температур порядка 2 000°, однако проводить такие измерения можно только в неокисляющей среде. Можно использовать молибденовую проволоку для обмотки электрических высокотемпературных печей, но и здесь необходимо следить за тем, чтобы окружающая атмосфера не была окисляющей.

Способность молибдена окисляться при повышенных температурах-в ряде случаев неприятное свойство. Но и оно было использовано в технике. Его стали применять для очистки благородных газов (неон, аргон и др.) от примеси в них кислорода. Для этого газы пропускались над нагретой до 600-900° поверхностью молибдена. Кислород жадно поглощался молибденом, а благородные газы проходили без изменения и собирались в приемнике.

Тугоплавкий, ковкий, не тускнеющий, обладающий приятным цветом молибден получил признание у ювелиров как заменитель драгоценного металла-платины.

Как молибден, так и соли молибденовой кислоты начали применять в различных химических процессах как ускорители (катализаторы) реакции. В кожевенной промышленности соединения этого металла ввели в дубильный раствор - кожу стало значительно легче окрашивать. Молибденовый блеск прежде не отличали от графита. С развитием техники графит стали использовать в качестве высокотемпературных смазок для трущихся частей. Это навело на мысль применять в подобных случаях и молибденовый минерал, так похожий по своим физическим свойствам на графит:

Много еще применений в технике современности имеет этот ценный металл, но основное все же - сталелитейная промышленность.

В земной коре молибдена содержится около одной тысячной процента. Это несколько меньше содержания в ней вольфрама, кобальта, олова, но значительно больше, чем таких, с древности известных элементов, как мышьяк, сурьма, ртуть, серебро, золото. В рудах молибден присутствует в небольших количествах. Если руда содержит до 1 % этого металла, она считается богатой. Тем не менее его большое практическое применение и сравнительная простота добычи заставляют разрабатывать и использовать руду, в которой молибдена всего 0,08%. Молибденовая руда, как и руды других металлов, обогащается, и содержание металла в ней доводится до 51%.

Минералов, которые содержат молибден, насчитывают до 15, но наиболее известны из них всего 4. Это сернистый молибден, он же молибденит, или молибденовый блеск; затем вульфенит - свинцовая соль молибденовой кислоты; повеллит - тоже соль молибденовой кислоты, но не свинцовая, а кальциевая, и мо-либдит, иначе называемый молибденовой охрой,- соединение окислов молибдена и железа.

Основным минералом был и остается молибденовый блеск - молибденит. Непосредственно из руды, содержащей этот минерал, и выплавляется сплав молибдена с железом, так называемый ферромолибден. Как правило, легирующими добавками к стали является не чистый металл, а сплавы с железом - ферровольфрам, ферроникель, феррокобальт и т. д. Так же вводится в сталь и ферромолибден.

Молибден легко соединяется с серой, результат такого соединения и есть молибденит. Сера в стали - весьма нежелательная примесь, она приводит к тому, что металл при высоких температурах дает трещины. Чтобы ферромолибден освободить от этой примеси, молибденовую руду обжигают. Однако обжиг проводят при температуре не выше 500°, иначе получаемая трехокись молибдена будет возгоняться.

Ферромолибден хранится гораздо хуже других ферросплавов - он легко окисляется даже под влиянием влажного воздуха, может превратиться в окалину и рассыпаться. Эти неприятные обстоятельства заставили обратиться к другому способу введения молибдена в специальные стали. Начали добавлять в них кальциевую соль молибденовой кислоты - молибдат кальция (минерал такого же состава в геологии называется повеллитом).

Приготовление этой соли сравнительно несложно. Плавится она при температуре 1 520°. При плавке молибден этого соединения входит в сталь, а кальций удаляется со шлаком. Молибдат кальция довольно объемист, и заваливание его в печь во время плавки несколько задерживает и усложняет ее, но зато в сталь наверняка не попадет сера. Правда, выгодно готовить сталь таким способом с содержанием молибдена до 1%- Но большинство молибденовых сталей и содержит его в количестве всего 0,3-0,4%. Способ этот получил распространение во время первой мировой войны. Всеобъемлющим он, конечно, не является, так как имеются стали, содержащие молибден и в значительно больших количествах, чем 1 %.

Новый металл и война. Добыча молибденовых руд началась лишь в 80-х годах XIX столетия и до начала XX века велась крайне нерегулярно, доставляя очень незначительные количества молибдена. После того, как на Парижской выставке были продемонстрированы достоинства молибденовой стали, элемент этот начали усиленно искать.

Его добычу в промышленных масштабах прежде всего стали производить в Австралии и Норвегии. Две расположенные в противоположных точках земного шара страны до первой мировой войны были единственными поставщиками молибденовых концентратов на мировой рынок. Добывалось в этот период всего несколько десятков тонн.

Но вот загудела земля от грохота орудий, потребовалась сталь, крепкая, высококачественная сталь для снарядов, броневых плит, моторов, валов и т. д. Тысячи и тысячи тонн ее, полученные с большим трудом, безвозвратно терялись на полях войны. Если мировая добыча молибдена в начале XX века составляла всего 20-30 тонн в год, то теперь она достигла 110 тонн, а в ходе войны превысила 460.

Из европейских месторождений молибдена известно было лишь Норвежское. Руды там небогатые - не более 0,5% молибдена. В то время техника добычи руд была весьма несовершенна и разработка этого месторождения, возможно, не окупила бы расходов, но в Норвегии, благодаря изобилию водопадов, дешевая электрическая энергия, что значительно и удешевляло продукцию.

Молибденовые руды рассеянные, содержание металла в них обычно невелико, и это долгое время делало многие месторождения недоступными для разработки. Однако совершенствовалась техника обогащения руд - было введено масляное, флотационное обогащение, которое дало возможность с успехом разрабатывать бедные молибденовые руды.

Мировой войне не было видно конца, а нужда в молибдене все росла и росла. Резко подскочила его добыча в Норвегии. Начали добывать молибден в Канаде и США. В Европе Испания нашла у себя недалеко от города Гренады залежи вульфенита. Япония добывала некоторое количество молибдена у себя на островах и, кроме того, ввозила концентраты из рудников Кореи.

В средние века в Японии молибден придавал крепость стали, из которой изготовлялось холодное оружие. Теперь же этот металл во все возрастающих количествах требовался для орудийных стволов, снарядов, брони. Та же Япония использовала молибден в процессе выработки бездымного пороха, а в Европе его стали применять как стабилизатор различных взрывчатых веществ.

Цены на молибден возросли более чем в 10 раз и еще сильнее подстегивали его добычу.

Молибденовый гегемон и его закат. В Соединенных Штатах Америки открыли несколько богатых месторождений молибденовых руд-массив Клаймакс. Разработка их началась в 1916 году. Некоторые рудники были расположены в высокогорной местности с тяжелыми климатическими условиями, это значительно затрудняло их эксплуатацию; вместе с тем сосредоточенность руд в одном месте создавала американским промышленникам исключительно выгодные условия добычи. Благодаря большим запасам и концентрации месторождений, Америка вскоре стала ведущей капиталистической страной по молибдену.

Мировая война вызвала развитие добычи молибдена и в других государствах, которые ранее этим не занимались (Швеция, Перу, Чили, Испания и т. д.).

Однако с окончанием гигантской бойни спрос на этот металл резко сократился, цены на него упали, деятельность рудников почти замерла. У воевавших государств оставались накопленные запасы металла. К 1923 году запасы эти иссякли, а тяжелая промышленность, повсеместно развиваясь, опять требовала молибден. США стремительно увеличивали его добычу, и через несколько лет она составила почти 90% от мировой. Чтобы побить своих конкурентов, Америка ввела на молибден высокую таможенную пошлину (до 48% от его цены на европейском рынке).

Австралия, Норвегия, Канада в своем промышленном развитии, конечно, не могли сравниться с США и разрабатывали молибденовую руду в основном на вывоз. Главнейшим их потребителем опять же оказывалась Америка. Однако после введения драконовской пошлины американский рынок для них фактически закрылся, и добыча ценного металла в этих государствах задержалась на уровне, значительно более низком, чем во время войны. Особенно это ударило по Канаде. Ближайший сосед США, чтобы продать молибденовую руду, должен был везти ее за океан, в Европу, куда она уже поставлялась как из Австралии, так и из расположенной в Европе Норвегии, не имеющей таких колоссальных транспортных расходов.

Перед второй мировой войной добыча молибдена в капиталистических странах достигала 15-17 тысяч тонн. Почти в основном (90%) это был американский молибден. Мексика и Норвегия добывали всего 2-3%. Совсем небольшие его количества поставляли Перу, некогда передовая в этом отношении страна Австралия, а также Марокко, Турция, Италия, Канада и др. Спрос на молибден резко возрастал.

Но отгремела и вторая мировая война, а выплавка этого металла продолжала оставаться на высоком уровне - 20-30 тысяч тонн. Америка прочно удерживала молибденовый рынок в своих руках.

Однако пришло новое время, и монопольное положение США в торговле молибденом пошатнулось: она уже не была такой всеобъемлющей. Родилась и прочно стала на ноги система социалистических государств с их взаимной поддержкой и совершенно иными хозяйственными взаимоотношениями. Металл, так нужный промышленности, оказался и в богатых месторождениях, расположенных на территории этих государств. Они могли свободно обойтись и без американского молибдена, не говоря уже о том, что имели большие запасы не менее ценного металла - вольфрама, которым бедна оказалась Америка. Молибденовая цепь, созданная Соединенными Штатами и охватывавшая весь мир, была разорвана.

Русский молибден. Царская Россия почти ничего не оставила в наследство молодой республике по молибдену. Русская тяжелая промышленность в начале XX века также стала нуждаться в этом металле, нужда покрывалась ввозом его из-за границы. В Забайкалье на берегу реки Чикой было открыто месторождение молибдена и, как это ни странно, оно попало в руки одной из иностранных фирм. Фирма вела разработку руды самым кустарным способом. Металл ввозили из Германии, а в то же время отечественная молибденовая руда отправлялась концессионерами за границу. За 1912-1913 годы они отправили около тонны молибдена. Когда началась война, на Чикойский рудник, естественно, было обращено внимание, и с середины 1916 года добыча руды поднялась до 320 иг в месяц, а через год стали добывать уже по пуду (16 кг) в день.

Царское правительство потребовало от концессионеров, чтобы молибден Чикойского месторождения использовался в России, и те организовали его продажу Ижорскому заводу для выделки специальных сталей. С началом военных действий ввоз металла из Германии, разумеется, прекратился немедленно. Ею же поставлялась и соль - молибдат аммония, необходимая для определения фосфора в удобрениях. Значительную часть молибденового концентрата из Чикоя пришлось направлять в распоряжение фармацевтического общества Феррейна в Москве, которое налаживало у себя производство этой соли.

Было также несколько попыток производить молибдат аммония на нескольких химических заводах и в ряде лабораторий высших учебных заведений. Продукции Чикоя явно не хватало, и потому молибденовым сырьем стала служить ввозная австралийская руда, которую доставляли во Владивостокский порт. Очевидно, почувствовав приближение грозных событий, концессионеры прикрыли свое дело, и работы на Чикойском руднике были прерваны до самого 1926 года.

Значение редких элементов для промышленности было оценено Советским правительством с первых же дней существования новой России. В 1917 году в городе Богородске под Москвой на заводе "Электросплав" начали проводить опыты по выплавке молибдена. Нашествие интервентов, блокада, ожесточенная борьба с контрреволюцией приостановили эти работы, но уже в 1921 году при химическом отделе ВСНХ был организован отдел новых производств, во главе которого встала В. Н. Глебова. По ее инициативе организовалось и "Бюро редких элементов", которое прежде всего заинтересовалось получением металлических вольфрама и молибдена из отечественных руд.

Первые работы "Бюреля" были начаты в лаборатории неорганической химии Московского университета под руководством известного профессора И. А. Каб-лукова и В. И. Спицына.

Россия встала на путь электрификации. Ей нужен был свет, в 1922 году электротрест поставил вопрос о выработке нитей накаливания и их подвесок для электрических лампочек из отечественных вольфрама и молибдена. На следующий год при московском кабельном заводе была организована специальная вольфрамовая лаборатория, в которой несколько энтузиастов - сотрудников "Бюреля" - под руководством профессора М. И. Сербина искали пути получения своей отечественной нити для электролампочки* Все внимание было уделено прежде всего вольфраму. Задание оказалось трудным, иностранные специалисты явно не желали делиться опытом работы в этой области. Все же упорный труд научных работников "Бюреля" увенчался успехом. В 1926-1927 годах из порошкообразного вольфрама стали получать тонкие нити. Вольфрамовая проблема для электролампочки была разрешена.

Тогда обратились к молибдену. Ожидали еще больших трудностей, однако приобретенный научными сотрудниками за этот период опыт позволил им создать молибденовую нить в значительно более короткий срок. В 1928 году удалось наладить выпуск молибденовой проволоки, а через 3 года московский электрозавод выпустил уже 70 миллионов метров вольфрамовой проволоки и 20 миллионов молибденовой.

Одновременно обратились и к разработке молибденовых руд. Однако, кроме отрывочных сведений о Чикойском месторождении, которое было заброшено и находилось в таежной глуши в 240 им от Читинской железной дороги, ничего известно не было. Трест "Редкие элементы" приступил к эксплуатации этого месторождения. Добыча руды и ее обогащение велись около года, но концентрата получили менее 4 тонн. Рудные запасы были не разведаны, контуры залегания не ясны. Пришлось приостановить эксплуатацию и перейти к разведке, в ходе которой все же добывалось некоторое количество этого полезного ископаемого.

Стало известно, что молибден имеется и в другом месте, тоже в Забайкалье в районе реки Бурея (приток Амура). Зимовье Половинка, около которого был найден молибден еще в 1913-1914 годах, находилось на вьючной тропе и от Уссурийской железной дороги отстояло на 700 им По названию речки, на берегу которой расположилось зимовье, месторождение стали именовать Умальтинское. В 1913-1914 годах инженер Машуков проводил в этом районе расчистку и обнаружил одну кварцевую жилу с молибденом, но дальнейшие работы тогда же были прекращены из-за отсутствия средств.

В 1928 году Горно-химический трест предоставил средства для организации экспедиции в этот район. Геолог Н. А. Хрущов, командированный на место Умальтинского месторождения, провел детальную разведку, установил характер залегания руды и содержание в ней молибдена. Летом того же года местные эвенки (тунгусы, как их тогда называли), узнав, чем интересуется московский гость, доставили Хрущову образцы кварца с вкраплинами молибденита. Хрущов заинтересовался ими, стал расспрашивать о месте, откуда были взяты образцы. Эвенки охотно рассказали ему все, что знали.

Оказалось, это было новое месторождение на реке Янкан, в 120 им от Умальты. Хрущов поторопился выехать к указанному месту и признал месторождение заслуживающим разведки. В его россыпях попадались глыбы с содержанием молибденита до 8%. Эксплуатация нового месторождения представлялась трудной: оно также находилось на значительном расстоянии от железной дороги (500 км). Тем не менее все необходимое для разведки и начала производства работ было завершено в кратчайший срок, и месторождение вступило в строй. Почти одновременно закончились разведывательные работы и в районе Чикоя, там снова открыли рудник, поставили и обогатительную фабрику; молибденовая руда пошла на заводы сталелитейной и электротехнической промышленности.

Богатые залежи молибдена были найдены в различных частях Советского Союза: в Хибинах, на Урале, в Карелии, Казахстане, на Украине, в Закавказье и в ряде других мест. За годы индустриализации в стране открыли много новых рудников и обогатительных фабрик, поставлены заводы по производству металлического молибдена, и в наше время Советский Союз по молибденовой промышленности занимает одно из первых мест среди государств мира.

Новозеландские загадки. Молибден - металл. Он занял прочное и немаловажное место в металлургии. Однако, как выяснилось в последние десятилетия, большое значение имеет он и в жизни биологической.

Молибден - микроэлемент. Современная химия располагает тончайшими методами исследований, дающими возможность выяснить многое, что раньше было тайным и непонятным. Молибден обнаружили в зеленой массе растений. Много оказалось его в горохе и бобах. Нашли его также и в различных органах животных, особенно в печени (около 0,2 мг на килограмм сухого вещества). Конечно, наличие молибдена в организме не могло быть случайностью. Он должен играть определенную роль в процессе обмена веществ. Но какую - об этом долгое время не имели даже приблизительного понятия.

Роскошными пастбищами и изобилием скота славится на весь мир Новая Зеландия. В опытном хозяйстве одного колледжа сеяли много люцерны - прекрасный корм скоту. Как растение бобовое люцерна обогащает почву азотом. Богатые ее урожаи позволяли проводить сенокос три-четыре раза в год. Но вдруг урожаи люцерны стали резко падать. Пробовали добавлять в почву различные микроэлементы: бор, марганец, медь - никакого улучшения. Однажды внесли в почву ничтожные количества молибденовых солей, и люцерна возродилась, в первый же год ее урожай увеличился на 30%!

Удобрение пастбищ высокогорной местности в Новой Зеландии проводилось самолетами с воздуха. Фосфорные удобрения - суперфосфат - посыпались на луга после того, как было проведено удобрение известью. Без извести суперфосфат свое действие на растения не оказывал. Когда стало известно чудесное влияние на урожай молибденовых солей, начали пользоваться суперфосфатом с примесью молибдена без предварительного известкования. Растения развивались прекрасно, 50-60 г молибденовой соли заменяли тонну извести.

В той же Новой Зеландии фермерам в качестве удобрения предлагали известняк. Фермеры приобретали его, но при этом проявляли какую-то непонятную скупость. Они покупали только низкосортный известняк, который был дешевле и извести содержал меньше. Их упорство поставило в тупик и агрономов и no-i ставщиков удобрения. Разъяснять фермерам разницу в качестве дорогого и дешевого известняка оказалось делом бесполезным - они только посмеивались: ведь урожаи клевера и люцерны, полученные ими с полей, удобренных дешевым известняком, гораздо лучше, чем у тех, кто "поддался на удочку" и не пожалел денег на высокосортное удобрение.

Заинтересованный непонятным явлением, один из химиков агрономического колледжа решил провести тщательный и детальный анализ известняка обоих сортов и установить в них разницу. Результаты оказались совершенно неожиданными: в низкосортном известняке были обнаружены миллионные доли молибденовых солей. Загадка перестала существовать.

На урожай клевера и люцерны прекрасно воздействует так называемый томасс-шлак, получающийся при выделке чугуна и стали. После анализа, проведенного новозеландским химиком, раскрылась причина этого действия -в томасс-шлаке оказался молибден.

Молибден в организме. Ничтожные количества молибдена усиливают, как выяснилось, активность клубеньковых бактерий на корнях бобовых растений: они хорошо усваивают азот и быстро идут в рост.

Однако и растения, не имеющие клубеньков, тоже не безразличны к молибдену. Есть среди них такие, как донник лекарственный, астрагал, которые накапливают в своих тканях молибден в количествах в 100 раз больших, чем другие растения. Итак, молибден нужен растениям - это установленный факт. Но для чего, какова его роль в организме - вопрос оставался туманным. Дальнейшие исследования показали, что не на всех почвах проявляет молибден свое замечательное действие. На красноземах и буроземах, в которых содержатся соли железа, нет его чудесной силы.

Обнаружилась и "оборотная сторона медали": избыток молибдена весьма пагубно сказывается на животных. В Англии, в округе Сомерсет, в течение многих лет наблюдалось тяжелое заболевание скота - у животных поражалась шерсть, расстраивалось пищеварение; все это нередко заканчивалось падежом. Анализ почвы и растений пастбищ этого округа показал повышенное содержание молибдена: в три с лишним раза больше обычного (23 мг %).

Таким образом, растения от недостатка молибдена страдали; на клевере, например, обнаруживались характерные болезненные явления, нередко приводящие растение к гибели, то же наблюдалось с овсом, помидорами и т. д. На животных и человеке недостаток молибдена не отражался, точнее, не было отмечено таких случаев. Зато избыток на их организме сказывался пагубно. Болезнь животных получила название молибденозиса, а человек заболевал подагрой.

Трудами русского ученого академика В. И. Вернадского создана наука о влиянии на организм тех или иных химических элементов, о их местонахождении в организме, об их участии в процессе обмена веществ, о влиянии на организм среды, в которой находятся эти элементы. Наука эта - биогеохимия.

Ученик и продолжатель трудов В. И. Вернадского А. П. Виноградов установил биогеохимические провинции- территории, почвы которых обогащены тем или иным элементом. Среди таких провинций выделяется молибденовая - Закавказье. Но странное дело, заболевание скота, такое же, как в Сомерсете, в Закавказье не встречается. Выяснилось, что в почвах этого края имеются еще и другие элементы, как железо, медь, сера, которые, будучи в определенных соотношениях с молибденом, снимают его токсическое действие.

Но в чем же все-таки дело? Почему молибден то необходим, то вреден организму? К разрешению этого вопроса подошли лишь в самое последнее время. Соединенными усилиями химиков и биологов было установлено, что молибден является непременной составной частью фермента - ксантиноксидазы. Если в пище не будет хватать молибдена, то и фермента будет образовываться недостаточное количество.

Вопрос этот тщательно исследовала научный сотрудник Т. А. Яровая. Сравнивая активность фермента у животных, выпасенных на лугах, обогащенных молибденом, и на "нормальных" пастбищах, она установила, что в первом случае ксантиноксидазы содержится всегда больше. Но почему же тогда бывает вреден избыток молибдена? Почему человек заболевает подагрой?

Подагра - нарушение обмена веществ. В сложных белковых образованиях, которые входят в состав клеток организма, имеются соединения, называемые пуринами. В клетках они распадаются под действием ксантиноксидазы. Если этого фермента в организме больше, чем обычно, то и активность его возрастает. Результатом его воздействия на пурины будет мочевая кислота. При усиленном ее образовании почки не успевают выводить ее из организма, и в виде солей она скапливается в тканях, откладывается в суставах хрящей, мышечных сухожилиях, что сопровождается болевыми ощущениями. Это и есть подагра. Причина ее оказалась в усиленном действии фермента, содержащего молибден. Смысл заболевания животных аналогичен этому.

Молибден - чудесный металл. Использовать его начали задолго до его открытия. Сначала в карандашах, затем в японских клинках, затем уже после открытия- в красителях, реактивах, специальных сталях, твердых сплавах и в чистом металле. Молибден стал одним из важнейших металлов техники и прежде всего военной промышленности.

Однако молибден проявил себя и как вполне мирный элемент-борец за высокие урожаи, за здоровье людей. В Советском Союзе активно исследуется именно эта его роль. Вместе с тем никогда не потеряет молибден своего значения и в сталелитейной промышленности, и в создании твердых сплавов, и в авиации, и в освоении космоса в мирных целях.

https://strojmet.ru/tovar/125 . Строительные металлоконструкции - ПроектРесурс подробнее.