Sede Santiago

INFORME DEL MOLIBDENO

ASIGNATURA: EQUIPAMIENTO INDUSTRIAL

INTEGRANTES: Mara Eugenia Henrquez Claudio Caldern Nelson Aguilera

JULIO 2015

Resumen

El presente trabajo de investigacin consiste en la descripcin del molibdeno como elemento qumico.Se incluyen sus caractersticas y propiedades, proceso de extraccin, productos y principales usos.Como informacin complementaria, se entregan datos de la distribucin mundial, principales usos, sustitutos y finalmente riesgos para la salud, normativa pertinente y un breve prrafo sobre el molibdeno presente en la naturaleza.

Objetivos

Entregar una descripcin del molibdeno como elemento qumico. Describir el proceso de proceso de extraccin del molibdeno. Entregar una visin global del molibdeno como recurso explotable. Mostrar los mltiples y crecientes usos que tiene el molibdeno. Entregar informacin complementaria relativa a la salud y medio ambiente.Historia del MolibdenoEn la antigua Grecia, un grupo de sustancias eran conocidas por la palabra Molybdos la que significa parecida al plomo. La molibdenita (MoS2), el mineral con molibdeno ms comn, se encontraba en esta clase junto con el plomo, galena, grafito, entre otros. Como elemento qumico diferenciable, fue descubierto en 1778 por Carl Wilhem Scheele. Cuatro aos despus pudo ser separado fsicamente.El molibdeno se mantuvo principalmente como una curiosidad de laboratorio hasta finales del siglo XIX cuando se desarrollaron tcnicas comerciales de extraccin. Los experimentos con acero demostraron que el molibdeno podra reemplazar eficazmente al tungsteno en muchas aleaciones de acero. En 1891, la compaa francesa Schenider & Co. utiliz por primera vez el molibdeno como un elemento de aleacin en acero placa blindaje.La demanda de aceros aleados, durante la Primera Guerra Mundial hizo que la demanda de tungsteno se elevara, restringiendo fuertemente su oferta. La escasez de tungsteno aceler la sustitucin de muchos aceros de tungsteno, duros y resistentes al impacto, por molibdeno. Este aumento de la demanda de molibdeno estimul su exploracin que culmin con el desarrollo del depsito masivo Climax en colorado, USA y su puesta en marcha en 1918.Despus de la guerra, las reducciones en la demanda de acero de aleacin desencadenaron intensos esfuerzos de investigacin para desarrollar nuevas aplicaciones civiles para el molibdeno. A finales de la dcada de 1930, el molibdeno era un material ampliamente aceptado. La finalizacin de la Segunda Guerra Mundial en 1945, una vez ms trajo el aumento de la inversin en investigacin para desarrollar nuevas aplicaciones civiles y la reconstruccin de la post guerra del mundo, proporcion mercados adicionales para los aceros estructurales que contienen molibdeno. Aceros y hierros fundidos, todava comprenden el segmento principal y nico mercado, pero el molibdeno tambin ha demostrado ser muy valioso en super-aleaciones, aleaciones a base de nquel, lubricantes, productos qumicos, electrnica y muchas otras aplicaciones.

Descripcin y PropiedadesEl molibdeno (Mo), elemento 42 de la tabla peridica, se encuentra en la serie de metales de transicin de la tabla, en el grupo 6A entre Cromo y Tungsteno.Configuracin electrnica: [Kr] 4d55s1Propiedades de Molibdeno

Nmero atmico42

Peso atmico95.96 u.m.a.

Estructuracentrada en el cuerpo cbico (BCC)

Constante de reda = 3.1470

Densidad10.22 g/cm3

Punto de fusion2623C

Coeficiente de dilatacin trmica4.8 x 10-6/ K at 25C

Conductividad trmica138 W/m K at 20C

Aunque el molibdeno es a veces descrito como un metal pesado, sus propiedades son muy diferentes de aquellas que tienen los tpicos metales pesados, como mercurio o plomo. Es mucho menos txico que aquellos y otros metales pesados. Su baja toxicidad hace al molibdeno un sustituto atractivo para materiales txicos.Desde el punto de vista de sus propiedades fsicas, el molibdeno es un metal blanco, plateado, duro y maleable. El aire no lo ataca a temperaturas normales, pero arde a temperaturas por encima de los 600C formando xido de molibdeno.Cuando se aade a los hierros de acero y fundicin, el molibdeno mejora la fuerza, la capacidad de endurecimiento, soldabilidad, tenacidad, resistencia a temperatura elevada y resistencia a la corrosin. En las aleaciones a base de nquel, se mejora la resistencia tanto a la corrosin como la deformacin de fluencia a alta temperatura.Las aleaciones a base de molibdeno tienen una combinacin nica de propiedades, incluyendo una alta resistencia a temperaturas elevadas, alta conductividad trmica y elctrica y baja expansin trmica. El molibdeno metal y sus aleaciones son la primera eleccin en muchas aplicaciones especializadas exigentes.

Qumicamente, la caracterstica sobresaliente de molibdeno es su extraordinaria versatilidad: Estados de oxidacin de II a VI Nmeros de coordinacin de 4 a 8 Estereoqumica variada La capacidad para formar compuestos con ligandos inorgnicos y orgnicos, con especial preferencia por oxgeno, azufre, flor y cloro donadores de tomos La formacin de compuestos bi y poli-nucleares que contienen oxido reductores o ligandos de cloruro y/o enlaces molibdeno-molibdeno.

Proceso del MolibdenoEXTRACCIN DE MINERAL

CHANCADO

MOLIENDA

FLOTACIN

LIXIVIACIN

CONCENTRACION DE COBRE

CONCENTRACION DE MOLIBDENITA MoS2

TOSTACIN

PROCESAMIENTO ADICIONAL

CONCENTRACION DE MOLIBDENITA TOSTADA (OXIDO TECNICO MO)

FUNDICIN

FeMo

BRIQUETAS Y PELLET

POLVO

PRODUCTOS QUMICOS & METAL Mo

MoS2 PURO PARA LUBRICANTES

Diagrama de flujo proceso del molibdenoExtraccinLa extraccin del mineral se realiza desde la mina de rajo abierto o subterrneo. l cual se encuentra en forma de roca.ChancadoSe realiza la reduccin de tamaos del mineral. En el caso de los sulfuros se reduce de 1,5 m hasta los 3 a 5 cm.MoliendaTritura y muele el material extrado mediante bolas o barras (fig. 1), para obtener partculas finas en micras (10 mm), liberando la molibdenita de la ganga.

Figura 1 MolinosFlotacinEn la flotacin el polvo de mineral / ganga se mezcla con sulfhidrato de sodio (NaHS), que acta como depresante de la flotacin de los sulfuros de cobre. En este proceso el ion sulfhidrato (HS), impide que floten los sulfuros de cobre. Favoreciendo la flotacin selectiva de la molibdenita (MoS2). El concentrado MoS2 resultante contiene entre 85% y 92% MoS2.

Figura 2 Produccin de concentrado de molibdeno

Figura 3 Primer plano de la celda de flotacinLixiviacinEl tratamiento por lixiviacin cida es un proceso para extraer desde el mineral una especie de inters por medio de un reactivo que la disuelva. En el molibdeno se utiliza para disolver impurezas como cobre y plomo.Tostacin o Calcinado (Roasting)En el proceso de tostacin o calcinado se somete la molibdenita (MoS2) a temperaturas entre 500 y 650 C, convirtiendo la concentracin en molibdenita tostada o calcinada (MoO3) concentrado (tambin conocido como xido Mo, u xido tecnolgico), debido a las siguientes reacciones qumicas:2MoS2+ 7O2 2MoO3+ 4SO2MoS2+ 6MoO3 7MoO2+ 2SO22MoO2+ O2 2MoO3Los tostadores son hornos de varios niveles, en los que se concentra la molibdenita, moviendo de arriba a abajo contra una corriente de aire caliente en donde los gases salen por la parte inferior. La imagen XX muestra uno de los niveles en un tostador.Los rastrillos giratorios mueven el concentrado de molibdenita para promover la reaccin qumica. Los sistemas de desulfuracin, tales como plantas de cido sulfrico o lavadores de cal eliminan el dixido de azufre de los gases de calcinacin.El concentrado de molibdenita tostado resultante contiene un mnimo de 57% de molibdeno, y menos de 0,1% de azufre.

Figura 4 Tostadores Fundicin FerromolibdenoEntre el 30% y 40 % de la produccin de xido tecnolgico se procesa en ferromolibdeno (FeMo). El xido de molibdeno se mezcla con xido de hierro y se reduce con aluminio en una reaccin, produciendo un lingote de ferromolibdeno. El producto contiene entre un 60 a un 75% de molibdeno y el resto en hierro. Despus de la refrigeracin por aire, el lingote se tritura y se tamiza para cumplir con los rangos de tamao de partcula especificado.

Figura 5 Fundicin ferromolibdenoActualizacin de xido TcnicoAlrededor del 25% del concentrado de molibdenita tostado producido en todo el mundo se procesa en un nmero de productos qumicos. La actualizacin se realiza por sublimacin para producir xido molbdico puro (MoO3) y as utilizarlo en procesos qumicos para producir una amplia gama de productos qumicos de molibdeno puro (principalmente xidos molbdico y molibdatos).Elaboracin del molibdeno metalEl molibdeno metal se produce por reduccin con hidrgeno y xido molbdico puro o molibdato de amonio.Productos del Molibdeno (Mo)Muchos productos derivan de la extraccin y el proceso de la molibdenita (MoS2) como los siguientes: Productos qumicos Mo:

El disulfuro de molibdeno de grado lubricante (MoS2), producido por el secado y la extraccin de aceite de alta pureza sin tostacin o calcinado. El xido molbdico puro sublimado, producido por la sublimacin del concentrado de molibdenita cocido Heptamolibdato de amonio, octamolibdato de amonio, dimolibdato de amonio, calcinado de xido molbdico puro y molibdato de sodio, producido mediante la mejora de concentrado de molibdenita calcinada utilizando procesos qumicos hmedos.Debido a sus caractersticas nicas, los productos qumicos de molibdeno encuentran un amplio uso en: Catalizadores de desulfuracin. Pigmentos de colores. Inhibidores de corrosin. Micronutrientes de fertilizantes. Lubricantes para extrema presin y condiciones de funcionamiento de temperatura.

Figura 6 ADM - amonio dimolibdato Figura 7 AHM - heptamolibdato de amonio

Productos metlicos Mo. Concentrado de molibdenita cocido (Mo xido Tcnico)El Mo xido Tcnico es el principal producto aadido a las aleaciones y aceros inoxidables. Por lo general contiene entre un 56% a un 58% de Mo y un mximo de 0,5% Cu, y est disponible en las siguientes formas y opciones: Polvo (mx. malla 400) empaquetado Latas con 10 kg o 20 libras de contenido de Mo Bidones de acero (250 kg o 500 libras) Bolsas a granel (1.000 kg o 1.500 kg)

Bidones de acero (250 kg o 500 libras) Bolsas a granel (1.000 kg o 1.500 kg).

Figura 8 Tarros 200 Kg Figura 9 Granel de molibdeno Ferromolibdeno (FeMo)El FeMo se puede utilizar en cualquier unidad de fusin o refinado. Se utiliza con frecuencia en aceros con bajo contenido de Mo (normalmente no ms de 0,2% Mo) como de alta resistencia baja aleacin (HSLA) de acero.FeMo contiene de 65-75% de Mo y un mximo de 0,5% de Cu.

Figura 10 FeMo Polvo, Pellets y briquetas de metal MoEl metal puro Mo (Mo min. 99,9%) en polvo se utiliza para superaleaciones para evitar la contaminacin con oligoelementos.El polvo de molibdeno es prensado hasta darle una forma de pellet y sinterizado en hidrgeno para reducir qumicamente las pelculas de oxgeno y xido adsorbidos sobre las superficies de las partculas de polvo, para densificar las pastillas prensadas y aumentar la fuerza de pellets, con esto se obtiene tener una mayor manipulacin en el proceso de fundicin.Principales Sustitutos Existe poca sustitucin en sus principales usos como aleacin. De hecho, producto de su disponibilidad y versatilidad, la industria ha buscado desarrollar nuevos materiales que se beneficien de su aleacin con molibdeno. Sin embargo, los potenciales sustitutos en el caso de aceros de aleacin son el boro, cromo, niobio (o columbio) y vanadio. Para el caso de herramientas de acero con aleaciones de molibdeno, el potencial substituto es el tungsteno. Este mismo tambin es un potencial substituto como material refractor en hornos elctricos de alta temperatura, al igual que lo son el grafito y tantalio. En su uso como pigmento naranjo, sus potenciales substitutos son los pigmentos de cadmio, cromo y los de origen orgnico.Usos del MolibdenoEl principal uso del molibdeno es en la fabricacin de aceros de construccin e inoxidables, con contenido de hasta 6% de molibdeno. Dichos aceros son usados en una gran diversidad de industrias tales como construccin, aeronutica, automotriz, petroqumica, entre otras.A esto se suma el uso de molibdeno en hierro fundido, aleaciones para herramientas, sper aleaciones y aceros de alta aleacin.Otro uso primario, que ha tenido un importante crecimiento en los ltimos aos, es la industria qumica para la fabricacin de catalizadores, pigmentos, lubricantes, reactivos qumicos, productos farmacuticos y como estimulantes en agricultura. La distribucin de este uso considera tanto el molibdeno proveniente de chatarra como el proveniente de minas.Un alto porcentaje, lo concentran las industrias qumicas y petroqumicas, petroleras y mineras, automotriz, desarrollo de estructuras mecnicas y construccin, entre otras. Cabe sealar que la industria del petrleo se utiliza en la fabricacin de catalizadores para el proceso de refinacin de crudo pesado. Una fraccin del molibdeno utilizado en dichos catalizadores es reciclado y pasa a formar parte de la oferta de este metal.

Figura 11. Volumen total Ao 2013. Fuente IMOA.

Figura 12. Uso de molibdeno por regin. Fuente IMOA.

Reservas mundiales de molibdenoEl molibdeno se produce en la naturaleza slo en combinacin con otros elementos. Se han identificado una serie de minerales que contienen molibdeno, pero el nico de importancia econmica es la molibdenita (MOS2), un sulfuro de molibdeno natural. En los cuerpos minerales, la molibdenita est presente generalmente en cantidades de 0,01% a 0,25% y es frecuentemente asociada con sulfuros de minerales de otros metales, especialmente el cobre.Las reservas consideradas en este punto comprenden la fraccin base que cuenta con suficiente informacin geolgica y econmica para ser considerada explotable de forma rentable, con la tecnologa y las condiciones de mercado conocidas en la oportunidad en que se califican.Segn informacin publicada por el USGS en 2013, las reservas de molibdeno siguen concentrndose principalmente en tres pases: China (38,7%), USA (24,3%) y Chile (20,7%). Estos pases tienen el 83,8% de un total de 11,1 millones de TM de reservas mundiales.

Figura 13. Evolucin de las reservas mundiales de molibdeno 2000-2013 (millones de TM). Fuente U.S. Geological Survey (2014).Se observa que las reservas de Chile el ao 2012 aumentaron considerablemente, pasando de 1,1 a 2,3 millones de TM entre 2011 y 2012, respectivamente. Contribuyeron a ello nuevas reservas de molibdeno en el norte del pas. Como consecuencia, Chile dio un salto en la participacin mundial desde el 12% en 2011 al 21,9% en 2012.En China, en la primera parte de la dcada del 2000 se produce un aumento significativo en el volumen de reservas desde 0,5 a 3,3 millones de TM en 2001. Esto responde a un proceso de planificacin emprendido por las autoridades. Posteriormente, en 2009 se produce un salto adicional de 3,3 a 4,3 millones de TM. Parte de ello se explica por una percepcin de mayor precio de largo plazo, que aument el inventario de recursos y reservas para operaciones primarias de molibdeno y por otra, porque el perodo 2007 2008 se profundizaron los incentivos a la produccin.Por su parte, en Estados Unidos, el segundo productor mundial de molibdeno, las reservas se mantienen sin variacin durante todo el perodo 2000 2012. Considerando la produccin mundial de molibdeno del ao 2013 (267 mil TM), las reservas actualmente existente (11,1 millones de TM) equivalen a 41,6 aos de produccin.

Molibdeno en la naturalezaEl molibdeno es un metal esencial para la mayora de los organismos, formando parte de un importante nmero de protenas redox. Aunque no es muy abundante en la corteza terrestre (0,5 5 ppm en los suelos) est fcilmente disponible por los sistema biolgicos ya que sus sales son muy solubles. Adems, el molibdeno es el metal de transicin ms abundante en los mares. Las formas ms abundantes en la naturaleza son como MO4+ (MoS2, molibdenita) y como Mo6+. En los sistemas biolgicos su estado de oxidacin oscila tambin entre esos dos valores, aunque la valencia +5 tambin es posible, lo que le permite actuar de intermediario entre los sistemas redox de uno y de dos electrones.Impacto Ambiental del Molibdeno

Clculo y medicin de contaminacin de los gases producidos por el molibdeno. El SO2 producido y emitido a la atmsfera a partir del Molibdeno se puede calcular a travs de mediciones de gases o mtodos de valoracin.A) Medidor de Gases (CH4, CO3, O2, H2S, SO2): Detecta continuamente los gases txicos a travs de un sensor de calidad detectando en forma de dilucin natural.

B) Mtodo de Thorin: La Thorina es un reactivo utilizado para determinar el SO2 en el aire, es un compuesto azoico, indicador y colorante. El mtodo de captacin de gases es por solucin captadora y la lectura es por volumetra.Mtodo de limpieza de gases de Molibdeno Precipitado Electrosttico: Se utiliza para la limpieza de gases del molibdeno. Esto se realiza en seco o hmedo. Su funcin es obtener gases limpios del material particulado.

Ciclones: Se utilizan para la recuperacin de polvos que han sido arrastrados por los gases producidos en el horno. Estos utilizan la fuerza centrfuga para recuperar partculas ms grandes.Emisiones del procesoEl horno de tostacin durante la fase de operacin genera anhdrido sulfuroso (SO2), producto de la oxidacin de los sulfuros de molibdeno, sulfuros de cobre y fierro contenidos en el concentrado de molibdenita. Otras emisiones producidas son los emitidos por la utilizacin del petrleo estas son: Monxido de carbono CO, compuestos orgnicos voltiles (COV), xidos de nitrgeno (NOx) y Material particulado emitido por chancadoras.

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Figura 14. Manejo del proceso de emisiones del molibdenoNormativa del Molibdeno en ChileActualmente los tranques de relaves que vierten sus aguas claras a cuerpos y/o cursos de agua superficiales se encuentran sometidos al Decreto Supremo N90/00, que es la norma de aplicacin generalElementoChileAustraliaCanadEstados UnidosBanco Mundial

MOLIBDENO

D.S.N90Ros SCD: 1 mlRos CCD: 2,5 mlLagos; 0,07mlMar OZP: 0,1mlMar FZP: 0,5 mlD.S.N80Descarga a Estero: 1,6 ml

Concentracin Mxima recomendada para:Aguas de Irrigacin LTV: 0,01 mlAguas Irrigadas STV: 0,05 mlAguas Utilizados en ganadera: 0,15 mlBristsh Columbia 0,5-5mglNo est ConformadoNo esta Normado

En esta norma se establecen valores especficos para la descarga de sulfatos y molibdeno, que son distintos a los establecidos en el D.S. N 90/00Figura 15. Valores especficos del molibdeno

Norma de gases contaminantes en ChileParmetroPeriodo TemporalNorma pg/m3Superacin de norma

PM10Anual50Se supera si el promedio aritmtico de 3 aos consecutivos >50ug/m3

24 hr150Se supera si el percentil 98 (9 valor) del ao sobrepasa la norma

O5Mvil de 8 hrs.120Se supera si el promedio aritmtico de 3 aos consecutivos del percentil 99 de los mximos diarios de concentracin de 8 hr registrados en un ao calendario es > a 120 ug/m3

SO2Anual80Se supera si el promedio aritmtico de 3 aos consecutivos es >80 ug/m3

1 hr250Se supera si el promedio aritmtico de 3 aos consecutivos del percentil 99 > a 250 ug/m3

NO2Anual100Se supera si el promedio aritmtico de 3 aos consecutivos es > 100 ug/m3

1 hr400Se supera si el promedio aritmtico de 3 aos consecutivas del percentil 98 de los mximos diarios de 1 hr registrados en un ao calendario es > a 250 ug/m3

CO8 hrs.10Se supera cuando el promedio aritmtico de 3 aos consecutivos del percentil 99 de los mximos diarios de concentracin de 8 hrs registrados en 1 ao calendario es > 10 mg/Nm3

1 hr30Se supera si el promedio aritmtico de 3 aos consecutivos del percentil 99 de los mximos diarios de 1 hr registrados en un ao calendario es > a 30 mg/Nm3

Figura 17. Norma de gases contaminantes

Los lmites de Explotacin Laboral OSHA: El lmite legal de explotacin permitido en el aire es de 15 mg/m3 (para el total de cenizas) como promedio durante un turno laboral de 8 horas.

ACHIG: El lmite recomendado de exposicin en el aire es de 10 mg/m3 (para la fraccin inhalable), como promedio durante un turno laboral de 8 horas.

Chile: En cambio Chile el lmite permitido por la exposicin permitida para un turno laboral de 8 horas ser dependiendo del molibdeno si es soluble o insoluble es 4 y 8 respectivamente ambas en mg/m3.

Efectos del Molibdeno en la saludBasado en experimentacin animal, el molibdeno y sus compuestos son altamente txicos. Se ha informado de alguna evidencia de difusin heptica con hiperbilirubina en trabajadores crnicamente expuestos a una planta sovitica de molibdeno y cobre. Adems, se han encontrado signos de gota en los trabajadores de fbrica y entre las zonas de Armenia ricas en molibdeno. Las caractersticas principales fueron dolores de la articulacin de las rodillas, manos, pies, deformidades en las articulaciones, eritemas y adems de las zonas de articulacin.Las normativas para el molibdeno en Chile se mantienen al margen con respecto a las normas internacionales, sin embargo hay varios aspectos que estn en proceso de legislacin.

Conclusiones

El molibdeno es un elemento metlico de transicin, de aspecto blanco, plateado duro y maleable. Cuando se aade a los hierros de acero y fundicin, el molibdeno mejora la fuerza, la capacidad de endurecimiento, soldabilidad, tenacidad, resistencia a temperatura elevada y resistencia a la corrosin.

El molibdeno es mayormente obtenido como subproducto de la extraccin del cobre. Luego de que el mineral es extrado, pasa por diferentes etapas hasta obtener la molibdenita la cual es sometida a lixiviacin y tostado para derivar en diferentes procesos para obtener los productos del molibdeno.

Las reservas mundiales de molibdeno se concentran principalmente en tres pases: China, USA y Chile los cuales concentran el 83,8% de las toneladas de reserva mundial. China y Chile han presentado un aumento significativo en sus reservas, en el perodo 2000 2014, saltando de 0,5 a 4,3 TM y de 1,1 a 2,3 TM respectivamente. Por su parte, USA ha mantenido constante su nivel de reserva en 2,7 TM.

El principal uso del molibdeno es en aceros inoxidables y de construccin. Tambin un gran porcentaje es usado en industria qumica mientras que porciones menores son usadas para molibdeno metlico, hierro fundido y aleaciones de nquel

El proceso de extraccin de molibdeno genera diferentes gases contaminantes, los cuales pueden ser mitigados por diferentes procesos, como precipitados electrostticos o ciclones. De acuerdo con la informacin recopilada, indica que se ha evidenciado disfunciones hepticas en trabajadores crnicamente expuestos en una planta de molibdeno y cobre.

Hay evidencia que el molibdeno ha generado daos en las personas pero no en el medio ambiente

Bibliografa / Fuente de informacin Mercado Internacional del Molibdeno, Corporacin Chilena del Cobre (COCHILCO), 2014.

Biotecnologa Ambiental Francisco Castillo Rodriguez. Editorial Tebar. Madrid, 2005

USGS, US Geological Survey http://www.usgs.gov/

IMOA, International Molybdenum Association http://www.imoa.info/index.php

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