Производство и получение ванадия

Ванадий – химический элемент периодической системы Менделеева, которому присвоен 23 атомный номер. Данный элемент является редким представителем черных металлов. Его открытие в истории произошло дважды. Первооткрывателем был А.М. Дель Рио из Мексики, обнаруживший металл в составе руд бурого цвета, которые приобретали красноватый окрас при воздействии на них температурами. Однако, официальным открывателем ванадия считается шведский химик Н.Г. Сефстрем. Он обнаружил данный металл в ходе исследования местной железной руды, в результате чего получил вещество и назвал его Ванадий, отождествляя с древнегреческой богиней красоты Ванадис.

Фото ванадия

Свойства ванадия

Ванадий в чистом виде имеет светло-серый окрас. Его вес в полтора раза меньше веса железа. В условиях комнатных температур при относительно низкой влажности ванадий пассивен химически, однако при воздействии на него более высокими температурами легко соединяется с кислородом, азотом и другими элементами. Ванадий обладает высокой пластичностью и плотностью, составляющей 6,11 г/см3. Однако, стоит отметить, что его пластичность значительно снижается при наличии примесей кислорода, водорода и азота, что делает металл более твердым и хрупким. Также приобретает повышенную хрупкость под воздействием температуры, превышающей 3000С. Имеет кубическую объемноцентрированную кристаллическую решетку А=3,024А, z=2 и пространственную группу Im3m. Легко плавится при температуре 19200С и закипает при 3400 0С.

Химический ванадий имеет устойчивость к воздействию на него морской воды, а также разбавленными растворами различных кислот (соляной, азотной, серной) и щелочей.

Результатом взаимодействия ванадия с кислородом является образования нескольких оксидов: VO, V2O3, VO2,V2O5. Взаимодействие последнего оксида и основных оксидов приводит образованию солей ванадиевой кислоты вероятного состава HVO3.

Ванадий благодаря своим характеристикам нашел широкое применение во многих сферах человеческой деятельности. Однако, основной сферой его использования является металлургическая промышленость. Именно ванадий выступает главным компонентом при изготовлении марочных чугунов и сталей. Кроме этого, ванадий является неотъемлемым компонентом химической промышленности, сельскохозяйственной деятельности, а также текстильной, лакокрасочной, резиновой, керамической, стекольной, фото и кинопромышленности. Также используется в аэрокосмической промышленности как легирующий компонент для титановых сплавов с целью улучшения их характеристик.

При работе с ванадием необходимо быть очень внимательным и предельно остнорожным. Это связано с тем, что соединения ванадия отличаются своими ядовитыми свойствами, способными вызвать острое отравление организма просто при вдыхании пыли, в которой содержатся частички ванадия. Как результат могут возникнуть кровотечение, головокружение, нарушение сердечного ритма и работы почек.

Таблица 1. Свойства ванадия
ХарактеристикаЗначение
Свойства атома
Название, символ, номер Вана́дий / Vanadium (V), 23
Атомная масса (молярная масса) 50,9415(1)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Ar] 3d3 4s2
Радиус атома 134 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус 122 пм
Радиус иона     (+5e)59 (+3e)74 пм
Электроотрицательность 1,63 (шкала Полинга)
Электродный потенциал 0
Степени окисления 5, 4, 3, 2, 0
Энергия ионизации (первый электрон)  650,1 (6,74) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)     6,11[2] г/см³
Температура плавления     2160 К (1887 °C)
Температура кипения     3650 К (3377 °C)
Уд. теплота плавления 17,5 кДж/моль
Уд. теплота испарения 460 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 24,95[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём     8,35 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки кубическая объёмноцентрированная
Параметры решётки 3,024 Å[2]
Температура Дебая     390 K
Прочие характеристики
Теплопроводность (300 K) 30,7 Вт/(м·К)
Номер CAS 7440-62-2

Получение ванадия

В природе ванадий встречается исключительно в рассеянном состоянии. Его концентрация в земной коре составляет 1,6*10-2% по массе. Также может находиться в океанических водах, где его содержание достигает 3*10-7%. Также некоторое количество ванадия могут содержать в своем составе титаномагнетитовые руды, фосфоритовые, урансодержащие песчаники и алевролиты, в которых максимальное его содержание составляет 2%. К основным рудным минералам ванадия в подобных месторождениях относят карнотит и ванадиевый мусковит-роскоэлит. Кроме этого, было обнаружено, что бокситы, тяжелые нефти, бурые угли, битуминозные сланцы и пески также могут быть носителями ванадия. Однако, максимально средние значения концентрации ванадия фиксируются именно в магматических породах (габбро и базальтах).

Среди наиболее важных минералов следует выделить такие, как патронит V(S2)2, ванадинит Pb5(VO4)3Cl.

Основным сырьем для получения ванадия является ванадиевая руда. Однако, также существуют и другие промышленные источники получения металла, к которым относятся железные руды, титаномагнетитовые руды, а также медно-свинцово-цинковые. Указанные минералы выше наряду с урановым сырьем и горючими сланцами выступают в качестве дополнительных источников ванадия. Если ванадий получают из горючих сланцев или уранового материала, то он является побочным продуктом, который выделяется во время переработки основного сырья.

Производство ванадия осуществляют несколькими способами, связанными с окислением металла:

  1. Путем выщелачивания руды, с помощью водных растворов или кислот. Данный способ заключается в предварительном отжиге исходного сырья, затем в выщелачивании основой или кислотной седой и выделении гидратированного оксида ванадия из растворов. На последней стадии используют гидролиз.
  2. Плавкой в домне железных или других ванадийсодержащих руд. Суть данного способа состоит в переходе металла в чугун. Неотъемлемой частью процесса переработки металла является образование шлаков, в которых содержится порядка 16% пентоксида ванадия. Пятиокись выделяется двумя этапами: обжигом шлаков с поваренной солью и выщелачиванием. В результате этого на выходе получается продукт V2O5, который является основным сырьем для выделения металлического ванадия и его сплавов с железом. Для феррованадия характерно различное наличие металла в соединении – его концентрация может варьироваться в пределах 35-70%.

Всего в мире ванадиевых залежей насчитывается порядка 60 млн тонн, из которых 90% локализируется на территории пяти государств: России, ЮАР, Венесуэле, США и Китае. Именно там добывается порядка 50-60 тыс. тонн металла. Существуют определенные месторождения, которые выделяются в особую группу. В таких месторождениях сконцентрированы запасы ванадия, объем которых более 1 млн тонн. К ним относятся Качканарская группа, расположенная на Урале (Россия), а также Бушвельдский комплекс на территории ЮАР.

Таблица 2. Мировые запасы ванадия, т.
СтранаПодтвержденные запасыРазведанные запасыДоля в мировых подтвержденных запасах
Китай 5 000 000 14 000 000 38%
Россия 5 000 000 7 000 000 38%
ЮАР 3 000 000 12 000 000 23%
США 45 000 4 000 000 0,3%
Прочие - 1 000 000 -
Всего 13 045 000 38 000 000 100%

Ванадиевая сталь

Такое название имеет сталь, свойства которой были улучшены путем добавления ванадия. Первое применение такой стали было осуществлено во Франции в 19 веке. Ванадий имеет особое влияние на сталь и ее свойства, которые приобретаются в результате карбидо- и нитридообразования. Стоит отметить, что металл выступает сильным карбидообразующим элементом, в связи с чем при взаимодействии с углеродом стали образует карбид ванадия, а в результате реакции с азотом получается карбонитрид ванадия или его нитрид.

Стоит отметить, что путем легирования стали ванадием можно получить мелкозернистую структуру, существенно снизить склонность к перегреву, а также повысить устойчивость к износу и разного рода механическим повреждениям. Ванадиевая сталь имеет отличные литейные и сварочные свойства, чего нельзя сказать об углеродной стали. Благодаря этому, она нашла широкое применение во многих областях человеческой деятельности. 

иллюстрация
favera.ru

Комментарии
28 мая 2017 г.
Ванадий является самым редким представителем черных металлов на Земле.
28 мая 2017 г.
Добавки ванадия способны обеспечить высокую характеристику титановым сплавам, что так важно в авиационной и космической промышленности.
28 мая 2017 г.
Ванадий широко использестя как катализатор в процессе получения серной кислоты.
28 мая 2017 г.
В природе ванадий обычно находится в титаномагнетитовых рудах, иногда встречается в фосфоритах, урансодержащих алевролитах и песчаниках, а которых концентрация ванадия, как правило, не превышает двух процентов.
28 мая 2017 г.
Ванадий добывается в виде побочного продукта во время извлечения из минерального сырья других, главных компонентов. К примеру, из золы в результате сжигания нефти, или из титановых шлаков во время переработки титаномагнетитовых концентратов
28 мая 2017 г.
Ванадий почти вдвое легче железа. Температура плавления металла составляет 1900 градусов по Цельсию, плюс-минус 25 градусов.
28 мая 2017 г.
Соединения ванадия сами по себе ядовиты и могут принести ущерб организму. Отравление ванадием обычно происходит при вдыхании пыли металла, содержащейся в воздухе.
28 мая 2017 г.
Больше всего ванадия (как химического элемента) содержится в неочищенном рисе (400 мг/100г), цельном зерне овса (200 мг/100г), а также в фасоли (190 мг/100г), редисе (185 мг/100г) и сыром картофеле (149 мг/100г).
28 мая 2017 г.
В пресной и морской воде содержание металла примерно 1·107—2·107%.
28 мая 2017 г.
У человека содержание ванадия в мышечной ткани составляет 2·10-6% ванадия, в крови - менее 2·10-4% мг/л, в костной ткани – около 0,35·10-6%. Всего в здоровом человеческом организме, имеющем массу 70 килограмм, содержится 0,11 миллиграмма ванадия.
06 августа 2021 г.
Имя: KevinSwicy
gay bears dating
free gay singles dating
http://freegaychatnew.com?
06 августа 2021 г.
Имя: KevinSwicy
adam4adamn gay dating login
gay dating site
<a href=http://gaydatingzz.com?>serious gay dating</a>
09 августа 2021 г.
Имя: KevinSwicy
gay speed dating nyc 2021
dating gay how reddit
<a href=http://gaychatrooms.org?>gay dating events london</a>
10 августа 2021 г.
Имя: KevinSwicy
pr gay dating site india
gay dating sites for men bdsm
<a href=http://gaychatgay.com?>free mobile gay dating sites</a>
10 августа 2021 г.
Имя: KevinSwicy
gay speed dating sc
gay online dating free
<a href=http://gaychatgay.com?>free gay online dating sites</a>
11 августа 2021 г.
Имя: KevinSwicy
older for younger gay dating
scruft bears gay dating
<a href=http://gaychatrooms.org?>tall gay dating</a>
13 августа 2021 г.
Имя: KevinSwicy
gay com dating site
pittsburgh gay dating
<a href=http://gaydatingzz.com?>gay pagan dating site</a>
13 августа 2021 г.
Имя: KevinSwicy
are gay dating sites cheating
belgian gay dating site
<a href=http://freegaychatnew.com?>gay dating group</a>
16 августа 2021 г.
Имя: KevinSwicy
gay and bi dating
gay dating success stories
<a href=http://gaydatingzz.com?>gay radar oline dating</a>
16 августа 2021 г.
Имя: KevinSwicy
give up on gay dating
gay assplay dating
<a href=http://gaychatrooms.org?>best gay sites for dating</a>
01 сентября 2021 г.
Имя: Patrickroows
gay teen dating
gay dating site for latin men
<a href=http://gaychatgay.com?>cholo dating gay</a>
01 сентября 2021 г.
Имя: Patrickroows
gay dating dc
henry cavill dating gay
<a href=http://gaychatgay.com?>male gay dating sites</a>
04 сентября 2021 г.
Имя: Patrickroows
private gay dating sites
gay teen dating website
<a href=http://gaychatgay.com?>popular gay dating sites</a>
05 сентября 2021 г.
Имя: Patrickroows
gay dating panda icon
gay dating in jellico tn
<a href=http://gaychatgay.com?>gay teens dating adults</a>
06 сентября 2021 г.
Имя: Michaeljutle
gay teenage dating site
games dating simulator for gay
<a href=gayonlinedating.net?>gay polyamorous dating sites</a>
07 сентября 2021 г.
Имя: Michaeljutle
age difference gay teen dating
fre gay dating
<a href=gayonlinedating.net?>gay muscle dating</a>
10 сентября 2021 г.
Имя: Henryrix
gay sneaker dating
craigs list gay dating utica ny
<a href=http://gayedating.com?>dating site gay nerd</a>
14 сентября 2021 г.
Имя: Henryrix
dublin gay dating
with t gay dating
<a href=http://dating-gaym.com/?>dating for gay men ages 50-70</a>
14 сентября 2021 г.
Имя: Henryrix
best gay dating website
gay dating book
<a href=http://gayonlinedating.net/?>gay dating hard</a>
14 октября 2021 г.
Имя: MatthewFex
buying research papers
<a href=https://essaytag.com/?>need help writing a paper</a>
16 октября 2021 г.
Имя: MatthewFex
dissertation writers
<a href=https://essaytag.com/?>louisiana purchase essay</a>
10 ноября 2021 г.
Имя: Donaldsax
argumentative essay
<a href=https://checkyouressay.com/?>how to quote a book in an essay</a>
book title in essay
25 ноября 2021 г.
Имя: Arthursit
bedroom sex games for families incest
<a href=https://sexgameszone.com/?>rick and morty sex games</a>
sex games video
28 ноября 2021 г.
Имя: DonaldBreft
schoolgirl sex games
<a href=https://sex4games.com/?>stripping sex games</a>
animated furry sex games
29 ноября 2021 г.
Имя: DonaldBreft
samus sex games
<a href=https://sex4games.com/?>sex games pornhub</a>
japanese sex games live
01 декабря 2021 г.
Имя: DonaldBreft
couple sex games
<a href=https://sex4games.com/?>best 3d sex games</a>
adult sex games mobile
04 декабря 2021 г.
Имя: Ronaldheete
top ten sex games
<a href=https://sexgamesx.net/?>one piece sex games</a>
sex games you can play
05 декабря 2021 г.
Имя: Ronaldheete
keto fried chicken
<a href=https://ketogendiets.com/?>keto at starbucks</a>
what's keto diet
06 декабря 2021 г.
Имя: Ronaldheete
keto shepherd's pie
<a href=https://ketogenicdiets.net/?>keto crockpot</a>
keto cheat sheet
11 декабря 2021 г.
Имя: ChrisExtem
games to warm up my girl for sex
<a href=https://sexygamess.com/?>18+ android sex games</a>
boy and girl sex games
12 декабря 2021 г.
Имя: MichaelWaw
sex games sites
<a href=https://winsexgames.com/?>foursome sex games</a>
lesbian sex video games
13 декабря 2021 г.
Имя: Ronaldsop
samus aran sex games
<a href=https://sex4games.com/?>sex chat games</a>
sister video games sex
14 декабря 2021 г.
Имя: DavidDoK
arcade sex games capcom
<a href=https://sexgameszone.com/?>sex games tumblr</a>
sex games no credt car
15 декабря 2021 г.
Имя: DeweyMoima
maid sex games
<a href=https://sexygamess.com/?>cash for sex games</a>
games that involve sex
16 декабря 2021 г.
Имя: Davidmek
cheap essay writing
<a href=https://buy1essay.com/?>writing experience essay</a>
write my essay for cheap
17 декабря 2021 г.
Имя: QuintonFrozy
essay writing books
<a href=https://student-essay.com/?>writing a cause and effect essay</a>
essay about writing
19 декабря 2021 г.
Имя: Richardmeque
writing a good college essay
<a href=https://multiessay.com/?>the best essay writing services</a>
what to write in a college essay
20 декабря 2021 г.
Имя: Davidsuila
what to write college essay on
<a href=https://casinoonlinet.com/?>write your essay</a>
online essay writing service
22 декабря 2021 г.
Имя: AnthonyVom
what to write in college essay
<a href=https://casinoonlinek.com/?>legit essay writing services</a>
what to write an argumentative essay on
01 января 2022 г.
Имя: Waltervog
essay template
<a href=https://essaytodo.com/?>i hate writing essays</a>
sat essay
1 2 3 4 5 6 7 8 »
Добавить комментарий
Имя*:

* — Поля, обязательные для заполнения
Отраслевые индексы
Отраслевые новости