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
08 июля 2022 г.
Имя: Davidlog
https://stromectol.life/# stromectol for sale
08 июля 2022 г.
Имя: Michaelfably
buy doxycycline <a href=" https://doxycyclineonline.store/# ">doxycycline without prescription</a>
08 июля 2022 г.
Имя: ThomasFague
buy stromectol <a href=" https://stromectol.life/# ">order stromectol over the counter</a>
https://drugsonline.store/# viagra without doctor prescription
<a href=https://edpills.best/#>otc ed pills</a> medicine for impotence
08 июля 2022 г.
Имя: DanielEvire
<a href=https://edpills.best/#>erectile dysfunction drug</a> erectile dysfunction medications
09 июля 2022 г.
Имя: StevenGlums
https://edpills.best/# cheap erectile dysfunction pills
09 июля 2022 г.
Имя: FrankDryMn
generic clomid for sale <a href=" https://clomidonline.icu/# ">clomid 100mg for sale</a>
10 июля 2022 г.
Имя: DarrellFinee
best ed pills non prescription <a href=" https://edpills.best/# ">male erection pills</a>
10 июля 2022 г.
Имя: StevenGlums
https://clomidonline.icu/# clomid
10 июля 2022 г.
Имя: ThomasFague
new ed treatments <a href=" https://edpills.best/# ">erectile dysfunction pills</a>
https://edpills.best/# male erection pills
<a href=https://edpills.best/#>erection pills viagra online</a> new ed drugs
10 июля 2022 г.
Имя: FrankDryMn
erection pills online <a href=" https://edpills.best/# ">erectile dysfunction pills</a>
10 июля 2022 г.
Имя: Michaelfably
best male ed pills <a href=" https://drugsonline.store/# ">buy anti biotics without prescription</a>
11 июля 2022 г.
Имя: DarrellFinee
new treatments for ed <a href=" https://edpills.best/# ">cheap erectile dysfunction</a>
11 июля 2022 г.
Имя: StevenGlums
https://clomidonline.icu/# generic clomid for sale
11 июля 2022 г.
Имя: ThomasFague
erectal disfunction <a href=" https://drugsonline.store/# ">viagra without a doctor prescription</a>
https://stromectol.life/# ivermectin cream cost
<a href=https://clomidonline.icu/#>where can i buy clomid medicine</a> clomid for sale
12 июля 2022 г.
Имя: FrankDryMn
best otc ed pills <a href=" https://edpills.best/# ">erection pills</a>
12 июля 2022 г.
Имя: Davidlog
https://clomidonline.icu/# buy clomid
12 июля 2022 г.
Имя: Michaelfably
cheap clomid <a href=" https://clomidonline.icu/# ">how can i get clomid</a>
13 июля 2022 г.
Имя: StevenGlums
https://stromectol.life/# generic ivermectin
13 июля 2022 г.
Имя: DarrellFinee
cheap clomid <a href=" https://clomidonline.icu/# ">clomid 100mg for sale</a>
13 июля 2022 г.
Имя: FrankDryMn
ivermectin cream cost <a href=" https://stromectol.life/# ">generic ivermectin</a>
13 июля 2022 г.
Имя: Allanwex
https://stromectoltrust.com/# stromectol 3 mg tablets price
14 июля 2022 г.
Имя: PhillipCoesy
stromectol 3mg tablets <a href=" https://stromectoltrust.com/# ">order stromectol over the counter</a>
14 июля 2022 г.
Имя: BrandonReusy
stromectol 12 mg tablets <a href=" https://stromectoltrust.com/# ">stromectol cvs</a>
14 июля 2022 г.
Имя: Jamesslumb
https://stromectoltrust.com/# stromectol 12 mg tablets
15 июля 2022 г.
Имя: Williamfeare
stromectol 12 mg tablets <a href=" https://stromectoltrust.com/# ">order stromectol over the counter</a>
15 июля 2022 г.
Имя: PhillipCoesy
stromectol for humans for sale <a href=" https://stromectoltrust.com/# ">stromectol 3mg tablets</a>
16 июля 2022 г.
Имя: SteveThory
<a href=https://pharmacyizi.com/#>canadian online drugs</a> pet meds without vet prescription canada
16 июля 2022 г.
Имя: Jamestalge
how to treat ed <a href=" https://pharmacyizi.com/# ">ed pharmacy</a>
16 июля 2022 г.
Имя: Larryvom
https://pharmacyizi.com/# herbal ed treatment
17 июля 2022 г.
Имя: JefferyUnand
https://pharmacyizi.com/# male dysfunction treatment
17 июля 2022 г.
Имя: Arthurexogs
https://pharmacyizi.com/# best price for generic viagra on the internet
17 июля 2022 г.
Имя: RichardGon
mens ed pills <a href=" https://pharmacyizi.com/# ">best price for generic viagra on the internet</a>
18 июля 2022 г.
Имя: Douglaswog
https://pharmacyizi.com/# buy generic ed pills online
18 июля 2022 г.
Имя: SteveThory
<a href=https://pharmacyizi.com/#>best ed medication</a> ed devices
18 июля 2022 г.
Имя: JefferyUnand
https://pharmacyizi.com/# cialis without doctor prescription
18 июля 2022 г.
Имя: Kevincig
https://pharmacyizi.com/# mens erection pills
19 июля 2022 г.
Имя: Arthurexogs
https://pharmacyizi.com/# ed meds
19 июля 2022 г.
Имя: Larryvom
https://pharmacyizi.com/# buy ed pills
19 июля 2022 г.
Имя: JefferyUnand
https://pharmacyizi.com/# sildenafil without a doctor's prescription
19 июля 2022 г.
Имя: SteveThory
<a href=https://pharmacyizi.com/#>non prescription ed drugs</a> cheap ed medication
19 июля 2022 г.
Имя: Jamestalge
vacuum therapy for ed <a href=" https://pharmacyizi.com/# ">100mg viagra without a doctor prescription</a>
20 июля 2022 г.
Имя: Arthurexogs
https://pharmacyizi.com/# ed and diabetes
20 июля 2022 г.
Имя: Larryvom
https://pharmacyizi.com/# best ed solution
20 июля 2022 г.
Имя: SteveThory
<a href=https://pharmacyizi.com/#>cheap ed medication</a> best ed solution
21 июля 2022 г.
Имя: RichardGon
can ed be cured <a href=" https://pharmacyizi.com/# ">pain meds online without doctor prescription</a>
21 июля 2022 г.
Имя: ThomasGep
https://onlinepharmacy.men/# hq pharmacy online 365
22 июля 2022 г.
Имя: Pillquesy
pet meds without vet prescription <a href=" https://canadiandrugs.best/# ">buy prescription drugs online</a>
23 июля 2022 г.
Имя: GeorgeDap
https://allpharm.store/# costco online pharmacy
23 июля 2022 г.
Имя: Pillquesy
no prescription online pharmacy <a href=" https://allpharm.store/# ">Cilostazol</a>
23 июля 2022 г.
Имя: EarnestDus
pharmacy express <a href=" https://onlinepharmacy.men/# ">my canadian pharmacy rx</a>
« 1 2 3 4 5 6 7 8 »
Добавить комментарий
Имя*:

* — Поля, обязательные для заполнения
Отраслевые индексы
Отраслевые новости