Металлопрокат

Ванадий

Телефон

E-mail

Ванадий

ВАНАДИЙ (от имени др.-сканд. богини красоты Ванадис, Vanadis; лат. Vanadium) V, хим. элемент V гр. периодич. системы, ат. н. 23, ат. м. 50,9415. Прир. ванадий состоит из стабильного изотопа 51 V (99,76%) и слабо радиоактивного 50 V (T 1/2 10 14 лет). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. смеси изотопов 4,98*10 -28 м 2. Конфигурация внеш. электронной оболочки 3d 3 4s 2 ; степень окисления от + 2 до +5; энергия (эВ) ионизации при последоват. переходе от V o к V 5+ соотв. 6,74, 14,65, 29,31, 48,4, 65,2; электроотрицательность по Полингу 1,6; атомный радиус 0,134 нм, ионные радиусы (в скобках - координац. числа ванадия): V 2+ 0,093 нм (6), V 3+ 0,078 нм (6), V 4+ 0,067 (5), 0,072 (6) и 0,086 нм (8), V 5+ 0,050 (4), 0,060 (5) и 0,068 нм (6). Содержание ванадия в земной коре 1,9*10 -2 % по массе (в почве -1,0*10 -2 %), в воде океанов -3*10 -7 %, золе растений - 6,1*10 -3 %. Относится к рассеянным элементам. В своб. виде в природе не встречается. Важнейшие минералы. патронит V(S 2 ) 2 . ванадинит Pb 5 (VO 4 ) 3 Cl, деклуазит Pb(Zn, Cu)(VO 4 )(OH), моттрамит 5(Cu, Pb)O*V 2 O 5 *2H 2 O, тюямунит Ca(UO 2 ) 2 (VO 4 ) 2 *8H,O, карнотит K 2 (UO 2 ) 2 (VO 4 ) 2 *3H 2 O, роскоэлит KV 2 [AlSi 3 O 10 ](OH) 2 . В нек-рых магнетитовых, титаномагнетитовых и осадочных железных рудах и ванадийсодержащих фосфоритах содержится до 2,5-3,0% V 2 O 5 . Ванадий также присутствует в окисленных медно-свинцово-цинковых рудах (в виде минералов ), высокосернистых нефтях (до 300 г в 1т), битуминозных сланцах. асфальтитах. Мировые запасы ванадия (без СССР) - 42 млн. т.

Купить продукцию из ванадия

Свойства. Ванадий - серебристо-серый металл ; кристаллич. решетка кубич. объемноцентрированная, а = 0,3024 нм, z = 2, пространств. группа Im3m. Т. пл. 1920°С, т. кип. 3400°С; плотн. 6,11 г/см 3 ; С p ° 24,95 Дж/(моль*К); 23,05 кДж/моль. 474 кДж/моль (1900°С); S o 298 28,9 Дж/(моль*К); ур-ние температурной зависимости давления пара 1gр(мм рт. ст.) = - 26650/Т - 0,112*10 -3Т + 10,815 (293 - 2173 К); температурный коэф. линейного расширения 8,98*10 -6 К -1 ; теплопроводность 1,0 Вт/(м*К) (293 К); образца после холодной деформации 24,8*10 -8 Ом*м, температурный коэф. 3,4*10 -3 К -1 (273-373 К). Ванадий парамагнитен, магн. восприимчивость массивного образца 5,48*10 -9. Стандартный электродный потенциал V 2+ /V° - 1,50 В. Т-ра перехода в сверхпроводящее состояние ниже 5,4 К. Для металла (очищенного иодидным методом) после отжига модуль упругости 141000 МПа; пределы пропорциональности, текучести и прочности при растяжении соотв. 85, 118 и 220 МПа; твердость по Бринеллю 600 МПа; коэф. Пуассона 0,36; относит. удлинение 17-45%. Ванадий пластичен, при нагр. на воздухе выше 300°С становится хрупким. Примеси кислорода. водорода и азота резко снижают пластич. св-ва ванадия и повышают его твердость и хрупкость.

Ванадий отличается высокой хим. стойкостью в морской воде. водных р-рах минер. солей. довольно стоек к действию разб. соляной к-ты, не взаимод. на холоду с разб. HNO 3 и H 2 SO 4 . Реагирует с фтористоводородной к-той, концентрированными HNO 3 и H 2 SO 4 . с царской водкой. Не взаимод. с р-рами щелочей. но в расплавах щелочей в присут. воздуха окисляется с образованием ванадатов. Кислород раств. в ванадии, причем р-римость увеличивается с повышением т-ры. При содержании кислорода до

1% кристаллич. решетка ванадия остается кубической (фаза), при больших содержаниях она перестраивается в тетрагональную (фаза), что, по-видимому, является осн. причиной сильного влияния кислорода на твердость ванадия. При комнатной т-рефаза сохраняет гомогенность при содержании кислорода от 2,0 до 10,3%. При 600-700°С происходит интенсивное окисление компактного металла до V 2 O 5 (см. также Ванадия оксиды ).

Выше 700°С с N 2 ванадий образует нитрид VN (желтые кристаллы. т. пл. 2360 °С), с углеродом и углеродсодержащими газами выше 800°С - карбид VC (черные кристаллы. т. пл. ок. 2830 °С, микротвердость 20900 МПа), с С1 2 - хлориды и оксохлориды, с F 2 - фториды и оксофториды (см. Ванадия галогениды ), с Н 2 - твердые р-ры (р-римость Н 2 в 100 г ванадия 122,6 см 3 ). С металлами ванадий дает сплавы и интерметаллич. соединения. Ниже приводятся сведения о других соед. этого элемента.

Галлид (галлид триванадия) V 3 Ga - светло-серые кристаллы ; не раств. в воде и орг. р-рителях. Получают его взаимод. V с Ga или галлиевой бронзой при 1300°С, хим. осаждением из газовой фазы с использованием VC1 4 и GaCl 3 в присут. Н 2 . Сверхпроводник с критич. т-рой 16,8 К; обладает высокой плотностью тока в сильных магн. полях (до 1*10 5 А/см 2 при 18 Тл). Применяют V 3 Ga при изготовлении обмоток соленоидов, кабелей для линий электропередачи, магнитов для магн. подвесок.

Силицид (силицид триванадия) V 3 Si - светло-серые кристаллы ; т. пл. 1910°С (с разл.); не раств. в воде и орг. р-рителях. Получают его из V и Si конденсацией паров в вакууме или взаимод. в твердой фазе. Сверхпроводник с критич. т-рой 17,2 К. Перспективен для использования в магн. системах электротехн. устройств.

Сульфид (пентасульфид диванадия) V 2 S 5 - черные кристаллы ; раств. в р-рах сульфидов щелочных металлов с образованием красно-бурых р-ров тиованадатов - М 3 VS 4 . MVS 3 . M 4 V 2 S 7 ; получают взаимод. V 2 S 3 с избытком S при 400°С. Сесквисульфид V 2 S 3 - черные кристаллы ; при 1000°С диссоциирует с образованием VS; получают при действии CS 2 на V 2 O 5 . нагретый до 700°С. Моносульфид VS - темно-коричневые кристаллы ; получают нагреванием V 2 S 3 в среде Н 2 при 850-1100 °С или сплавлением S с V 2 O 5 при 400 °С в среде СО 2 .

Свойства ванадия

О ванадиевых бронзах см. Бронзы оксидные. Получение. Осн. источник ванадия - ванадийсодержащие железные руды. При их обогащении получают концентраты, содержащие 60-67% Fe. Богатые ванадием концентраты (8-16%) в смеси с Na 2 CO 3 или Na 2 SO 4 окомковывают, а окатыши обжигают в окислит, среде при 800-1300 °С. При этом низшие оксиды Fe и V окисляются и образуются легкорастворимые ванадаты Na (V 2 O 5 + Na 2 CO 3 -> 2NaVO 3 + CO 2 ), к-рые при водной обработке переходят в р-р. К последнему добавляют минер, к-ты (до рН 1,6-1,9) и нагревают до 90-95°С. При этом в результате гидролиза ванадатов образуется осадок (хим. концентрат), к-рый после удаления влаги содержит 92-95% V 2 O 5 . 4,5-7,5% Na 2 O и примеси др. оксидов. При осаждении в присут. солей аммония содержание Na 2 O в осадке значительно меньше.

Концентраты с содержанием ванадия ок. 1% подвергают окомкованию и термич. упрочению (агломерации), а затем плавят в доменной печи. Ванадий переходит в чугун, а при продувке последнего в конвертере воздухом или кислородом - в ванадиевый шлак (10-15% ванадия). Последний смешивают с Na 2 CO 3 . NaCl или СаСО 3 и обжигают в окислит. среде при 750-900°С. Обожженную шихту выщелачивают водой или разб. H 2 SO 4 . Из р-ра, как и в предыдущем случае, выделяют хим. концентрат, содержащий после сушки до 92% V 2 O 5 .

Полученный по обоим способам хим. концентрат используют для выплавки феррованадия и др. сплавов. Феррованадий (35-80% ванадия) получают путем восстановления V 2 O 5 ферросилицием или А1.

Значит. часть ванадия (в виде V 2 O 5 ) получают в кач-ве побочного продукта при переработке фосфоритов. апатитов. патронитовых, карнотитовых, роскоэлитовых руд. бокситов, алунитов, медно-свинцово-цинковых и др. полиметаллич. руд. золы высокосернистых нефтей и нефтепродуктов. битуминозных сланцев. Патронитовые руды из-за большого содержания ванадия подвергают сначала окислит. обжигу. а затем восстановит. плавке в электропечах с получением феррованадия.

Определение. Для обнаружения V(V) в р-ре используют: р-цию с Н 2 О 2 в 20%-ной H 2 SO 4 (красное окрашивание) или в щелочной среде (желтое окрашивание); восстановление в кислом р-ре действием SO 2 . H 2 S, Fe 2 +. спирта и др. (синее окрашивание); осаждение из слабокислого р-ра сине-черного комплекса с таннином; образование вишнево-красного соед. Fe(II) при добавлении в солянокислый р-р FeCl 3 . диметилглиоксима и NH 3 ; окрашивание р-ра в красно-бурый цвет при добавлении (NH 4 ) 2 S; осаждение белого осадка NH 4 VO 3 при насыщении р-ра NH 4 C1 или др. При совместном растирании образца, содержащего ванадий, с 8-гидроксихинолином смесь окрашивается в желто-оранжевый цвет, к-рый при нагр. переходит в густо-синий.

При количеств. определении ванадия образцы сплавляют с К 2 СО 3 и Na 2 O 2 . а затем выщелачивают плав водой или разлагают к-тами. Для отделения ванадия от сопутствующих элементов его осаждают в виде ванадатов Са, Ва, Hg, Pb, Ag, малые кол-ва м. б. выделены аммиаком совместно с А1(ОН) 3 и Fe(OH) 3 . Используют также осаждение с (NH 4 ) 3 H 4 [P(Mo 2 O 7 ) 6 ], 8-гидроксихинолином, бензоатом аммония и др. орг. реагентами. электролиз с ртутным катодом. экстракцию эфиром и отгонку ванадия в струе сухого НС1, ионный обмен. Гравиметрически ванадий определяют в виде V 2 O 5 . наиб. достоверные результаты получают с помощью титриметрич. методов, заключающихся в предварит. восстановлении V(V) до V(IV) при действии SO 2 . FeSO 4 и нек-рых металлов и послед, титровании КМпО 4 . Распространен способ окисления ванадия КМпО 4 с послед, титрованием р-ром соли Fe(II). Используют также потенциометрич. фотометрич. (с Н 2 О 2 ) и др. методы. Получили применение физ. методы определения ванадия: эмиссионный спектральный, атомно-абсорбционный, нейтронно-активационный (с использованием короткоживущего изотопа 52 V) и др.

Применение ванадия

Применение. Ванадий в осн. (на 85%) используют как легирующую добавку для сталей, резко повышающую их прочность. сопротивление усталости и износоустойчивость. Ванадий в сталях быстрее, чем др. элементы, взаимод. с растворенным С, образуя твердые и жаростойкие карбиды. к-рые, равномерно распределяясь в железе. способствуют образованию мелкокристаллич. структуры.

Ванадий используют также для легирования чугуна, как компонент сплавов для постоянных магнитов, жаропрочных, твердых и коррозионностойких сплавов. а также в кач-ве конструкционного материала для ядерных реакторов. Добавки ванадия в золото повышают твердость последнего.

Мировое производство ванадия составляет ок. 25 тыс. т/год (1981). Важнейшие страны-производители: ЮАР

Ванадий доставляем в города: Москва, Санкт-Петербург, Новосибирск, Екатеринбург, Казань, Нижний Новгород, Челябинск, Самара, Омск, Ростов-на-Дону, Уфа, Красноярск, Воронеж, Пермь, Волгоград, Краснодар, Саратов, Тюмень, Тольятти, Ижевск, Барнаул, Ульяновск, Иркутск, Хабаровск, Ярославль, Владивосток, Махачкала, Томск, Оренбург, Кемерово, Новокузнецк, Рязань, Набережные Челны, Астрахань, Пенза, Киров, Липецк, Балашиха, Чебоксары, Калининград, Тула, Курск, Ставрополь, Сочи, Улан-Удэ, Тверь, Магнитогорск, Иваново, Брянск, Белгород, Сургут, Владимир, Чита, Архангельск, Крым, Калуга, Смоленск, Волжский, Якутск, Саранск, Череповец, Курган, Вологда, Орёл, Подольск, Грозный, Владикавказ, Тамбов, Мурманск, Петрозаводск, Нижневартовск, Кострома, Стерлитамак, Новороссийск, Йошкар-Ола, Химки, Таганрог, Комсомольск-на-Амуре, Сыктывкар, Нижнекамск, Нальчик, Мытищи, Шахты, Дзержинск, Энгельс, Орск, Благовещенск, Братск, Королёв, Ангарск, Старый Оскол, Псков, Люберцы, Южно-Сахалинск, Бийск, Армавир, Прокопьевск, Балаково, Абакан, Рыбинск, Северодвинск, Норильск, Петропавловск-Камчатский, Красногорск, Уссурийск, Волгодонск, Новочеркасск, Сызрань, Каменск-Уральский, Златоуст, Альметьевск, Электросталь, Керчь, Миасс, Салават, Пятигорск, Копейск, Находка, Хасавюрт, Рубцовск, Майкоп, Коломна, Березники, Домодедово, Ковров, Одинцово, Нефтекамск, Кисловодск, Батайск, Нефтеюганск, Новочебоксарск, Серпухов, Щёлково, Дербент, Каспийск, Черкесск, Новомосковск, Назрань, Раменское, Первоуральск, Кызыл, Орехово-Зуево, Новый Уренгой, Обнинск, Невинномысск, Долгопрудный, Октябрьский, Димитровград, Ессентуки, Камышин, Евпатория, Севастополь, Симферополь, Реутов, Жуковский, Пушкино, Муром, Ноябрьск, Новошахтинск, Северск, Артём, Ачинск, Бердск, Ногинск, Арзамас, Элиста, Елец, Ханты-Мансийск, Новокуйбышевск, Железногорск, Сергиев Посад, Зеленодольск