Ванадий
Ванадий (V) – это серебристо-серый металл, добываемый из железной руды и относящийся к группе пять 4-го периода химической таблицы Д. Менделеева. Атомный номер элемента – 23. Металл является достаточно редким и содержится в таких минералах экзогенного происхождения, как деклуазит, карнотит, ванадинит.
По размеру атома ванадий близок к титану и железу и в рудах находится в рассеянном состоянии, что делает добычу металла достаточно трудоемкой. Процесс извлечения V из железной руды состоит из следующих этапов:
- Подготовка концентрата с примесью ванадия около 8-16%.
- Перевод металла в пятую (+5) высшую степень окисления.
- Отделение ванадат натрия (Na) NaVO3 в воде с добавлением серной кислоты.
- Высушивание вещества, содержащего около 90% и более ванадия.
- Восстановление первичного концентрата в доменных печах.
Далее полученный металл применяют при производстве сплава феррованадия, содержащего железо и 80 % ванадия.
Также получение V осуществляется такими методами, как: термическая диссоциация VI2, восстановление водородом (H) и другими.
Физико-химические свойства
Ванадий является инертным элементом, плохо растворимым в кислотах и щелочах. Соединения металла могут быть в разных степенях окисления:+5, +4, +3, +2. Это такие оксиды: VO, VO2, V2O3,V2O5. По атомному строению ванадий – это кубическая решетка объемноцентрированного типа, обладающая размерами: a=3,024A и z=2. Плотность элемента составляет 6,11 г/ см3, атомная масса - 50,942.
Базовые физические характеристики:
- температура перехода из твердого в жидкое состояние - + 1887°C (2160 К);
- температура закипания - +3377°C (3650 К);
- плавильная теплота - 17,5 кДж/моль;
- уд. теплота испарения - 460 кДж/моль;
- тепловая емкость (молярная) - 24,95[2] Дж/(K·моль);
- теплопроводность (300 K) - 30,7 Вт/(м·К).
Ванадий отличается высокой пластичностью и хорошо поддается механическому деформированию (прокатке, штамповке, ковке, прессованию и т.д.). Сварка и резка металла осуществляется в инертной среде, поскольку при нагревании металла теряются его пластичные свойства. Элемент также обладает такими технологическими качествами, как устойчивость к коррозийному воздействию, высокой прочностью, невосприимчивостью к агрессивным средам, в том числе к морской воде, щелочным и соляным растворам.
Область применения
Ванадий является востребованным в таких отраслях, как электроника, металлургия, самолетостроение. Металл активно применяют в металлургической промышленности в качестве легирующего элемента в стальных и чугунных сплавах. Ванадий используют в лакокрасочной промышленности, ракетостроительной отрасли, в медицине, в фотографии. Без металла не обходится химическая индустрия, текстильная отрасль, сельское хозяйство, стекольное производство.
