Ванадий

Ванадий – легирующий компонент

Относящийся к пятой группе периодической системы ванадий – это металл серебристо-серого цвета. Он располагается под 23 атомным номером. Химический элемент обозначается символом V. Впервые вещество было обнаружено в 1801 году при изучении образцов свинцовой руды. При этом промышленное значение компонент получил лишь в начале 20 века. Высокое содержание металла зафиксировано в битуминозных сланцах, магматических и осадочных породах, а также железо-кремниевых рудах.

Получение

Производство металлического ванадия – сложный технологический процесс, основанный на поэтапной переработке железорудного сырья. Сначала из руды готовится концентрированный состав, из которого в результате окислительной обработки образуется ванадат натрия NaVO₃. Далее для отделения твердого осадка в приготовленный раствор добавляется серная кислота. Полученный таким образом состав содержит более 90% основного компонента. Чистый металл, как правило, получают: термической диссоциацией, кальциетермическим восстановлением оксидов ванадия и другими методами.

Физико-механические свойства ванадия

По внешним признакам ванадии похож на сталь, а его кристаллическая решетка имеет кубическую объемно-центрированному форму. Благодаря такой структуре металл отличается прочностью, пластичностью и податливостью к разным видам механической обработки. Другие параметры выражаются в следующих числовых значениях:

• плотность материала в стандартных условиях: 6,11 г/см³;
• температура перехода вещества в жидкое состояние: +1887°C;
• теплопроводность при +27°C: 30,7 Вт/(м·К);
• твердость по Бринеллю: 600-742 МПа;
• объемный модуль упругости: 160 ГПа.

При этом ванадий имеет нулевой электродный потенциал, относится к парамагнетикам, а также отличается химической инертностью и повышенными антикоррозийными свойствами. Последний параметр достигается благодаря образованию на поверхности металла плотной оксидной пленки, которая устойчива к воздействию разбавленных кислот, щелочей, пресной и морской воды.

В больших концентрациях металл и его соединения достаточно токсичны. Работая с данным материалом необходимо использовать средства индивидуальной защиты, а также соблюдать правила безопасности. Допустимая концентрация пыли ванадия в воздухе рабочей зоны не должна превышать 0,5 мг/м³.

Марки металла

Купить ванадий можно в виде порошка, слитков, а также изделий листового и сортового проката: прутков, проволоки, полосы и т.д. При этом молекулярная масса основного компонента достигает 99,84%. Остальное приходится на примеси: железо, кремний, никель и другие элементы. В промышленности чаще всего применяются следующие марки технически чистого ванадия:

• ВЭЛ-1-3 – выпускаются способом электролиза в виде металлического порошка, состав которого определяется нормативами ТУ 14-22-124-99.
• ВнМ-0-2 – производятся в слитках, массовая доля примесей в которых не превышает 0,5%.
• ВнП-1-2 – сплавы поставляются в форме прутков длиной 200-1500 мм и диаметром от 10 до 160 мм.
• ВнПр-0-3 – ванадиевую проволоку получают методом волочения. Толщина последней может быть в пределах 0,1-3 мм.

Другие марки такие, как ВнПл-2, ВнАл-1Д, ВВ-8 используются для получения труб, а также плоского металлопроката: листов, ленты, фольги.

Назначение

Химические и физические свойства элемента в значительной степени определяют его востребованность в различных отраслях промышленности. Однако цена ванадия за кг ниже, чем стоимость других металлов с аналогичными физико-техническими характеристиками.

Специфическая кристаллическая решетка позволяет использовать металл в качестве легирующего компонента при производстве сталей. Ванадиевые сплавы обеспечивает мелкозернистость, а также придают металлическим изделиям повышенную твердость и прочность. При этом улучшается свариваемость и снижает чувствительность материала к воздействию высоких температур.

Также ванадий активно применяется в металлургической промышленности для получения жаропрочных, устойчивых к коррозии сплавов, которые используются в приборостроении, аэрокосмической сфере и т.д. В химической промышленности металл служит катализатором для проведения различных химических реакций, получения красителей и пигментов.