Ионный радиус Э+5, нм 0,04
Изотопы (природные)
Плотность (при 20 С), г/см3 ....
Температура плавления, С
Температура кипения, С
47;48;49;50;51;52
6,11
1900±25
3350
Ванадий кристаллизуется в кубической объемноцентрированной кристаллической решетке с периодом а = 0,30282 нм.
В виде порошка ванадий имеет серый цвет, в компактном виде - стальной серый. Чистый металл, не содержащий нитрида и карбида, пластичен. Его можно легко протягивать в проволоку и при обычной температуре прокатывать в листы и тонкую фольгу. Металл, содержащий нитриды или карбиды, тверд и хрупок.
Области применения
В качестве легирующих добавок ванадий стали применять металлургии еще в конце прошлого столетия.
Возможность использования самого металла и сплавов на его основе появилась совсем недавно — после освоения производства чистого металла. Значительную часть ванадия используют в виде оксидов, солей и других соединений.
Черная металлургия. Около 90 % ванадия используют для легирования сталей и чугунов. В специальных сортах сталей ванадий способствует образованию тонкой и равномерной структуры, делает сталь более плотной, повышает вязкость, предел упругости, временное сопротивление, предел прочности при изгибе, расширяет интервал закалочных температур. Карбиды ванадия повышают твердость стали, увеличивают сопротивление истиранию и ударным нагрузкам. Ванадий - важная добавка в инструментальной (до 2 %) и конструкционной (до 0,2 %) сталях, сталях для газопроводов высокого давления. Развитие тяжелого и транспортного машиностроения "обязано" ванадиевомарганцевой стали, отличающейся большим сопротивлением удару и усталости. Ванадий используют для легирования сталей в комбинации с хромом, никелем, молибденом, вольфрамом. Ванадием легируют также чугун. В машиностроении применяют чугунное литье с присадкой 0,1-0,35 % V для изготовления паровых цилиндров, поршневых колец и золотников паровых машин, прокатных валков, матриц для холодной штамповки. Он - компонент сплавов для постоянных магнитов. Вводят ванадий в сталь в виде феррованадия - сплава железа с 35-80 % V.
Цветная металлургия. Ванадий применяют для производства сплавов на железной основе (меднованадиевые сплавы и ванадиевые бронзы). Из сплава Ti-4%,Al-4%.V изготовляют элементы авиационных реактивных двигателей, ракет. Аналогичное применение находят сплавы Тi - 13 % V -11 % Сг - 3 % А1 и Ti - 6 % А1 - 4 % V. Ванадий применяют как материал для оболочек ядерных реакторов и покрытия топливных элементов, производства сверхпроводящих сплавов.
Химическая промышленность. Оксид ванадия V2О5 имеет большое значение как активный катализатор при синтезе органических веществ (ацетальдегида и уксусной кислоты, бензальдегида и бензойной кислоты), при контактном способе производства серной кислоты. VОС13 - катализатор в производстве некоторых каучуков и других полимеров.
Химические соединения ванадия. Ванадаты элементов
1-111 групп используют для получения люминофоров с белым
свечением и со свечением в любом диапазоне видимого света, для применения в ртутных лампах высокого и низкого
давления, для цветных и обычных кинескопов. Описаны лазеры на основе ортованадатов иттрия, лантана, гадолиния
лютеция. В сельском хозяйстве растворимые соли мышьяковистованадиевой кислоты используют в качестве фунгисидов и инсектисидов. Текстильная промышленность применяет ванадаты в качестве протрав при крашении хлопчатобумажных тканей. В медицине применение ванадия основано на окислительных и антисептических свойствах его соединений. Соединения ванадия широко используют в стекольной и керамической промышленности благодаря их разнообразной окраске, а также в фотографии и кинематографии в качестве проявителей, сенсибилизаторов и красителей фотопленки и отпечатков.
Основные производители ванадия и его соединений в капиталистическом мире - ЮАР, США, Финляндия и Чили.
Большая часть ванадия (~83 %) расходуется в виде феррованадия и нового ванадиевого сплава (83-86 % V, 10-13 % С, 1-3 % Fе). Новый сплав, получивший название "Карван", по свойствам не уступает феррованадию, а стоимость его значительно ниже. Около 3 % ванадия расходуется в виде оксида ванадия (V), 3% - в виде метаванадата аммония NН4VО3.
Минералы, руды и месторождения
Массовое содержание ванадия в земной коре (0,02 %) превышает содержание меди, цинка или свинца. Однако самостоятельные промышленные месторождения встречаются редко - он рассеян в различных минералах и горных породах. Характерная особенность промышленных ванадиевых руд - Комплексность. Из собственно ванадиевых минералов (всего их известно более 50) наибольшее значение имеют следующие.
Роскоэлит КV2[А1Si3О10](ОН)2 - ванадийсодержащий мусковит (32,4 % V2О3). Руда представляет собой песчаник, сцементированный роскоэлитом. Содержание У2О3 в рудах достигает 3-5 %. Месторождения известны в Западной Австралии, США и СССР.
Роскоэлитовая руда Центрального Казахстана характеризуется тесным переплетением рудных минералов с глинистыми и углисто-органическими веществами. Содержание V2О3 в необогащенной руде 0,06-0,10 %.
Патронит V2S5*xS - очень редкий минерал. Известно лишь одно крупное месторождение в Перуанских Андах. Содержит 19-25% V2О5. Ассоциирован с гипсом, куискуитом.
Ванадинит РЬ5(VО4)3С1. Встречается в зоне окисления свинцово-цинковых сульфидных месторождений. Содержит 19,40% V2О5. Крупнейшие месторождения находятся в Юго-Западной Африке.
Карнотит К2(UO2)2[VО4]2 • ЗН2О содержит 19,80% V2О5. Распространен в зоне выветривания осадочных пород, главным образом песчаников, обогащенных органическими остатками.
Магнетиты и титаномагнетитовые руды. Ванадий в них изоморфно замещает железо (радиусы ионов V3+ и Fе3+ соответственно 0,065 и 0,067 нм). Содержание ванадия (в пересчете на V2О5) в титаномагнетитах различных месторождений колеблется от 0,2 до 1,8%, титана - от 10 до 20% ТiО2.
Крупные месторождения титаномагнетитов найдены также в США, Финляндии, КНР, Индии.
Бокситы часто содержат ванадий. Некоторые алюминиевые заводы предусматривают попутное получение ванадиевых концентратов.
Железофосфорисгые руды многих месторождений содержат до 0,1 V2О5. В рудах этого типа ванадий, по всей вероятности изоморфно замещает фосфор.
Ванадийсодержащие горючие полезные ископаемые. Ванадий концентрируется в асфальтитах (в патроните до 25% V2О5,,битумах, нефти, горючих сланцах.
Обогащение ванадинитовых руд включает дробление, пoмол, выделение концентратов гравитационным способом и иx флотацию. Титаномагнетиты легко обогащаются магнитной сепарацией, за исключением случаев, когда зерна ильменита и магнетита мелки и взаимно прорастают. При магнитной сепарации магнетит [FеО • (Fе, V)2О3] отходит в магнитную, а ильменит FеО-TiO2 - немагнитную фракцию.
Do'stlaringiz bilan baham: |