Ванадий это металл

Применение ванадия

04.02.2015
Широкое применение ванадия в сталеплавильной промышленности в качестве одного из наиболее распространенных легирующих элементов основано на чрезвычайно сильном влиянии небольших добавок ванадия на свойства железных сплавов. При введении в сталь всего 0,15—0,25% V, резко повышается прочность, вязкость, сопротивление усталости и износоустойчивость металла. Небольшие добавки ванадия способствуют повышению предела текучести стали и увеличению отношения предела текучести к пределу прочности.
Причиной влияния, оказываемого уже небольшими добавками ванадия на свойства железоуглеродистых сплавов, является свойство ванадия образовывать прочные карбиды, выделение которых из твердого раствора в ванадистых сталях всегда предшествует выделению цементита. Фазовый состав системы Fe—V—С при комнатной температуре представлен на рис. 2.
Карбиды ванадия и сложные ванадийсодержащие карбиды выпадают из раствора в мелкодисперсном состоянии. Они трудно растворимы в аустените и слабо растворимы в феррите. Карбидные включения вызывают сильное измельчение структуры стали и чугуна и способствуют замедлению роста зерна при нагреве. Незначительная доля ванадия, не входящая в состав карбидов, образует твердый раствор в феррите, способствуя повышению растворимости в нем кислорода. Это благоприятно сказывается на очищении феррита от окисных включений по границам зерен, ослабляющих его механическую прочность.

В табл. 1 приведены данные, иллюстрирующие влияние ванадия на повышение прочности феррита в отожженных образцах мягкого железа, содержащего менее 0,01% углерода.
Измельчая зерно аустенита и затрудняя его рост при нагреве, дисперсные включения карбидов ванадия способствуют сохранению в закаленных изделиях достаточно высоких пластических свойств, что особенно важно при закалке крупных изделий. Присутствие ванадия в стали делает ее таким образом менее чувствительной к перегревам и менее склонной к образованию закалочных трещин. В низкоуглеродистых цементуемых сталях присутствие небольших добавок ванадия затрудняет рост зерна аустенита в процессе цементации. После закалки цементованный слой в ванадиевых сталях характеризуется высокой твердостью, в то время как подкорковые и глубинные слои металла остаются пластичными.
Одним из основных типов стали, при легировании которых применяется ванадий, является конструкционная сталь для изделий средних и крупных размеров, работающих со знакопеременными нагрузками. Например, хромистованадиевая сталь, содержащая около 1% Cr и 0,20% V, как в закаленном, так и отожженном состоянии характеризуется более высокими прочностными и пластическими свойствами, чем аналогичная по составу хромистомолибденовая сталь. Второй тип стали, содержащей ванадий, — инструментальная сталь, к которой предъявляется требование сохранения твердости при повышенных температурах. К числу наиболее важных сталей этого типа относятся быстрорежущие стали, содержащие от 1 до 2% V.
В последние годы ванадий получил применение в кипящей стали, предназначенной для изготовления листового металла, который в дальнейшем обрабатывается методами глубокой штамповки. Уже 0,03—0,05% V устраняет вызываемую азотом склонность к старению в листовом металле. Качество поверхности листа при этом не ухудшается как в случае устранения старения с помощью алюминия.

Сплавы тройной системы Co—Fe—V обладают высокими магнитными свойствами и в последнее время широко используются для изготовления постоянных магнитов. Эти сплавы содержат около 50% Co и 10% V; в отличие от высококоэрцитивных никельалюминиевых сплавов, не деформирующихся в горячем состоянии и не поддающихся обработке резанием, они хорошо куются и легко обрабатываются на станках.
Ванадий может с успехом применяться в строительных сталях, сталях для железнодорожного транспорта и других типах стали массового назначения. Наиболее употребительные низколегированные ванадиевые стали подробно рассмотрены в монографии Гудремона.
Последние годы отмечены бурным развитием производства тугоплавких, химически активных металлов IV, V и VI групп периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Некоторые из них, например титан и цирконий, применяются в высокочистом состоянии, а также являются основой большой группы новых технически важных сплавов. Производство этих металлов, которое еще в годы второй мировой войны не выходило за пределы лабораторных опытов, осуществляется теперь в крупных промышленных масштабах.
Ванадий как новый материал с особыми свойствами приобретает самостоятельное значение позднее других тугоплавких, химически активных металлов переходной группы. Это в значительной степени объясняется особенностями физических свойств ванадия, которые создают чрезвычайно большие технические трудности при получении ковкого металла. Литературные данные по применению ковкого ванадия и сплавов на его основе еще очень скудны.
В настоящее время подробно изучаются свойства сплавов на основе ванадия, а также возможности использования ковкого металла для улучшения свойств сплавов на основе других тугоплавких и химически активных металлов. Однако современные технические средства позволяют преодолеть трудности, стоящие на пути организации производства ковкого ванадия в промышленных масштабах. Поэтому можно ожидать, что ближайшие годы явятся переломными в истории ванадия и этот металл станет для современной техники таким же необходимым, как и другие тугоплавкие и химически активные металлы переходной группы.

  • Историческая справка о ванадии
  • Применение металлизованного сырья в литейном производстве
  • Непрерывные процессы плавки
  • Электрошлаковый процесс
  • Шахтные печи
  • Индукционная плавка
  • Кислородно-конверторный процесс
  • Трансформаторная сталь
  • Подшипниковая сталь
  • Конструкционные стали

Легирование сталей

При некоторых условиях эксплуатации стальных изделий и конструкций обычные физико-механические характеристики материал не удовлетворяют поставленным требованиям. В таких случаях стали легируют – добавляют при выплавке к исходному составу другие химические элементы (в основном – тоже металлы, хотя как будет показано далее, есть и исключения). В результате сталь становится прочнее, твёрже, устойчивее к внешним неблагоприятным факторам, хотя и теряет в своей пластичности, что в большинстве ситуаций ухудшает её обрабатываемость.

Технические требования к легированным сталям регламентированы ГОСТ 4543 (применительно к тонколистовому стальному прокату действует ещё ГОСТ 1542). В то же время ряд комплексно и сложнолегированных сталей производится согласно ТУ металлургических предприятий.

Легирование и примеси – есть ли разница?

С формальной точки зрения, некоторые химические элементы, содержащиеся в обычных сталях, как конструкционных, так и обычного качества, тоже можно называть легирующими. К таким можно отнести, например, медь (до 0,2%), кремний (до 0,37%) и т.д.

Постоянными спутниками любой стали являются фосфор и сера. Тем не менее, металловеды относят их по большей части не к легирующим добавкам, а к примесям, хотя иногда процентное содержание другого легирующего элемента может быть даже меньшим.


Причина заключается в том, что любая примесь является следствием либо чистоты исходной руды (марганец), либо специфики металлургических процессов плавки (сера, фосфор). Теоретически выплавленная без меди, фосфора и серы сталь обладала бы такими же механическими свойствами. Легирование же имеет своей конечной целью именно повышение определённых технических характеристик стали. При этом фосфор и сера однозначно относятся к вредным, но неизбежным примесям. Наличие меди увеличивает пластичность, зато способствует налипанию поверхности металла, имеющего избыточную (более 0,3%) концентрацию меди на поверхность смежной детали. При работе конструкции в условиях интенсивного трения это является крупным недостатком.

Наличие химического элемента с концентрацией более 1% даёт основание вводить его условное обозначение в марку стали. Кроме вышеупомянутой стали 65Г, подобной чести удостаивается также и алюминий (присутствующий, в частности, в стали О8Ю). В данном случае алюминий вводится в обычную конструкционную сталь О8 с целью её раскисления, а то, что при этом несколько повышаются показатели её пластичности, является лишь удачным сопутствующим обстоятельством. Борирование стали обеспечивает ей повышенную последующую деформируемость, поэтому даже микродобавки бора в химический состав стали отмечаются соответственно изменённой её маркировкой (например, в стали 20Р присутствует всего 0,001…0,005 % бора).

В целом принято, что:

  • Стали, содержащие только один, намеренно вводимый в состав элемент;
  • Стали, в составе которых имеются иные, кроме углерода и марганца, химические элементы в количестве не более 1%

— легированными не считаются. С другой стороны, если в составе выплавляемого сплава процентное содержание железа не превышает 55%, то такой материал уже не может называться легированной сталью.

Общая классификация легирующих элементов в сталях

Преобладающее положение в списке легирующих элементов имеют металлы. Исключение составляют кремний и бор.

Наличие легирующих элементов оказывает преобладающее влияние на вид диаграммы состояния системы «железо-углерод», и на наличие/отсутствие химических соединений в конечном продукте (нитридов, карбидов и более сложных по формуле компонентов). Последние, в свою очередь существенно видоизменяют микроструктуру стали.

В связи с этим, легирующие сталь металлы подразделяются на две группы:

  1. Металлы, которые увеличивают область твёрдых растворов на основе γ-железа (аустенитная область на диаграмме состояния), что приводит к повышению разнообразия конечной микроструктуры легированной стали после её упрочняющей термообработки). К таким элементам относятся никель, марганец, кобальт, медь, а также азот.
  2. Металлы и химические элементы, наличие которых сужает γ-область, зато повышает прочность стали. К ним относят хром, вольфрам. ванадий, молибден, титан.

В процессе получения легированных сталей изменяются следующие закономерности в её свойствах.

Как известно, разные элементы обладают различной кристаллической структурой (для металлов это – гранецентрированная и объёмноцентрированная). Само же железо имеет объёмноцентрированную решётку.

При внедрении в сталь металла со сходным типом решётки область существования α-раствора (феррита) увеличивается за счёт соответствующего уменьшения аустенитной области. В результате микроструктура стабилизируется, что допускает более широкий выбор технологических процессов последующей термообработки.
Наоборот, при наличии в стали металла с другим типом решётки аустенитная область сужается. Такая сталь при своей последующей механической обработке будет более пластичной.
Легирование стали некоторыми металлами вообще невозможно. Это происходит, если разница в атомных диаметрах элементов превышает 15%.

Именно по этой причине такой металл как цинк вводят в качестве легирующей добавки только в цветные металлы и сплавы. Ограниченное применение для целей легирования стали находят также химические элементы, которые неспособны образовывать при выплавке устойчивые химические соединения с углеродом, железом и азотом.

Зависимость характеристик стали от насыщения её определёнными химическими элементами окончательно ещё не изучено. Это объясняется тем, что при комплексном легировании каждый компонент может взаимодействовать по разному с другими, причём такие изменения закономерному объяснению часто не поддаются. Поэтому вопросы целесообразности применения того либо иного легирующего элемента разрешаются экспериментальным путём.

Доказанными считаются следующие положения:

  • Эффективность процесса повышается при увеличении растворимости азота и углерода в легирующей добавке, и в основном железе;
  • Стабильность окончательных свойств стали повышается при увеличении размеров аустенитной зоны;
  • Качество стали, легированной металлами и элементами с меньшим, чем у железа порядковым номером (в таблице химических элементов Д. Менделеева) хуже, чем в противоположном случае;
  • Более тугоплавкие, по сравнению с железом, металлы повышают прочность стали при любых вариантах её дальнейшей термообработки.

Впрочем, вторичные взаимодействия, сильно зависящие от способа выплавки стали, могут существенно корректировать эти положения. Поэтому на данном этапе с уверенностью можно говорить лишь о влиянии конкретных легирующих элементов на свойства стали.

Влияние хрома

Хром – металл, особенно часто применяемый для целей легирования. Его добавляют как в конструкционные стали (например, 20Х, 40Х), так и в инструментальные (9ХС, Х12М). При этом конечные свойства легированной хромом стали сильно зависят от его содержания в ней. При низких (менее 0,5…0,7%) концентрациях структура стали становится боле грубой, и чувствительной к направлению её последующей обработки, особенно при прокатке и гибке в холодном состоянии. Ухудшается также равномерность распределения основных составляющих микроструктуры.

Как уже было отмечено выше, одной из главных целей легирования является формирование в стали карбидов металлов, прочность и твёрдость которых заметно выше, чем основного металла. Хром образует два вида карбидов: гексагональный Cr7C3 и кубический Cr23С6, причём в обоих случаях прочность и хладостойкость стали возрастают. Особенностью карбидов хрома является присутствие в их структуре также и других элементов – железа и ванадия. В результате температура эффективного растворения снижается, что, в свою очередь, приводит к таким положительным особенностям сталей, легированных хромом, как прокаливаемость, возможность вторичного дисперсионного твердения и теплостойкость. Поэтому стали, легированные хромом, имеют увеличенную эксплуатационную стойкость при тяжёлых условиях своей эксплуатации.

Однако увеличение содержания хрома в стали приводит и к отрицательным последствиям. При его концентрации более 5…10% резко ухудшается карбидная однородность материала, что сопровождается нежелательными явлениями при её механической обработке: даже при нагреве пластичность стали невысока, поэтому при ковке с большими степенями деформации высокохромистые стали подвержены растрескиванию.

При чрезмерном карбидообразовании увеличивается также количество концентраторов напряжений, что негативно влияет на стойкость таких сталей к динамическим нагрузкам. Учитывая это, содержание хрома в сталях не должно превышать 5..6%.

Влияние вольфрама и молибдена

Действие этих легирующих добавок в сталях примерно одинаково, поэтому их рассматривают совместно. Вольфрам и молибден улучшают дисперсионное твердение сталей, что увеличивает их теплостойкость, особенно при длительной работе с повышенными температурами. Мартенситостареющие стали обладают уникальным комплексом свойств: они сочетают достаточную пластичность и вязкость с высокой поверхностной прочностью, а потому находят широкое применение в качестве инструментальных сталей, предназначенных для холодной объёмной штамповки с высокими степенями деформации. Причиной этому – формирование интерметаллидных соединений Fe2W и Fe2Mo3, которые способствуют последующему появлению специальных карбидов (чаще – хрома и ванадия). Поэтому часто, совместно с вольфрамом и молибденом стали легируют также и этими металлами. Примером служат инструментальные стали типа Х4В2М1Ф1, конструкционные 40ХВМФА и т.п.

Наиболее эффективно такое легирование для сталей, содержащих сравнительно большое количество углерода. Именно этим объясняется преимущественное применение сталей, содержащих вольфрам и молибден, для производства ответственных шестерён, валов и других деталей машин, работающих при сложных, резко циклических нагрузках. Наличие рассматриваемых легирующих компонентов улучшает закаливаемость сталей и способствует более устойчивым конечным характеристикам изделий, изготовленных из них.

Имеются и отрицательные стороны избыточного легирования данными металлами. Например, повышение концентрации молибдена более 3% способствует обезуглероживанию стали при нагреве, становится причиной хрупкого разрушения (особенно, если в составе такой стали присутствует в увеличенном — более 2% — количестве кремний). Предельное содержание вольфрама в стали – 10…12% — связано, главным образом, с резким повышением стоимости готового продукта.

Влияние ванадия

Ванадий чаще применяется как компонент сложного легирования. Его наличие придаёт легированным сталям более равномерную и благоприятную структуру, которая мало изменяется даже с термообработкой. Кроме того, ванадий стабилизирует γ-фазу, что увеличивает стойкость стали к напряжениям сдвига (как известно, именно при сдвиговых деформациях металлы имеют наименьшую прочность).

На твёрдость стали ванадий практически не влияет, это особенно заметно для конструкционных сталей, содержащих меньше углерода, чем инструментальные. В комплекснолегированных сталях ванадий увеличивает теплостойкость, что повышает их устойчивость от хрупкого разрушения. В этом смысле влияние ванадия противоположно влиянию молибдена. Особенностью термообработки легированных сталей, содержащих ванадий, считается невозможность выполнения высокого отпуска после закалки, поскольку последующая пластичность стали снижается. Поэтому в сталях, предназначенных для изготовления крупных деталей или поковок, процентное содержание ванадия ограничивается 3..4%.

Влияние кремния, марганца и кобальта

Кремний – единственный из неметаллов, «допущенный» к процессам легирования. Объясняется это двумя факторами – дешевизной элемента и однозначной зависимостью твёрдости от процентного содержания кремния в стали. Именно поэтому кремний часто применяется при выплавке недорогих низколегированных строительных сталей, а также сталей, для эксплуатационной долговечности которых важно оптимальное сочетание прочности и упругости. Чаще всего совместно с кремнием используется и марганец – примерами могут быть стали 09Г2С, 10ГС, 60С2 и т.д.

В инструментальных сталях кремний как легирующий компонент используется редко, и притом только в сочетании с другими металлами, которые нейтрализуют его отрицательные свойства – малую эксплуатационную пластичность и вязкость. Из таких сталей – в частности, 9ХС, 6Х3С и т.п. — изготавливают режущий и штамповый инструмент, для которого требуется сочетание высокой твёрдости и стойкости при резких нагрузках.

Как и кремний, кобальт при внедрении в структуру стали не образует собственных карбидов, зато в сложнолегированных сталях интенсифицирует их образование при отпуске. Поэтому кобальт применяется не самостоятельно, а в сочетании с такими металлами, как ванадий, хром, вольфрам, при этом, ввиду дефицитности кобальта его содержание обычно не превышает 2,5…3%.

Влияние никеля

Никель – единственный из легирующих компонентов сталей, который повышает её пластичность и снижает твёрдость. Поэтому одним никелем стали не легируют. Зато в сочетании с марганцем никель приводит к заметному повышению прокаливаемости стали, что очень важно при изготовлении крупных деталей машин, для которых важна высокая эксплуатационная долговечность. При этом наличие никеля снижает требования к точности соблюдения температурных интервалов термообработки.

Легирование никелем имеет и ряд особенностей. В частности, никель, не образуя собственных карбидов, способствует увеличению скоплений «чужих» карбидов по границам зёрен, в результате снижается теплостойкость, и повышается хрупкость в диапазоне 20…4000С. Поэтому процентное содержание никеля в легированных сталях строго увязывается с наличием в них марганца и хрома: при их наличии предельная концентрация никеля составляет 2%, а при их отсутствии – не более 0,5…1%.

Легированные стали для специальных областей использования содержат в себе и ряд других металлов (например, титан, алюминий и др.). Выбор вида стали диктуется эксплуатационными и финансовыми соображениями.

Металл Ванадий: цена, свойства и применение

Металл серебристо — белого цвета, который при нагреве до температуры 300 градусов Цельсия склонен к насыщению различными газами, например, кислородом или азотом, называют ванадием. Металл ванадий и его цена за 1 кг лома на сегодня лежит в диапазоне от нескольких десятков до тысяч долларов США — это химический элемент, занимающий в таблице Менделеева место под номером 23. Он расположен между титаном и хромом.

Ванадий — это тугоплавкий металл, температура плавления составляет 1735 ºC. Он часто встречается в земной коре, по некоторым расчётам, его объем составляет до 0,005%, от земной коры. Его можно встретить в составе более чем полусотни минералов. Для нужд экономики ежегодно добывают 10 000 тонн этого металла.

Кстати, специалисты горного дела считают рентабельными выработки с рудой, содержащей более 0,1% ванадия.

Цена ванадия за 1 кг лома

Роль ванадия в промышленности сложно переоценить. Более того если посмотреть на динамику добычи этого материала, то сразу будет видно, что ежегодный прирост составляет до 1,5%. Ключевыми игроками в этой части рынка можно назвать следующие страны:

  • Китай;
  • ЮАР;
  • Российская Федерация.

На долю остальных государств приходиться всего несколько процентов от мирового объема, между тем как «Поднебесная» контролирует более трети рынка. По оценкам некоторых экспертов — до 36%.

Следует отметить и то, что рост добычи был спровоцирован увеличением объемов потребления ванадия и его производных в металлургической промышленности. И вновь — Китай впереди всех. Такая ситуация не может не отразится не уровне цен на этот металл и его соединения.

Цена на сентябрь 2018 года за кг ванадия составляет 16 долларов США или 900 рублей.

Говоря о цене на этот продукт надо понимать что на рынке в РФ представлено несколько позиций продукции, содержащий в себе ванадий. Это :

  • Полоса;
  • Проволока;
  • Слиток;
  • Проволока и пр.

При этом на рынке РФ активно работает несколько компаний, большинство из которых, расположены в Москве. В зависимости от типа продукции существенно разнится цена.

Так к примеру, ВНПЛ-1 (полоса) достигает стоимости в Москве 2026 USD, а ВНМ — 1 (слиток) 211.

Такой уровень цен обусловлен в первую очередь сложностью потребления и конечно спросом со стороны потребителей.

Применение ванадия в промышленности

Изначально, ванадий применяли для получения цветного стекла, керамических изделий и красок. Соединения, полученные на основании ванадия придавали неповторимый голубой или зелёный цвет стекольным изделиям. В том время как фарфор и керамика получали золотистую глазурь полученную из веществ, полученных из ванадия.

Оксид ванадия, произвёл значительный прорыв в теле окрашивания тканей, произведённых из хлопка и шелка.

Первая мировая война вызвала всплеск интереса к ванадию, точнее к серной кислоте, которую производили с помощью этого металла. Именно при получении кислоты, ванадий стали использовать как заменитель платины, которую использовали как катализатор.

Ванадий и металлургия

В отличии от химической отрасли, обходящейся ванадиевыми производными, металлургическая промышленность использует его в чистом виде. Все дело в том, что этот металл применяют как легирующий элемент.

После аварии, случившейся на гонках, обломок двигателя попал в руки Генри Форда — старшего, который и вызвал его к себе необычайной твёрдостью, вязкостью и малым весом. После проведённых анализов стало понятно, что двигатель был изготовлен из стали с примесью ванадия.

Исследования, выполненные в компании Форда, позволили получить стальные сплавы отличающиеся низкой массой, высокой прочностью. В следствие этого автомобили получили улучшенные ходовые характеристики, жёсткость и прочность конструкции. Кстати, после этого, Генри Форд и произнёс фразу, приведённую выше.

Примерно в то же время инженеры из разных стран использовали ванадиевые стали для получения брони, изготовления оружейных стволов, установленных, в том числе и на авиационных пушках и пулемётах.

Можно отметить, что для изготовления армейских касок во время Первой мировой войны применяли кремниевые и никелевые добавки, но только использование ванадиевых присадок, позволило добиться желаемых результатов. При этом, содержание ванадия в стали достигало всего 0,2%. Надо отметить, что использование этого металла позволило снизить вес и цены на изделия для военных. Изготовление стали с добавлением ванадиевых и хромовых компонентов, обладающей высокой усталостной прочностью, позволило увеличить выпуск авиационных моторов, торпед, бронебойных боеприпасов и пр. Кстати, появление таких сталей привело к снижению цены на готовую продукцию.

Некоторые особенности использования ванадия

Специалисты знают, что использование ряда элементов изменяет свойства стали. Например, молибден обеспечивает хорошую прокаливаемость, никель повышает вязкость. Но и тем не менее, какое влияние может оказать та или иная добавка можно определить не всегда. Между тем, ответ на вопрос, почему ванадий оказывает хорошее воздействие на стали лежит на поверхности.

Все дело в свойствах этого металла. В процессе изготовления расплав стали активно впитывает в себя различные газы. По мере остывания, в стальном слитке образуются микроскопические пузырьки. При дальнейшей обработке, например, ковке, он изменяют форму и его прочность становиться разной. После введения в расплав ванадия, он вступает в реакцию с проникшими газами, а это в свою очередь приводит к образованию шлаков, которые всплывают и удаляются в процессе плавки. Оставшийся в стали ванадий образует твёрдые и жаростойкие соединения, их называют карбиды. Они препятствуют появлению крупных кристаллов. После остывания сталь получается мелкозернистой, обладающей высокой твёрдостью и ковкостью.

Наличие ванадия в стали позволяет ей сохранять свои свойства при высоких температурах, которых появляются при обработке, например, при точении или шлифовании.

Кроме того, ванадиевые добавки, гарантируют наличие мелкокристаллической структуры материала.

Ещё свойство, которое появляется у стали, полученной с ванадиевыми добавками — стойкость к истиранию.

Так, цилиндры, применяемые в дизельных двигателях и изготовленные из качественной углеродистой стали, после пробега в тысячу моточасов теряют до 0,4 мм в толщине стенки, в то время, как те, которые выполнили из ванадиевой стали всего 0, 1 мм. Это не только повышают ресурс двигателя, но и снижают эксплуатационную стоимость.

Кстати, ванадий применяют не только в получении стали. Его применяют при производстве алюминиевого сплава под названием Вавилим. Он применяется при производстве машин и механизмов работающих под воздействием морской воды.

Ванадий применяют при производстве лабораторной посуды, инструментальных сталей. Даже качественные духовые музыкальные инструменты не обходятся без его участия.

На основании вышесказанного можно сказать следующее — применение ванадия и его соединений позволяет не только улучшить свойства различных материалов, но и снизить их эксплуатационные свойства.

Ванадий в человеческом организме

Без этого элемента не обходится и наш организм. В частности ванадий оказывает следующее воздействие:

  • замедляет процессы старения;
  • усиливает процессы обмена веществ;
  • замедляет процесс выработки холестерина;
  • положительно влияет на работу цнс, органов пищеварения и пр.;
  • стабилизирует работу сердечно-сосудистой системы, в том числе снижает кровяное давление.

Надо отметить, что это малая часть его положительного влияния ванадия на человеческий организм. Именно поэтому этот элемент и его производные входят в состав различных медикаментов и витаминов, которые можно приобрести во многих аптеках нашей страны, в том числе и Москвы.

Производство ванадия, формы поставки

Сложностью технологического процесса и трудоёмкостью отличается производство ванадия и изделий из него. Это вызвано в первую очередь тем, что ванадиевая руда имеет сложный состав и малое содержание искомого урана. Именно поэтому, использование традиционных методов обогащения руды не представляется возможным.

В следствие этого применяют многоэтапные методы обогащения, то есть, сначала получают промежуточные соединения, например, ванадаты (пятиокись ванадия), которые в свою очередь перерабатывают в феррованадий или готовый продукт.

Надо отметить, что существует много вариантов разложения промежуточных соединений и некоторые из них отличаются громоздкостью. Все это не может не сказаться на цене готового продукта.

На рынке можно встретить предложения по поставке следующих изделий из ванадия:

  • круги;
  • слитки;
  • полосу и некоторые другие.

Приобрести указанную продукцию можно в специализированных компаниях, расположенных в том числе и Москве.

Ванадий — металл, простое химическое вещество, элемент таблицы Менделеева. Впервые был открыт мексиканским химиком Андресом Дель Рио в 1801-м году. Но перед европейскими учеными свое открытие он отстоять не смог, и вторично металл был открыт спустя 30 лет шведом Нильсом Сефстрёмом. Название новый элемент получил по имени богини любви и красоты Ванадис из-за того, что на воздухе на поверхности металла образуется красивая пленка из разноцветных оксидов.

Ванадия на планете достаточно много, но он крайне рассеян и не встречается в чистом виде. В очень небольших количествах входит в состав более чем сорока минералов. Больше всего его в роскоэлите, карнотите и ванадините. Его относительно много также в патроните, деклуазите. Часто встречается в качестве сопутствующего элемента в рудах, содержащих другие металлы. Добывают его большей частью из железных, медно-свинцово-цинковых, титаномагнетитовых, урановых руд, сланцев и т.п. Ванадий выделяют из отходов после добычи основного металла. Руды, содержащие 1% ванадия, считаются очень богатыми. Оправдана добыча из сырья, в котором элемента всего 0,1%.

Ванадий накапливается некоторыми видами морских организмов — голотуриями и асцидиями, причем в значительных количествах. Японцы решили использовать эту особенность. Они выращивают на подводных плантациях асцидий вида Pyura chilensis, больше всего похожих на камни, с очень твердой внешней оболочкой серого цвета. Потом их сжигают и из золы добывают ванадий. Содержание металла в золе может достигать 5% — это много больше, чем в большинстве ванадиесодержащих руд.

Государственный стандартный образец
состава раствора ионов «Ванадий (V)»
Аммоний ванадиевокислый мета

Свойства

Светло-серый, серебристый металл, внешне напоминающий сталь. Пластичный и ковкий, легко обрабатывемый давлением и прокатом. При нагревании выше +300 °С теряет пластичность, становится хрупким, поэтому резать и сверлить его можно только в определенных условиях. Очень тугоплавкий, температура плавления +1887 °C. На воздухе окисляется, образуя пленку из оксидов разных цветов.

В химических реакциях малоактивен, устойчив к воздействию воды, в том числе морской, неконцентрированных кислот и щелочей. Образует несколько оксидов с разной валентностью. При определенных условиях взаимодействует с кислородом, водородом, азотом, углеродом, галогенами. С помощью различных химических преобразований получают соли ванадиевой кислоты, называемые ванадатами.

Ванадий в качестве микроэлемента участвует в метаболизме живых существ, включая человека, но его избыток вреден, так как соединения реактива ядовиты. Острое отравление вызывает воспаление слизистых дыхательных путей, глаз, кожи. В дальнейшем могут развиться лейкемия, анемия, аллергии, кожные заболевания, нарушения обменных процессов в организме.

Применение

  • Легирующая добавка для получения биметаллов; жаростойких, ударопрочных, стойких к коррозии, износостойких, но легких сталей для авиационной, космической, машиностроительной и военной промышленности; для выпуска высококачественных ручных и механизированных инструментов. Легируют ванадием также алюминий, медь, никель, титан, тантал, ниобий, хром и даже золото, получая прочные и химически стойкие материалы для разных отраслей. Например, сплав никеля и ванадия используется для изготовления лабораторной посуды.
  • В производстве анодов для мощных литиевых аккумуляторов (пятиокись ванадия); катодов для химических батарей.
  • Для изготовления труб ТВЭЛов ядерных атомно-водородных реакторов на быстрых нейтронах.
  • В качестве пигментов для производства красок, цветного стекла, керамики.
  • Для получения анилиновых красителей и индиго, необходимых для окрашивания тканей из шелка и хлопка.
  • Катализатор в синтезе серной кислоты. Ванадий значительно дешевле платины, которую применяли для этих целей раньше.
  • Катализатор в процессах крекинга нефти, производства уксусной кислоты, в других промышленных синтезах.
  • Хлорид ванадия используется в термическом разложении воды.
  • В сельском хозяйстве применяются ядохимикаты и микроудобрения на основе ванадия.
  • Для производства компонентов компьютеров, электронных и запоминающих устройств.
  • В медицине, военном деле.

Применение

Ванадий

Ванадий в основном используется как легирующая добавка при получении износоустойчивых, жаропрочных и коррозионностойких сплавов (прежде всего, специальных сталей), как компонент при получении магнитов.

Чёрная металлургия — основной потребитель ванадия (до 95% всего производимого металла). Ванадий входит в состав быстрорежущей стали, её заменителей, малолегированных инструментальных и некоторых конструкционных сталей. При введении 0,15-0,25% ванадия резко повышаются прочность, вязкость, сопротивление усталости и износоустойчивость стали. Ванадий, введённый в сталь, является одновременно раскисляющим и карбидообразующим элементом. Карбиды В., распределяясь в виде дисперсных включений, препятствуют росту зерна при нагреве стали. Ванадий в сталь вводят в форме лигатурного сплава — феррованадия. Применяют ванадий и для легирования чугуна. Новым потребителем ванадия выступает быстро развивающаяся промышленность титановых сплавов; некоторые титановые сплавы содержат до 13% ванадия. В авиационной, ракетной и др. областях техники нашли применение сплавы на основе ниобия, хрома и тантала, содержащие присадки ванадия. Разрабатываются различные по составу жаропрочные и коррозионностойкие сплавы на основе ванадия с добавлением Ti, Nb, W, Zr и Al, применение которых ожидается в авиационной, ракетной и атомной технике. Интересны сверхпроводящие сплавы и соединения ванадия с Ga, Si и Ti.

Применение ванадия в атомной промышленности

Чистый металлический ванадий используют в атомной энергетике (оболочки для тепловыделяющих элементов, трубы) и в производстве электронных приборов. Хлорид ванадия применяется при термохимическом разложении воды в атомно-водородной энергетике(ванадий-хлоридный цикл «Дженерал Моторс»,США).

Оксид ванадия V2O5 служит эффективным катализатором, например, при окислении сернистого газа SO2 в серный газ SO3 при производстве серной кислоты. Соединения ванадия находят разнообразное применение в различных отраслях промышленности (текстильной, стекольной, лакокрасочной и др.). Пятиокись ванадия широко применяется в качестве положительного электрода(катода) в мощных литиевых батареях и аккумуляторах. Ванадат серебра в резервных батареях в качестве катода.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *