Project Description

فرو وانادیوم

وانادیوم (V)، عنصر شیمیایی، فلز نرم سفید نقره ای از گروه ۵ (Vb) جدول تناوبی. برای فولاد ابزار با سرعت بالا، فولاد کم آلیاژ با مقاومت بالا و چدن مقاوم در برابر سایش با فولاد و آهن آلیاژ می شود. فرو وانادیوم یکی از آلیاژهای وانادیوم است که کاربردهای مختلفی در صنعت دارد.

وانادیوم در سال ۱۸۰۱ توسط کانی شناس اسپانیایی آندرس مانوئل دل ریو کشف شد که آن را اریترونیوم نامید اما در نهایت به این باور رسید که صرفاً کروم ناخالص است. این عنصر توسط شیمیدان سوئدی نیلز گابریل سفستروم در سال ۱۸۳۰ دوباره کشف شد، که نام آن را به نام وانادیس، الهه زیبایی و جوانی اسکاندیناوی، نامگذاری کرد، نامی که توسط رنگهای زیبای ترکیبات وانادیوم در محلول پیشنهاد شده است.

شیمیدان انگلیسی هنری انفیلد روسکو برای اولین بار در سال ۱۸۶۷ این فلز را با احیای هیدروژنی دی کلرید وانادیم، VCl2، جدا کرد و شیمیدانان آمریکایی جان وسلی ماردن و مالکوم ان. ریچ آن را با خلوص ۹۹٫۷ درصد در سال ۱۹۲۵ با احیای پنتوکسید وانادیم با V2O5 به دست آوردند.

ویژگی های فلز وانادیوم

وانادیم که در مواد معدنی مختلف، زغال سنگ و نفت ترکیب شده است، بیست و دومین عنصر فراوان در پوسته زمین است. برخی از منابع تجاری مواد معدنی کارنوتیت، وانادینیت و روسکوئلیت هستند. (ذخایر ماده معدنی مهم پاترونیت حاوی وانادیوم که در زغال سنگ در مینا راگرا، پرو وجود دارد، از نظر مادی کاهش یافته است.) دیگر منابع تجاری مگنتیت حاوی وانادیوم و گرد و غبار دودکش های دودکش ها و بویلرهای کشتی هایی است که روغن های خاص ونزوئلا و مکزیک را می سوزانند. چین، آفریقای جنوبی و روسیه تولیدکنندگان پیشرو وانادیوم در اوایل قرن بیست و یکم بودند.

وانادیم از سنگ معدن به صورت پنتوکسید وانادیم (V2O5) از طریق انواع فرآیندهای ذوب، شستشو و برشته کردن به دست می آید. سپس پنتوکسید به فرو وانادیوم یا پودر وانادیوم کاهش می یابد. تهیه وانادیوم بسیار خالص دشوار است زیرا این فلز در دماهای بالا نسبت به اکسیژن، نیتروژن و کربن کاملاً واکنش نشان می دهد.

فلز وانادیوم، ورق، نوار، فویل، میله، سیم و لوله در خدمات با دمای بالا، در صنایع شیمیایی و در پیوند فلزات دیگر کاربرد پیدا کرده اند. از آنجایی که عمده کاربرد تجاری وانادیوم در فولاد و چدن است که به آنها انعطاف پذیری و مقاومت در برابر ضربه می دهد، بیشتر وانادیوم تولید شده با آهن به عنوان فرووانادیوم (حدود ۸۵ درصد وانادیوم) در ساخت فولادهای وانادیومی استفاده می شود. وانادیوم (به مقادیر بین ۰٫۱ تا ۵٫۰ درصد اضافه شده است) دو تأثیر بر فولاد دارد: دانه های ماتریس فولاد را تصفیه می کند و با کربن موجود کاربیدها را تشکیل می دهد.

وانادیوم از نظر مقاومت

بنابراین، فولاد وانادیوم به ویژه قوی و سخت است، با مقاومت در برابر ضربه بهبود یافته است. هنگامی که فلز بسیار خالص مورد نیاز است، ممکن است با فرآیندهایی مشابه با فرآیندهای تیتانیوم به دست آید. فلز وانادیوم بسیار خالص شبیه تیتانیوم است زیرا کاملاً مقاوم در برابر خوردگی، سخت و به رنگ خاکستری استیل است.

ترکیبات وانادیوم (پنتوکسید و وانادات های خاص) به عنوان کاتالیزور در فرآیند تماس برای تولید اسید سولفوریک استفاده می شود. به عنوان کاتالیزور اکسیداسیون در سنتز انیدریدهای فتالیک و مالئیک. در ساخت پلی آمیدها مانند نایلون؛ و در اکسیداسیون مواد آلی مانند اتانول به استالدئید، شکر به اسید اگزالیک و آنتراسن به آنتراکینون.

وانادیوم طبیعی از دو ایزوتوپ تشکیل شده است: وانادیوم-۵۱ پایدار (۷۶/۹۹ درصد) و وانادیوم-۵۰ با رادیواکتیو ضعیف (۲۴/۰ درصد). ۹ ایزوتوپ رادیواکتیو مصنوعی تولید شده است. وانادیم در اسید سولفوریک غلیظ، اسید نیتریک، اسید هیدروفلوئوریک و آکوا رژیا حل می شود. در حالت انبوه توسط هوا، آب، مواد قلیایی یا اسیدهای غیر اکسید کننده به غیر از اسید هیدروفلوئوریک مورد حمله قرار نمی گیرد.

در هوا به آسانی کدر نمی شود، اما هنگامی که گرم می شود تقریباً با تمام نافلزات ترکیب می شود. برای وانادیوم حالت های مهم اکسیداسیون ۲+، ۳+، ۴+ و ۵+ است. اکسیدهای مربوط به چهار حالت اکسیداسیون VO، V2O3، VO2 و V2O5 هستند. ترکیبات هیدروژن-اکسیژن وانادیوم در دو حالت اکسیداسیون پایین، پایه هستند. در دو بالاتر، آمفوتریک (هر دو اسیدی و بازی). در محلول آبی یونها بسته به حالت اکسیداسیون رنگهای متفاوتی از خود نشان می دهند – اسطوخودوس در حالت ۲+، سبز در حالت +۳، آبی در حالت +۴ و زرد در حالت ۵+.