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;
• 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.

Ванадий – пластичный тугоплавкий металл, имеющий серебристо-белый цвет. Температура плавления металла – 1920 С. При температуре больше 300 С ванадий склонен к насыщению водородом, азотом и кислородам. Данные примеси понижают пластичность металла и повышают его хрупкость и твердость. По своим антикоррозийным свойствам ванадий превосходит такие металлы, как титан и сталь.

Ванадий инертен к воздействию растворов кислот (азотной, серной, соляной) и щелочей, устойчив к пресной и морской воде. Вступая в реакцию с кислородом, металл образует несколько различных по окраске оксидов ванадия.

В природе ванадий встречается в титаномагнетитовых рудах, фосфоритах, бурых углях, песчаниках, тяжелой нефти, сланцах и битуминозных песках.

В промышленных условиях добывают ванадий из железных руд. На первом этапе производства получают концентрат, процентное содержание ванадия в котором составляет 8-16%. Полученный концентрат подвергается окислительной обработке, в результате которой отделяют ванадат натрия. При подкислении серной кислотой ванадат натрия выпадает в осадок, после высушивания осадка получают ванадий.

Крупнейшими отечественными производителями ванадия являются следующие предприятия:

ОАО «Ванадий-Тула»;
- ОАО НТМК – Нижнетагильский металлургический комбинат;
- Качканарский горно-обогатительный комбинат «Ванадий»;
- ОАО «Чусовской металлургический завод».

Основное применение металл находит в качестве легирующей добавки для получения жаропрочных, износоустойчивых коррозионно-стойких сплавов, а также в качестве одного из важнейших компонентов для получения магнитов.

Металл широко используется в атомной энергетике, черной металлургии, авиационной, аэрокосмической отраслях, в изготовлении электронных устройств. Оксиды ванадия позволяют получить стойкие химические пигменты, применяющиеся в керамической, текстильной, стекольной и лакокрасочной промышленности.

Добавление ванадия в стальные сплавы повышаются такие характеристики, как вязкость, износоустойчивость, прочность и усталостное сопротивление материала, что дает возможность получить нержавеющие, конструкционные и инструментальные стали.

Ванадий является важной добавкой при легировании чугуна и титановых сплавов. Металл используют при производстве литиевых батарей и аккумуляторов.

РУКОВОДСТВО по НЕОРГАНИЧЕСКОМУ

СИНТЕЗУ Редактор Г.Брауэр

В шести томах

РУКОВОДСТВО по НЕОРГАНИЧЕСКОМУ СИНТЕЗУ Редактор Г.Брауэр

Перевод с немецкого канд. хим. наук И. А. Добрыниной

Москва «Мир» 1985: Москва «Мир» 1985

G. Braner, W. P. Fchlhammer,

O. Glomser, H.-J. Grnbc,

K Ciuslav, W, A, Herrmann,

R. Seholder, H. Schwarz,

F.. Schwarzmann, K. Schwochau,

В книге коллектива авторов из ФРГ, представляющей, по сути, энциклопедию неорганического синтеза, приведены методики получения более 3000 препаратов. Книга выходит в шести томах.. 5-й том содержит описание синтезов соединении ванадия, ниобия, тантала, хрома, молибдена, вольфрама, марганца, технеция, рения, железа, кобальта, никеля и платиновых металлов и представляет собой перевод глав 23 - 30 третьего тома оригинального издания. Предназначена для специалистов в самых различных областях науки и техники, а также для преподавателей и студентов химических вузов.

Редакция литературы по химии

Часть II. Элементы и соединения

(продолжение)

Глава 23. ВАНАДИЙ, НИОБИЙ, ТАНТАЛ

Г, Бpayэр, А. Зимон (G. Brauer, A. Simon)

Перевод канд. хим. наук С. И. Троянова

Металлический ванадий

Металлический ванадий поступает в продажу преимущественно в виде фольги; однако такой металл не находит особого технического применения. Производство нацелено на получение металла в компактной форме, что даст возможность достичь более высокой степени чистоты, чем при получении в раздробленном состоянии. Обычно продажный металл содержит 99,9 – 99,98 % ванадия основные примеси - кислород, азот, углерод и водород. Эти трудноудаляемые примеси повышают механическую твердость и хрупкости металла. Небольшие количества металла более высокой степени чистоты удается получить путем длительного нагревании (например ~ 20 ч) в высоком вакууме (Порошок металлическою ванадия

При переводе компактного металла в мелкодисперсную форму прежде всего его нагревают при ~ 1000°С и высоком вакууме для удаления газов. Затем металл в лодочке из Аl2О3 в реакционной трубке из кварца иди газонепроницаемой (вакуумно-плотной) керамической массы нагревают при 500 °С в атмосфере очень чистого водорода. При медленном охлаждении в потоке того же газа получают гидрид ванадия (при максимальном содержании состав полученного вещества соответствует формуле … гидрирования подходит такая же установка, какая используется при получении гидридов РЗЭ (т. 3, рис., 327), только Оеа ртутного манометра, поскольку нет необходимости в дозировании водорода. Образовавшийся гидрид ванадия довольно хрупок, и его легко измельчить, сначала разбив на кусочки, а затем растерев в порошок. Размолотый материал нагревают в высоком вакууме по крайней мере до 900 °С; при этом происходит дегидрирование и получается чистый металлический ванадий. Следует помнить о том. что в тонкодисперсном состоянии как гидрид, так и металл чувствительны к действию воздуха (O2, Н2О) уже при комнатной температуре.

Глава 23. Ванадий, ниобий, тантал

Соединения ванадия с галогенами

VC1:, (например, 5- 7 г) в лодочку из платаны помещают в платиновую трубку, находится в более длинной трубке из газоплотной высокотемпературной керамики (масса Пифагора или А12О3). Над VC1, пропускают водород (к чистоте водорода в этом случае предъявляющей высокие требования). Назначение платиновой трубки предотвратить возможность взаимодействия сублимирующих хлоридов ванадия с керамикой и последующего загрязнения содержимого соединениями кремния. Кроме того, для более сильной защиты от возможного загрязнении образующегося металлического ванадия перед платиновой лодочкой во ходу газа помещают еще одну лодочку из М203, содержащую геттер ванадиевый иди титановый порошок. На конце реакционной трубки присоединены большая пустая U-образная трубка, служащая для наблюдения за отходящими тазами, и промывалка с едким кали для поглощения НСl,

Реакционную трубку медленно нагревают в трубчатой электрической печи до 900 °С. Вначале выделяется незначительное количество коричневого пара. Нагревание продолжают до тех пор, пока совершенно не прекратится выделение МО. Продукт ныгружают в токе водорода лишь после полного остывания. Продукт состоит в основном из гидрида ванадия, который переводит в металл при нагревании в высоком вакууме, как описано в способе 1, (Осторожно: Тонкодиснерсные гидрид ванадия и металлический ванадий могут оказаться чувствительными к воздуху и даже пирофорными.)

Платиновая лодочка и защитная платиновая трубка в результате проведения процесса загрязняются ванадием. Они темнеют и становятся более ломкими. Очистку и регенерацию платины можно производить прокаливанием га на воздухе или выдерживанием в расплавленной смеси из 1 части ККОг и 15 частей NaKCOj. При этом еаваднй переходит в V2Os и удаляется.

Свойства. Светло-серый металл, в чистом состоянии ковкий. („ -1850 °С. Кристаллическая структура типа W

Описание и свойства ванадия

Ванадий первоначально был обнаружен мексиканцем А.М. Дель Рио в рудах бурого цвета, содержащих свинец, которые при нагревании давали красноватый цвет.

Но официальное признание элемент получил позднее, когда его обнаружил химик из Швеции Н.Г.Сефстрем при исследовании железной руды из местного месторождения и дал ему название Ванадий созвучное с именем Ванадис, которое носила древнегреческая богиня красоты.

По внешнему виду металл напоминает сталь своим серебристо-серым цветом. Но на этом сходство заканчивается. Строение ванадия : кубическая объемноцентрированная решетка с параметрами a=3,024A и z=2. Плотность составляет 6,11 г/ см 3 .

Плавится он при температуре 1920 о С, а кипеть начинает при 3400 о С. А вот нагревание на открытом воздухе до температуры выше 300 о С снижает пластические свойства металла и делает его хрупким, повышая при этом твердость. Понять такое поведение помогает строение атома металла.

Ванадий элемент, имеющий атомный номер 23 и атомную массу 50,942, он относится к V группе четвертого периода системы Д. . А это означает, что атом ванадия состоит из 23-х протонов, 23-х электронов и 28-ми нейтронов.

Несмотря на то что это элемент V группы, валентность ванадия не всегда равна 5. Она бывает 2, 3. 4 и 5 с положительным знаком. Разные значения валентности объясняются разными вариантами заполнения электронных оболочек, при которых они приходят в стабильное состояние.

Известно, что положительное значение валентности определяется числом отданных атомом химического элемента электронов, а отрицательное – числом электронов, присоединенных к внешнему энергетическому уровню для формирования его стабильности. Электронная формула ванадия — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3 .

Он может легко отдать два электрона с 4-го подуровня, при этом его степень окисления обусловлена 2-х валентным положительным проявлением. Но атом этого элемента способен отдавать еще 3 электрона с предшествующей внешнему подуровню орбиты и проявить максимальную степень окисления, равную +5.

Оксиды этого элемента с валентностью от 2-х до 5 различны по своему химическому проявлению. Оксиды VO и V 2 O 3 имеют основной характер, VO 2 – амфотерный и V 2 O 5 – кислотный.

Чистый металл отличается своей пластичностью и поэтому хорошо обрабатывается , штамповкой, прессованием и прокаткой. Обработка сваркой и резкой должны проходить в инертной среде, т. к. при нагревании теряется пластичность.

При обработке металл практически не подвержен наклепу и может выдержать большие нагрузки при обжатии в холодном виде без промежуточного отжига. Он устойчив к коррозии и не изменяется под влиянием воды, в том числе и морской, а также слабых растворах некоторых кислот, солей и щелочей.

Месторождения и добыча ванадия

Ванадий химический элемент , достаточно распространенный в земных породах, но в чистом виде не встречается, присутствуя в минералах в рассеянном состоянии. Скопления его в породах присутствуют очень редко. Это редкий металл. Руда с содержанием 1% чистого вещества относится к категории богатой.

В промышленности не пренебрегают даже рудами с содержанием 0,1% дефицитного элемента. В малых концентрациях он встречается более чем в сорока минералах. Значимыми для промышленности можно назвать роскоэлит, называемый ванадиевой слюдкой, в котором содержится до 29% пятиокиси V 2 O 5 , карнотит (урановая слюдка), содержащий 20% V 2 O 5 , и ванадинит с содержанием 19% V 2 O 5.

Крупные месторождения руд, содержащие металл, находятся в Америке, ЮАР, России, Финляндии и Австралии. Большое месторождение есть в горах Перу, где он представлен патронитом V 2 S 5 , содержащим серу. При его обжиге образуется концентрат, содержащий до 30% V 2 O 5.

Найден минерал в Киргизии и Казахстане. Знаменитое Кызылординское месторождение является одним из крупнейших. В России его добывают в основном в Краснодарском крае (Керченское месторождение) и на Урале (Гусевогорское месторождение титаномагнетитов).

Технология извлечения металла зависит от требований к его чистоте и области использования. Основные методы, применяемые в технологии его получения – это йодидный, кальцетермический, алюминотермический, углетермический в вакууме, хлоридный.

В основе технологии йодидного метода лежит термическая диссоциация йодида . Распространенным является получение металла восстановлением V 2 O 5 термическим методом с применением кальция или алюминия.

При этом происходит реакция по формуле: V 2 O 5 +5Ca = 2V+5CaC+1460 кДж с выделением тепла, которого достаточно для расплавления образовавшегося V, что позволяет ему стекать и собираться в твердом виде. Чистота металла, полученного таким способом, достигает 99,5%.

Современный способ извлечения V — это восстановление оксидов в условиях вакуума углеродом при температуре от 1250 о С до 1700 о С. Метод хлоридной добычи заключается в восстановлении VCl 3 жидким магнием.

Применение ванадия

Одно из основных применений металл нашел в качестве легирующей добавки — феррованадия для улучшения качества сталей. Добавление ванадиевой повышает прочностные параметры сталей, а также ее вязкость, износостойкость и другие характеристики.

При этом добавка выполняет функцию как раскислителя, так и карбидообразующего компонента. Карбиды равномерно располагаются в сплаве, предотвращая структурный рост зерен стали при нагревании. Легированный ванадием чугун также способствует улучшению его качеств.

Применяется ванадий для улучшения сплавов на основе титана. Есть титана, в составе которых содержится до 13% этой легирующей добавки. Присутствует ванадий также в сплавах ниобия, тантала и хрома, используемых в авиационной промышленности, а также алюминиевых, титановых и других материалах авиации и ракетостроения.

Уникальность элемента позволяет использовать его в атомной отрасли при производстве канальных труб ТВЭЛов для атомных станций, т. к. он, как и цирконий, обладает свойством малого поперечного захвата тепловых нейтронов, что важно при протекании ядерных реакций. В атомно-водородной технологии используют хлорид ванадия для термохимического взаимодействия с водой.

Используют ванадий в химической и сельскохозяйственной отрасли, медицине, стекольном производстве, текстильной области, лакокрасочном производстве и изготовлении аккумуляторов. Широко распространены ручные и оснастка из сплава хром ванадий, отличающиеся своей прочностью.

Одно из последних направлений — это электроника. Особенно интересным и перспективным является материал на основе диоксидов титана и ванадия . Соединенные определенным образом, они создают систему, обладающую способностью значительно увеличивать память и скорость компьютеров и других электронных устройств.

Цена ванадия

В качестве готового сырья ванадий выпускают в виде , прутков, кругов, а также оксидов. В ассортименте многих предприятий, занимающихся производством этого тугоплавкого металла, представлены сплавы различных марок. Цена во многом зависит от назначения, чистоты металла, способа производства, а также вида продукции.

Например, Екатеринбургское предприятие НПК «Специальная металлургия» реализует слитки по цене 7 тыс. за кг, — по цене от 440 до 500 тыс. за тонну, слитки марки ВНМ-1 по цене 500 тыс.за тонну. Цена может меняться также в зависимости от рыночных условий и спроса на продукцию.