Vanadyum işleme, çeşitli ürünlerde kullanılmak üzere metalin hazırlanması.
Vanadyum (V), erime noktası 1.926 ° C (3.499 ° F) olan, kristal yapısı vücut merkezli bir kübik (bcc) kafes olan grimsi gümüş bir metaldir. Metal esas olarak yüksek mukavemetli düşük alaşımlı (HSLA) çeliklere ve daha az bir ölçüde takım çeliklerinde ve demir ve çelik dökümlerde alaşım ekleme olarak kullanılır. Ayrıca titanyum alaşımları için önemli bir güçlendiricidir. Vanadyum alaşımları nükleer reaktörlerdeki uygulamalar için umut vadeden adaylardır. Metal endüstriyel bir tehlike olarak kabul edilir, ancak yüksek vanadyum içeriğine sahip parçacıklı malzemenin solunmasının, burun, göz ve boğazda tahriş ile birlikte yoğun, kuru bir öksürüğe neden olduğu gözlenmiştir.
Tarih
Vanadyumun keşfi ilk olarak 1801'de kimyasal bileşiklerinden birinin (Yunan eritrosları, “kırmızı”) kırmızı renginden sonra ona eritronyum adı veren İspanyol bir mineralog Andrés Manuel del Río tarafından iddia edildi. 1830'da İsveçli bir kimyager Nils Gabriel Sefström, elementi yeniden keşfetti ve İskandinav güzellik tanrıçası Vanadis'in çözümündeki bileşiklerinin güzel renkleri nedeniyle vanadyum olarak adlandırdı. İngiliz kimyager Henry Enfield Roscoe ilk olarak 1867'de vanadyum diklorürün hidrojen indirgemesi ile metali izole etti ve Amerikalı kimyager John Wesley Marden ve Malcolm N. Rich, 1925'te bir kalsiyum azaltma işlemi ile yüzde 99.7 saflıkta vanadyum elde etti.
1900'lü yılların başından beri vanadyum, çelikler ve demir için bir alaşım elemanı olarak kullanılmaktadır. 1905 yılında Anten Riza Patron, Mina Ragra, Peru'da zengin vanadyum cevherleri içeren büyük bir asfaltit yatağını keşfetti. İki yıl sonra, Amerikan Vanadyum Şirketi ilk kez ticari ölçekte ferrovanadyum üretti. Titanyum 1950'lerde havacılık yapı malzemesi haline geldikten sonra, vanadyum titanyum alaşımlarında geniş kullanım alanı gördü.
cevherleri
Önemli vanadyum mineralleri patronite (vb 4), Karnotit [K 2 (UO 2) 2 (VO 4) 2] ve Vanadinit [Pb 5 (VO 4) 3 Cl]. Sadece vanadyum için çıkarılan cevher yatakları nadirdir, çünkü magmatik kayaçlardaki vanadyumun çoğu, ferrognezyum silikatlarda ferrik demir, manyetit (bir demir cevheri), ilmenit (titanyum cevheri) ve kromit yerine nispeten çözünmez üç değerlikli durumda meydana gelir.
Dünyanın en büyük vanadyum madenleri, Güney Afrika'nın Bushveld'i, Ural Dağları'nın Kachkanar Masifi ve Çin'in Szechwan eyaleti gibi bölgelerde bulunan manyifit manyetit rezervlerinden. Colorado Platosu'nun kumtaşlarındaki karnotit cevherleri vanadyum ve uranyum için çıkarılmıştır. Diğer vanadyum kaynakları arasında fosil yakıtın yanmasından elde edilen kül, fosfat cevherinden cüruf, alüminyum cevheri boksit ve kullanılmış katalizörler bulunur.
madencilik
Vanadyum esasen diğer mineraller için çıkarılan cevherlerin yan ürünü olduğundan, bu cevherlere özgü yöntemlerle çıkarılır.
Ekstraksiyon ve arıtma
Vanadyum pentoksit
Titanifer manyetit cevheri döner fırınlarda kömür ile kısmen azaltılır ve daha sonra bir fırın içinde eritilir. Bu, titanyumun çoğunu içeren bir cüruf ve vanadyumun çoğunu içeren bir pik demir üretir. Cüruf ayrılmasından sonra, erimiş pik demir 12-24 oranında vanadyum pentoksit (V içeren yeni bir cüruf meydana getirmek üzere oksijen ile üflenir 2 O 5 metal daha sonra işlenmesinde kullanılır).
Vanadyum, cevher konsantresini 24 saat boyunca sıcak sülfürik asit ve sodyum klorat gibi bir oksidan ile eriterek uranyum içeren bir kopolin olarak karnotitten ekstrakte edilir. Katıların çıkarılmasından sonra, sızıntı suyu bir çözücü ekstraksiyon devresine beslenir, burada uranyum yüzde 2,5-amin – yüzde 2,5-izodekanol-yüzde 95-kerosenden oluşan organik bir çözücü içinde ekstre edilir. Vanadyum, ikinci bir solvent ekstraksiyon devresine beslenen rafinatta kalır. Organik fazda vanadyum çıkarılır, yüzde 10 soda külü çözeltisi ile sıyrılır ve amonyum sülfat ile çökeltilir. Amonyum metavanadat Çökelti süzüldü, kurutuldu ve V için kalsine edilir 2 O 5.
Diğer vanadyum taşıyan cevherlerin veya cürufların çoğu ezilir, öğütülür, elenir ve sodyum klorür veya sodyum karbonat gibi bir sodyum tuzu ile karıştırılır. Bu yük daha sonra oksitleri sıcak suda süzülebilen sodyum metavanadata dönüştürmek için yaklaşık 850 ° C'de (1.550 ° F) kavrulur. Sızıntı sularının sülfürik asit ile asitleştirilmesiyle, vanadyum sodyum hekzavanadat olarak çöktürülür. Kırmızı pasta olarak bilinen bu bileşik, vanadyum pentoksit (en az yüzde 86 v teknik dereceli vermek üzere 700 ° C (1300 ° F) erimiş olabilir 2 O 5, ya da daha fazla bir sulu çözelti içinde çözülmesiyle saflaştırılabilir İkinci durumda, kırmızı kek içindeki demir, alüminyum ve silikon katışkıları, asitliğin ayarlanması üzerine çözeltiden çökelir Vanadyum, amonyum klorür ilave edilerek amonyum metavanadat olarak çöktürülür. V üretmek 2 O 5 99.8 oranında daha büyük bir saflığa ve.
ferrovanadyum
Yüzde 35-80 vanadyum içeren ferrovanadyum üretimi bir elektrik ark ocağında gerçekleştirilir. Hurda demir eritilerek, ve V, bir karışımı olduğu 2 O 5, alüminyum ve kalsiyum florür ya da kalsiyum oksit gibi bir akış gibi ilave edilir. Bunu takip eden reaksiyonda, alüminyum metal bir cüruf oluşturucu, alümina dönüştürülür ve V 2 O 5 erimiş demir içinde eritildi vanadyum metal indirgenir. Bu oksidasyon-indirgeme reaksiyonu ekzotermik olduğundan, ısı kaynağının sadece 950 ° C (1.750 ° F) tutuşma sıcaklığını geliştirmesi gerekir. Çıradan sonra elektrotlar, reaksiyon tamamlanana kadar geri çekilir; daha sonra erimiş cüruf içine tekrar yerleştirilir ve çökelmeyi arttırmak için fırın yeniden ısıtılır.
Alüminotermik işlem, ateşe dayanıklı astarlı çelik bir tencerede veya su soğutmalı bakır potada da gerçekleştirilebilir. Ve ait bir şarj 2 O 5, demir oksit ve alüminyum baryum peroksit sigorta veya bir magnezyum şeridi ile ateşlenir.
