Ferrowanad - Ferrovanadium
| Nazwy | |
|---|---|
|
Nazwa IUPAC
żelazo; wanad
|
|
| Identyfikatory | |
|
Model 3D ( JSmol )
|
|
| Karta informacyjna ECHA |
100.107.726 
|
| Numer WE | |
|
PubChem CID
|
|
|
|
|
|
| Nieruchomości | |
| FeV | |
| Masa cząsteczkowa | 106,786 g / mol |
| Wygląd | szare lub srebrne półmetaliczne krystaliczne ciało stałe |
| Gęstość | Różni się w zależności od składu |
| Temperatura topnienia | 1480 ° C (2700 ° F; 1750 K) |
| Nierozpuszczalne w wodzie | |
| Termochemia | |
|
Pojemność cieplna ( C )
|
0 J / mol K |
|
Entropia trzonowa standardowa ( S |
0 J / mol K |
|
Standardowa entalpia
formowania (Δ f H ⦵ 298 ) |
0 kJ / mol |
| Zagrożenia | |
| Piktogramy GHS |
 
|
| Hasło ostrzegawcze GHS | Ostrzeżenie |
| H320 , H335 , H373 | |
| P260 , P261 , P264 , P271 , P304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P312 , P314 , P337 + 313 , P403 + 233 , P405 , P501 | |
| NFPA 704 (ognisty diament) | |
| Temperatura zapłonu | Niepalny, ale pył może być wybuchowy |
|
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w ich stanie standardowym (przy 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
|
 ( co to jest ?)
  |
|
| Referencje Infobox | |
Ferrowanad (FeV) to stop powstały w wyniku połączenia żelaza i wanadu o zawartości wanadu w zakresie 35–85%. W wyniku produkcji tego stopu otrzymuje się szaro-srebrne krystaliczne ciało stałe, które można kruszyć na proszek zwany „pyłem ferrowanadu”. Wanad jest uniwersalnym utwardzacz wzmacniacz antykorozyjna dodatkiem do stali , takich jak wysoka wytrzymałość stali niskostopowej , stali narzędziowych , a także innych produktów na bazie żelaza. Ma znaczące zalety osobno w stosunku do żelaza i wanadu. Ferrowanad jest stosowany jako dodatek poprawiający właściwości stopów żelaza. Jednym z takich zastosowań jest poprawa odporności na korozję odczynników alkalicznych, a także kwasu siarkowego i solnego . Służy również do poprawy stosunku wytrzymałości na rozciąganie do masy materiału. Jednym z zastosowań takich stali jest przemysł przetwórstwa chemicznego w wysokociśnieniowych, wysokoprzepustowych systemach transportu płynów do produkcji kwasu siarkowego na skalę przemysłową. Jest również powszechnie stosowany do narzędzi ręcznych np. Klucze (klucze) , śrubokręty , grzechotki itp.
Kompozycja
Zawartość wanadu w ferrowanadzie waha się od 35% do 85%. FeV80 (80% wanadu) jest najczęściej stosowaną kompozycją ferrowanadu. Oprócz żelaza i wanadu żelazo-wanad zawiera niewielkie ilości krzemu, glinu, węgla, siarki, fosforu, arsenu, miedzi i manganu. Zanieczyszczenia mogą stanowić do 11% masy stopu. Stężenia tych zanieczyszczeń określają gatunek żelazawanadu.
| Skład pierwiastków (maksymalna waga%) | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Gatunek żelazawanadu | V | Si | Glin | do | S | P. | Tak jak | Cu | Mn | ||
| FeV75C0,1 | 70-85 | 0.8 | 2.0 | 0,1 | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,1 | 0,4 | ||
| FeV75C0,15 | 70-85 | 1.0 | 2.5 | 0,15 | 0,1 | 0,1 | 0,05 | 0,1 | 0.6 | ||
| FeV50C0,4 | 48-60 | 1.8 | 0,2 | 0,4 | 0,02 | 0,07 | 0,01 | 0,2 | 2.7 | ||
| FeV50C0,5 | 48-60 | 2.0 | 0.3 | 0.5 | 0,02 | 0,07 | 0,01 | 0,2 | 4.0 | ||
| FeV50C0,6 | 48-60 | 2.0 | 0.3 | 0.6 | 0,03 | 0,07 | 0,02 | 0,2 | 5.0 | ||
| FeV50C0,3 | > 50 | 2.0 | 2.5 | 0.3 | 0,1 | 0,1 | 0,05 | 0,2 | 0,2 | ||
| FeV50C0,75 | > 50 | 2.0 | 2.5 | 0,75 | 0,1 | 0,1 | 0,05 | 0,2 | 0,2 | ||
| FeV40C0,5 | 35-48 | 2.0 | 0.5 | 0.5 | 0,05 | 0,08 | 0,03 | 0,2 | 2.0 | ||
| FeV40C0,75 | 35-48 | 2.0 | 0.5 | 0,75 | 0,05 | 0,08 | 0,03 | 0,4 | 4.0 | ||
| FeV40C1 | 35-48 | 2.0 | 0.5 | 1.0 | 0,05 | 0,1 | 0,03 | 0,4 | 6.0 | ||
Synteza
Osiemdziesiąt pięć procent całego wanadu wydobywanego z Ziemi jest wykorzystywane do tworzenia stopów, takich jak żelazawanad. Istnieją dwa powszechne sposoby wytwarzania ferrowanadu: redukcja krzemu i redukcja glinu.
Redukcja przez krzem
Pentatlenek wanadu (V 2 O 5 ), żelazokrzem (FeSi75), wapno (CaO) i żużel (odpady zawierające wanad z recyklingu) i są łączone w elektrycznym piecu łukowym ogrzanym do 1850 ° C. Krzem w żelazokrzemie redukuje wanad w V 2 O 5 do wanadu metalicznego. Następnie wanad oddziałuje z żelazem, tworząc ferrowanad. Nadmiar wapna i V 2 O 5 dodaje się w celu zużycia krzemu i rafinacji metalu. W procesie tym stężenie wanadu wynosi od trzydziestu pięciu do sześćdziesięciu procent.
2 V 2 O 5 + 5 (Fe y / 5 Si) stop + 10 CaO → 4 (Fe y / 4 V) stop + 5 Ca 2 SiO 4
Redukcja przez aluminium
Żelazo, V 2 O 5 , aluminium i wapno są łączone w elektrycznym piecu łukowym. Podobnie jak krzem, aluminium redukuje wanad w V 2 O 5 do wanadu metalicznego. Metal wanad rozpuszcza się w żelazie i tworzy stop ferrowanadu. Powstały ferrowanad ma stężenie wanadu od siedemdziesięciu do osiemdziesięciu pięciu procent.
3 V 2 O 5 + 10 Al → 6 V + 5 Al 2 O 3
V x + Fe 1 − x → (Fe 1 − x V x ) stop
Toksykologia
Pył żelazawanadu jest łagodnym środkiem drażniącym, który działa na oczy przy kontakcie z zanieczyszczoną skórą i drogami oddechowymi przy wdychaniu. Pył powodował przewlekłe zapalenie oskrzeli i płuc u zwierząt narażonych na wysokie stężenia (1000–2000 mg / m 3 ) w odstępach czasu przez dwa miesiące. Jednak u ludzi nie zaobserwowano takich długoterminowych skutków.
Narażenie zawodowe
Amerykańska Konferencja Rządowych Higienistów Przemysłowych (ACGIH) stwierdza, że pracownik, który pracuje osiem godzin dziennie, pięć dni w tygodniu, może być narażony na działanie pyłu ferrowanadu w miejscu pracy w stężeniu do 1,0 mg / m 3 bez niekorzystnych efekty. Krótkotrwałe narażenie należy utrzymywać poniżej 3,0 mg / m 3 . Sugeruje się, aby osoby pracujące z wysokimi stężeniami pyłu ferrowanadu nosić respirator, aby zapobiec wdychaniu i podrażnieniom dróg oddechowych.
Stal
Najbardziej powszechnym zastosowaniem ferrowanadu jest produkcja stali. W 2017 roku 94% krajowego zużycia wanadu przypadało na produkcję stopów żelaza i stali. Żelazowanad i inne stopy wanadu są stosowane w stali węglowej, stali stopowej o wysokiej wytrzymałości i stali HSLA (High Strength Low Alloy). Te stale są następnie wykorzystywane do produkcji części samochodowych, rur, narzędzi i nie tylko.
Dodatek ferrowanadu wzmacnia stal, czyniąc ją bardziej odporną na temperaturę i skręcanie. Ten wzrost wytrzymałości jest wynikiem tworzenia się węglików wanadu, które mają sztywną strukturę krystaliczną, a także drobniejsze ziarno, co zmniejsza ciągliwość stali. Oprócz dodatku do składu stali, żelazawanad może być również stosowany jako powłoka na stali. Po pokryciu azotowanym ferrowanadem odporność stali na ścieranie wzrasta o 30-50%.
Rynek
W latach 2013-2017 Stany Zjednoczone zaimportowały 13510 ton ferrowanadu, z czego większość pochodziła z Czech, Austrii, Kanady i Republiki Korei. Cena żelazawanadu wahała się dramatycznie od 1996 r., Osiągając rekordowy poziom w 2008 r. Na poziomie 76041,61 USD / tonę FeV80. W ostatnich latach po raz kolejny nastąpił wzrost cen, ponieważ normy środowiskowe zamknęły niektórych producentów wanadu w Chinach. Te przestoje, a także zamknięcie południowoafrykańskiej kopalni wanadu, spowodowały niedobór wanadu, zmuszając fabryki żelazawanadu do ograniczenia produkcji żelazawanadu, zmniejszając jego podaż i podnosząc cenę.