żelazowanad

żelazowanad
Nazwy
	nazwa IUPAC żelazo; wanad
Identyfikatory
Numer CAS	12604-58-9;
Model 3D ( JSmol )	Interaktywny obraz;
Karta informacyjna ECHA	100.107.726
Numer WE	603-118-6;
Identyfikator klienta PubChem	14928220;
	InChI InChI=1S/Fe.V Klucz: PNXOJQQRXBVKEX-UHFFFAOYSA-N ;
	UŚMIECH [V].[Fe];
Nieruchomości
Wzór chemiczny	FeV
Masa cząsteczkowa	106,786 g/mol
Wygląd	szare lub srebrne półmetaliczne krystaliczne ciało stałe
Gęstość	Różni się składem
Temperatura topnienia	1480 ° C (2700 ° F; 1750 K)
Rozpuszczalność w wodzie	Nierozpuszczalne w wodzie
Termochemia
Pojemność cieplna ( C )	0 J/mol K
; Standardowa entropia molowa ( S ⦵ 298 )	0 J/mol K
; Standardowa entalpia formowania (Δ f H ⦵ 298 )	0 kJ/mol
Zagrożenia
	Oznakowanie GHS :
Piktogramy
Hasło ostrzegawcze	Ostrzeżenie
Zwroty wskazujące rodzaj zagrożenia	H320 , H335 , H373
Zwroty wskazujące środki ostrożności	P260 , P261 , P264 , P271 , P304 +P340 , P305+P351+P338 , P312 , P314 , P337+P313 , P403+P233 , P405 , P501
NFPA 704 (ognisty diament)	0 0 0
Punkt zapłonu	Niepalny, ale pył może być wybuchowy
	O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa). ( co to jest ?) Referencje w infoboksie

Ferrowanad (FeV) to stop powstały z połączenia żelaza i wanadu o zawartości wanadu w zakresie 35–85%. W wyniku produkcji tego stopu powstaje szarawo-srebrna krystaliczna substancja stała, którą można zmiażdżyć na proszek zwany „pyłem ferrowanadu”. Ferrowanad jest uniwersalnym utwardzaczem, wzmacniaczem i dodatkiem antykorozyjnym do stali takich jak wysokowytrzymała stal niskostopowa , stale narzędziowe , a także innych wyrobów na bazie żelaza. Ma znaczące zalety w porównaniu z żelazem i wanadem indywidualnie. Ferrowanad jest stosowany jako dodatek poprawiający właściwości stopów żelaza. Jednym z takich zastosowań jest poprawa korozyjnej na odczynniki alkaliczne oraz kwasy siarkowy i chlorowodorowy . Służy również do poprawy wytrzymałości na rozciąganie do masy materiału. Jednym z zastosowań takich stali jest przemysł przetwórstwa chemicznego w wysokociśnieniowych systemach transportu płynów o dużej przepustowości, związanych z produkcją kwasu siarkowego na skalę przemysłową. Jest również powszechnie stosowany do narzędzi ręcznych, takich jak klucze maszynowe (klucze francuskie) , śrubokręty , grzechotki itp.

Obraz ferrowanadu

Kompozycja

Zawartość wanadu w żelazowanadzie waha się od 35% do 85%. FeV80 (80% wanadu) jest najpowszechniejszą kompozycją ferrowanadu. Oprócz żelaza i wanadu, żelazowanad zawiera niewielkie ilości krzemu, glinu, węgla, siarki, fosforu, arsenu, miedzi i manganu. Zanieczyszczenia mogą stanowić do 11% masy stopu. Stężenia tych zanieczyszczeń decydują o klasie ferrowanadu.

	Skład pierwiastkowy (maksymalny % wagi)
Stopień ferrowanadu		V	Si	Glin	C	S	P	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 żelazowanad. Istnieją dwa powszechne sposoby wytwarzania żelazowanadu, redukcja krzemu i redukcja aluminium.

Redukcja krzemem

pięciotlenek wanadu (V ₂ O ₅ ), żelazokrzem (FeSi75), wapno (CaO) i żużel (odpady zawierające wanad z recyklingu) i są łączone w elektrycznym piecu łukowym nagrzanym do 1850 °C. Krzem w żelazokrzemie redukuje wanad w V ₂ O ₅ do metalicznego wanadu. Wanad następnie oddziałuje z żelazem, tworząc ferrowanad. Nadmiar wapna i V ₂ O ₅ dodaje się w celu wykorzystania krzemu i oczyszczenia 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 metalicznego wanadu. Metaliczny wanad rozpuszcza się w żelazie i tworzy stop ferrowanadu. Powstały żelazowanad 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 ferrowanadu jest łagodnym środkiem drażniącym, który wpływa na oczy w przypadku dotknięcia zanieczyszczonej skóry i dróg oddechowych podczas wdychania. Pył powodował przewlekłe zapalenia oskrzeli i płuc u zwierząt narażonych na wysokie stężenie (1000-2000 mg/m ³ ) w odstępach dwumiesięcznych. 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 pył żelazowanadu w swoim miejscu pracy w stężeniu do 1,0 mg/m 3 bez ^negatywnych skutków efekty. Narażenia krótkoterminowe powinny być utrzymywane poniżej 3,0 mg/m ³ . Sugeruje się, aby osoby pracujące z wysokimi stężeniami pyłu żelazowanadu nosiły respirator, aby zapobiec wdychaniu i podrażnieniu dróg oddechowych.

Stal

Najczęstszym zastosowaniem żelazowanadu jest produkcja stali. W 2017 r. 94% krajowego zużycia wanadu przeznaczone było 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). Stale te są następnie wykorzystywane do produkcji części samochodowych, rur, narzędzi i nie tylko.

Dodatek żelazowanadu 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 ziarna, które zmniejszają plastyczność stali. Oprócz dodawania do składu stali, żelazowanad może być również stosowany jako powłoka na stali. Po powleczeniu azotowanym żelazowanadem odporność stali na ścieranie wzrasta o 30-50%.

Rynek

W latach 2013-2017 Stany Zjednoczone sprowadziły 13 510 ton żelazowanadu, z czego większość pochodziła z Czech, Austrii, Kanady i Republiki Korei. Cena żelazowanadu wahała się dramatycznie od 1996 roku, osiągając rekordowy poziom w 2008 roku na poziomie 76041,61 USD/tonę FeV80. W ostatnich latach po raz kolejny odnotowano wzrost cen, ponieważ normy środowiskowe zamknęły niektórych producentów wanadu w Chinach. Te przestoje, jak również zamknięcie południowoafrykańskiej kopalni wanadu, spowodowały niedobór wanadu, zmuszając fabryki żelazowanadu do zmniejszenia produkcji żelazowanadu, zmniejszając jego podaż i podnosząc cenę.

Zobacz też