Металлический ванадий (V) имеет серебристо-белую окраску. Его получают с помощью восстановления оксида в одну или две стадии. Ванадий металлический можно получить несколькими методами.

К основным методам добычи металлического ваннадия относят:

  • йодидный;
  • кальцетерический;
  • алюминотермический;
  • вакуумный углетермический;
  • хлоридный.

Йодидный метод добычи ванадия

Йодидный метод подходит для получения чистого ванадия, как и для других видов тугоплавких металлов (титана, ниобия, циркония). Он сводится к термической диссоциации иодида, позволяя получить V в небольшом количестве высокой чистоты.

Чистый ванадий выступает типичным пластичным металлом. Именно от его чистоты зависит качество металла, ухудшить которое может даже небольшой процент примесей углерода, азота, кислорода или водорода. Такие соединения так же сложно удалить и во время реакции получения ванадия. При этом примеси прочих химических элементов тоже могут ухудшать его качество.

Кальцетерический метод используют для получения металлического титана. При этом ванадий получают путем восстановления оксида ванадия кальцием. В частности, реакция V2O5 + 5Ca = 2V + 5CaO+1460 кДж относится к экзотермичному виду. Это говорит о том, что выделяемого тепла хватает для плавки образующегося ванадия. Такую реакцию проводят в герметических стальных бомбах в тиглах из магнезита. Чистота получаемого металла в таком случае равна 99,5 %. Это обеспечит легкую прокатку на холоде с помощью фольги, толщина которой 0,08 мм.

Алюминотермический метод позволяет получить ванадий, реакции с которым проходят в закрытых условиях, с помощью алюминия. Здесь металл выступает в качестве восстановителя.

Схема установки для восстановления VCl3 магнием

К недостаткам такого метода относят:

  • гиперрасход металла-восстановителя;
  • повышенные требования к чистоте исходного материала, футеровкам бомб;
  • существенные ограничения при понижении в металле содержания кислорода;
  • небольшое получение ванадия в пределах от 50 до 84 %;
  • высокий риск создания взрывоопасной ситуации.

Вакуумный углетермический метод добычи ванадия

Вакуумный углетермический метод считают одним из самых перспективных для получения ванадия. Он основан на восстановлении оксида углерода в специальном вакууме при температуре от 1250 до 1700 °С. Применение химически чистого исходного материала позволяет получить спектрально чистый металл.

Также при использовании этого метода в вакууме нужно создать условия для непрерывного удаления газов. Это позволит получить низкий процент примесей внедрения в зону реакции.

К достоинствам метода относят использование дешевого восстановителя, а также полный контроль и возможность корректировки реакции на любой стадии. При этом степень извлечения будет гораздо выше, чем при использовании других методов.

Хлоридный метод добычи ванадия

Хлоридный метод основан на восстановлении VCl3 (хлорида ванадия) с помощью жидкого магния. Также известно восстановление VCl2 и VCl3 с помощью магния, натрия, лития, калия, циркония, водорода и кальция.

Повышение чистоты металла

Существует много способов повысить чистоту металла. К самым эффективным относят:

  • электронную бомбардировку;
  • электрорафинирование.

Полученный ванадий данными способами обычно применяют для производства деталей для ядерных реакторов.

Отметим: наиболее действенным рафинированием ванадия считают вакуумную электронно-лучевую зонную плавку. Она происходит за счет испарения примесей металла. Например, в случае движения зоны со скоростью 1 мм в минуту, очистка ванадия от примесей составит для железа 100, алюминия — 1170, никеля — 5000. При этом если:

  • примеси являются труднолетучими (Mo, Hf, Nb и Zr), скорость плавки существенно снижается;
  • скорость движения зоны большая, а концентрация примеси небольшая — степень очистки тоже снижается.

В «СпецМеталлМастер» можно купить ванадий в слитках высокого качества!