ПОЛУЧАВАНЕ НА ВАНАДИЙ
Методът за получаване и рафиниране на метален ванадий се определя от изискванията за чистота на метала в зависимост от конкретната област на неговото приложение.
В чиста форма вандият, подобно на други огнеупорни метали (титан, цирконий, ниобий), се получава чрез термична дисоциация на ванадиев йодид.
Най-често срещаните са калцетермични и алуминотермични методи за редуциране на V205. реакция
V2Os+5Ca = 2V+5CaC>+1460 kJ (3.16)
екзотермичен; отделената топлина е достатъчна за стопяване на получения ванадий, който се събира в големи пелети. Реакцията се провежда в запечатана стоманена бомба в магнезитов тигел. Чистотата на метала е 99,5%, което осигурява лесно студено валцуване във фолио с дебелина 0,08 мм.
Недостатъци на металотермичния метод: 1) висока консумация на редуциращ агент; 2) високи изисквания към чистотата на изходните материали и облицовката на бомбата; 3) ограничената възможност за понижаване на съдържанието на кислород в метала (например афинитетът на калция към кислорода намалява с повишаване на температурата); 4) степента на извличане на ванадий 50-84%; 5) експлозивност, ниска производителност и периодичност на процеса.
Съществуват редица методи за редуциране на VC13 и VC12 с магнезий, литий, натрий, калий, калций, цирконий, водород (фиг. 38).
Претопяването на метала във вакуум чрез електронно бомбардиране значително повишава чистотата на метала. Друг начин за повишаване на чистотата на метала е електрорафинирането. Според един от методите стопилката служи като електролит: при 620 ° C 51% KC1, 41% LiCl, 8% VC12. Калциево-термичен ванадий с чистота 99,47% служи като анод, а молибденовата пръчка служи като катод. Процесът се провежда в атмосфера на инертен газ при електродно напрежение 0,30-0,54 V. Електролизата се извършвав две стъпки.
Съдържанието на примеси в оригиналния и рафиниран ванадий след 2-ри етап е, • 104,%: вода
Rshs.38. Схема на инсталацията за възстановяване на VC13 с магнезий
Al С Fe Mn Mo N О Si Ті
Съдържанието на примеси във ванадий:
Източник. 30 410 320 20 125 2416 1370 498 24
След електрорафиниране. 1 10 1 1 1 Ю 70 15 1
Полученият ванадий е много пластичен и се използва за направата на части от ядрен реактор.
Ефективен метод за рафиниране на ванадий е зоналното топене във вакуумен електронен лъч. Пречистването на метала в този случай става поради зоново рафиниране и поради преобладаващото изпаряване на примесни елементи. Ако ограничаващият етап на процеса на масов пренос на примеси от стопилката в газовата фаза е скоростта на изпаряването му от повърхността на стопилката, тогава коефициентът на разделяне може да се изчисли по формулата:
P - Mme k \u003d -e KI, (3.17)
Където p° и p° са налягането на парите на примесния компонент i и i Me
Рафиниран метал; М, - и - молекулни тегла на примеса и основния компонент; LA - енталпия на образуване на интерметално съединение рафиниран метал - примес; Т - температура на топене; R е универсалната газова константа.
При скорост на зоново движение 1 mm/min степента на пречистване на ванадий от летливи примеси е: за Fe 100, Al 1170, Ni 5000. Отстраняване на труднолетливи примеси (Mo, Nb, Hf, Zr) също се наблюдава при ниски скорости на топене поради зонова прекристализация. При високи скорости на зоново движение и ниски концентрации на примеси, степента на пречистване намалява, тъй като ограничаващият етап на процеса на пренос на маса е дифузията на примесите към повърхността на стопилката.
Най-чистият ванадий е типичен пластичен метал. Въпреки това механичните свойстваванадий силно зависи от степента на неговата чистота. Дори ниското съдържание на интерстициални примеси - въглерод, кислород, азот и водород - особено рязко влошава качеството на метала. Те се отстраняват най-трудно от ванадия по време на производството му. Примесите на други елементи в сравними количества влошават качеството на ванадий много по-малко от интерстициалните примеси.