خصوصیات و چگونگی تولید فلز وانادیوم

برای اولین بار از اواخر دهه 1800 برای زره پوش کردن فولاد در بدنه کشتی های جنگی، از این فلز برای تقویت و سخت شدن فولاد استفاده می کردند. در آن زمان این فلز هم از نظر عملکرد و هم از نظر هزینه بسیار استراتژیک بود. وانادیوم دارای ویژگی های چشمگیری است که به آن توانایی می دهد تا چیزها را قوی تر، سبک تر، کارآمدتر و قدرتمندتر کند.

با ساخت فلز الکتریکی، ساختار کم الکترون آن به خوبی به تشکیل نیتریدها و کاربیدهای پایدارتر هنگام افزودن به آهن کمک می کند. همچنین از آن به عنوان پلاستیک قرن 21 یاد می شود زیرا آلیاژهای فوق العاده با مقاومت بالا و فوق العاده سبک ایجاد می کند.

اگرچه سایر فلزات نیز می توانند تأثیرات مشابهی بر روی فولاد داشته باشند، اما فقط مقدار کمی از این فلز مورد نیاز است تا مقاومت کششی آن را به طور چشمگیری افزایش دهد و این امر باعث می شود که فلز وانادیوم یکی از مقرون به صرفه ترین مواد افزودنی آلیاژهای فولاد باشد. آلیاژ کروم وانادیوم نیز برای روکش ابزار آلات جهت مقاومت در برابر خوردگی استفاده می شود.

وانادیم اولین عنصر از گروه 5 (ستون پنجم) جدول تناوبی و یک فلز انتقالی با عدد اتمی 23، وزن اتمی 50942 و تراکم 6، 1 گرم بر سانتی متر مکعب است. وانادیوم این یک فلز خاکستری استیل، براق، شکل پذیر و قابل انعطاف است که به دلیل ترکیبات زیبا و رنگارنگ خود با الهام از الهه اسکاندیناوی Vanadis نامگذاری شده است. حالت های اکسیداسیون متداول این فلز شامل +2، +3، +4 و +5 است.

وانادیوم در پوسته زمین معمولاً رایج است و در طبیعت به شکل آزاد یافت نمی شود، اما در بسیاری از مواد معدنی (حدود 65) مانند وانادینیت، کارنوتیت و پاترونیت وجود دارد. همچنین در سنگ معدن های فسفات، بوکسیت و آهن وجود دارد. بزرگ ترین معادن این فلز در جهان از مگنتیت تیتانیفر (سنگ آهن) است و در کوه های اورال، آفریقای جنوبی و چین واقع شده است. استخراج فلز وانادیوم و تولید جهانی سنگ معدن این فلز حدود 45000 تن در سال است و تولید این فلز به حدود 7000 تن در سال می رسد.

با این حال، وانادیوم در درجه اول به عنوان محصول جانبی در طول فرآیند تولید فولاد به دست می آید.دو فرم صنعتی با ارزش آن - پودر خالص وانادیوم و فرو وانادیوم - از طریق کاهش پنتاکسید وانادیوم (V2O5) تولید می شود که به نوبه خود از کانه ها در نتیجه انواع فرآیندهای ذوب، شستشو و بو دادن حاصل می شود.

تا حد زیادی، بیشترین سهم تولید اکسیدهای وانادیوم (حدود 80٪) از فرو وانادیوم - که آلیاژی از آهن حاوی 35 تا 80 درصد وانادیوم است - یا افزودنی HSLA (با مقاومت بالا و آلیاژ پایین) است. وانادیوم به خودی خود نرم است، اما اگر با فلزات دیگر مانند آهن آلیاژ شود، می تواند آنها را بسیار سخت و محکم کند: فقط افزودن 0.2٪ وانادیوم به فولاد باعث می شود که این ماده تا 100٪ قویتر شود و از همه مهم تر به میزان قابل توجهی سبک تر باشد.