Ванадий

Ванадий, V, ат. вес 51,0; ат. номер 23; очень твердый металл цвета стали, уд. вес 6,69, t°rui. около 1715°, теплоемкость 0,124,

ат. теплоемкость 6,4. Соединения В. в малых количествах широко распространены в природе: в бокситах, глинах, песчаниках, а также в медных, свинцовых, кобальтовых и железных рудах. В последние годы В. был найден в ряде титанистых железняков и фосфористых лимонитов, а также в некоторых асфальтах и углях. Далее ванадий можно найти в соде, поташе, едком натре; присутствие его замечено даже в свекле, вине, дереве и в крови некоторых животных. В качестве главной составной части ванадий входит в следующие минералы:

1) деклуазит 4 (Pb, Zn)0 · V₂0₅.H₂0;

2) мотрамит (V0₄)₂(Cu,Pb)(Cu0H)₄; 3) пу-херит Bi₂0₃-V₂0₅; 4) ванадииит сост. 9 PbO-3 V₂0₅-PbCl₂, красные кристаллы гексагональной системы; ванадииит встречается в С.-А. С. III. (Колорадо), Мексике, Чили, Ла-Плате, Испании (Эстремадура);

5) роскоелит Si₁₂0₃₆ (A1,V)₄ (Mg, Fe) K₂H₈, слюда, встречается в Колорадо и Калифорнии, содержит до 3%V; 6) карнотит (V0₄)₂(U0₂)₂ К₂.ЗН₂0, находится в Paradox Valley (Колорадо) в виде желтой кристал-лич. массы, включенной в песчаник, содержит до 5%V₂0₅и 3% U₃0₈; 7) ит Si0₂-Al₂0₃ (Fe, V, S, Мо), серая аморфная масса, уд. веса 2,46, содержит 32,8% V, разрабатывается крупной компанией Vanadium Corporation of America, Minasragra (Перу).

Карнотит и ит являются в настоящее время источниками получения В. и его сплавов; из карнотита добываются также уран и радий. В СССР известны три месторождения ванадия: в виде фольбор-тита V0₄ (Си, Са) СиОН—в пермских песчаниках зап. склона Урала, в виде урано-ванадиевой руды—в Кокандском округе на перевале Тюя-Муюн, в 50 км от г. Ферганы (месторождение разрабатывается также на радий) и в виде ванадатов меди и никеля—в Кокандском округе по реке Испай-рану, около села Вуадиль.

Мировая добычаванадия (количество металла в руде) в тоннах.

Страны	1912 г.	1922 Г.	1923 г.	1924 Г.	1925 Г.
С.-А.С.Ш.	722	24	57		128
Перу.	768	2	354	629	171
С. Родезия.	—	13	23	89	107
Брит. Ю.-З. Африка.		51	83	167	251
С.-в. Африка	—	—	3	—	—
Всего.	1 490	90	520	885	657

СвойстваВ.и е г о с о е д и н е н и й. Металлическ. В. при обыкновенной t° не изменяется на воздухе, но при накаливании легко сгорает. Вода, бромная вода, водные щелочи, соляная и серная кислоты на него не действуют. Плавиковая к-та, горячая концентрированная серная и азотная кислоты и царская растворяют его, давая зеленые растворы. Расплавленные щелочи, поташ и селитра также растворяют В. и образуют соли ванадиевой к-ты. Металлич. В. восстанавливает окисные галоидные соли ртути, меди и железа—в закисные. В. выделяет золото, серебро, платину из растворов солей этих металлов. Будучи расположен в пятой группе менделеевской системы, В., подобно азоту, образует пять степеней окисления: V₂0, VO, V₂0₃, V0₂ (V₂0₄), V₂0₅, получаемых одна из другой окислением (или восстановлением); первые три окисла являются основными оки и дают с кислотами соли; V0₂ и V₂0₅ имеют амфотерный характер; с сильными кислотами они образуют соли, с сильными же основаниями дают соли гипованадиевой и ванадиевой кислот. Соединения В. являются сильными ядами.

1) V₂0₃—о к и с ь т р е х в а л е н т н о г о В. получается восстановлением V₂0₆ водородом или углем при t° красного каления в виде черного порошка; на воздухе V₂0₃окисляется уже при обыкновенной t°, переходя в четырехокись. Соли трехвалентного ванадия сходны по свойствам с соответствующими солями хрома: водные растворы их зеленого цвета; они, подобно соответствующим хромовым соединениям, образуют квасцы и могут быть восстановлены до VO.

2) V₂0₄—четырехокись В. получается окислением V₂0₃ или осторожным восстановлением V₂0₅ при действии сернистого газа или щавелевой кислоты и имеет вид синего кристаллич. порошка, растворяющегося с таким же цветом в к-тах, образуя соли т. н. ванадила (например VOCl₂, V0S0₄); с водой она образует гидраты V₂0₄.7H₂0 и V₂0₂(0H)₄.5H₂0; с сильными щелочами она дает соли гипо- и метаванадиевых к-т, например (NH₄)V0₃K₂V₄0j.4H₂0 и др.; растворы их имеют темнокоричневый цвет. 3) V₂0₅— пяти окись ванадия, или ангидрид ванадиевой кислоты, получается путем прокаливания ванадиевокислого аммония в открытых тиглях; V₂0₅ представляет собой темнокрасную, плавкую массу, мало растворимую в воде (0,8%). По отношению к плавиковой к-те V₂0₅ ведет себя как основание, образуя соль VF₆; с соляной кислотой образует основную соль—хлорокись ванадия, получаемую, впрочем, обычно путем прокаливания смеси V₂0₅ с углем в струе хлора; по отношению к щелочам V₂0₅ играет роль кислотного ангидрида, образуя, подобно фосфорному ангидриду, ряд солей ванадиевых к-т: метаванадиевой кислоты HV0₃, ортованадиевой кислоты H₃V0₄, пированадие-вой кислоты H₄V₂0₇. Наибольшее значение имеет аммонийная соль метаванадиевой кислоты NH₄V0₃, образующаяся в виду ее малой растворимости при прибавлении NH₄C1 к растворам других солей ванадия.

Ванадаты железа, кобальта, никеля, свинца (неопределенного состава) получаются при осаждении растворимых ванадатов растворами солей железа, никеля и т. д. При восстановлении ванадата железа получается непосредственно феррованадий—сплав железа с ванадием. Технич. значение имеют главн. обр. сплавы В. с другими металлами. Поэтому при извлечении В. из руд обыкновенно стремятся получить ванадиевокислоа железо или окислы В.; эти соединения м. б. непосредственно использованы при получении ванадиевых сплавов. Способы, которыми пользуются на практике для получения ванадиевых соединений из руд, весьма различны в зависимости от исходного материала. 1) Если исходят из ванадииит а,

то руду сплавляют в электрич. (или другой) печи с углем и содой; получающийся шлак, содержащий весь В., кремнекислоту, алюминий ит. д., отделяют от металлич. свинца, вновь сплавляют с прибавкой селитры и сплав выливают для измельчения в воду; измельченный шлак выщелачивают водой и после этого осаждают кремнекислоту прибавлением либо ванадиевой кислоты (V₂0₆), либо солей алюминия, либо, наконец, осторожным прибавлением серной к-ты. Из отфильтрованного в фильтрпрессах раствора осаждают ванадиевокислый аммоний углекислым аммонием и нашатырем. При прокаливании NH₄V0₃ или при прибавлении к его раствору серной кислоты получается V₂0₆; ванадат железа, идущий непосредственно на изготовление сплава, можно также осадить прибавлением железного купороса.

2) Для извлечения В. из карнотита руду, обогащен, до содержания 14—16% В., сплавляют с 3 ч. едкого натра при <° 200— 300° и извлекают горячей водой. Полученный раствор ванадата натрия осаждают железным купоросом. Остающийся после водной вытяжки осадок утилизируют для получения урана и радия. 3) ит сплавляют с прибавкой флюсов в пламенной печи; содержащиеся в нем в виде примесей железо, медь, никель, молибден при этом отделяются; измельченный шлак, состоящий гл. обр. из ванадиевых соединений кремнекислоты, из Mg и А1, непосредственно идет на получение феррованадия.

С п л а в ы В. Чистый В. не имеет технич. применения; он идет для изготовления высокосортной стали—феррованадия. Последний получается алюминотермическ. путем: смесь, состоящая из итового шлака, железа и мелко раздробленного алюминия, нагревают, с прибавлением буры и плавикового шпата, в тигле из окиси магния до красного каления, после чего воспламеняют зажигательной смесью (смотрите Алюминотермия)·, смесь сильно разогревается (1100°), и после остывания образуется металлический королек феррованадия. При производстве феррованадия в больших количествах пользуются шахтной печью (2,8 метров высоты), в которой получают сразу 57 000 килограмм сплава. Развивающаяся при этом t° в 2 500—2 800° позволяет прибавлять более тугоплавкие флюсы, а это дает возможность утилизировать также и менее чистые сорта исходного материала. В последнее время феррованадий получают и непосредствен, сплавлением его окислов с углем в электрич. печи. Цена на В. в виде сплава доходила в 1920 году в Нью-Йорке до 25 р. за кг. Из других сплавов В. имеют применение сплавы с медью, никелем и алюминием.

Применение. Наибольшее применение ванадий имеет при изготовлении высокосортной стали. Ванадатом аммония NH₄V0₃пользуются в качестве окислительного катализатора при крашении черным анилином. Соединения В. входят в состав различных катализаторов при разнообразных реакциях окисления, например для получения серной кислоты, перборатов, хлоратов, при окислении углеводородов, и т. д. Соли ванадиевой кислоты применяются в каче стве медикаментов при лечении туберкулеза. Ванадиевосерная кислота служит реактивом на ы.

Лит.: Годовой обзор минер, ресурсов СССР за 1925/26 годах, Л., 1927; Ephraim F., Das Vanadin u. seine Verbindungen, Stuttgart, 1904; Fester Die chemische Technologie d. Vanadins, Stuttgart, 1914; HanigA, Das Vanadin u. seine Bedeutung f. Eisen-u. Stahlindustrie d. Zukunft, B.—Wien, 1918; Men-n i k e H., Die quant. Untersuchungsmethoden des Mo-libdans, Vanadiums u. Wolframs, B., 1913; S e t h R„ Vanadium in Iron Ores and its Extraction, «Eng. and Min. J.»,N. Y„ 1925, v. 120, 2, p. 51—56; HessF.L, Radium, Uranium a. Vanadium Min. Ind., p. 629—633, N. Y„ 1925; Parsons, Moore, Lind, Schaefer, Extraction a. Recovery of Radium, Uranium a. Vanadium from Carnotite, Bureau of Mines, Bull. 104, Wsh., 1916; Moore and К i t h i 1, A Preliminary Report on Uranium, Radium and Vanadium Bureau of Mines, Bull. 70, Wsh, 1913. А. Моносзон.