Ferrovanadio - Ferrovanadium
| Nombres | |
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Nombre IUPAC
hierro; vanadio
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| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol )
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| Tarjeta de información ECHA |
100.107.726 
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| Número CE | |
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PubChem CID
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| Propiedades | |
| FeV | |
| Masa molar | 106,786 g / mol |
| Apariencia | sólido cristalino semimetálico gris o plateado |
| Densidad | Varía según la composición |
| Punto de fusion | 1.480 ° C (2.700 ° F; 1.750 K) |
| Insoluble en agua | |
| Termoquímica | |
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Capacidad calorífica ( C )
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0 J / mol K |
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Entropía molar estándar ( S |
0 J / mol K |
| 0 kJ / mol | |
| Peligros | |
| Pictogramas GHS |
 
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| Palabra de señal GHS | Advertencia |
| H320 , H335 , H373 | |
| P260 , P261 , P264 , P271 , P304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P312 , P314 , P337 + 313 , P403 + 233 , P405 , P501 | |
| NFPA 704 (diamante de fuego) | |
| punto de inflamabilidad | No inflamable, pero el polvo puede ser explosivo. |
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Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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 ( que es ?)
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| Referencias de Infobox | |
El ferrovanadio (FeV) es una aleación formada por la combinación de hierro y vanadio con un rango de contenido de vanadio del 35 al 85%. La producción de esta aleación da como resultado un sólido cristalino plateado grisáceo que se puede triturar en un polvo llamado "polvo de ferrovanadio". El ferrovanadio es un endurecedor, reforzador y aditivo anticorrosivo universal para aceros como el acero de baja aleación de alta resistencia , aceros para herramientas y otros productos a base de hierro. Tiene ventajas significativas sobre el hierro y el vanadio individualmente. El ferrovanadio se utiliza como aditivo para mejorar las cualidades de las aleaciones ferrosas. Uno de estos usos es mejorar la resistencia a la corrosión de reactivos alcalinos así como de ácidos sulfúrico y clorhídrico . También se utiliza para mejorar la relación entre la resistencia a la tracción y el peso del material. Una aplicación de tales aceros es en la industria de procesamiento químico para sistemas de manejo de fluidos de alta presión y alto rendimiento que se ocupan de la producción de ácido sulfúrico a escala industrial. También se usa comúnmente para herramientas manuales, por ejemplo, llaves inglesas (llaves inglesas) , destornilladores , trinquetes , etc.
Composición
El contenido de vanadio en ferrovanadio varía del 35% al 85%. FeV80 (80% de vanadio) es la composición de ferrovanadio más común. Además del hierro y el vanadio, en el ferrovanadio se encuentran pequeñas cantidades de silicio, aluminio, carbono, azufre, fósforo, arsénico, cobre y manganeso. Las impurezas pueden constituir hasta un 11% en peso de la aleación. Las concentraciones de estas impurezas determinan el grado de ferrovanadio.
| Composición elemental (% de peso máximo) | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Grado de ferrovanadio | V | Si | Alabama | C | S | PAGS | Como | Cu | Minnesota | ||
| 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 | ||
Síntesis
El ochenta y cinco por ciento de todo el vanadio extraído de la Tierra se utiliza para crear aleaciones como el ferrovanadio. Hay dos formas comunes de producción de ferrovanadio, reducción de silicio y reducción de aluminio.
Reducción por silicio
Pentóxido de vanadio (V 2 O 5 ), ferrosilicio (FeSi75), cal (CaO) y escoria (residuos que contienen vanadio reciclado) y se combinan en un horno de arco eléctrico calentado a 1850 ° C. El silicio en el ferrosilicio reduce el vanadio en V 2 O 5 a vanadio metálico. El vanadio luego interactúa con el hierro para formar ferrovanadio. Se agrega un exceso de cal y V 2 O 5 para consumir el silicio y refinar el metal. Este proceso produce concentraciones de vanadio entre el treinta y cinco y el sesenta por ciento.
2 V 2 O 5 + 5 (Fe y / 5 Si) aleación + 10 CaO → 4 (Fe y / 4 V) aleación + 5 Ca 2 SiO 4
Reducción por Aluminio
Hierro, V 2 O 5 , aluminio y cal se combinan en un horno de arco eléctrico. Al igual que el silicio, el aluminio reduce el vanadio en V 2 O 5 a vanadio metálico. El vanadio metálico se disuelve en el hierro y forma la aleación de ferrovanadio. El ferrovanadio resultante tiene una concentración de vanadio entre el setenta y el ochenta y cinco por ciento.
3 V 2 O 5 + 10 Al → 6 V + 5 Al 2 O 3
V x + Fe 1 − x → (Fe 1 − x V x ) aleación
Toxicología
El polvo de ferrovanadio es un irritante leve que afecta los ojos cuando se toca con piel contaminada y el tracto respiratorio cuando se inhala. El polvo provocó bronquitis crónica y neumonitis en animales expuestos a altas concentraciones (1000-2000 mg / m 3 ) a intervalos durante dos meses. Sin embargo, no se han observado efectos a largo plazo en humanos.
Exposición ocupacional
La Conferencia Estadounidense de Higienistas Industriales Gubernamentales (ACGIH) establece que un empleado que trabaja ocho horas al día, cinco días a la semana, puede estar expuesto al polvo de ferrovanadio en su lugar de trabajo en concentraciones de hasta 1.0 mg / m 3 sin efectos adversos. efectos. Las exposiciones a corto plazo deben mantenerse por debajo de 3,0 mg / m 3 . Se sugiere que quienes trabajen con altas concentraciones de polvo de ferrovanadio usen un respirador para evitar la inhalación y la irritación del tracto respiratorio.
Acero
El uso más común del ferrovanadio es en la producción de acero. En 2017, el 94% del consumo interno de vanadio se destinó a la producción de aleaciones de hierro y acero. El ferrovanadio y otras aleaciones de vanadio se utilizan en acero al carbono, acero aleado de alta resistencia y acero HSLA (alta resistencia y baja aleación). Estos aceros se utilizan luego para fabricar piezas de automóviles, tuberías, herramientas y más.
La adición de ferrovanadio endurece el acero haciéndolo más resistente a la temperatura y la torsión. Este aumento de resistencia es el resultado de la formación de carburos de vanadio que tienen una estructura cristalina rígida así como un tamaño de grano más fino que disminuye la ductilidad del acero. Además de contribuir a la composición del acero, el ferrovanadio también se puede utilizar como revestimiento del acero. Cuando se recubre con ferrovanadio nitrado, la resistencia a la abrasión del acero aumenta en un 30-50%.
Mercado
Entre 2013 y 2017, Estados Unidos importó 13,510 toneladas de ferrovanadio, la mayoría de las cuales provino de Chequia, Austria, Canadá y la República de Corea. El precio del ferrovanadio ha fluctuado drásticamente desde 1996, alcanzando un máximo histórico en 2008 en $ 76041,61 / ton FeV80. En años más recientes, una vez más ha visto un aumento en el precio debido a que las normas ambientales cerraron algunos de los productores de vanadio en China. Estos cierres, así como el cierre de una mina de vanadio en Sudáfrica, crearon una escasez de vanadio, lo que obligó a las fábricas de ferrovanadio a reducir su producción de ferrovanadio, disminuyendo su oferta y haciendo subir el precio.