Oxid vanadičný, V2O5, taje při 690 stupních. Nad touto teplotou je kapalný oxid vysoce reaktivní a začíná ztrácet kyslík, takže praktické pracovní okno v peci je úzké: tavenina je tekutá a korozivní pro žáruvzdorné vyzdívky a trvalá teplota blízko 1750 stupňů vede spíše k rozkladu než k čistému varu. Pro kupujícího je bod tání jediným nejužitečnějším fyzikálním údajem, protože určuje redukční cestu, materiál kelímku a pásmo kontroly teploty jakéhokoli následného procesu.
Fyzikální a chemické údaje pro V2O5
| Vlastnictví | Hodnota |
|---|---|
| Vzorec | V2O5 |
| Obsah vanadu (stechiometrický) | 56.0% V |
| Bod tání | 690 stupňů |
| Teplota rozkladu | asi 1750 stupňů |
| Hustota | přibližně 3,36 g/cm³ |
| Vzhled | oranžové-žluté až červenohnědé-hnědé vločky nebo prášek |
| Rozpustnost ve vodě | nepatrný; snadno se rozpouští v alkáliích za vzniku vanadičnanů |
V2O5 je amfoterní oxid. V alkalické tavenině tvoří vanadičnanové soli a v silné kyselině se chová jako slabá zásada. Tato chemie je důvodem, proč je oxid vyluhován v alkalických nebo uhličitanových roztocích ve většině hydrometalurgických technologických schémat, a je to také důvod, proč sodík a draslík přítomné v peci mohou snížit efektivní bod tání strusky a urychlit napadení vyzdívky.
Jak se měří bod tání
Chování při tání V2O5 je normálně stanoveno termickou analýzou. Standardní metodou pro teploty tání a krystalizace pomocí termické analýzy je ASTM E794, která využívá diferenciální skenovací kalorimetrii nebo diferenciální termickou analýzu při řízené rychlosti ohřevu a definované atmosféře. Protože V2O5 při zvýšené teplotě ztrácí kyslík, na atmosféře záleží: měření provedené ve vzduchu ukáže mírně odlišný začátek než měření provedené pod inertním plynem a opakovaný běh na stejném vzorku se bude lišit, pokud byl materiál již částečně zredukován. Pro účely specifikace by měla být šarže testována na-dodaném vzorku s uvedenou rychlostí ohřevu, atmosférou a hmotností vzorku.
Bod tání, jakost a průmyslové použití
Komerční V2O5 se prodává hlavně jako vločky a jako prášek, ve stupních 98 %, 99 % a 99,5 % V2O5, a bod tání je u všech v podstatě stejný. Čistota ovlivňuje nečistoty přenášené do dalšího procesu, nikoli teplotu tání. Následná použití se liší v tom, co potřebují:
Výroba ferrovanadia.Oxid se redukuje hliníkem nebo uhlíkem v přítomnosti železa. Protože reakce je silně exotermická, oxid se nabíjí za studena a konstrukce náboje řídí konečnou teplotu; komerční FeV50 a FeV80 jsou definovány normami ASTM A102/A102M a GB/T 4139.
Vanadový redoxní průtokový elektrolyt baterie.V2O5 se rozpustí a redukuje na elektrolyt síranu vanadičného. Materiál baterie-je specifikován na 99,5 % a více, protože zbytkový křemík, železo a chrom zkracují životnost elektrolytu.
Katalyzátory.V2O5 nanesený na oxidu titaničitém je aktivní fází v katalyzátorech selektivní katalytické redukce a v konvertorech kyseliny sírové. Zde se oxid používá ve formě disperze, nikoli taveniny.
Sklo, keramika a pigmenty.V205 se přidává jako barvivo a jako pomocné tavidlo, kde je výhodná nízká teplota tání vzhledem k vsázce oxidu křemičitého.
Manipulace: Proč na staveništi záleží na obrázku 690 stupňů
Flake V2O5 je stabilní a může být skladován v uzavřených nádobách po dlouhou dobu, ale dvě věci se změní, jakmile se zahřeje. Za prvé, nad bodem tání oxid smáčí a rozpouští většinu žáruvzdorných oxidů; obložení z oxidu křemičitého a oxidu hlinitého je rychle napadeno, takže se místo toho používají obložení s vysokým-oxidem hlinitým nebo základní. Za druhé, páry a prach uvolňované při tavení jsou toxické a podléhají limitům pracovní expozice, takže redukční pece a kalcinační pece jsou vybaveny odsáváním a sběrem prachu. Regulace teploty má také přímý ekonomický efekt: přehříváním se vanad plýtvá těkáním, zatímco nedohříváním zůstává neroztavený oxid, který snižuje výtěžek redukce.
Související standardy a reference používané v obchodě
Neexistuje jediná globální specifikace, která by stanovila bod tání V2O5. Obchodní dokumenty obvykle kombinují certifikát dodavatele, nezávislý test obsahu V2O5 a sken nečistot, s produktovými normami pro materiály obsahující vanad{5}}, které následují: ASTM A102/A102M pro ferovanad, GB/T 4139 pro jakosti ferovanadu a API 5L pro většinu potrubních ocelí, které v konečném důsledku spotřebují vanadium. Pokud je požadována teplota tání nebo krystalizace, ASTM E794 poskytuje dohodnutý zkušební postup.
Často kladené otázky
Q:Jaká je teplota tání oxidu vanadičného?
A: Oxid vanadičný, V2O5, taje při 690 stupních. Nad touto teplotou je kapalný oxid reaktivní a ztrácí kyslík a v blízkosti 1750 stupňů se spíše rozkládá, než by se čistě vařil.
Q:Mění se bod tání s jakostí?
Odpověď: Ne. Všechny komerční druhy 98 %, 99 % a 99,5 % tají při přibližně stejné teplotě. Třída ovlivňuje úrovně nečistot a výtěžek po proudu, nikoli bod tání.
Q:Jak se měří bod tání V2O5?
Odpověď: Termální analýzou podle ASTM E794, obvykle diferenciální skenovací kalorimetrií nebo diferenciální termální analýzou, s rychlostí ohřevu, atmosférou a hmotností vzorku, protože oxid při zahřívání ztrácí kyslík.
Q:Proč je při výrobě ferovanadu důležitý bod tání?
Odpověď: Protože oxid je redukován při silně exotermické reakci v kontaktu s obložením. Znalost rozsahu fúze a rozkladu umožňuje vyvážení vsázky tak, aby lázeň zůstala tekutá, aniž by napadala žáruvzdorný nebo těkavý vanad.
Q:Kolik vanadu obsahuje čistý V2O5?
A: Stechiometrický oxid vanadičný obsahuje 56,0 % hmotnosti vanadu, což je faktor používaný k převodu ceny nebo hmotnosti oxidu na obsažené jednotky vanadu.
Q:Je oxid vanadičný rozpustný ve vodě?
Odpověď: Je jen málo rozpustný ve vodě a snadno se rozpouští v alkalických roztocích za vzniku vanadičnanu. Toto chování je základem kroků alkalického vyluhování používaných ve většině schémat regenerace vanadu.