طرح تولید فرو واناديوم

فرو وانادیوم نوعی آلیاژ آهن و وانادیوم است که میزان کروم آن تقریباً 35-80 درصد است. تولید آن در کوره قوس الکتریکی انجام می شود. این آلیاژ در تولید فولاد مورد استفاده قرار می گیرد و از این رو در بسیاری از بخش ها مانند ساخت و ساز ساختمان ها، ساخت هواپیما و کشتی مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده در کوره های EAF از آهن قراضه و مخلوطی از وانادیوم پنتوکسید، پودر آلومینیوم، کلسیم فلوراید و غیره تولید می شود.
تقریبا 85٪ از وانادیوم تولید شده به عنوان فرو وانادیوم یا به عنوان یک افزودنی فولادی استفاده می شود. افزایش قابل توجه مقاومت در فولاد حاوی مقادیر اندکی وانادیوم در اوایل قرن بیستم کشف شد. از آن زمان به بعد، از فولاد وانادیوم برای مصارف در محورها، قاب های دوچرخه، میل لنگ ها، چرخ دنده ها و سایر اجزای مهم استفاده می شد.
وانادیوم، نیتریدها و کاربیدهای پایدار را تشکیل می دهد و در نتیجه باعث افزایش قابل توجه استحکام فولاد می شود. هنگامی که فرو وانادیوم به فولاد اضافه می شود موجب ظرافت و ریز شدن دانه ها، بهبود چقرمگی شده و مقاومت در درجه حرارت بالا را افزایش می دهد. دو گروه آلیاژ فولادی حاوی وانادیوم وجود دارد. آلیاژهای فولادی کربن بالا حاوی وانادیوم به میزان0.15 تا 0.25٪ و فولادهای ابزار سرعت بالا دارای وانادیوم از 1٪ تا 5٪ می باشند. برای فولادهای ابزار سرعت بالا، سختی بالاتر از HRC 60 حاصل می شود. از فولاد HSS در ابزارآلات و ابزار جراحی استفاده می شود. فلز وانادیوم (Vanadium) به اشکال مختلف در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می گیرد و یک عنصر شیمیایی بسیار نادر استراتژیک با نماد V و عدد اتمی ۲۳ است. وانادیوم یک فلز نرم ، خاکستری نقره ای ، شکل پذیر و دارای مقاومت ساختاری خوب و طبیعی در برابر خوردگی و مواد قلیایی ، اسیدها و آب نمک است. پروسه تولید فرو وانادیم به این صورت می باشد که دراین پروسه با استفاده ازکوره قوس الکتریکی ابتدا قراضه های آهن ذوب شده سپس با مخلوطی از آلومینیم یک شار ترکیب می شود خالص سازی کیک فرو وانادیم به وسیله فرآیند نوارکریستال انجام می شود. فرو وانادیم در بشکه های 250کیلویی و فرو وانادیم نیتروژن دار در کیسه های 25 کیلویی داخل بشکه عرضه می شود.

خواص فیزیکی فرو وانادیوم

نقطه ذوب: 1400-1500 درجه سانتی گراد
وزن مولکولی: 106.79 گرم بر مول
فرمول مولکولی:FeV

تاریخچه فرو واناديوم

به سال۱۸۰۱ میلادی ریو (معدن‌شناس) استاد معدن‌شناسی در شهر مکزیک «سرب قهوه‌ای» را آزمایش کرد. سرب قهوه‌ای یک کانی است که امروزه آن را به نام وانادینیت می‌شناسند. ریو نتیجه گرفت که این کانی دارای یک عنصر جدید است. متخصصین تجزیه وی را متقاعد کردند که بیشتر این فلز کروم است و او ادعای خود را پس گرفت. به سال ۱۸۳۰ شیمیدان سوئدی سفستروم در ملاقات با برسلیوس در نمونه مخصوصی از فولاد یک فلز جدید کشف کرد. سال بعد ولر نشان داد که فلز سفستروم در اصل همان عنصری است که قبلاً توسط ریو کشف شده بود.
معمولاً سفستروم را کاشف این عنصر می‌دانند. بنا به پیشنهاد برسلیوس، وی این عنصر را وانادیم(vanadium) نامید که از روی نام واندیا (vanadia) یکی از نام‌های فریا یا فریگ خدای زیبایی نوریک ساخته شده‌است. علت این نام گذاری احتمالاً به خاطر رنگ‌های زیبای ترکیب‌های این فلز بوده‌است.

استخراج و فرآوری

از آنجا که وانادیوم اساساً محصول جانبی کانسنگ هایی است که برای سایر مواد معدنی استخراج می شود، با استفاده از روش های خاص آن کانسنگ استخراج می شود.
کانسنگ مگنتیت تیتانو فرو تا حدودی با ذغال سنگ در کوره های دوار کاهش یافته و سپس در کوره ذوب می شود. این فرآیند سرباره هایی تولید می کند که شامل بیش ترین تیتانیوم و آهن خامی است که شامل بیش ترین وانادیوم است. پس از خارج کردن سرباره، به آهن خام مذاب اکسیژن تزریق می شود که موجب تولید سرباره ای جدید می شود که شامل ۱۲-۲۴٪ وانادیوم پنتا اکسید (V2O5) است که برای فرآوری و استخراج فلز وانادیوم خالص در مراحل بعدی استفاده می شود.
وانادیوم با شسته شدن کارنوتیت به مدت 24 ساعت با اسید سولفوریک داغ و اکسیدان مانند کلرات سدیم، به عنوان یک محصول همراه (by producy) با اورانیوم استخراج می شود. پس از حذف جامدات، مایع به یک مدار استخراج حلال خورانده می شود که در آن اورانیوم در یک حلال آلی متشکل از 2.5 درصد-آمین-2.5-درصد-ایزودکانول-95-درصد نفت سفید استخراج می شود. وانادیوم در رافینات باقی می ماند، که به مدار دوم استخراج حلال منتقل می شود. در آنجا وانادیم به نوبه خود در فاز آلی استخراج می شود، با یک محلول خاکستر سود 10 درصد سلب شده و با سولفات آمونیوم رسوب می کند. رسوب متاوانادات آمونیوم فیلتر و خشک شده و تا V2O5 کلسینه می شود.
اکثر سنگ معدن ها یا سرباره های حامل وانادیم، خرد، آسیاب و غربال شده و با نمک سدیم مانند کلرید سدیم یا کربنات سدیم مخلوط می شوند. سپس این ترکیب در دمای حدود 850 درجه سانتیگراد (1،550 درجه فارنهایت) تفت داده می شود تا اکسیدها به سدیم متوانادات تبدیل شود که می تواند در آب داغ شسته شود. با اسیدی شدن ترکیب حاصل با اسید سولفوریک، وانادیوم به صورت هگزاوانادات سدیم رسوب می کند. این ترکیب که به عنوان کیک قرمز شناخته می شود، می تواند در دمای 700 درجه سانتیگراد (1300 درجه فارنهایت) ذوب شود تا پنتا اکسید وانادیوم درجه فنی (حداقل 86 درصد V2O5) تولید شود، یا با حل شدن در محلول آبی کربنات سدیم، می تواند بیشتر خالص شود. در مرحله بعد، ناخالصی های آهن، آلومینیوم و سیلیسیم موجود در کیک قرمز با تنظیم میزان اسیدیته از محلول رسوب می کنند. وانادیوم با افزودن کلرید آمونیوم به صورت متاوانادات آمونیوم رسوب می کند. پس از فیلتراسیون، رسوب کلسینه شده و V2O5 با خلوص بیشتر از 99.8 درصد تولید می شود.

کاربرد فرو وانادیوم

اکثر فرو وانادیوم‌های تولید شده در فرایند آلیاژی استفاده شده تا فولاد سخت‌شونده تولید کنند. از کاربردهای این فولاد سخت شونده می‌توان به محورها، چارچوب دوچرخه‌ها، میل‌لنگ و اجزای فولادی بسیار حیاتی اشاره کرد. بنابراین، از صنعت در حال رشد فولاد انتظار می‌رود که رشد کلی در تقاضا برای بازار فرووانادیم افزایش یابد. این فروآلیاژ همچنین برای تولید فولادهای با کربن بالا که به طور گسترده‌ای در تولید ابزارهای پزشکی استفاده می‌شوند، کاربرد دارند. فرووانادیم وقتی در آلیاژهای تیتانیوم به کار می‌رود به منظور تولید موتورهای جت و بدنه‌های هواپیما است. نهایتاً این فروآلیاژ وزن کلی فولاد را کاهش می‌دهد و از اینرو در اتومبیل‌های کم وزن به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود. از دیگر کاربردهای فرووانادیم می‌توان به تولید فولاد ابزار، فولاد با استحکام کششی بالا، فولاد جاده‌ی ریلی و فولاد خط لوله‌ی نفت نیز اشاره کرد.

ویژگی های فرو وانادیوم

وانادیوم فلزی نرم و قابل انعطاف بوده که در کنار اکسیژن ، نیتروژن ، کربن و هیدروژن سخت میشود. هدایت حرارتی پایینی نسبت به مس داشته و دمای ذوبی حدود 1890 درجه سانتی گراد دارد.
این محصول به عنوان افزودنی برای تولید محصولات آهنی محسوب می شود و ویژگی های متفاوتی به آن می افزاید که منجر به تولید محصولی با کیفیت خواهد شد.
همچنین اضافه کردن این آلیاژ باعث تولید فولادی با خوردگی بسیار کم شده و برای افزایش استحکام و کاهش وزن محصول نهایی از آن استفاده می گردد. افزودن فرو وانادیوم منجر به پایداری آلیاژ در برابر قلیا ها و همچنین اسید های سولفوریک و هیدروکلریک می گردد.
ویژگی های فرو وانادیوم در انواع فولاد ها مثل فولاد های کربوریزه، فولاد های ریلی، سازه های ساختمانی و در ابزار های صنعتی مختلف و ضد زنگ ویژه استفاده می شود.

خواص فرو وانادیوم

شکل ظاهری فرووانادیوم کلوخه بوده و رنگی نقره ای دارد. وانادیوم در شرایط طبیعی پایدار است و مشکلی در استفاده از آن در حالت معمول به وجود نمی آید؛ اما بهتر است از قرار دادن این محصول در معرض رطوبت ، آب ، اسید و اکسیداسیون شدید جلوگیری شود. آماده سازی و حمل و نقل این محصول طبق استاندارد های اروپا کاملا بی خطر می باشد.

کد آیسیک مرتبط با صنعت تولید فرو واناديوم

کد آیسیک مخفف International Standard Industrial Classification (سیستم بین المللی طبقه بندی استاندارد صنایع) است. کد گذاری به عنوان روش ساده و دقیق برای تعیین هویت کالا، قطعات ، مدارک و اموال ، سالها است که در سطح شرکت هاو زنجیره های تأمین مورد استفاده قرار می گیرد.
با توجه به بررسی های انجام شده کد آیسیک فرو واناديوم به شرح جدول ذیل می باشد

کد تعرفه گمرکی مرتبط با صنعت تولید فرو واناديوم

تعرفه یا به عبارت دیگری(TARIFF) یک نوع معیار رقمی و یا عددی می باشد برای شناسی و تعیین جایگاه کالا در ترخیص کالا .
تعرفه گمرکی میزان حقوق ورودی قابل پرداخت برای ورود کالا می باشد.تعرفه گمرکی در بستر تاریخ مبتنی بر سیستم و روش های خاصی از قبیل اداره گمرک،آمار،حمل و نقل،بیمه و غیره طراحی و مورد استفاده قرار می گیرد.
با توجه به بررسی های انجام شده کد تعرفه گمرکی فرو واناديوم به شرح جدول ذیل می باشد

نحوه تولید فرو وانادیوم

آفریقای جنوبی، چین و روسیه حدود 98٪ از معدن های وانادیوم جهان را تشکیل می دهند. در این سه کشور وانادیوم در درجه اول از سنگ معدن مگنتیت حاوی تیتانیوم بازیافت می شود. این فرآیند یک سرباره حاوی 20-24٪ پنتوکسید وانادیوم تولید می کند، که بیشتر به فرو وانادیوم حاوی 40-50٪ وانادیوم تبدیل می شود. فرو وانادیوم با واکنش احیای آلومینوترمی سرباره ها تولید می شود که خود پایدار است.
این فرایند در کوره الکتریکی انجام می شود، الکترودهایی برای شروع واکنش استفاده می شوند و سپس از آن خارج می شوند تا واکنش کامل شود. سپس گرمای الکتریکی برای اطمینان از تکمیل واکنش، روی سرباره مذاب اعمال می شود.
مسیر سیلیوترمی اگرچه گرمازا است اما گرمای کافی برای ذوب سرباره و جداسازی سرباره- فلز خوب به وجود نمی آورد. بنابراین فرایند در کوره برقی انجام می شود. برخی از تولیدکنندگان این فروالیاژ از کربن کمی برای کاهش اکسیداسیون وانادیوم استفاده می کنند، به همراه فروسیلیسون برای پایان دادن به واکنش احیا.

وضعیت واحد های در دست احداث تولید فرو واناديوم

در نمودار زیر تعداد و ظرفیت واحدهای تولید فرو واناديوم در کشور به تفکیک استان آمده است .

جدول واحد های در دست احداث تولید فرو واناديوم

در جدول زیر تعداد و ظرفیت واحدهای تولید فرو واناديوم در کشور به تفکیک استان آمده است .

درصورت تمايل به اين مطلب امتياز دهيد