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| 名前 | |
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| IUPAC名
鉄;バナジウム
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| ECHA 情報カード | 100.107.726 |
| EC番号 |
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パブケム CID
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| プロパティ | |
| 鉄V | |
| モル質量 | 106.786 グラム/モル |
| 外観 | 灰色または銀色の半金属結晶固体[1] |
| 密度 | 構成によって異なる |
| 融点 | 1,480 [1] °C (2,700 °F; 1,750 K) |
| 水に溶けない[1] | |
| 熱化学 | |
熱容量 ( C )
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0 J/モル K |
標準モル
エントロピー ( S ⦵ 298 ) |
0 J/モル K |
標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 ) |
0kJ/モル |
| 危険 | |
| GHSラベル: | |
 
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| 警告 | |
| H320、H335、H373 | |
| P260、P261、P264、P271、P304+P340、P305+P351+P338、P312、P314、P337+P313、P403+P233、P405、P501 | |
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
| 引火点 | 不燃性だが、粉塵は爆発する可能性がある |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
 （それは何ですか ？）
 インフォボックス参照
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フェロバナジウム（FeV）は、鉄とバナジウムを組み合わせて形成される合金で、バナジウム含有量は35〜85％です。この合金の製造により、灰銀色の結晶性固体が得られ、粉砕すると「フェロバナジウムダスト」と呼ばれる粉末になります。[2]フェロバナジウムは、高強度低合金鋼、工具鋼、その他の鉄系製品などの鋼の 汎用的な硬化剤、強化剤、および防錆添加剤です。鉄とバナジウムのどちらにも比べて大きな利点があります。フェロバナジウムは、鉄系合金の品質を向上させる添加剤として使用されます。その用途の1つは、アルカリ試薬、硫酸、塩酸に対する耐食性を向上させることです。また、材料の引張強度対重量比を向上させるためにも使用されます。このような鋼の用途の1つは、工業規模の硫酸生産を扱う高圧高スループット流体処理システム向けの化学処理産業です。スパナ（レンチ）、ドライバー、ラチェットなど の手工具にもよく使用されます。
構成
フェロバナジウム中のバナジウム含有量は35%から85%の範囲です。FeV80 (80%バナジウム) は最も一般的なフェロバナジウムの組成です。[3]鉄とバナジウムに加えて、フェロバナジウムには少量のシリコン、アルミニウム、炭素、硫黄、リン、ヒ素、銅、マンガンが含まれています。不純物は合金の最大重量の11%を占めることがあります。これらの不純物の濃度によってフェロバナジウムのグレードが決まります。[4]
合成
地球から採掘されるバナジウムの85%は、フェロバナジウムなどの合金の製造に使用されます。[3]フェロバナジウムは、シリコン還元法とアルミニウム還元法という2つの一般的な方法で生産されます。
シリコンによる還元
五酸化バナジウム（V 2 O 5）、フェロシリコン（FeSi75）、石灰（CaO）、スラグ（リサイクルされたバナジウム含有廃棄物）を1850℃に加熱した電気炉で混合します。[3] [5]フェロシリコン内のシリコンはV 2 O 5内のバナジウムをバナジウム金属に還元します。その後、バナジウムは鉄と反応してフェロバナジウムを形成します。[5]余分な石灰とV 2 O 5が追加され、シリコンを使い果たして金属を精製します。このプロセスにより、35〜60％のバナジウム濃度が生成されます。[4]
2V2O5 + 5 (Fey / 5Si)合金+ 10CaO→4(Fey / 4V )合金+ 5Ca2SiO4 [ 5 ]
アルミニウムによる還元
鉄、V 2 O 5、アルミニウム、石灰を電気アーク炉で混合します。シリコンと同様に、アルミニウムはV 2 O 5のバナジウムをバナジウム金属に還元します。バナジウムは鉄に溶解し、フェロバナジウム合金を形成します。[6]結果として得られるフェロバナジウムのバナジウム濃度は70〜85％です。[4]
3 V 2 O 5 + 10 Al → 6 V + 5 Al 2 O 3 [5]
V x + Fe 1−x → (Fe 1−x V x )合金
毒物学
フェロバナジウム粉塵は軽度の刺激物で、汚染された皮膚に触れると目に、吸入すると呼吸器官に影響を及ぼします。この粉塵は、2か月間間隔を置いて高濃度（1000～2000 mg/m 3）に曝露された動物に慢性気管支炎や肺炎を引き起こしました。しかし、人間ではそのような長期的影響は観察されていません。[2]
職業暴露
アメリカ産業衛生専門家会議（ACGIH）は、1日8時間、週5日働く従業員は、職場で1.0 mg/m 3までの濃度のフェロバナジウム粉塵にさらされても悪影響はないと述べています。[7]短期的な暴露は3.0 mg/m 3未満に抑える必要があります。[2]高濃度のフェロバナジウム粉塵を取り扱う作業員は、吸入や呼吸器の刺激を防ぐために呼吸器を着用することが推奨されています。[1]
鋼鉄
フェロバナジウムの最も一般的な用途は、鉄鋼の生産です。2017年、米国におけるバナジウム消費量の94％は、鉄鋼合金の生産に使用されました。[8]フェロバナジウムおよびその他のバナジウム合金は、炭素鋼、合金鋼、高強度鋼、HSLA（高強度低合金）鋼に使用されます。[9]これらの鋼は、自動車部品、パイプ、工具などの製造に使用されます。[6]
フェロバナジウムを添加すると鋼が強化され、温度やねじれに対する耐性が向上します。[2]この強度の増加は、硬い結晶構造と、鋼の延性を低減するより細かい粒径を持つバナジウム炭化物の形成の結果です。[10] フェロバナジウムは、鋼の組成に添加するだけでなく、鋼のコーティングとしても使用できます。硝化フェロバナジウムでコーティングすると、鋼の耐摩耗性が 30～50% 向上します。[11]
市場
2013年から2017年の間に、米国は13,510トンのフェロバナジウムを輸入したが、その大部分はチェコ、オーストリア、カナダ、韓国から輸入された。[8]フェロバナジウムの価格は1996年以降大幅に変動しており、2008年には史上最高値の76,041.61ドル/トンFeV80を記録した。[12]近年では、環境基準により中国のバナジウム生産者の一部が閉鎖されたため、再び価格が上昇している。これらの閉鎖と南アフリカのバナジウム鉱山の閉鎖によりバナジウム不足が発生し、フェロバナジウム工場はフェロバナジウムの生産を削減せざるを得なくなり、供給が減少して価格が上昇した。[8]
参照
参考文献
- ^ abcd 国立生物工学情報センター. PubChem化合物データベース; CID=14928220, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/14928220 (2018年3月23日アクセス).
- ^ abcd Hathaway, GJ; Proctor, NH Proctor and Hughes 職場の化学的危険性; Wiley-Interscience: Hoboken, 2004年。
- ^ abc Swinbourne, DR; Richardson, T.; Cabalteja, F. 計算熱力学モデリングによるフェロバナジウム製錬の理解。鉱物処理および抽出冶金 2016、125（1）、45–55。
- ^ abcd Gasik, M.フェロアロイハンドブック：理論と技術；Butterworth-Heinemann Ltd：sl、2013年。
- ^ abcd Vermaak、MKG 電気アルミニウム熱分解法によるフェロバナジウム製造におけるバナジウム回収。論文、2000年
- ^ ab Sutulov, A.; Wang, CT バナジウム処理 https://www.britannica.com/technology/vanadium-processing#ref82021 (2018年3月22日アクセス).
- ^ Barceloux, DG バナジウム.毒性学ジャーナル：臨床毒性学 1999 , 37 (2), 265–278.
- ^ abc 米国地質調査所; バナジウム。鉱物商品概要2018：米国地質調査所 2018、180-181。
- ^ Tian, P.; Zhong, Z.; Bai, R.; Zhang, X.; Gao, H. 鋼鉄におけるさまざまなバナジウム合金の応用。2015年国際コンピュータ情報システムおよび産業アプリケーション会議の議事録 、861-864。
- ^ ブリタニカ、E.バナジウムのTE https://www.britannica.com/science/vanadium (2018年3月22日アクセス)。
- ^ Ivanova , EA; Narkevich, NA. 窒化フェロバナジウムで分散硬化し、電子ビーム法で塗布したコーティング。Steel in Translation 2008、38（10）、820–823。
- ^ バンバック、C.グローバル経済ジャーナル 2011、3（3）、30-41 。