Наиболее эффективный способ очистки пятиокиси ванадия, используемой для легирования сталей, от соединений марганца, ухудшающих их свойства, определили исследователи Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 20 сентября сообщает пресс-служба вуза.

Пятиокись ванадия, получаемую при переработке титаномагнетитовых шлаков, используют для получения сплава феррованадия, улучшающего прочность и вязкость сталей. Однако в ходе получения феррованадия в него попадает марганец, также содержащийся в этих шлаках.

Так как марганец ухудшает механические характеристики сталей, его содержание в сплаве не должно превышать 0,5%. Чтобы уложиться в этот показатель, пятиокись ванадия обрабатывают реагентными растворами, содержащими в своем составе соли натрия, магния, кальция, аммония, алюминия и железа, но нужного результата достигнуть удается не всегда.

Чтобы исключить недостаточную очистку пятиокиси ванадия от марганца, ученые Пермского Политеха провели комплексное исследование, сравнив различные реагенты, и в результате установили простой и наиболее эффективный из них — его использование позволит получать ванадийсодержащие стали повышенного качества.

Ассистент кафедры «Химические технологии» ПНИПУ Мария Сажина сообщила, что запрос на выполнение исследовательских работ по повышению качества пятиокиси ванадия вуз получил от АО «Чусовской металлургический завод», с которым ПНИПУ давно сотрудничает.

После чего коллектив исследователей под руководством бывшего доцента кафедры «Химические технологии» ПНИПУ, кандидата технических наук Николая Данилова приступил к работе по этой теме.

«Для начала мы изучили химический и фазовый состав исходного образца пятиокиси ванадия, — рассказала Мария Сажина. — Основные примеси в пятиокиси ванадия — это железо (6,701%), кальций (2,241%), марганец (1,981%) и натрий (1,310%). Для исследования процесса реагентной отмывки пятиокиси ванадия мы использовали аммонийные соли, соли кальция, алюминия, сульфат магния и железа. Катионы этих солей способны замещать катионы марганца, что снижает его содержание в продукте».

Растворами заданных концентраций этих солей исследователи при непрерывном перемешивании осуществляли очистку технической пятиокиси ванадия. После чего анализировали состав очищенных образцов и растворов на содержание соединений ванадия и марганца.

«Мы выяснили, что наилучшие результаты по очистке от соединений марганца достигаются при использовании сульфата аммония, нитрата аммония и нитрата кальция. При этом содержание соединений марганца в пасте после промывки уменьшается более чем в 4 раза, и, соответственно, возрастает содержание соединений ванадия. Применение же растворов прочих солей менее эффективно», — рассказала о полученных результатах магистрант кафедры «Химические технологии» ПНИПУ Ирина Ишмуратова.

Простой, но результативный способ очищения пятиокиси ванадия от соединений марганца, установленный исследователями Пермского Политеха, поможет производителям феррованадия снизить содержание в нем марганца более чем в 4 раза, что позволит использовать продукт переработки титаномагнетитовых шлаков для изготовления сталей высокого качества.

Подробные результаты исследования были представлены в статье, опубликованной в журнале «Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология», 2024 год.