¿Para qué se usa el ferrovanadio?

Ferrovanadium (FEV) es una aleación clave en la metalurgia moderna, que consiste en hierro y vanadio, con el contenido de vanadio que varía del 35% al ​​85%. Este sólido cristalino-silver gris generalmente se procesa en un polvo fino, llamado "polvo de ferrovanadio", y se usa principalmente como un aditivo para mejorar las propiedades del acero y otras ferroalloys. Su capacidad para aumentar la resistencia, la dureza y la resistencia a la corrosión lo convierte en un material indispensable en industrias que van desde la construcción hasta el procesamiento químico. Este artículo explora la producción, las aplicaciones y la importancia económica del ferrovanadio, y proporciona una visión general integral de su papel en las aplicaciones industriales.

Composición y producción de ferrovanadio

El ferrovanadio es una aleación compuesta de hierro y vanadio, generalmente derivada del pentóxido de vanadio extraído de magnetita titanífera o escoria de vanadio. El contenido de vanadio depende del uso previsto, con calificaciones comunes que contienen 40% a 80% de vanadio. El proceso de producción implica una variedad de métodos de reducción, como:

Reducción aluminotérmica: un proceso altamente exotérmico que utiliza pentóxido de vanadio, polvo de aluminio, chatarra de acero y cal para producir ferrovanadio con un contenido de carbono bajo (0.02% a 0.06% C). Este método es adecuado para la producción de aleaciones de alta calidad.

Método de reducción de silicio: produce aleaciones de Ferrovanadium o Vanadium de Ferrosilicon de grado medio adecuadas para aplicaciones menos exigentes.

Aleación directa de la escoria de vanadio: un método rentable que no requiere extracción de vanadio, pero produce aleaciones de baja calidad que contienen impurezas como carbono, silicio, azufre, fósforo y cromo.

La aleación resultante tiene un punto de fusión de aproximadamente 1480 ° C, una densidad sólida de 7.0 toneladas / m3 y una densidad masiva de 3.3-3.9 toneladas / m3. Por lo general, se procesa en bloques de menos de 200 mm para uso industrial.

Aplicaciones de Ferrovanadium

La versatilidad del ferrovanadio proviene de su capacidad para mejorar las propiedades mecánicas y químicas de las ferroalloys. Las siguientes son sus principales aplicaciones, clasificadas por la industria y la función.

1. Producción de acero

La industria del acero es el mayor consumidor de Ferrovanadium, que representa una gran parte del consumo global de vanadio (por ejemplo, 94% en los Estados Unidos en 2017). El ferrovanadio se usa como un aditivo de protección de resistencia, fortalecedor y corrosión de uso general para una variedad de aceros, que incluyen:

Acero de baja aleación de alta resistencia (HSLA): el ferrovanadio mejora la relación resistencia a la resistencia a peso de la tracción, lo que hace que los aceros HSLA sean ideales para la construcción (por ejemplo, puentes, edificios), componentes automotrices (por ejemplo, chasis, ejes) y tuberías. Su estructura de grano fino, creada por la formación de carburos de vanadio (V4C3), mejora la dureza y la resistencia a la torsión.

Acero de herramientas: se usa para hacer herramientas de corte, troqueles y otras piezas de alto nivel debido a su capacidad para aumentar la dureza y la resistencia al desgaste. Por ejemplo, el ferrovanadio es esencial para producir herramientas manuales duraderas, como llaves, destornilladores y trinquetes.

Acero de carbono y aleación: mejora la calidad general para aplicaciones estructurales y mecánicas, como componentes de engranajes y cigüeñales.

Acero Rail and Die: Ferrovanadium se usa para hacer aceros especializados para vías de ferrocarril y troqueles de fundición, donde la durabilidad y la resistencia a la alta temperatura son críticos.

Cuando se cubre con nitruro de ferrovanadio, la resistencia al desgaste del acero se puede aumentar en un 30-50%, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de alto rendimiento, como resortes y herramientas de alta velocidad.

2. Industria de procesamiento químico

La resistencia a la corrosión del ferrovanadio la hace valiosa en la industria del procesamiento químico, especialmente en los sistemas de manejo de fluidos de alta presión y alto rendimiento. Se usa en equipos que maneja sustancias corrosivas, como:

Producción de ácido sulfúrico: el acero tratado con ferrovanadio resiste la corrosión del ácido sulfúrico, asegurando una larga vida para los sistemas de escala industrial.

Ácido clorhídrico y reactivos alcalinos: la tolerancia de la aleación a estos productos químicos lo hace adecuado para tuberías y tanques en plantas químicas.

Esta aplicación es crítica para mantener la integridad del sistema en condiciones químicas duras.

3. Aplicaciones metalúrgicas especiales

Ferrovanadiose utiliza en procesos metalúrgicos específicos, que incluyen:

Templado de alta temperatura de acero endurecido: el polvo de ferrovanadio, comúnmente conocido como reactivo NFE, se usa en baños de sal de cloruro durante el tratamiento térmico. Aumenta la viscosidad del baño, garantiza la formación estable de recubrimientos y mejora las propiedades de la superficie del acero.

Producción de aleaciones maestras de vanadio: el ferrovanadio se produce por reacción de termita para formar aleaciones maestras, que luego se utilizan en procesos de aleación para aplicaciones especiales.

El ferrovanadio se procesa típicamente a través de un proceso termomecánico rentable para producir acero más fuerte, más duro, más duradero y más resistente al desgaste, lo cual es la base de infraestructura crítica, transporte, producción de energía y maquinaria pesada.