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성상
및 화합물 종류

(1) 원자의 성상

  화학식 : V(원자량 : 50.941), 색상 : 밝은 백색 내지 연회색, 끓는점 : 3,380℃, 녹는점 : 1,917℃,

  비중 : 6.11(18.7℃), 용해성: 물에 불용

(2) 특성은 자연계에서 방사성 동위원소 ⁵⁰V(0.25%) 및 ⁵¹V(99.75%)로 존재하며,
산화가로는 -1, 0, +2, +3, +4 및 +5가로 존재하나 +3, +4 및 +5가가 가장 일반적 형태이고 이중 +4가가 가장 안정하며,
바나듐의 가장 일반적인 상업적 형태로는 오산화바나듐(V₂O₅)이다. 바나듐은 염산이나 묽은 황산
및 알칼리용액에 대한 저항성이 있으며 또한 바닷물의 부식에도 견디나 질산 및 진한황산에 대해 반응성이 있다. 공기중에서 서로 다른 온도로
가열하면 암갈색 삼산화물, 암청색 사산화물 또는 붉은 오랜지빛의 오산화물을 형성한다.

(3) 제 법

(가) 추출

 1) 바나듐 및 우라늄은 우라늄 원광으로부터 산처리에 의해 함께 추출되며 이를 잘게 부수고 용광로에서 염과 함께 반응시키면
수용성인 NaVO₃이 만들어진다. 이 뜨거운 NaVO₃를 물로 식히고 황산으로 중화시키면 우라늄이
침전되고 여기에서 우라늄을 제거하고 남은 액에 산을 더 첨가하면 바나듐이 침전된다. 이 침전된 바나듐은 적색의 케이크로 폴리바나드산 나트륨으로
형성된다.

 2) 철광석을 녹이면 바나듐을 함유하는 선철이 만들어지고 이것이 강철로 만들어질 때 바나듐은 용재(鎔滓)속에 5∼25%함유된다.
이 용재를 가열하여 거르는 과정을 거쳐 적색 케이크형태의 바나듐을 얻어낸다.

 3) 인산염암에도 바나듐이 함유되어 있는데 이 경우 전기로에 녹여 원소로서의 인을 분리하는 과정에서 철을 함유한 인에 바나듐이
3∼7% 섞여 들어간다. 이 것을 가열 및 거름과정을 통해 바나듐을 얻어낸다.

 4) 바나듐원석이나 NaCl이나 Na₂CO₃와 함께 처리된 바나듐 잔류물질을 850℃로
가열하면 메타바나드산나트륨(NaVO₃)이 생산된다. 이것을 물에 녹이고 산으로 처리하면 적색고체가 형성되고 이것을 녹이면
오산화바나듐(V₂O₅)이 형성된다. 오산화바나듐을 칼슘으로 환원시키면 순수한 바나듐을 얻을 수 있다.

(나) 정련 : 요오드화법, 전기법 등이 있으며 99.9%이상의 순도를 갖는 바나듐을 얻을 수 있다.

(4) 주요 바나듐화합물

표 1.7.1. 주요 바나듐 화합물

 

표 1.7.1. (계속)

 

(5) 용도

바나듐은 주로 합금제조에 사용되며, 그 외 촉매제, 사진현상제 및 자동차 변환기내의 산화 촉매제로도 사용되고 섬유염색, 세라믹 착색시에도
사용된다.

표 1.7.2. 미국에서의 바나듐 수입, 수출 및 생산량 변화추이 (단위: 톤)

 

¹ : 합금을 포함한 소비, ² : 광석, 슬래그, 잔여물, ³ : 광석,
⁴ : ferrovanadium