|  | ||||||
0,012 % van de aardkost (tot 16 km diepte) bestaat uit vanadium; het is het 20e element in rangorde van voorkomen.
De belangrijkste mineralen zijn:
Men treft het ook aan in diverse ertsen, waaronder ijzererts en titaanerts, en in aardolie uit Venezuela.
De belangrijkste wingebieden liggen in Zuid-Afrika, Rusland, de Verenigde Staten van Amerika, China, Australië en Finland.
Centrales die worden gestookt met olie, afkomstig uit Venezuela, leveren vliegas die relatief veel vanadium(V)oxide bevat. Deze vliegas wordt gebruikt voor de productie van vanadium.
De naam is, vanwege de prachtige kleuren van de verbindingen en de grote verscheidenheid in kleur, afgeleid van 'Vanadis', een andere naam voor de Scandinavische godin van schoonheid en liefde, Freya.
De oorspronkelijke ontdekker noemde het erythronium, vanwege de rode kleur van de oplossing van een aantal zouten.
Vanadium werd in 1801 door A. M. del Rio ontdekt in looderts, afkomstig uit Mexico. Omdat H.V. Collet-Descotils na onderzoek (foutief) concludeerde dat de stof basisch loodchromaat was, werd de aanvraag voor erkenning van het element ingetrokken.
Nadat N.G. Sefström in 1831 vanadium ontdekte in ijzererts, afkomstig uit de Falun-mijnen in Zweden, bleek de ontdekking van del Rio achteraf toch juist.
Vanadium werd in 1867 bereid door H.E. Roscoe. Hij reduceerde vanadium(II)chloride met waterstof.
Vanadium wordt bereid door reductie van vanadium(V)oxide met calcium, onder hoge druk.
Kleinere hoeveelheden zeer zuiver vanadium worden bereid door reductie van vanadium(III)oxide met magnesium of door ontleding van vanadium(III)jodide via het Van Arkel-de Boer proces (zie 22 - Titaan).
Op grotere schaal wordt vanadium gemaakt uit vliegas, die vrijkomt bij aardoliebranders, als bijproduct bij de verwerking van ijzer- en titaanerts en als bijproduct bij de uraniumwinning uit carnotiet.
De vanadiumhoudende grondstof wordt gesmolten met natriumcarbonaat of natriumwaterstofsulfiet, waarbij natriumvanadaat (NaVO3) ontstaat. Na aanzuren, affiltreren van het gevormde polyvanadaat en verhitten, ontstaat vanadiumpentaoxide (V2O5) dat wordt gebruikt voor het maken van vanadiumlegeringen, zoals vanadiumstaal. Om zuiver vanadium te verkrijgen, wordt dit oxide gereduceerd met calcium. Ook wordt het omgezet in vanadium(V)chloride - of andere vanadiumzouten, waaruit door reductie met magnesium of door elektrolyse, vanadium wordt verkregen.
Vrijwel alle vanadium wordt direct in legeringen verwerkt, er wordt slechts in zeer geringe mate zuiver vanadium gemaakt.
De wereldproductie bedraagt ongeveer 50.000 ton per jaar.
Constructiemateriaal/gereedschap/straalmotor
Legeringen van staal met vanadium zijn zeer hard en daardoor geschikt voor de constructie van pantserwagens, brandkasten en onderdelen van straal- en raketmotoren die bij hoge temperaturen zware belastingen moeten doorstaan. Ook voor het maken van gereedschap, bijlen en messen en voor machineonderdelen die onder zware omstandigheden draaien of bewegen, zoals zuigers, zuigerstangen en krukassen, is vanadiumstaal uitermate geschikt.
Veer
Als circa 1 % vanadium wordt toegevoegd aan staal, levert dat een legering op die in hoge mate bestand is tegen schokken en daardoor uitermate geschikt voor de productie van veren.
Aangroeiwerende verf
De aangroei van algen en mosselen, die zich stevig vasthechten aan (zee)schepen, vermindert de snelheid en verhoogt het brandstofverbruik. Deze aangroei begint met de vorming van een slijmlaag, die sporen of larven kan opnemen. Om de aangroei van algen te voorkomen, wordt het ontstaan van deze slijmlaag tegengegaan door de scheepshuid te behandelen met een verf, die een toxisch werkzame stof bevat. Hiervoor worden organische vanadium(V)verbindingen gebruikt, zoals acetylacetonaten, naftenaten, sulfonaten en octoaten. De werkzame stof wordt opgenomen in een acrylaatpolymeer.
Katalysator zwavelzuurbereiding
Het overgrote deel van alle geproduceerde zwavel, meer dan 80 %, wordt gebruikt voor de bereiding van zwavelzuur (H2SO4). De bereiding gaat volgens het zogenoemde contactproces. Vanadiumpentaoxide op kiezelzuur dient hierbij als katalysator. De oxidatie kan plaatsvinden in verschillende lagen katalysator, waardoor een zeer hoog rendement (99,6 %) wordt verkregen en de uitstoot van zwaveldioxide sterk wordt teruggedrongen.
In de eerste stap wordt zwavel of een zwavelhoudende verbinding verbrand:
S + O2 → SO2
Vervolgens wordt de verkregen zwaveldioxide omgezet bij 410°C:
SO2 + V2O5 → SO3 + V2O4
V2O4 + ½O2 → V2O5
totaalreactie: SO2 + ½O2 → SO3
Het gevormde SO3 wordt vervolgens opgelost in zwavelzuur. Hierbij ontstaat rokend zwavelzuur, dat na mengen met water geconcentreerd zwavelzuur oplevert:
SO3 + H2O → H2SO4
Toepassingen als niet-ontleedbare stof (element) of als legering:
constructiemateriaal voor de lucht- en ruimtevaart (Ti,V en TiAl6V4)
constructiestaal voor de bouw (0,2 – 1 % V)
(kern)reactoren (Ti,V)
magneetstaal (Vicalloy: Fe 38 %, V 10 %, Co 52 %)
omhulsel van splijtstofstaven voor kernreactoren (Ti,V)
sneldraaistaal (tot 5 % V)
Toepassingen als ontleedbare stof (verbinding):
elektrodemateriaal V2O5 fotografie (groentoner) VOCl2 geneesmiddel, cytostaticum (remt de deling van tumorcellen) vanadoceendichloride, bis(cyclopentadinyl)vanadiumdichloride, (C5H5)2VCl2 glaskleuring (geel-groen) V2O5 katalysator bij het hydreren V2O3 katalysator bij het polymeriseren van etheen V2O3 katalysator bij het verwijderen van NOx uit rookgassen V2O5 keramiek, tegels VSi2 keramische producten V2O5 V6O13 supergeleiders V2O5 textielbewerking vanadaten UV-adsorberend glas V2O5