Sali e composti comuni del vanadio: solubilità e tecnologie di recupero
Il vanadio nell'acqua si descrive più correttamente in termini di specie chimiche disciolte, anziché di un unico «sale comune». Nelle acque dolci naturali ossigenate, il vanadio disciolto è generalmente presente sotto forma di ossianioni vanadato del vanadio(V). I vanadati di sodio e di ammonio sono più spesso associati a reagenti industriali, soluzioni di lisciviazione e prodotti di recupero. Le specie presenti dipendono dal pH, dalle condizioni redox, dalla concentrazione e dagli altri costituenti disciolti.
Forme del vanadio nelle acque naturali e industriali
Nell'acqua, i sali si dissociano e le specie del vanadio raggiungono nuovi equilibri. I composti elencati di seguito sono rappresentativi di contesti specifici; l'elenco non va interpretato come una lista di sali presenti ovunque.
| Acqua o corrente di processo | Forme del vanadio potenzialmente rilevanti | Contesto |
|---|---|---|
| Acque sotterranee ossiche e acque dolci superficiali | Ossianioni vanadato del vanadio(V), tra cui H2VO4− e HVO42− | Queste specie disciolte sono comunemente predominanti nelle acque dolci ossiche intorno a pH 5–9. La loro distribuzione dipende dal pH e dalla composizione chimica dell'acqua; non sono molecole integre di «sali» di sodio, calcio o magnesio. |
| Drenaggio minerario, infiltrazioni dagli sterili e acque di dilavamento | Spesso vanadato disciolto in condizioni ossiche; il vanadio può anche associarsi a (idrossi)ossidi di ferro, solidi sospesi o materia organica naturale | La presenza e la mobilità dipendono dalla mineralogia del minerale e dei rifiuti, dal pH, dalle condizioni redox e dall'alterazione meteorica. Sono necessarie analisi dell'acqua specifiche per il sito. |
| Acqua di mare e acque naturali saline | Specie di vanadato disciolte e, a seconda della concentrazione e delle condizioni, forme associate o polimeriche | L'elevata forza ionica e gli ioni compresenti influenzano la speciazione. La sola salinità naturale non implica la presenza, allo stato solido, di sali distinti di vanadato di sodio o di calcio. |
| Circuiti di arrostimento con sali e lisciviazione con acqua | Vanadati di sodio solubili, tra cui il metavanadato di sodio, nella soluzione di lisciviazione | In alcuni processi commerciali, il materiale contenente vanadio viene arrostito con sali di sodio; i vanadati risultanti vengono lisciviati con acqua. |
| Circuiti di purificazione e precipitazione | Vanadati di ammonio, tra cui il metavanadato di ammonio o precipitati di polivanadati | Sono intermedi di recupero formati in condizioni di processo controllate, non costituenti tipici delle acque naturali. |
| Soluzioni di processo acide e riducenti | Specie di vanadio(IV), come il vanadile; il solfato di vanadile può essere utilizzato o presente in determinate soluzioni di processo | La presenza dipende dallo stato redox e dalla composizione della soluzione. Un pH basso, da solo, non dimostra che il vanadio sia esclusivamente V(IV). |
I cloruri di vanadio non sono elencati qui tra le forme disciolte comuni: nelle correnti acquose, la chimica del vanadio si descrive meglio in termini di ioni contenenti ossigeno e dei valori effettivi di acidità e concentrazione di cloruri, nonché delle condizioni redox.
Sali e composti comuni del vanadio
Di seguito sono riportati alcuni valori di solubilità di riferimento tratti da raccolte di dati pubblicate. Descrivono singoli composti in acqua alle condizioni indicate; non sono limiti di progetto né previsioni del comportamento di una salamoia industriale mista. I dati riportati possono variare in funzione della temperatura, dello stato di idratazione, del pH e della fonte. In una corrente di processo reale, il sale aggiunto si dissocia e le specie del vanadio possono raggiungere nuovi equilibri.
| Composto | Formula | Stato di ossidazione del vanadio | Solubilità in acqua riportata | Contesto tipico |
|---|---|---|---|---|
| Metavanadato di sodio | NaVO3 | V(V) | Circa 211 g/L a 20–25 °C | Intermedio solubile nella lavorazione mediante arrostimento e lisciviazione di materiali contenenti vanadio |
| Ortovanadato di sodio | Na3VO4 | V(V) | Circa 100 g/L in una raccolta di dati pubblicata a 20–25 °C; altre fonti lo descrivono come solubile | Reagente vanadato e possibile forma disciolta nelle soluzioni di processo alcaline |
| Metavanadato di ammonio | NH4VO3 | V(V) | Poco solubile in acqua fredda; più solubile in acqua calda. I valori riportati variano a seconda della fonte e delle condizioni. | Intermedio precipitato utilizzato in alcuni processi di recupero del vanadio |
| Pentossido di vanadio | V2O5 | V(V) | Circa 8 g/L a 20–25 °C; la solubilità aumenta in ambiente acido o alcalino | Prodotto e precursore importante; è un ossido, non un sale |
| Solfato di vanadile | VOSO4 | V(IV) | Molto solubile in acqua; il valore preciso dipende dallo stato di idratazione e dalla fonte. | Composto del V(IV) utilizzato in determinate soluzioni chimiche e di processi redox |
| Polivanadati di ammonio | Composizione variabile | Solitamente V(V) | Nessun valore unico: la composizione e la dissoluzione dipendono dal pH e dalla preparazione | Precipitati o intermedi ricchi di vanadio formati durante il recupero |
Il solfato di sodio e il solfato di ammonio possono essere presenti come sali di fondo o reagenti di processo in alcuni circuiti. Non sono composti del vanadio; se si considera il recupero dei sali, la loro cristallizzazione e separazione dai solidi o dalle soluzioni contenenti vanadio devono essere valutate separatamente.
Tecnologie di rimozione e concentrazione
I progetti minerari e di lavorazione possono richiedere la rimozione del vanadio dalle acque di percolazione o dalle acque reflue, il suo recupero da una soluzione di processo concentrata, oppure entrambe le operazioni in fasi distinte. La scelta dipende dalle specie chimiche e dalla concentrazione del vanadio, dal pH, dal potenziale redox, dalla salinità, dagli ioni concorrenti, dai solidi e dalla qualità finale richiesta per l'acqua o il prodotto. Le percentuali di rimozione riportate in singoli studi non costituiscono garanzie progettuali universali.
| Problematica relativa all'acqua o al processo | Approccio possibile | Considerazioni importanti |
|---|---|---|
| Vanadato disciolto a bassa concentrazione nelle acque di miniera o sotterranee | Materiali adsorbenti a base di ossidi o idrossidi di ferro, oppure coagulazione con sali ferrici seguita dalla separazione dei solidi | Studi sul campo e di laboratorio riportano una rimozione efficace in acque specifiche. Verificare il breakthrough (comparsa del vanadato nell'effluente), gli ioni concorrenti, i materiali esausti o i fanghi e i requisiti di smaltimento. |
| Vanadato in presenza di anioni disciolti concorrenti | Scambio anionico, se la selettività e la rigenerazione della resina sono adeguate | Solfati, fosfati e altri anioni possono competere; la soluzione di rigenerazione diventa un residuo contenente vanadio. |
| Soluzione concentrata contenente vanadio | Purificazione selettiva o estrazione con solvente, seguita da precipitazione controllata del vanadato | La scelta del processo dipende dall'acidità, dai metalli e dai sali disciolti insieme al vanadio. Prove di laboratorio o su impianto pilota possono determinare il recupero e la qualità del prodotto. |
| Recupero del vanadio da una soluzione purificata | Precipitazione di un intermedio a base di vanadato di ammonio e calcinazione per ottenere V2O5 | È un processo industriale comune, ma i reagenti, le condizioni di precipitazione e le specifiche del prodotto dipendono dalla materia prima e dal processo dell'impianto. |
Membrane nei flussi ad alta salinità
Le membrane possono far parte di una linea di trattamento integrata, ma svolgono funzioni diverse. La microfiltrazione e l'ultrafiltrazione rimuovono solidi sospesi e fiocchi; non rimuovono il vanadato disciolto. La nanofiltrazione o l'osmosi inversa possono trattenere o concentrare gli ioni disciolti quando lo consentono il tipo di membrana, il pH, la forza ionica, la pressione osmotica e il rischio di incrostazioni. Un flusso ad alta salinità può richiedere una configurazione ad alta pressione o una successiva fase termica, ma non esiste una soglia di salinità universale oltre la quale una determinata soluzione progettuale sia adatta.
L'elettrodialisi trasferisce gli ioni attraverso membrane a scambio ionico; la sua selettività e la capacità di recuperare il vanadio devono essere dimostrate per la miscela effettiva. La distillazione a membrana, l'evaporazione e la cristallizzazione possono favorire un ulteriore recupero di acqua o la concentrazione dei sali, ma da sole non garantiscono il recupero selettivo del vanadio. La gestione del concentrato risultante, dei materiali esausti, dei fanghi e dei cristalli deve rientrare nella progettazione del processo.
Parliamo di un flusso d'acqua o di processo contenente vanadio
Comunicate a Lenntech la composizione dell'acqua e indicate se l'obiettivo è la rimozione del vanadio, il riutilizzo dell'acqua o il recupero del vanadio. Parliamo delle vostre esigenze di trattamento dell'acqua
Contattate Lenntech all'indirizzo info@lenntech.com.
Ultima revisione: 8 novembre 2026, a cura di Lenntech.
Fonti e ulteriori letture
- OMS/IPCS: Pentossido di vanadio e altri composti inorganici del vanadio — proprietà selezionate e dati di solubilità.
- EPA statunitense: Valutazione tossicologica del pentossido di vanadio (2011).
- Vanitec: Produzione del vanadio — processi di arrostimento e lisciviazione e vie di recupero del vanadato.
- Rimozione del vanadio dalle acque dei fossi minerari mediante prodotti commerciali a base di ferro e residui di trattamenti con sali ferrici.
- Rassegna: tecniche di rimozione del vanadio dall'acqua.
- Governo del Canada: valutazione preliminare delle sostanze contenenti vanadio.
- Rassegna: tecnologie a membrana per il trattamento delle acque reflue saline.