哪位大神知道一价钒有哪些化合物?
1.氧化物
钒与氧形成众多的氧化物,但公认的主要氧化物为V2O5、V2O4、V2O3和VO.
钒属于中等活泼的金属,化合价+2、+3、+4和+5。其中以5价态为最稳定,其次是4价态,五价钒的化合物具有氧化性能,低价钒则具有还原性。钒的价态越低还原性越强。
2.钒酸
VO2是两性氧化物,能与碱形成四价钒的钒酸盐.五价钒的氧化物是酸形较强的两性氧化物,它与碱形成五价钒的钒酸盐的趋势更为明显.
钒在溶液中的聚合状态不仅与溶液的酸度有关,而且也与其浓度关系密切.在钒浓度很低时,在所有的PH值下钒均以单核形式存在.在钒浓度高时,产生聚合反应,生成高聚合度的同多酸离子,其聚合状态与溶液的PH值相关.在钒浓度一定时,从碱性溶液中析出的是正钒酸盐,从弱碱性溶液中结晶出的是焦钒酸盐,从接近中性溶液中结晶出的是多聚钒酸盐.当钒溶液的PH小于1时,钒主要以VO2+离子存在,即多聚钒酸根离子遭到破坏.
钒酸根仅在高电位和高PH值时才稳定.当PH值小于4时,钒可以随电位的下降,依次形成各种阳离子:VO2+、V3+、V(OH)2+和V2+.
3.钒酸盐
通常说的钒酸盐多指含V的钒酸盐.钒酸盐分偏钒酸盐MVO3、正钒酸盐M3VO4和焦钒酸盐M4V2O7,式中M代表一价金属.含(V3O9)3-或(V4O12)4-的离子的钒酸盐也称为偏钒酸盐,而含(V10O28)6-离子的称为十钒酸盐.Bi、Ca、Cd、Cr、Co、Cu、Fe、Pb、Mg、Mn、Mo、Ni、K、Ag、Na、Sn和Zn均能生成钒酸盐.
碱金属和镁的偏钒酸盐可溶于水,得到的溶液呈淡黄色.其它金属的偏钒酸盐不大能溶于水.
CAS号 7440-62-2
分子式 V
分子量 50.94
银白色金属沸点 3000℃熔点 1820±10℃溶解性:溶于硝酸、王水及浓硫酸等密度:相对密度(水=1)5.87稳定性:稳定危险标记主要用途:主要用于制合金钢和催化剂
2.对环境的影响
一、健康危害
侵入途径:吸入、食入。
健康危害:本品可引起呼吸系统、神经系统病变,对皮肤也有损害。金属钒的毒性很低。钒化合全(钒盐)对人和动物具有毒性,其毒性随化合物的原子价增加和溶解度的增大而增加,如五氧化二钒为高毒,可引起呼吸系统、神经系统、胃肠和皮肤的改变。
二、毒理学资料及环境行为
毒性:钒无毒,形成化合物才有毒。钒的化合物属中等至高毒性物质。
急性毒性:钒化合物属中等至高毒性物质。
在环境中钒以+2、+3、+4、+5价态存在。其中以五价状态为最稳定,大多数以五氧化二钒和偏钒酸形式存在。其次是四价状态,二、三价盐的水溶液不稳定,易氧化。钒是两性物质,低氧化态的化合物主要呈碱性,高氧化态的化合物主要呈酸性。
迁移转化:钒在天然水中的浓度很低,一般河水中为0.01~20ppb,平均为1ppb。海水含钒量为0.9~2.5ppb。尽管水体中可溶性的钒含量很低,但是水中悬浮物含钒量是很高的。悬浮物的沉积导致水中钒向底质迁移,并使水体得到净化。土壤中的钒主要以VO3-阴离子状态存在。土壤的氧化性越高、碱性越大,钡越易形成VO3-离子。当土壤的酸度增大时,VO3-离子易转变成多钒酸根复合阴离子。它们都容易被粘土和土壤胶体及腐殖质固定而失去活性,钒在土壤中的迁移性较弱。
水中浓度0.8mg/L时水有异味,浓度10mg/L时,废水的硝化受到抑制
危险特性:其粉体遇高温、明火能燃烧。
燃烧(分解)产物:氧化钒。
3.现场应急监测方法
4.实验室监测方法
原子吸收法(GB/T14673-93,水质)
铛试剂萃取分光光度法(GB/T15503-95,水质)
原子吸收法《固体废弃物试验分析评价手册》中国环境监测总站等译
5.环境标准
中国(TJ36-79) 车间空气中有害物质的最高容许浓度 1mg/m3
中国(待颁布) 饮用水源水中有害物质的最高容许浓度 0.05mg/L
6.应急处理处置方法
一、泄漏应急处理
切断火源。戴好口罩和手套。收集回收。
二、防护措施
一般不需特殊防护,但需防止烟尘危害。
三、急救措施
皮肤接触:脱去污染的衣着,用肥皂水及清水彻底冲洗。
眼睛接触:立即翻开上下眼睑,用流动清水冲洗15分钟。就医。
吸入:脱离现场至空气新鲜处。用水漱洗鼻咽部的粉尘。就医。
食入:误服者就医。对症治疗。
灭火方法:二氧化碳、干粉、砂土。
中文名称:钒铁
英文名称:ferrovanadium
英文别名:Ferrovanadium alloyFerro VFerrovanadium dustVanadium alloy, base, V,C,Fe (Ferrovanadium)
CAS号:12604-58-9
分子式:FeV50,FeV75
钒铁:通过还原而得到的铁和钒中间合金(铁钒二元合金),其钒含量不小于35.0%(重量),不大于85.0%(重量)。钒作为元素周期表中钒族元素中的一员,其原子数为23,原子量为50.942,熔点为1887度,沸点为3337度,纯钒呈现为闪亮的白色,质地坚硬,为体心立体机构。大约80%的钒和铁一起作为钢里的合金元素。含钒的钢很硬很坚实,但一般其钒含量少于1%。四川攀枝花钒钛资源十分丰富,其中钒的储量占全国的62%,居世界第三位。我国从1978年开始出口钒渣、V2O5、钒铁。从此我国从钒进口国变为钒出口国。
FeV50和FeV80适用于任何含钒钢种,他们在炼钢中的加入方式相同。虽然FEV80融化温度较高,但由于钒铁在钢水中是一个溶解的过程,故对转炉炼钢和电炉炼钢都适合。
制样:化学分析用试样的制取按GB4332-84《铁合金化学分析用试样制取法》进行。
化学分析:钒铁化学分析按YB585-65《钒铁化学分析方法》进行。
检验规则:产品质量检查和验收应符合GB3650-83《铁合金验收、包装、储运、标志和质量证明书的一般规定》的要求。
组批:每一炉号产品作为一批交货,不足包装一件的余量,可与同牌号钒含量相差不大于2%的其他炉或批产品组批交货。 等级 粒度范围 过细粒度,最大重量% 过大粒度,最大重量% 1
2
3
4
5 2-100
2-50
2-25
2-10
<2 3
3
5
5
- 10
在两个或三个方向上不得有超过规定粒度范围最大极限值1.15的粒度. 钒铁主要用作炼钢的合金添加剂。钢中加入钒铁之后,可以显著提高钢的硬度、强度、耐磨度及延展性,改善钢的切削性能。钒铁常用于碳素钢、低合金钢强度钢、高合金钢、工具钢和铸铁生产中。
钒铁以块状或粉状供货。
块状钒铁最大不得超过8kg,小于20×20mm碎块的数量不得超过总重量的5%。
粉状钒铁以-0.45mm目 供货,其中-0.098mm的不得超过总重量的30%。
钒铁块表面和断面以及钒粉内不含有肉眼可见的明显夹杂物。
内销FeV50采用每桶净重100kg铁桶包装,出口FeV75大多采用每桶净重250kg铁桶包装,如需方对包装有特殊要求,可由供需双方协商解决。
钪:kàng 化学符号是Sc,原子序数是21,是一种柔软、银白色的过渡性金属,常跟钆、铒等混合存在,产量很少。
钛:tài 化学符号Ti,原子序数22,是一种银白色的过渡金属,其特征为重量轻、强度高、具金属光泽,耐湿氯气腐蚀。
钒:fán 化学符号 V,原子序数23,有延展性,质坚硬,无磁性。具有耐盐酸和硫酸的本领,并且在耐气、耐盐、耐水腐蚀的性能要比大多数 不锈钢好。
铬:gè 化学符号Cr,原子序数24,原子量51.996。
锰:měng 化学符号是Mn,原子序数是25,灰白色,是一种过渡金属,质坚而脆,潮湿处会氧化,生成褐色的氧化物覆盖层。
钴:gǔ 钴元素符号Co,银白色铁磁性金属,表面呈银白略带淡粉色,原子序数27。
镍:niè 近似银白色、硬而有延展性并具有铁磁性的金属元素,它能够高度磨光和抗腐蚀。镍属于亲铁元素。
锌:xīn 化学符号是Zn,它的原子序数是30是一种浅灰色的 过渡金属。
镓:jiā 镓是灰蓝色或银白色的金属。熔点很低,沸点很高。纯液态镓有显著的过冷的趋势,在空气中很稳定。
锗:zhě 化学符号是Ge,原子序数是32,锗单质是一种灰白色类金属,有光泽,质硬。
砷:shēn 原子序数33,元素符号As, 单质以灰砷、黑砷和黄砷这三种 同素异形体的 形式存在。
硒:xī 硒是一种化学元素,化学符号是Se,一种非金属。可以用作光敏材料、电解锰行业催化剂、动物体必需的营养元素和植物有益的营养元素等一般硒搭配五味子制作养肝片,有保肝护肝功能。
溴:xìu 元素符号是Br,原子序数是35,是一种卤素。是唯一在室温下是液态的非金属元素,溴分子在标准温度和压力下是有挥发性的红棕色液体,活性介于氯与碘之间。
氪:kè 是一种化学元素,是一种无色、无臭、无味的惰性气体,它放电时呈橙红色。
钒虽然在地球存量很大,但可富集提取的不多,我国是钒储量最大的国家,由于钒金属性能,今年十四五规划把钒定为战略资源。
钒是一种化学元素,它的化学符号是V,它的原子序数是23。钒是从英语的Vanadium音译过来的,其词根来源于古日耳曼语中日耳曼神话中美丽女神的名字Vanadis。这个名字来源于钒的许多色彩鲜艳的化合物。
钒的传说:
在很久以前,在遥远的北方住着一位美丽的女神名叫凡娜迪丝。有一天,一位远方客人来敲门,女神正悠闲地坐在圈椅上,她想:他要是再敲一下,我就去开门。然而,敲门声停止了,客人走了。女神想知道这个人是谁,怎么这样缺乏自信?她打开窗户向外望去,哦,原来是个名叫沃勒的人正走出她的院子。几天后,女神再次听到有人敲门,这次的敲门声持续而坚定,直到女神开门为止。这是个年青英俊的男子,名叫塞弗斯托姆。女神很快和他相爱,并生下了儿子——钒。这个故事虽然生动,却并不十分确切。原来第一次敲门的是墨西哥化学家里奥,第二次才是德国化学家沃勒。他们虽然发现了新元素,但不能证实自己的发现,甚至误认为这种元素就是“铬”。而塞弗斯托姆,通过锲而不舍的努力,才从一种铁矿石中得到了这种新元素,并以凡娜迪丝女神之名命名为“钒”。
钒是一种稀有的,柔弱而黏稠的过渡金属。它的矿物一般与其它金属的矿物混合在一起。它一般被用在材料工程中作为合金的成分。
把钒掺进钢里,可以制成钒钢。钒钢比普通钢结构更紧密,韧性、弹性与机械强度更高。钒钢制的穿甲弹,能够射穿40厘米厚的钢板。但是,在钢铁工业上,并不是把纯的金属钒加到钢铁中制成钒钢,而是直接采用含钒的铁矿炼成钒钢。
钒的化学性质十分稳定,在常温下不会被氧化。钒对食盐溶液及海水具有高度的耐蚀性。碱溶液及硫酸对它不起作用,氢氟酸、热的浓硫酸和硝酸以及王水能溶解钒。熔融的碱、碳酸钾、硝酸钾可溶解钒并形成钒酸盐。钒与硅和碳形成的硅化物和碳化物具有高的硬度及化学稳定性。
钝金属钒是用钙在钢制容器内还原五氧化二矾的方法制得的。得到的金属钒微粒洗涤后于真空炉中熔成块,如此获得的金属含99.99%的钒。
钒的盐类的颜色真是五光十色,有绿的、红的、黑的、黄的,绿的碧如翡翠,黑的犹如浓墨。如二价钒盐常呈紫色;三价钒盐呈绿色,四价钒盐呈浅蓝色,四价钒的碱性衍生物常是棕色或黑色,而五氧化二钒则是红色的。这些色彩缤纷的钒的化合物,被制成鲜艳的颜料:把它们加到玻璃中,制成彩色玻璃,也可以用来制造各种墨水。
钒在933K(660C)以上的温度中它氧化为五氧化二钒V2O5。钒的结构强度相当高。但钒很易燃、钒的化合物毒性很高、含钒的尘埃被吸入后会导致肺癌。
在氧化物中钒一般显+5价,但也有+2、+3和+4价的氧化物存在,不过它们比较容易过渡为+5价的氧化物。2价和3价的钒氧化物是碱性的,4价的氧化物是双性的,5价的氧化物是酸性的。
在大自然中钒一般以化合物存在。约65种钒的化合物在自然中出现,在矾土和石油、煤、油页岩中也含有大量钒,特别是委内瑞拉和加拿大的石油中能找到钒。光谱分析发现在太阳光和一些恒星的表面也有钒。
纯的金属钒一般是用钾在高压下将五氧化二钒还原而得到的。大多数钒是其它矿物加工时的副产品。
大约80%的钒和铁一起作为钢里的合金元素。含钒的钢很硬很坚实,但一般其钒含量少于1%。
它的矿物一般与其它金属的矿物混合在一起。钒主要用在冶金中,和其它铁合金一样,用作催化剂和还原剂,但由于钒能增加钢的耐磨性和延展性,使得它在优钢、特种钢,棒材、板材和型材中备受青睐。
如果说钢是虎,那么钒就是翼,钢含钒犹如虎添翼。只需在钢中加入百分之几的钒,就能使钢的弹性、强度大增 ,抗磨损和抗爆裂性极好,既耐高温又抗奇寒,难怪在汽车、航空、铁路、电子技术、国防工业等部门,到处可见到钒的踪迹。此外,钒的氧化物已成为化学工业中最佳催化剂之一,有“化学面包”之称。看来,凡娜迪丝的“儿子”在人间正大受宠爱。
美国汽车工业巨头福特曾这样说过:“如果没有钒,便没有我的汽车。”
1905年,福特出席了一次大型汽车赛,赛场上出了事故,两辆汽车相撞,损坏得很厉害。福特对肇事车作了仔细观察,并拣到了其中一辆法国汽车阀杆的碎片。福特注意到这种阀杆比常规的尺寸要小一些,决定带回去检验一下。
分析结果表明,这种钢材强度特别大,而且十分坚硬。与众不同的是,它的成分中含有钒。福特大受启发,决定将钒钢用到他的汽车工业中。在克服了重重困难后,福特汽车即以轻巧、坚固、价廉而击败了老对手法国汽车。
含钒的合金有:
运用在医疗器械中的特别的不锈钢
运用在工具中的不锈钢
与铝一起作为钛合金物运用在高速飞机的涡轮喷气发动机中
含钒的钢经常被用在轴、齿轮等关键的机械部分中
钒吸收裂变中子的半径很小,因此被用在核工业中
在炼钢过程中钒被用来导致碳化物的形成
在给钢涂钛的时候钒往往被作为中介层
钒与镓的合金可以用来制作超导电磁铁,其磁强度可达175,000高斯
在制造缩苹果酸酐和硫酸的过程中钒被用来做催化剂
五氧化二钒(V2O5)被用来制做特殊的陶瓷作为催化剂
我国是钒资源比较丰富的国家,钒矿主要分布在四川的攀枝花和河北的承德,大多数是以石煤的形式存在。
钒的应用范围
应用领域 占总量比例(%) 主要用途 使用产品
碳素钢 25 钢筋 FeV
HSLA钢 25 建筑,石油管道 FeV
高合金钢 20 铸件,石油管配件 FeV
工具钢 15 高速工具钢,耐磨件 FeV(80%V)
钛合金 10 喷气式发动机零件,飞行器机体 V-Al基合金
化学制品 5 硫酸和顺丁烯二酸酐生产 V2O5和其它钒化合物
钒的化学符号为V钒是一种金属元素,具有银灰色金属光泽位于元素周期表第四周期、第ⅤB族,原子序数23,原子量50.9414,晶胞为体心立方晶体。
作为金属的钒性质较活泼,不同的价态、不同的化合物,有着美丽而多变的色彩,即使封印在钒铅矿中,也藏不住它的美,反而让钒铅矿美艳动人,其颜色鲜艳,光泽明亮,具有很高的观赏和收藏价值。
空气中的钒会被一层美丽的氧化物膜覆盖使金属具有异常绚丽的外观。钒元素及其性能都不平凡,自被发现以来就引起了人们的重视。
五氧化二钒
五氧化二钒五氧化钒钒酸酐Vanadium pentoxideVanadium pentaoxideVanadic anhydrideC.I.77938CAS: 1314-62-1
理化性质
黄至铁锈色结晶粉末。分子式V2O5。分子量183.88。相对密度3.357。熔点690ºC,沸点1750ºC分解。在水中溶解度很小(1克溶于125ml水)溶于浓酸,生成红至黄色溶液溶于碱,生成钒酸盐不溶于醇。熔解时形成稳定气溶胶。非可燃性。但能增加着火强度。不能与三氟化氯、锂、过氧甲酸、(钙+硫+水)共存。
接触机会
用于制造熔铁炉电极的外套,或加入钢中制特种钢材可作为玻璃及陶瓷工业的接触剂是合成硫酸、硝酸和苯二甲酸酐等氧化反应的催化剂也用于制造染料、油漆、照相显影及杀虫剂等。在生产与使用过程中可接触。
侵入途径
可经呼吸道、消化道进入体内。
毒理学简介
人吸入TCL0: 346 mg/m3,1 mg/m3/8H。大鼠经口LD50: 10 mg/kg吸入LCL0: 70 mg/m3/2H。小鼠经口LD50: 5 mg/kg。人较动物敏感得多。IDLH: +35 mg/cu m (as V) [R15]
临床表现
吸入过量V2O5尘后可出现鼻痒,随之可出现鼻塞与流清鼻涕,经数小时至1天后,开始出现咽部、肺部和眼粘膜的刺激症状,可有头晕、头痛、乏力,少数严重病例有烦躁或嗜睡等。检查时可见眼、鼻、咽部粘膜充血,肺有哮鸣音,舌乳头肿大,舌苔呈黑绿色(可能因口腔中的细菌及唾液中酶的作用,使V2O5还原为V2O3所致)。
急性中毒一般较轻,可恢复。
处理
对症治疗。可用巯基类药物或依地酸二钠钙治疗。亦可试用较大量的维生素C。
标准
车间空气卫生标准:中国MAC钒化合物尘0.1mg/m3,烟0.02mg/m3美国ACGIH TLV-TWA可呼吸性尘和烟0.05mg/m3
甘肃省众星锌业有限公司是由甘肃省政府批准,甘肃省经贸委立项、甘肃省工商管理局注册、定西县招商团积极引进,由香港迪亚公司独家投资兴建的外资企业,厂址位于甘肃省定西县城西南3公里处,距省会兰州市仅90公里,312、310国道和陇海铁路线从定西穿境而过,公路运输和铁路运输非常便利。
该项目工程设计总建设为年产5万吨锌锭,其中:一期工程总投资4100万元(固定资产投资3300万元,流动资金800万元),占地50亩,生产规模为1万吨。该项目于2001年2月18日开工建设,当年11月份建成投产,历时仅9个月,现已进入试生产阶段。
该项目一期工程达产达标后,年可实现产值1.2亿元,创利税1200万元。
甘肃众星锌业有限公司以湿法炼锌工艺生产锌锭,生产工艺合理配套,科技含量高,依靠甘肃丰富的锌矿资源,常年生产“众星”牌锌锭及浓硫酸等副产品。产品销往国内外市场。该公司具有发展工业、带动农业、推动第三产业和出口创汇的综合性经济功能和社会效能,是定西县近年来引进的最大的外资企业。该项目的建成投产,将会有力地促进定西县国民经济的更大发展。
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钒和钛是重要的钢铁工业和化工行业的原料之一,攀枝花-西昌地区所在的钛储量为8.7亿吨,约占中国钛资源量的97%,占世界的35%;钒储量为1578万吨,约占中国钒储量的62%,世界储量的11%。攀钢已建成了年产6000吨高档造纸钛白和年产12万吨钒渣、2800吨五氧化二钒、2800吨高钒铁、2800吨三氧化二钒的生产能力。欢迎与我们联系
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五氧化二钒/钒铁
产品名称化学成份粒度包装
片状
五氧化二钒V2O5:98% Min
Si:0.25 Max
Fe:0.40% Max
P:0.05% Max
S:0.03% Max
As:0.02% Max
Na2O+K2O:1.50% Max 5*50*50mm Max净重200/250公斤
铁桶装
粉状
五氧化二钒1.V2O5≥99%
V2O4≤2.0%
Si≤0.2%
FE≤0.25%
S≤0.03%
P≤0.03%
AS≤0.02%
K20+Na2O≤0.5% 颜色:橘黄或橘红,粒度≥120目按GB3283-87标准交货(粉状,化工)
粉状
五氧化二钒2.V2O5≥99.5%
V2O4≤1.0%
Si≤0.2%
FE≤0.1%
S≤0.02%
P≤0.01%
AS≤0.01%
K20+Na2O≤0.2% 颜色:橘黄或橘红,粒度≥120目按GB3283-87标准交货(粉状,化工)
包装:net 25-50KG,铁桶,出口包装为有危险品包装证的50公斤装铁桶,桶重5.4公斤/桶,外径:380毫米,高630毫米,内衬两层塑料袋
钒铁(FeV80)V: 78.0-82.0% Min
Al:1.5% Max
Si:1.5% Max
C: 0.15% Max
S: 0.05% Max
P: 0.06% Max最小有90%的粒度在10—50mm之间。净重250公斤的铁桶.
钒铁(FeV50)V:50.0% Min
Al:5% Max
Si:2.5% Max
C:0.75% Max
S:0.1% Max
P:0.1% Max
Mn:0.5% Max块状
块重不大于8公斤
.净重50公斤或100公斤的铁桶.
VN12V≥75%
N:10-14%
C≤9%
Si≤0.45%
AL≤0.2%
Mn≤0.05%
S≤0.1%
P≤0.06% 粒度:大多数为10-50mm,其中小于10mm部分不大小5%. 包装:每袋10或多或少5KG装于铁桶中,每桶净重100公斤
VN16V≥75%
N:14-18%
C≤9%
Si≤0.45%
AL≤0.2%
Mn≤0.05%
S≤0.1%
P≤0.06% 粒度:大多数为10-50mm,其中小于10mm部分不大小5%. 包装:每袋10或多或少5KG装于铁桶中,每桶净重100公斤
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世界钒的生产与使用
P.S.米歇尔
英国Kent TN16 1AQ,国际钒技术委员会
介绍
钒作为元素周期表钒族元素中的一员,其原子数为23,原子重量为50.942, 熔点为1887°C,沸点为3337°C。纯钒呈现为闪亮的白色,质地坚硬,为体心立方结构,晶格系数为3.024 Å。 钒在地壳中为第17位常见的元素,且很少以单质的形式直接使用。然而钒确实是一种很有价值的合金元素,可以添加于钢中、铁中,并以钛-铝-钒合金的形式用于航天领域。钒的化合物也十分有用,可以被广泛地用来生产如催化剂、化妆品、染料、以及电池等。
基于钒的广泛用途,以提取和使用钒为目的的全球产业也随之得以发展。该产业几乎存在于世界的各个大陆上,本文的目的就在于提供一些有关钒的资源、生产以及使用方面的背景信息。
资源
如前所述,钒在地壳中为第17常见的元素,它广泛地分布在世界各个地方。图1所示为一些钒的较重要的蕴藏地。钒主要蕴藏在中国、俄罗斯、南非、澳大利亚西部和新西兰的钛铁磁铁矿中,委内瑞拉、加拿大阿尔伯托、中东和澳大利亚昆仕兰的油类矿藏中,以及美国的钒矿石和黏土矿中。
图1. 钒的主要矿藏
目前,钒在钛铁磁铁矿中的蕴藏量最大,V2O5含量可达1.8%;其次是在油类矿藏中。到目前为止,还没有对美国的钒矿石和黏土矿、北欧的钛铁磁铁矿以及巴西和智利矿藏中的钒进行大规模的提取。
表一列出了钒在世界上的可开采储量和保有储量。可开采储量指利用现有的技术可以经济地提取的部分。而保有储量则指可以利用未开发的技术在将来进行提取的部分。钒的总蕴藏量为6300万,其中仅有1000多万吨属于可开采储量,而3110吨为可在将来开采的保有储量。表一为主要的可开采储量,它存在于中国、俄罗斯和南非钛铁磁铁矿中。
表一 可开采储量和保有储量
可开采储量
1020万吨 % 保有储量
3109.4万吨 %
澳大利亚 1.6 7.7
中国 19.6 9.6
俄罗斯 48.9 22.5
南非 29.4 40.2
美国 — 12.9
其他 0.5 7.1
值得一提的是,按目前钒的使用速度计算,可开采储量可以维持近300年。
钒的提取
在大多数情况下,钒的初级产品是在伴随着其它金属和油类的提取或使用而生产出的副产品。钒的这类产品通常为氧化物形式,V2O3或V2O5。图2对三种重要的钒的提取工艺进行总结。
在钒的提取工艺中,最重要的一条路线是像中国的攀枝花、南非的海威尔德以及俄罗斯的下塔吉尔这些综合钢厂那样,从炼铁和炼钢中生成的中间渣中以V2O5的形式提取钒。在这些钢厂的炼铁工艺中,铁矿石中的钒经过熔炼被溶入铁水中。铁水经过氧化、成渣,形成了含有10%至25%的V2O5的渣,最后再经过提钒铁水被送至炼钢工艺。 含10-25% V2O5的钒渣接着经过焙烧/浸出工艺的处理生产出为钒酸盐或氧化钒的最终产品。世界上50%到60%的钒初级产品生产厂均采用这种工艺。
生产钒的初级产品的第二个重要路线是,在焙烧/浸出工艺中对上述V2O5含量达1.8%的矿石进行直接处理生产出钒酸盐或钒的氧化物。世界上有五六家公司采用这种工艺生产钒的初级产品,它们主要分布在南非和澳大利亚,其产量约占世界初级钒产品生产厂产量的25%~30%。
图2 钒的生产
钒的第三条生产路线就是回收电厂飞尘、废催化剂以及其它残渣中含的钒。其工艺也是通过焙烧/浸出工艺生成钒酸盐或钒的氧化物。在回收废催化剂中的钒时,通常还同时对钴、钼和镍进行回收。采用这一路线生产出的钒产品约占世界产钒量的15-20%。世界上有八至十个厂家采用这中工艺,它们主要分布在日本和北美。然而,随着环保法规变得更加严格,各个地方倾倒含钒废物的可能日益减少。预计大多数初级钒产品的生产厂家将采用这种生产工艺进行钒的回收,并将含钒废物用做钒生产的原料。
世界初级钒产品,即钒酸盐和钒的氧化物的产量按V2O5计算约为127,000吨。按地区划分,其产量如表二。
表二 世界初级钒产品的产量
国家/地区 估计产量%
澳大利亚 5.8
中国 18.4
日本 1.3
北美 14.1
俄罗斯 18.6
南非
37.7
该表清楚地说明了中国、俄罗斯和南非在钒的回收方面所处的重要地位,以及日本的次重要地位。值得注意的是在欧洲几乎没有初级钒产品的生产。
生产出初级钒产品后,大多数钒产品经铝热法、加热法或化学法被加工成世界上广为使用的最终产品,如钒铁、钒铝中间合金、钒化工产品和催化剂、以及金属钒和钒合金。世界上有25个以上的厂家从事钒产品的加工,它们遍布世界上各个工业化地区。重点已从钒初级产品生产国转移到了钒产品的消费国。从表三可以看出,如,欧洲在初级钒产品生产厂家的清单中没有提及,而在钒产品的加工中却起着重要的作用。此外,日本和北美也是重要的钒产品加工者,而南非和中国钒产品加工的水平却不如他们钒初级产品的生产水平。
表三 1999年钒铁生产能力的地理分布
国家/地区 估计钒铁产量%
中国 13.5
日本 14.9
北美 18.6
俄罗斯 19.0
南非 22.0
西欧 26.0
其它 5.3
还应该说明的一点是一些炼钢工艺生成的含钒渣可以不通过焙烧浸出工艺而直接加工出钒铁产品。然而这不属于主要工艺路线。
钒的消耗
1999年钒的耗量约为33,250吨。1999年钒产品消耗的地理分布对应于钒初级产品生产的分布如表四所示。比较表三和表四,更加表明了钒产品的加工地靠近钒的消费。这也预示了存在于初级钒产品的生产厂所在地、钒的主要供应者—中国、俄罗斯和南非与钒产品的主要消费者—北美和欧洲之间一项重大的国际贸易。1999年底、2000年初,澳大利亚也加入了钒供应国的行列。预计它的钒产量约占世界钒产量的13%
表四 1999年初级钒产品和钒成品消费的地理分布
国家/地区 1999年世界钒耗量% 1999年世界钒产量%
中国 9.3 20.1
日本 12.8 2.2
北美 30.3 12.2
俄罗斯 7.7 14.5
南非 1.0 45.5
西欧 25.9 2.6
其它 13.0 2.9
钒广泛应用于各个工业领域,而其中最重要的应用领域在钢铁工业上。美国地理分布调查机构统计的数据表明,1998年,87%的钒用在了钢铁领域,而其余13%则被用在诸如航空、化工和催化剂的生产领域。在余下13%中,大约8-10%的钒被用来生产航天工业中使用的钛-铝-钒合金,余下的部分被用在另外的领域。
图3(a)和(b)表明由于钢产量增加了,钒的消耗量也增加了。然而通过比较这些数据可以清晰的看到,钒耗量的增加速度比钢铁产量的增加速度更快,这就表明了在钒的消耗上有新增加的部分。通过将任何一年中钒的总钒耗量除以当年的粗钢产量就可很好地表示出钒的这部分新增消耗。尽管这样可能将钒的单位耗量高估了大约13%,但这却弥补了逐年来由于钢铁生产的波动造成的钒耗量的波动。
图3 a) 钢铁生产, b) 1960年至1999年钒的消耗
图4表明了70年代末至今钒在单位耗量上的变化。应该说明的重要的一点是,钒的单位耗量在80年代及90年代初期经历了一段相对的倒退期,这大概是由于改善合金收得率的连铸工艺的广泛采用以及提高炼钢生产效率的总体举措而造成的。1999年钒的耗量强劲反弹,世界平均耗量达到了0.043公斤/吨,而西方国家的平均耗量则又高出16%左右,达到0.05公斤/吨。
钒在钢中的使用
通过对三个不同的炼钢国家,即,德国、日本和美国(图5)所做的一些现有的统计数据的验证和比较表明, 这些国家在钒的使用方式上既有共同点也有明显的不同点。
图4. 1970年以来钒在单位耗量上的变化
图5 按最终用途划分,1998年钒在德国、日本和美国的消耗情况
*包括船用钢、热强钢、锻件用钢和钢筋
很明显,在所有三个国家里,钒均被用在工具钢的生产上。此外,德国在使用钒的特殊结构钢钢种上似乎不同于日本和美国。但该钢钟被日本列在管线钢钢种里,而在美国则被归为高强低合金钢。所以,三个国家在钒的这方面使用上也是相同的。
除了这些相同和可能的不同点以外,应该认识到的重要事实是,钒加入钢中为炼钢生产带来了利益(降低再加热温度、减少横向裂纹、减少轧制负载、轧制条件对钢的特性的影响减小等),提高了钢的性能(强度、韧性、延展性、成型性、可焊接性和耐摩性能,等),从而降低了成本。这种成本的降低不仅是指钢的生产成本的降低,而且是使用这些含钒钢带来的制造成本的降低,如,建造楼房、桥梁、轮船、汽车、铁路等。