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文档介绍
钒及钒生产工艺
钒的性质及应用
一、钒的性质：
钒是一种十分重要的战略物资，在钢铁、电子、化工、宇航、原子能、航海、建筑、体育、医疗、电源、陶瓷等在国民经济和国防中占有十分重要的位置。
常温下钒的化学性质较稳定，但在高温下能与碳、硅、氮、氧、硫、***、溴等大部分非金属元素生成化合物。例如：钒在空气中加热至不同温度时可生成不同的钒氧化物。在180℃下，钒与***作用生成四***化钒（VCl4）；当温度超过800℃时，钒与氮反应生成氮化钒（VN）；在800～1000℃时，钒与碳生成碳化钒（VC）。
钒具有较好的耐腐蚀性能，能耐淡水和海水的侵蚀，亦能耐氢***酸以外的非氧化性酸（如盐酸、稀硫酸）和碱溶液的侵蚀，但能被氧化性酸（浓硫酸、浓***酸、***和王水）溶解。在空气中，熔融的碱、碱金属碳酸盐可将金属钒溶解而生成相应的钒酸盐。此外，钒亦具有一定的耐液态金属和合金（钠、铅、铋等）的腐蚀能力。
钒有多种氧化物。V2O3和V2O4之间，存在着可用通式VnO2n-1(3≤n≤9)表示的同族氧化物，在V2O4到V2O5之间，已知有V3O5、V3O7、V4O7、V4O9、V5O9、V6O11、V6O13等氧化物。工业上钒氧化物主要是以V2O5、V2O4和V2O3形式存在，特别是V2O5和生产尤为重要。它们的主要性质列于下表：
氧化物
晶系
颜色
密度/g·cm-3
熔点/℃
溶解性
V2O2
V2O3
V2O4
V2O5
等轴
菱形
正方
斜方
浅灰
黑
蓝黑
橙黄
～
1790
1970～2070
1545～1967
650～690
不溶于水，溶于酸
不溶于水，溶于HF及HNO3
微溶于水，溶于酸及碱，不溶于乙醇
微溶于水，溶于酸及碱，不溶于乙醇
二、钒的应用
三、五氧化二钒的性质
V2O5是一种无味、无嗅、有毒的橙黄色或红棕色的粉末，微溶于水（），溶液呈黄色。它在约670℃熔融，冷却时结晶成黑紫色正交晶系的针状晶体，它的结晶热很大，当迅速结晶时会因灼热而发光。V2O5是***氧化物，但主要呈酸性。当溶解在极浓的NaOH中时，得到一种含有八面体钒酸根离子VO43-的无色溶液。它与Na2CO3一起共熔得到不同的可溶性钒酸钠。
五氧化二钒生产工艺方法概述
五氧化二钒生产工艺大致历经了70年，通过几代人的不断总结、探讨，已初步形成了不同的生产工艺模式。
一、五氧化二钒生产工艺方法：
五氧化二钒生产按冶炼方法不同可分为火法与湿法冶金：
1、火法冶金：
将含钒钛磁铁矿经过火法冶金处理后得到含钒铁水，再从铁水氧化出钒渣，使钒得到富集后再使用。此种方法称之为火法提钒。
钒钛磁铁矿冶炼含钒铁水的方法
高炉法：主要流程是用钒钛磁铁矿的烧结矿，在高炉中冶炼出含钒铁水，使用这种方法的有俄罗斯、中国。
电炉法：先将钒钛磁铁矿预还原为金属化球团，再在电炉内冶炼出含钒铁水，使用这种方法的国家有南非、新西兰。
从含钒铁水中吹炼钒渣
将含钒铁水在转炉（中国、俄罗斯）、摇包（南非）或铁水包（新西兰）内、通入氧化性气体（氧气、空气），使铁水中的钒氧化出来，得到钒渣。钒渣作为提取五氧化二钒的原料。
火法提钒的工艺流程见图1所示。
此方法的优点：钒渣作为提取五氧化二钒原料含钒高，处理量少；可回收铁；焙烧温度低（800℃）左右，提取V2O5时动力、辅助原材料消耗少。
（火法主要是指钒渣以前，从钒渣以后至五氧化二钒生产所用仍然是湿法冶金）
钒钛磁铁矿或精矿
炭还原剂
溶剂
回转窑预还原
烧结矿或球团
（南非、新西兰）
俄罗斯、中国
电炉冶炼
高炉冶炼
电炉渣
含 钒 铁 水
高炉渣
弃掉
弃掉
振动罐提钒
铁水包提钒
转炉提钒
南非
新西兰
俄罗斯、中国
钒渣
半钢
制钒制品
转炉炼钢
图1火法提钒工艺流程图
2、湿法冶金：
传统湿法提钒典型的工艺流程（以南非德兰士瓦合金公司为例）如图2所示。
首先把钒钛磁铁矿磨细（湿磨）,磨细后的矿粉与钠盐（硫酸钠）混合造球，球团直接送到链篦回转窑的链篦上，利用回转窑的余热烘干并加热至900℃，随后在回转窑内于1270℃左右停留60—110min，钒转化率可达到92%以上。
此方法的优点：原料处理简单；钒回收率高，从精矿→V2O5收率达80%以上。
此方法的缺点：处理物料量大，设备投资大；焙烧温度高（1200℃以上），动力及辅助原材料消耗大；不回收铁。
现代湿法冶金主要以传统的钠化焙烧提钒和石煤提钒为代表，目前攀钢、承钢所使用方法为钠化法提钒，河南、山西、陕西、甘肃等一些石煤厂采用石煤为
钒的性质及应用
一、钒的性质：
钒是一种十分重要的战略物资，在钢铁、电子、化工、宇航、原子能、航海、建筑、体育、医疗、电源、陶瓷等在国民经济和国防中占有十分重要的位置。
常温下钒的化学性质较稳定，但在高温下能与碳、硅、氮、氧、硫、***、溴等大部分非金属元素生成化合物。例如：钒在空气中加热至不同温度时可生成不同的钒氧化物。在180℃下，钒与***作用生成四***化钒（VCl4）；当温度超过800℃时，钒与氮反应生成氮化钒（VN）；在800～1000℃时，钒与碳生成碳化钒（VC）。
钒具有较好的耐腐蚀性能，能耐淡水和海水的侵蚀，亦能耐氢***酸以外的非氧化性酸（如盐酸、稀硫酸）和碱溶液的侵蚀，但能被氧化性酸（浓硫酸、浓***酸、***和王水）溶解。在空气中，熔融的碱、碱金属碳酸盐可将金属钒溶解而生成相应的钒酸盐。此外，钒亦具有一定的耐液态金属和合金（钠、铅、铋等）的腐蚀能力。
钒有多种氧化物。V2O3和V2O4之间，存在着可用通式VnO2n-1(3≤n≤9)表示的同族氧化物，在V2O4到V2O5之间，已知有V3O5、V3O7、V4O7、V4O9、V5O9、V6O11、V6O13等氧化物。工业上钒氧化物主要是以V2O5、V2O4和V2O3形式存在，特别是V2O5和生产尤为重要。它们的主要性质列于下表：
氧化物
晶系
颜色
密度/g·cm-3
熔点/℃
溶解性
V2O2
V2O3
V2O4
V2O5
等轴
菱形
正方
斜方
浅灰
黑
蓝黑
橙黄
～
1790
1970～2070
1545～1967
650～690
不溶于水，溶于酸
不溶于水，溶于HF及HNO3
微溶于水，溶于酸及碱，不溶于乙醇
微溶于水，溶于酸及碱，不溶于乙醇
二、钒的应用
三、五氧化二钒的性质
V2O5是一种无味、无嗅、有毒的橙黄色或红棕色的粉末，微溶于水（），溶液呈黄色。它在约670℃熔融，冷却时结晶成黑紫色正交晶系的针状晶体，它的结晶热很大，当迅速结晶时会因灼热而发光。V2O5是***氧化物，但主要呈酸性。当溶解在极浓的NaOH中时，得到一种含有八面体钒酸根离子VO43-的无色溶液。它与Na2CO3一起共熔得到不同的可溶性钒酸钠。
五氧化二钒生产工艺方法概述
五氧化二钒生产工艺大致历经了70年，通过几代人的不断总结、探讨，已初步形成了不同的生产工艺模式。
一、五氧化二钒生产工艺方法：
五氧化二钒生产按冶炼方法不同可分为火法与湿法冶金：
1、火法冶金：
将含钒钛磁铁矿经过火法冶金处理后得到含钒铁水，再从铁水氧化出钒渣，使钒得到富集后再使用。此种方法称之为火法提钒。
钒钛磁铁矿冶炼含钒铁水的方法
高炉法：主要流程是用钒钛磁铁矿的烧结矿，在高炉中冶炼出含钒铁水，使用这种方法的有俄罗斯、中国。
电炉法：先将钒钛磁铁矿预还原为金属化球团，再在电炉内冶炼出含钒铁水，使用这种方法的国家有南非、新西兰。
从含钒铁水中吹炼钒渣
将含钒铁水在转炉（中国、俄罗斯）、摇包（南非）或铁水包（新西兰）内、通入氧化性气体（氧气、空气），使铁水中的钒氧化出来，得到钒渣。钒渣作为提取五氧化二钒的原料。
火法提钒的工艺流程见图1所示。
此方法的优点：钒渣作为提取五氧化二钒原料含钒高，处理量少；可回收铁；焙烧温度低（800℃）左右，提取V2O5时动力、辅助原材料消耗少。
（火法主要是指钒渣以前，从钒渣以后至五氧化二钒生产所用仍然是湿法冶金）
钒钛磁铁矿或精矿
炭还原剂
溶剂
回转窑预还原
烧结矿或球团
（南非、新西兰）
俄罗斯、中国
电炉冶炼
高炉冶炼
电炉渣
含 钒 铁 水
高炉渣
弃掉
弃掉
振动罐提钒
铁水包提钒
转炉提钒
南非
新西兰
俄罗斯、中国
钒渣
半钢
制钒制品
转炉炼钢
图1火法提钒工艺流程图
2、湿法冶金：
传统湿法提钒典型的工艺流程（以南非德兰士瓦合金公司为例）如图2所示。
首先把钒钛磁铁矿磨细（湿磨）,磨细后的矿粉与钠盐（硫酸钠）混合造球，球团直接送到链篦回转窑的链篦上，利用回转窑的余热烘干并加热至900℃，随后在回转窑内于1270℃左右停留60—110min，钒转化率可达到92%以上。
此方法的优点：原料处理简单；钒回收率高，从精矿→V2O5收率达80%以上。
此方法的缺点：处理物料量大，设备投资大；焙烧温度高（1200℃以上），动力及辅助原材料消耗大；不回收铁。
现代湿法冶金主要以传统的钠化焙烧提钒和石煤提钒为代表，目前攀钢、承钢所使用方法为钠化法提钒，河南、山西、陕西、甘肃等一些石煤厂采用石煤为
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