钒及钒生产工艺
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钒及钒生产工艺
第一章钒的性质及应用
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、氯、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，钒与氯作用生成四氯化钒（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，亦能耐氢氟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、浓氯酸、硝酸和王水）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V n O2n-
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：
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（质量浓度约为L），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是两性氧化物，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。
第二章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
（1）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。
（2）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）
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原料。云南华云钒业采用的是钠化提钒工艺。
1 背景 1.1 钒的性质及应用 钒是高熔点金属之一，呈浅灰色。密度5.96克/厘米3。熔点1890±10℃，沸点3380℃，化合价+2、+3、+4和+5。其中以5价态为最稳定，其次是4价态。电离能为6.74电子伏特。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-盐-水腐蚀的性能要比大多数不锈钢好。于空气中不被氧化，可溶于氢氟酸、硝酸和王水。 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。 大约80%的钒和铁一起作为钢里的合金元素。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，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。其应用如下： （1）、用作合金元素，例如： 1）运用在医疗器械中的特别的不锈钢 2）运用在工具中的不锈钢 3）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 4）含钒的钢经常被用在轴、齿轮等关键的机械部分中 （2）、在其它领域的应用： 1）钒吸收裂变中子的半径很小，因此被用在核工业中 2）在炼钢过程中钒被用来导致碳化物的形成 3）在给钢涂钛的时候钒往往被作为中介层 4）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 5）在制造缩苹果酸酐和硫酸的过程中钒被用来做催化剂 6）五氧化二钒（V 2O 5 ）被用来制做特殊的陶瓷作为催化剂 1.2 五氧化二钒及金属钒的制备方法 （1）工业上金属钒的制备方法: 工业上常以各种含钒矿石为原料制备钒。如在钒炉渣中加入NaCl，经空气
浅析含钒钢渣湿法提钒生产工艺与发展前景 钒是一种稀有、柔软而黏稠的过渡金属，它的矿物形态一般与其它金属的矿物混合在一起，一般被用于材料工程中作为合金成分，把钒掺进钢里制成钒钢，可使钒钢结构比普通钢更紧密、更有韧性、弹性，机械强度更高。目前全球钒渣、氧化钒、钒铁的主要产地是南非、中国、俄罗斯、美国、澳大利亚、新西兰和日本等七国。南非、俄罗斯和中国一直是三个最大的产钒国，除美国和日本从石油残渣和电厂飞灰中提取钒外，其他各国都是从矿石冶炼过程中提取钒[1]。 中国钒工业的崛起主要得益于攀枝花钒钛磁铁矿的开发利用，目前国内各工厂钒的提取工艺基本相同，均是采用钒渣钠法焙烧、多钒酸铵沉淀焙烧法生产V2O5。具体工艺为钒钛磁铁矿原矿经选矿得到的含钒铁精矿送入烧结、炼铁工序，得到含钒铁水经提钒转炉生产钒渣（含V2O5平均15%）。钒渣经过添加氯化钠或碳酸钠进行钠法焙烧、水浸取、多钒酸铵沉钒等过程获得多钒酸铵，最后经反射炉熔化得到片状V2O5[2]。 本文在此介绍一种钢渣提钒新生产工艺——湿法提钒工艺，并从生产工艺、资源能源利用、经济技术指标、污染物排放等方面与传统钠法焙烧工艺进行比较，分析探讨湿法提钒工艺的发展前景。 1、湿法提钒工艺概况 湿法提钒工艺是以含钒钢渣为原料，而不是传统钠法焙烧生产工艺使用的经提钒转炉生产的标准钒渣，该含钒钢渣是钒钛磁铁矿经过炼钢转炉生产钢水后废弃的钢渣，该钢渣中V2O5平均含量仅为4%。该钢渣的成分见下： 湿法提钒工艺是将钢渣直接酸浸—净化—沉钒—熔化制得片状五氧化二钒，不同于传统钠法工艺需要焙烧，为了区别传统工艺，本文将该新工艺称为湿法提钒工艺。具体工艺流程叙述如下： ①含钒钢渣预处理 含钒钢渣经原料预处理，磨细达到所需粒径并除去所夹带的铁后，送入酸浸工段。 ②酸浸 酸浸工段是该生产工艺的核心。含钒钢渣在蒸汽保温的条件下，用一定浓度的硫酸溶液（添加助浸剂）进行两段逆流酸浸浸取，使钢渣中的钒（也包括其他杂质）融入酸浸液中。浸渣采用两段浸取，每段浸取又分为三级，确保工艺的连续性。第一段通过控制pH在4左右，使钒以钒酸钙沉淀的形态留入渣中，而大部分的铁、铬、锰、硅、磷、硫等杂质被浸出以离子态进入上清液，其中大部分的铁以硫酸亚铁形式存在上清液中，铬在硫酸亚铁的还原作用下主要以六价铬存在于上清液中。经固液分离，底流（钒酸钙以及其它不溶物）进入第二段酸浸阶段，而大部分的铁、铬、锰、硅、磷、硫等杂质随上清液而分离。上清液通过加入氨水使铁以黄铵铁矾（NH4Fe3(SO4)2(OH)6）形态沉淀析出，黄铵铁矾利用真空带式过滤机压滤回收，然后送烧结厂综合利用。沉黄铵铁矾后的废水返回配酸槽配酸回用。 第二段酸浸同样在蒸汽保温条件下用硫酸浸取，通过控制浸出液pH为1左右，钒被浸出进入上清液，并以三价和五价形态共存，同时第一次酸浸后未分离完的铁、铬等杂质也被浸出进入上清液。经固液分离去除不溶物，上清液送往萃前处理罐暂存。 ③氧化 经固液分离后的酸浸液中钒以三价和五价形态存在，为了保证后序净化工段产品质量，
钒资源简介 地质锤钒是属于高熔点稀有金属，银灰色，熔点为1919.2±2℃，沸点为3000-3400℃。它以钒铁、钒化合物和金属钒的形式广泛应用于冶金、宇航、化工和电池等行业。自然界中，钒很少形成独立的矿物，主要赋存于钒钛磁铁矿、磷酸盐岩、含铀砂岩和粉砂岩中，此外还有大量的钒赋存于铝土矿和含碳物质中（如石油、煤）。 1、全球钒资源分布 现在已探明的钒资源储量绝大部分赋存于钒钛磁铁矿中。根据美国地质调查局不完全统计，截止2010年，全球钒金属储量超过1360万吨，主要分布在中国（510万吨）、俄罗斯（500万吨）、南非（350万吨）等国家，此外还有澳大利亚、美国、加拿大、新西兰等国家。目前国际市场上主要的钒供应国为中国、南非和俄罗斯。 表1 世界钒金属产量和储量（数据来自美国地质调查局报告，2010）
e表示估计 2、中国钒资源分布 中国钒资源非常丰富，是全球钒资源大国。中国主要分布在四川、湖南、广西、甘肃、湖北、河北等省份（表2）。我国钒矿资源主要有两种形式，即钒钛磁铁矿和含钒石煤。 表2 中国分地区钒基础储量（数据来自国土资源部，2009年）
钒钛磁铁矿主要分布在四川攀枝花西昌地区和河北承德地区。攀枝花地区的钒资源相当丰富，已探明的钒钛磁铁矿储量近100亿t，V205储量为1578万t，约占全国钒钛磁铁矿储量的55％，世界储量的11％；河北承德地区，高铁品位钒钛磁铁矿(铁含量大于30％， V 2O 5 含量大于0.7％)已探明储量2.6亿t，其中保有储量2.2亿t；低铁品位钒钛磁铁矿(铁 含量大于10％，V 20 5 含量大于0．13％)已详细勘查确定的储量为29.6亿吨，总共约占全国 钒钛磁铁矿储量的40％。 含钒石煤主要分布在我国湖南、广西、湖北等省。 3、钒生产工艺 3.1 钒钛磁铁矿生产工艺 目前有以下三种： 1．吹炼钒渣法。在转炉内或用雾化法吹炼生铁水，得到含V 20 5 12％～16％的钒渣和半钢。
中国钒工业的发展 周家琮 攀钢（集团）公司 1.中国钒工业概述 中国是世界上主要的产钒大国。目前全球钒渣、氧化钒、钒铁的主要产地是南非、中国、俄罗斯、美国、澳大利亚、新西兰和日本等七国。1999年世界钒产量如图1所示。从80年代以来，南非、俄罗斯和中国一直是三个最大的产钒国，随着澳大利亚Windimurra钒项目的达产，可能会占据世界钒产量9%的份额，也将成为主要的产钒国之一。除美国和日本从石油残渣和电厂飞灰中提取钒外，其他各国都是从矿石冶炼过程中提取钒。 说明: 图中数据（除中国外）主要参考美国地质调查局(USGS)公布的统计资料，未包括澳大利亚WindimuraV2O5（99年底投产）生产情况。 攀钢是中国最大的钒生产商，按V2O5产量计算，攀钢生产的钒原料占全国的74%左右，占世界18%左右，图2是中国钒原料生产情况。承德钢铁公司是中国另一个主要钒生产商，近年来其生产规模也在不断扩大。 中国钒工业的崛起主要得益于攀枝花钒钛磁铁矿的开发利用。随着1972攀钢雾化提钒投产，中国钒从无到有，从1980年开始由一个钒的进口国，变成钒的出口大国。目前攀钢钒产品的年销售收入达到4.07亿元，出口创汇达3200万美元/年（1998年达到6500万美元），成为攀钢仅次于钢铁的第二支柱产业。本文将以攀枝花钒的开发利用为重点，报告中国钒工业的发展历程。
图2. 中国钒原料生产情况 从世界来看，钒在钢铁工业中的消费量占其总量的85%，其余应用于含钒的钛合金和化学工业。在钢铁工业中，钒的消费分布如图3所示，高强度低合金钢（包括输气油管线钢在内）占55%左右，特殊钢（包括工具钢在内）占45%左右。 国内每年消费各种钒原料约2860吨（按金属钒计）。其中，90%用于钢铁工业，其余10%用于催化剂、钛钒合金、颜料等领域。在钢铁工业中有1500吨左右用于特殊钢冶炼，1100吨左右用于普通钢铁厂中冶炼高强低合金钢。近年来，建筑含钒钢筋用钒明显上升。除攀钢使用FeV80外，其他中国钢铁厂都以FeV50或其它形式使用钒。 国际上通常用钒消耗强度表示钢铁业钒的应用水平。钒消耗强度按每生产1000吨钢所消耗钒的公斤数表示。从80年代以来，世界钒消耗强度已从30kg/1000t升至1998年的50kg/1000t，增加了67%。今后，随着对强度高、重量轻的钢材需求的增加，钒消耗强度还会进一步增加。而中国目前钒消耗强度仅为20~25kg/1000t，其差距是显而易见的。潜力也是巨大的。 可见，中国钒的生产已处于世界前列，但钒的应用范围、规模和水平却并不先进，与产钒大国的地位很不相称。扩大低合金钢的应用是钢铁产品结构升级、体现钢铁工业技术水平的重要标志。因此，大力推广包括含钒钢在内的低合金钢、 调整钢铁产其他：4500吨
五氧化二钒的生产工艺 用钒渣生产五氧化二钒的基本原理：由钒渣的物相结构可知，钒在钒渣中是以三价V 离子状态存在于尖晶石物相中，同时，钒渣中还含有硅酸盐玻璃体、金属铁等物相，从钒渣中提钒主要是将低价钒氧化成五价钒，使之生成溶解于水的钒酸钠，再用水浸出到溶液中使钒与固相分离，然后再从溶液中沉淀出钒酸盐，使钒与液相分离，最终将钒酸盐转化成五氧化二钒。钒渣的氧化焙烧是将钒渣破碎到一定粒度，与钠盐混合后在氧化气氛加热炉内加热，使钒完成氧化并转化为可溶性钒酸钠的钠化过程。水溶钒转化程度的高低，直接影响到钒的回收率。 传统的以苏打为主作为添加剂的钒渣生产五氧化二钒的工艺流程主要有原料预处理（包括钒渣破碎、粉碎、配料、混料）、氧化焙烧、熟料浸出、沉钒及熔化五个工序。流程图如下： 钒渣苏打 片状五氧化二钒 1、原料预处理：包括钒渣破碎、球磨、除铁、配料、混料等。原料预处理是将钒 渣破碎到一定的粒度后再与一定比例的钠盐添加剂混合均匀的过程，钒渣破碎是将大块钒渣经破碎机和球磨机粉碎到一定粒度的粉末状态。它提高了钒渣的比表面积，保证钒渣在氧化焙烧过程中能充分氧化。为避免金属铁在氧化焙烧过程中放出打料热量致使炉料粘结，钒渣要磁选除铁。为了提取钒渣中的钒，使之变为溶解于水的钒酸钠，因此要配入一定量的钠盐添加剂，以苏打为主。 2、焙烧：焙烧转化率是熟料中转化为可溶钒的钒量占全钒的比例。影响焙烧转化
率的因素很多，除了与钒渣的结构和化学成分有关外，还与钒渣的粒度、添加剂的种类、添加剂的用量、焙烧温度、焙烧时间等多种因素有关。目前焙烧的设备采用回转窑，回转窑的炉温多控制在800°左右。 3、浸出：钒渣经焙烧后称为熟料，熟料的浸出通常是水浸，水浸是将熟料中的可溶性钒酸钠溶解到水溶液的过程。浸出方式有连续式和间歇式两种。影响浸出率的因素包括熟料粒度、熟料可溶钒含量、液固比、浸出温度、浸出时间、搅拌、浸出方式等。目前我公司采用的间歇方式进行浸出。 4、沉钒：沉钒方法有水解沉钒法和铵盐沉淀法。为制取高品位的五氧化二钒，需采用铵盐沉淀法。目前采用酸性多钒酸铵沉淀法，将净化后的碱性溶液在搅拌下缴入硫酸中和，当钒酸钠溶液PH值在5左右，加入铵盐，再用硫酸调节PH值在2.5左右，在加热、搅拌可结晶出橘黄色多钒酸铵，操作简单、沉钒结晶速度快，铵盐消耗量低，产品纯度高。 5、片状五氧化二钒的制取：五氧化二钒的工业产品，大部分是用于冶金行业，因此要以片状为主，酸性铵盐沉钒饿产物多钒酸铵中含有大量的硫酸钠，在过滤过程中要进行洗涤，用1%浓度的氨水溶液，洗涤后得到“黄饼”。从“黄饼”到片状五氧化二钒要经过脱水、脱铵和熔化三个步骤，最后在包装成桶。
钒及钒生产工艺 第一章钒的性质及应用 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、氯、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，钒与氯作用生成四氯化钒（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，亦能耐氢氟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、浓氯酸、硝酸和王水）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V n O2n-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： 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（质量浓度约为L），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是两性氧化物，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
监测与工艺流程 项目名称：益阳市桃江金玉阳光创业发展有限公司 监测单位：湖南省环境监测中心 监测类别：委托监测 报告日期： 2006年6月 加盖分析测试专用章 桃江金玉阳光创业发展有限公司钙化培烧提钒厂，位于
桃江县松木塘桥头河村，居319国道左边十公里，离县城20多公里，三面环山，附近只有一个三、四户人家的小村庄。自开工以来，尚未发现农田作物及山地植物受到影响。其生产工艺如图一至表五所表示。 受桃江金玉阳光创业发展有限公司委托，湖南省环境监测中心站于2006年6月至7月对该公司培烧基地烧结烟囱污染物排放进行监测（SO2烟尘），对周围两个影响点进行监测（SO2），其中一个影响点、一个对照点。对提钒车间离子更换柱反冲水（外排水）水质进行监测（PH.S9.COD.HO.cd.cT.As）；提钒车间废弃熟料渣进行危险
废物鉴定的测试（PH.HZ.Pb.cd.As.F及放射性）。测试期间生产工况为日加工矿石80吨，口排废水70吨，焙烧密面积为65平方。 测试结果如下所述： 表一焙烧窑烟囱测试结果
烟尘烟气结果表明：烟囱排放烟气黑度达到GB9078-1996中表二一级标准的要求（＜1），烟尘排放浓度达到GB9078-1996中表二二级标准的要求（200mg/m3）SO2排放浓度达到GB9078-1996中表二二级标准的要求（＜850mg/m3） 表二环境空气质量监测结果
环境监测结果表明：工业试验基地周围环境空气中SO2含量符合GB3095-96中一级环境空气质量标准要求（＜0.15mgm3）。 表三废水排入监测结果 废水监测结果表明：提钒车间离子交换柱反冲水（外排
攀枝花学院本科课程设计 提钒的原理及工艺设计 学生姓名：罗浩 学生学号：201111101041 院（系）：材料工程学院 年级专业：2011级材料科学与工程指导教师：李亮 二〇一三年十二月
摘要 钒是一种重要的战略物资，具有广泛的用途。钒被称为“现代工业味精”，是发展现代工业、现代国防和现代科学技术不可缺少的重要材料，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、燃料以及电池等。在其它领域的应用也在不断扩展，且具有良好发展前景。基于钒的广泛用途，以提取和使用钒为目的全球产业也随之得以发展。石煤是我国独特的一种矶矿资源，储量极为丰富。从石煤中提取v205是获得钒的重要途径。文中旨在对传统提钒工艺流程进行评价的基础上，总结了石煤提钒中的一些新工艺，并对石煤提钒工艺前景进行了展望。 关键词石煤，提钒，焙烧，浸出
ABSTRACT Vanadium is an important strategic material and has many uses. Vanadium is called "industrial monosodium glutamate", is an important material in the development of modern industry, modern national defense and indispensable part of the modern science and technology, can be added to thesteel, iron, and the titanium aluminum vanadium alloys form used in the field of aerospace. Vanadium compounds are very useful, can be widely used in the production of cosmetics, such as catalyst, and fuel cell. In other fields of application has been extended, and has good prospects for development.Based on the extensive use of vanadium in vanadium extraction, and used for the purpose of global industry also developed. Stone coal is a unique vanadium mineral resource in China and is abundant. Extracting V2O5 from stone coal is an important method to get vanadium. On the basis of evaluation of conventional vanadium extraction processes, some new vanadium extraction processes from stone coal were summarized and prospect of the vanadium extraction process from stone cal was forecasted. Key Words Stone coal, Vanadium extraction, Roasting, Leaching
钒及钒生产工艺The final revision was on November 23, 2020
钒及钒生产工艺 第一章钒的性质及应用 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、氯、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，钒与氯作用生成四氯化钒（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，亦能耐氢氟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、浓氯酸、硝酸和王水）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V n O2n- (3≤n≤9)表示的同族氧化物，在V2O4到V2O5之间，已知有V3O5、1 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：
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（质量浓度约为L），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是两性氧化物，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。 第二章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 （1）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。
钒及钒生产工艺 -标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
钒及钒生产工艺 第一章钒的性质及应用 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、氯、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，钒与氯作用生成四氯化钒（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，亦能耐氢氟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、浓氯酸、硝酸和王水）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V n O2n- 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： 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（质量浓度约为L），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是两性氧化物，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。 第二章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：
欢迎阅读 钒及钒生产工艺 第一章 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。 力。 6O 11、V 6O 13V 2O 5和生产尤为重要。它们的主要性质列于下表： 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（质量浓度约为0.07g/L），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是两性氧化物，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 1 （1） （2） 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）
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。