钒提取技术2

一种制备金属钒的方法引言金属钒是一种具有重要工业应用价值的金属材料，广泛应用于冶金、化工、电子等领域。

目前已有多种方法制备金属钒，但由于成本高、工艺复杂等问题限制了其产量和应用范围。

本文将介绍一种简单、高效的制备金属钒的方法，开发出更可行的制备技术，以满足不同领域的需求。

材料与方法1. 原料准备：制备金属钒所需的主要原料为钒矿石，常见的有伴生钒矿、钒铁矿等。

此外，还需要一些辅助材料，如还原剂、助熔剂等。

2. 矿石选别：将采集到的钒矿石经过粉碎、磨矿等处理工艺，得到均匀的颗粒状物料。

通过重力分选、浮选等方法，将矿石中的杂质分离，得到纯净的钒矿石。

3. 还原提钒：将纯净的钒矿石与还原剂按一定比例混合，并加入适量的助熔剂。

将混合物装入高温炉中，采用还原反应提取钒。

温度、时间等参数需要根据具体情况进行优化。

4. 熔炼与精炼：通过还原提钒得到的钒合金需要经过熔炼和精炼工艺，以获得高纯度的金属钒。

采用真空熔炼、电炉熔炼等方法，调整合金成分和含杂质的浓度。

5. 产品成型：经过熔炼和精炼后的钒合金通过铸造、压延等工艺成型，制备出所需的金属钒产品。

结果与讨论采用上述制备方法制得的金属钒具有较高的纯度和良好的机械性能，符合工业应用的要求。

通过对不同矿石的处理和还原提钒工艺参数的优化，可实现钒的高效提取和合金化。

本方法相比传统的制备方法具有明显的优势。

首先，使用的原料广泛且资源丰富，提高了可行性和可持续性。

其次，制备工艺简单、操作方便，降低了制备成本和工艺控制的难度。

此外，还能达到较高的成品强度和韧性，提高了制品的使用寿命和稳定性。

然而，这种制备方法仍然存在一些不足之处。

例如，对原料矿石的加工和纯化过程可能存在能耗较高、流程复杂等问题，需要进一步优化。

同时，提高熔炼和精炼工艺的自动化程度，减少对人力的依赖，也是值得探索的方向。

结论通过本研究，我们成功开发了一种简单、高效的制备金属钒的方法，为工业生产中的钒材料提供了新的解决方案。

二次钒战略资源综合利用关键技术及工程化
应用
《二次钒战略资源综合利用关键技术及工程化应用》
随着资源的日益枯竭和环境污染的严重，二次钒战略资源综合利用成为了研究热点。

二次钒是一种重要的非常规金属资源，其主要来源于冶炼废渣和废水中，具有重要的经济和环境价值。

为了更好地利用这些资源，研究人员积极探索各种关键技术，并将其工程化应用于实际生产中。

在二次钒战略资源综合利用中，关键技术主要包括废渣、废水处理技术、二次钒的提取和精炼技术以及二次钒产品的深加工技术。

废渣、废水处理技术主要包括了化学物理处理、生物处理、吸附净化等，旨在将冶炼废渣和废水中的二次钒提取出来，减少环境污染。

而在二次钒的提取和精炼技术中，液-液萃取、离子交换、溶剂萃取等技术被广泛应用，用于提取和分离出纯度
较高的二次钒。

另外，二次钒产品的深加工技术也是非常关键的，主要包括了合金制备、化工合成等，这些技术可以将二次钒转化为更高附加值的产品。

在工程化应用方面，研究人员将上述关键技术进行整合，建立了一系列完善的工程化应用方案。

通过工程化应用，二次钒战略资源综合利用可以实现从资源提取到产品加工的全过程管理，最大限度地提高了资源的综合利用效率。

总的来说，二次钒战略资源综合利用关键技术及工程化应用是一个包含了多种学科和技术的综合性课题。

研究人员将不断探索新的技术和方案，以实现对二次钒战略资源的最大化利用，为人类的可持续发展做出更多的贡献。

钒资源及其制备技术作者：范亮张炜来源：《新材料产业》 2016年第1期文/ 范亮张炜北京航空航天大学一、钒的概述钒（V）是银白色金属，在元素周期表中属V B族，原子序数23，相对原子质量50.9414，体心立方晶体（见图1），常见化合价为+2、+3、+4、+5。

钒属稀有高熔点金属，熔点为1700±20℃，沸点达3 000 ～3 400℃，常与铌、钽、钨、钼并称为难熔金属。

20℃时，钒的密度为6.1g / c m3，是一种较轻的金属，具有延展性、质坚硬、无磁性，但是若含有少量的杂质，尤其是氮、氧、氢等特点，也能显著的降低其可塑性。

钒具有较好的耐腐蚀性能，在空气中不易被氧化，且在气-盐-水腐蚀的性能要比大多数不锈钢好，单质金属钒能够耐常见的淡水以及海水的腐蚀，也可以耐常见的除氢氟酸以外的非氧化性酸（如盐酸，稀硫酸和稀硝酸）的腐蚀，也能耐常见的碱溶液的腐蚀（如氢氧化钠和氢氧化钾），但是，单质金属钒却可以被氧化性的酸所溶解（如浓硫酸，浓硝酸和王水）。

钒的电子结构具有明显的特点，即N层具有2个电子，而M层有３个电子，因此钒元素可以表现出不同的价态。

最高位+5价，最低为-1价。

还有0、+2、+3、+4价。

在常见的价态中，以+4和+5价最为稳定。

+5价的钒是一种常见的强氧化剂，而其他价态钒则具有不同程度的还原性。

其中+4钒是最稳定的氧化态，几乎所有的+4价均源于V O2。

呈氧化状态的钒形成5或6个配位价的复合物，如在原油中的氧钒生物碱和氧钒乙酰丙酮等。

钒的化合物颜色绚丽，多带有不同的颜色特征。

其中+5价的钒化合物一般呈现褐色或者红色，+4价钒的化合物通常呈现蓝色；而+3价价钒的化合物呈绿色，+2价钒的化合物则呈现紫色。

自然界中常见的钒的化合物有五氧化二钒( V2O5)、三氧化二钒（V2O3）、偏钒酸铵（NH4V O3）、氯化钒（V C l3）等。

钒的化合物的水溶性一般均较差，其中氯化钒和氯氧钒的沸点较低，金属钒也可以和一些有机物发生反应，生成一些常温常压下并不太稳定的有机金属化合物。

钒资源清洁提取与高值利用新技术钒资源是一种重要的金属资源，具有广泛的应用前景，然而传统的提取和利用方法存在污染环境、低效能等问题。

为了解决这些问题，有关部门和科研人员纷纷投入研究，提出了一系列清洁提取与高值利用新技术。

本文将从钒资源的现状、问题所在以及新技术的应用进行详细介绍。

一、钒资源的现状钒是一种重要的合金元素，被广泛应用于钢铁、航空航天、能源等领域。

全球钒资源储量丰富，但主要集中在南非、中国、俄罗斯等地。

中国目前是全球最大的钒生产和消费国，但在钒资源的开采和利用过程中，存在着一些问题。

1.钒资源的开采过程中会产生大量废渣和废水，对环境造成污染。

2.传统的钒提取方法主要依赖于高温煅烧还原法，能耗大、效率低。

3.钒资源的利用率不高，大部分资源被浪费或只得到低附加值产品。

以上问题制约了钒资源的可持续利用，因此有必要开发清洁提取与高值利用新技术。

二、钒资源清洁提取新技术1.生物浸取技术生物浸取技术是利用微生物对矿石中的有用金属进行浸取的一种新型提取方法。

在钒矿提取中，通过添加适当的微生物和生物氧化剂，利用微生物对矿石中的钒进行浸取，可以避免高温煅烧和化学浸出产生的环境污染。

同时，这种方法还可以提高钒的提取率和产品纯度，是一种清洁高效的钒提取方法。

2.高效分离提取技术传统的钒提取方法中，分离提取的效率较低，需要多次反复提取才能得到较纯的钒产品。

而新型的高效分离提取技术采用离子交换、萃取等方法，可以在一次性操作中实现钒的高效分离提取，降低了能耗和生产成本，提高了钒资源的利用率。

3.绿色冶炼技术高温煅烧是传统的钒冶炼方法，其产生的二氧化硫等有害气体对环境和人体健康造成危害。

而新型的绿色冶炼技术采用氧气富气床工艺、高炉技术等，可以减少废气排放，降低对环境的污染。

同时，绿色冶炼技术还可以提高钒冶炼的能耗和生产效率，实现了清洁生产。

三、钒资源高值利用新技术1.钒钛合金生产技术钒主要用于生产钒钛合金，而钒钛合金是一种重要的合金材料，具有较高的强度和耐磨性，被广泛应用于航空航天和汽车制造等领域。

无污染提钒工艺新技术一、酸法提取五氧化二钒工艺（一）工艺流程矿石破碎→球磨→酸浸→固液分离→预处理→萃取反萃取沉钒→红钒热解→五氧化二钒。

石煤钒矿石破碎后湿式球磨至粒度－60目占80％以上，然后用占矿石质量15%的硫酸连续搅拌，温度85℃，液固体积质量比（0.85～1）：1，钒以四价形式转入溶液。

固液分离后，矿渣堆放，溶液预处理后，以P 204＋TBP ＋磺化煤油为萃取剂，经7级箱式半逆流萃取，然后用1～1. 5mol/L的硫酸5级反萃取，得到质量浓度80～120 g/L的含钒溶液，加热氧化沉淀得红钒（多钒酸铵），红钒于550℃下加热分解得五氧化二钒。

（二）工艺原理及应用陕西山阳县境内的石煤钒矿石中的钒一部分在云母中以类质同象形式置换六次配位的三价铝而存在于云母晶格中｛云母分子式为K （Al，V）2[AlSi3O10]（OH）2｝，若从云母中浸出钒必须破坏云母结构，故这部分钒难于浸出。

直接用酸破坏云母结构，即在一定温度和酸度下，让氢离子进入云母晶格中置换A13，使离子半径发生变化，将钒释放出来。

钒被氧化成四价后用酸溶解，反应式为：（V2O3）·x＋2H2SO4＋1/2O2→V2O2（SO4）2＋4H2O＋x，V2O2（OH）4＋2H2SO4→V2O2>（SO4）2＋4H2O，得到的是蓝色的硫酸钒酰溶液，经过后续处理得五氧化二钒产品。

该工艺在陕西山阳县10余家钒加工厂得到广泛应用，总收率达65%～71%，生产成本控制在5.5～6.8万元/t。

生产废水中的Fe2+，Fe3+、A13+等金属离子通过氧化、沉淀、过滤、澄清去除，氨态氮通过调pH、加热、吹脱可除去90%，废水可循环使用；生产过程中不产生有害气体，对大气无污染。

二、无盐焙烧提取五氧化二钒工艺（一）工艺流程矿石破碎→烘干→球磨→无盐焙烧→酸浸→固液分离→预处理→萃取反萃取→沉淀→红钒热解→五氧化二钒。

石煤钒矿石经破碎、烘干、球磨后，粒度－60目占80%以上。

钒渣提取新技术（钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒-钒铁-钒铝合金-碳氮化钒-钒电池）原创邹建新崔旭梅教授等随着攀钢提钒炼钢厂为代表的钒渣提取技术不断得以提升，及时根据铁水条件变化调整供氧强度、吹炼时间、冷却强度等工艺参数，提高铁水中的钒氧化率，尽可能降低残钒含量。

另外，通过优化复吹提钒、出渣炉次添加无烟煤等技术措施，克服铁水成分波动对钒渣生产的影响；开展煤氧枪烧结补炉、提钒炉口防粘、4210镗孔机打炉口等技术研究，改善提钒转炉维护质量。

转炉提钒生产的主要国家是俄罗斯和我国，已经使用静态模型对提钒过程进行控制的国家是俄罗斯，俄罗斯对提钒控制模型开展了深入的研究，现在取得了不错的效果。

不过正在使用的模型一般是根据复杂的物理化学规律开发的机理模型，这对工艺要求非常高，需要有非常稳定的工艺条件和生产流程，因此不适用于铁水成分、生产设备等变化波动大的情况。

也就是说，这种模型系统不能很好地适应复杂生产过程和现代化柔性生产的需要，模型移植困难，模型价格昂贵。

在我国对转炉提钒的研究与发展比较缓慢，主要为人工操作模式，操作和控制基本上依赖于现场操作人员的经验和感觉进行操作，自动化水平低，存在着钒渣质量和半钢质量不稳定的问题。

因此利用人工智能技术研制具有高性价比的转炉提钒模型，建立具有自适应、自学习能力的控制模型是未来提钒控制的发展趋势。

目前，对提钒这样的复杂冶金工业过程建模的研究，也是国内外的研究热点之一。

近年钒渣提取领域的代表性新技术如下：①中国恩菲工程技术有限公司发明了一种从原料钒渣制备精细钒渣的方法。

包括：将原料钒渣进行破碎，然后进行磁选铁得到铁渣和选铁后的钒渣，将钒渣进行一次球磨，然后进行一次选粉得到一次粗粉和作为精细钒渣的一次细粉，然后进行筛分得到筛上粉和筛下粉，将筛下粉进行二次球磨和二次选粉得到二次粗粉和作为精细钒渣的二次细粉。

利用该方法能够降低精细钒渣中铁含量。

②攀钢集团公开了一种高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法，包括如下步骤：将高品位钒渣与钙化剂混合形成混合料，将混合料在氧气体积含量为12-21％的气氛下进行焙烧。

科技成果——钢渣中钒铬的绿色高效提取技术技术开发单位北京科技大学技术领域钢铁冶金成果简介全球88%的钒从钒渣中提取，其余则从其它矿物中提取（如石煤，废催化剂）。

粗钒渣中V2O3和Cr2O3含量一般分别为12-18wt%和5-8wt%左右。

目前攀钢和承钢从钒渣提取钒的方法是将钒渣粉料与Na2CO3、NaCl、Na2SO4钠盐混合后置于多膛炉或回转窑中在800℃左右空气气氛中氧化焙烧，然后水浸处理。

钒渣中不溶于水的三价钒和三价铬经上述钠盐氧化焙烧分别转化为水溶性的五价和四价钒和六价铬，再经水浸处理就能被提取至浸取液中。

目前工业上钒的两次焙烧提取率为80%，铬的提取率为5%。

大量未被提取的铬和钒留在水浸渣中。

水浸渣中未提取的铬和钒有可能在堆放过程中在自然界微生物催化氧化和土壤元素锰等催化氧化作用下被氧化成水溶性的五价钒和六价铬，随雨水浸出，流入周围环境中。

因而传统水浸钒渣是一种极危险的有毒固体，不能在自然环境中长期存放。

现在国家已明确指出，对于攀枝花另一大型含钒红格矿区（一种铬含量较高的钒钛磁铁矿区），开采企业如不能拿出解决水浸渣中高铬和高钒难题，就严禁开采。

传统钒渣提钒过程由于加入了NaCl和Na2SO4，这些钠盐焙烧过程产生大量有毒气体，如氯气、氯化氢、二氧化硫、三氧化硫等，严重污染周围环境。

如果能将钒渣中钒和铬全部提取出来，这样就可一劳永逸解决水浸钒渣的污染问题。

本课题组提出了一个环保的专利方法，通过新型三相焙烧反应取代传统的两相焙烧反应提取钒渣中钒和铬，结果使得钒的提取率由原来的80%提高到98%以上，铬的提取率由原来的5%提高到60-98%。

此外，此方法还可使不锈钢渣中98%的铬被提取出来。

此外，在三相焙烧反应基础上引入了新的焙烧方法，使得焙烧后的水浸渣（含30-40wt%Fe2O3）能作为含铁原料入高炉炼铁。

应用情况目前已对从钒渣原料造块和焙烧开始到后续五氧化二钒和三氧化二铬产品制备的整个流程做了较详尽的实验室研究。

含钒铁水提钒含钒铁水提钒是一种常用的钒资源提取方式。

随着钒资源的重要性越来越被人们所重视，含钒铁水提钒的技术也逐渐受到人们的关注和研究。

下面将分步骤阐述含钒铁水提钒的过程。

第一步：采集含钒铁水含钒铁水是指含有钒的铁合金，主要产自炼钢、铸铁生产中的铁水。

在钢铁冶炼过程中，当钒元素的加入量达到一定比例时，钒就会部分溶解到铁水中，形成含钒铁水。

所以，采集含钒铁水是提取钒的第一步。

第二步：滴定测定含钒铁水中钒含量由于含钒铁水中钒的含量很低，一般在百分之一以下，因此需要进行测定。

滴定法是一种比较常用的方法，通过滴定剂加入含钒铁水中，再利用反应的化学变化计算出钒的含量。

第三步：加入氧化剂使铁水中钒转化为V2O5由于含钒铁水中钒含量较低，不能够直接回收利用。

因此需要将铁水中的钒转化为V2O5，以便进行钒资源的提取。

这个步骤的关键是加入适当的氧化剂，使钒被氧化为V2O5。

常用的氧化剂有氯硫酸等。

第四步：溶解V2O5，获得钒溶液经过氧化处理后的含钒铁水会生成V2O5，可通过浸出法或者锅炉法将其溶解，获得钒溶液。

此时的钒溶液中含有较高浓度的钒，可以用于制备钒化合物，或用于钒电池、钒催化剂等领域。

第五步：沉淀、干燥、热处理为了得到纯度较高的钒化合物，需要对钒溶液进行沉淀、干燥和热处理。

通过这三个步骤能将杂质去除，获得纯度较高的钒化合物。

这个过程需要根据制备不同的钒化合物来进行精细化的控制。

以上便是含钒铁水提钒的主要步骤。

虽然这种技术在一定程度上可以提高钒的回收利用率，但其还有一些缺陷，例如生产成本高、工艺流程复杂等，这些问题需要在后续的技术研究中得到解决。

钒原矿的选矿试验和选冶技术研究概述：钒原矿是一种高含钒矿石，具有较高的经济价值。

为了提高钒原矿的品位和回收率，需要进行选矿试验和选冶技术研究。

本文将重点介绍钒原矿的选矿试验和选冶技术研究的内容和方法。

一、钒原矿的选矿试验：1. 试验目的：选矿试验旨在确定最佳的选矿流程，以提高钒原矿的品位和回收率。

2. 试验内容：(1) 矿石性质分析：对钒原矿的矿石进行化学成分分析、矿物组成鉴定以及物理性质测试，以了解矿石的性质与特点。

(2) 研磨试验：选择适当的研磨条件，探索最佳的研磨细度，以提高钒原矿的浮选效果。

(3) 浮选试验：采用不同药剂、药剂用量和浮选工艺，确定最佳浮选条件，使钒矿可以被有效地分离出来。

(4) 尾矿处理试验：研究尾矿的处理方法，降低环境污染，提高资源利用率。

3. 试验方法：(1) 实验室试验：通过小规模的实验室试验，模拟工业生产中的选矿过程，寻找最佳工艺条件。

(2) 中试试验：在实际生产中进行的试验，以验证实验室试验的可行性，并确定工业化应用的可行性。

(3) 工业试验：根据中试试验的结果，进行大规模的工业试验，检验新的选矿流程的稳定性和经济性。

二、钒原矿的选冶技术研究：1. 选冶目标：选冶技术研究的主要目标是实现钒矿的高效冶炼，提高钒金属的回收率和品质，同时降低能源消耗和环境污染。

2. 选冶方法：(1) 热法冶炼：利用高温进行熔炼，将含钒矿石中的金属钒提炼出来。

常用的热法冶炼方法包括电弧炉炼钒、氧化渣灼烧法和氧化铝还原法等。

(2) 湿法冶炼：利用化学反应将含钒矿石中的钒提取出来。

比较常用的湿法冶炼方法包括浸出法、盐酸浸出法和氧化铁浸法等。

3. 选冶工艺：(1) 制备矿石：将钒原矿通过破碎、研磨等工艺处理成适合冶炼的颗粒度。

(2) 预处理：采取酸洗、煅烧等方法去除矿石中的杂质，减少对后续冶炼的干扰。

(3) 冶炼：根据不同的冶炼方法，进行高温熔炼或湿法反应，将含钒矿石中的金属钒提取出来。

(4) 钒金属的精炼：通过去除杂质、升华、电解等方法，提高钒金属的纯度和质量。