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金属钒的性质
原创邹建新等
钒是一种高熔点难熔金属，常温为固态，呈银灰色，具有体心立方晶格，原子序数23。
纯钒具有良好的延展性和可锻性，在常温下可制成片、丝和箔。
钒呈弱顺磁性，是电的不良导体。
钒的力学性能取决于它的纯度。
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。
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。
金属钒的物理性质如表2.1所示。
表2.1 金属钒的物理性质
——《钒钛产品生产工艺与设备》，北京：化工出版社，2014.01
（攀枝花学院）。
钒的性质及用途简介解析钒的性质及用途简介钒是一种神奇的金属，化合价有2+、3+ 和5+ ，金属单质钒很少，其主要形态有：VO（氧化钒），V2O3（三氧化二钒），V2O5（五氧化二钒），FeV（钒铁）及偏钒酸铵等，工业上使用最多的是V2O5和FeV，主要用于冶金的添加剂，增强钢铁的强度和韧性。
一、性质1、钒的性质钒（Vanadium），化学符号V，元素周期表中序数为23，原子量为50.94。
钒是银白色略带蓝色的金属，具有延展性；含有氧、氮、氢时则变脆、硬。
钒在较高的温度下与原子量较小的非金属形成稳定的化合物；在低温下有良好的耐腐蚀性。
钒进入合金后可增强合金的强度，降低热膨胀系数。
钒在地壳中的丰度约为0.02%，比铜、锌、镍、铬都高。
按地壳中元素丰度排列第13位。
可以说，在地壳中含有非常丰富的钒金属。
但钒金属有一个特点，很难形成独立的矿床，伴生性非常明显，因此在自然界非常分散，通常和其他金属伴生，如：钒钛磁铁矿。
因此，不太容易单独对钒金属进行开采和提炼，钒产品多作为冶金业的副产品生产。
2、五氧化二钒的性质五氧化二钒（V2O5）为褐色固体，有两种形态：粉状和片状，因在富氧和缺氧的加热条件下而得到不同的形态。
五氧化二钒有毒性。
在国际化学剧毒品名录中排名第43位。
其毒性主要是对呼吸道有刺激，引起鼻粘膜充血。
如果过多的吸入了粉状的五氧化二钒，有头昏、恶心等感觉，擤鼻涕时可能会带有血丝。
如果五氧化二钒中毒，离开了现场症状自然缓解，休息一两天一般自然恢复，不需治疗。
在国内没有对五氧化二钒毒性检测的规程，但中华人民共和国国标中也明确列示其为剧毒物质，生产过程需要在省级安监部门办理安全生产许可证。
3 、偏钒酸铵偏钒酸铵（NH4VO3）为白色结晶体，既是一种独立的产品，也是制造五氧化二钒的上一道工序的中间产品，其性质与五氧化二钒相似，其生产也需要办理安全生产许可证。
4 、钒铁的性质工业上使用的钒，主要是元素钒。
五氧化二钒（V2O5）中，钒的原子量仅占56%，其余为氧原子量。
钒钛磁铁矿的性质、分布情况以及用途
一、钒钛磁铁矿的性质：
钒钛磁铁矿是金属氧化物、硫化物及硅酸盐、磷酸盐和碳酸盐矿物组成的复合矿。
钒无独立矿物，它主要以类质同象赋存于钛磁铁矿晶格中。
钛矿主要为钒钛磁铁矿中的钛矿、金红石矿和钛铁矿砂矿等。
钒钛磁铁矿中的钛主要产于四川攀枝花地区。
钛铁矿的TiO2保有储量为3.57亿吨，居世界首位。
钛矿矿床类型主要为岩浆型钒钛磁铁矿，其次为砂矿。
从成矿时代来看，原生钛矿主要形成于古生代，砂钛矿则于新生代形成。
二、钒钛磁铁矿的分布情况：
中国拥有十分丰富的钒钛磁铁矿资源，许多地区均有蕴藏。
主要分布于四川攀枝花西昌地区和河北省承德地区。
作为铁矿石资源，钒钛磁铁矿约占中国已探明铁矿石总量的25%；作为钛和钒资源，钒钛磁铁矿中钛和钒的储量分别占中国已探明储量的93%和87%。
三、钒钛磁铁矿的用途：
钒铁磁铁矿选矿产品主要为铁钒精矿、钛精矿以及硫钴精矿。
它们分别送至冶炼厂或化工厂炼铁提钒，制备钛白或钛制品，制取硫酸或生产钴镍氧化物产品。
中国冶金炉料网。
钒钛磁铁矿中钒钛高效回收与高值利用技术-概述说明以及解释1.引言1.1 概述钒钛磁铁矿是一种重要的矿石资源，广泛存在于世界各地。
它的主要成分是氧化钒和氧化钛，其中包含了丰富的钒、钛等金属元素。
由于其中的钒和钛具有很高的价值，在工业生产中有着广泛的应用前景。
然而，目前钒钛磁铁矿的回收与利用技术仍然面临着一些挑战。
钒钛高效回收与高值利用技术的发展对于提高钒钛磁铁矿的资源利用率、降低生产成本以及促进可持续发展具有重要意义。
本文将从钒钛磁铁矿的特点与应用出发，介绍钒钛磁铁矿的组成和物理性质，以及其在钢铁、镁合金、化工等领域的广泛应用。
在此基础上，将重点探讨钒钛高效回收技术。
通过介绍不同的回收方法和技术，如化学法、物理法和生物法等，以及其优缺点和适用范围，来提高钒钛磁铁矿的回收效率和产出纯度。
同时，还将分析钒钛磁铁矿高值利用技术的前景，包括钒钛合金、催化剂、电池材料等方面的应用潜力，并展望未来的发展方向。
通过本文的研究，我们可以深入了解钒钛磁铁矿的特点和应用，了解不同的高效回收技术，为实现钒钛磁铁矿的资源化和高值利用提供科学依据和技术支持。
对于相关行业的发展和经济发展具有重要意义。
希望本文的研究成果对于推动钒钛磁铁矿资源的可持续利用有所贡献，并为后续研究提供参考。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写：文章结构：本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
1. 引言：引言部分主要概述了本文的研究背景和意义，并介绍了钒钛磁铁矿的重要性和应用前景。
通过对钒钛磁铁矿的特点和存在的问题进行分析，引出了需要进行高效回收与高值利用的技术研究的必要性。
2. 正文：2.1 钒钛磁铁矿的特点与应用：在本节中，将详细介绍钒钛磁铁矿的化学组成、物理性质以及广泛应用的领域。
通过对钒钛磁铁矿的特性分析，可以更好地理解其在工业生产中的重要性和现有困难，从而为后续的高效回收与高值利用技术探索奠定基础。
2.2 钒钛高效回收技术：本节将重点介绍目前已有的钒钛高效回收技术，并对其进行评估和比较。
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、1V3O7、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。
钛的性质及分析方法综述一、钛的基本性质表1：钛的基本性质二、钛的试样分解方法：含钛矿物一般不能被盐酸或硝酸分解。
磷酸与硝酸、磷酸与硫酸、或硫酸加硫酸铵能分解较易溶解的钛铁矿，但对某些钒钛磁铁矿则分解不全。
氢氟酸与硫酸能分解含钛矿物，可用于测定除二氧化硅以外的其他项目的试样分解。
用焦硫酸钾或硫酸氢钾熔融能很好地分解含钛矿物，熔融物用水或稀硫酸浸提，使钛变为可溶性硫酸钛而转入溶液中，但此法只适用于含硅量少的矿石。
如遇含硅量高而又不在同一份称样中作硅的测定时，则先用氢氟酸和硫酸处理，残渣再用焦硫酸钾或硫酸氢钾溶融，然后再用稀硫酸浸提，使钛变为可溶性的硫酸钛。
氢氧化钠（钾）、过氧化钠、氢氧化钠（钾）—过氧化钠、过氧化钠—碳酸钠或硼酸钠—氢氧化钠—过氧化钠在镍坩埚中熔融，各类钛矿物都能分解完全，并能与铬、钒等分离。
用水浸取熔融物后的沉淀和滤液可分别测定钛、铁和钒、铬。
三、钛的分离、富集方法表2：钛的分离、富集方法比较四、钛的测定方法及干扰表3：钛的测定方法比较五、应用1、钛在军工方面的应用钛在军事工业方面有着十分广阔的用途。
核动力潜艇、水翼艇、迫击炮身管、反坦克导弹、导弹发射器、坦克防护板、防弹背心等大量用钛。
据资料介绍，一艘台风级核潜艇，用钛量高达9,000吨，由此可见军工对钛材的需求巨大。
2、钛在航天航空方面的应用钛广泛用于航空工业，民用飞机用钛量约占构架重量的20～25%；此外战略火箭发动机、宇宙飞船（如神舟五号、神舟六号）、人造卫星天线等也大量用钛。
3、钛在海洋产业方面的应用在海水中，钛具有其他金属材料无法比拟的耐蚀性能，特别是耐受海水的高速冲刷腐蚀。
目前，美国、日本、法国等国家都已研制出各种先进的钛制深潜器、潜艇、海底实验室装置来进行海洋研究。
此外，沿海电站、海上采油设备、海水淡化、海洋化工生产、海水养殖业等都广泛采用钛制设备和装置。
4、在化工方面的应用目前钛设备的应用已从最初的“纯碱与烧碱工业”扩展到整个化工行业，设备种类已从小型、单一化发展到大型、多样化。
第2章2．1 钛的基本性质C1～8]工业纯钛钛的矿物在自然界中分布很广，处于分散状态，主要形成矿物钛铁矿Fe—TiO3、金红石TiO2及钒钛铁矿等，约占地壳重的0．6％，在金属世界里排行第7，含钛的矿物多达70多种，在海水中含量是1Ug／L，在海底结核中也含有大量的钛。
钛的基本性质主要包括以下几个方面。
2．1．1 物理性质纯净的钛是银白色金属，具有银灰色光泽。
钛属难熔金属，原子序数为22，。
相对原子质量为47．90，位于周期表ⅣB族。
钛有两种同素异构体，。
—Ti在882'C以下稳定，为密排六方晶格(hcp)结构；p—Ti在882~C与熔点1678~C之间稳定存在，具有体心立方晶格(bbc) 结构。
在882~C发生。
一p转变。
—Ti的点阵常数(20'C)为a＝0．2950nm，‘＝0．4683nm，‘／o/=1.587；p—Ti的点阵常数为o=0.3282nm(20℃)或o=0.3306nm(900~C)。
钛的密度为4．51g／cm3，只相当于钢的57％，属轻金属。
钛的熔点较高，导电性差，热导率和线膨胀系数均较低，钛的热导率只有铁的1／4，是铜的1／7。
钛无磁性，在很强的磁场下也不会磁化，用钛制人造骨和关节植入人体内不会受雷雨天气的影响。
当温度低于0.49K时，钛呈现超导电性，经合金化后，超导温度可提高到9～10K，钛的基本物理性能数据列于表2—1。
┌───────────────┬────────┐│名称│数值│├───────────────┼────────┤│相对原子质量│47．9 │├───────────────┼────────┤│原子半径／nm │0．145 │├───────────────┼────────┤│e—Ti-~-Ti相变潜热／(kJ／mo1) │3．47 │└───────────────┴────────┘比密度续表2．1，2 力学性能室温下纯钛的晶体结构为密排六方结构，其点阵长短轴比c／aGl．633，室温变形时主要以<1010}<1210>柱面滑移为主，并常诱发孪生[9]；钛同时兼有钢(强度高)和铝(质地轻)的优点。
