钒钛基本性质 (2)
2 钒的性质
七、钒的毒性
课后作业
• 1、书54页1题 • 2、钒的钠盐种类及其主要性质有哪些？ • 3、钒的铵盐种类及其主要性质有哪些？
四、钒卤化合物性质
• 1、低价卤化物有强烈的还原性，高价卤化 物有强的氧化性； • 2、五价钒无碘化物； • 3、二价钒无卤氧化物。
五、钒的其它二元非金属化合物
名称
碳化物
分子式
V2C VC VN V3Si V5Si3 VSi2
颜色
暗黑 暗黑 灰紫
熔点，℃
2200 2830 2050 1350 2150 1750
• 3.钒的铵盐 • 偏钒酸铵(NH4VO3)是白色或带淡黄色的结晶粉末，在水中 的溶解度较小，20℃时为0.48g/100g水，50℃时为 1.78g/100g水，随温度升高而增大，在真空中加热到135℃ 开始分解，超过210℃时分解生成V2O4和V2O5。
温度/℃ 250 250 340 气氛 分解产物 V2O5 (NH4)2O· 3V2O5 (NH4)2O· V2O4· 5V2O5 空气665 5.649 6.04 5.67 4.8 4.7
结构
立方 立方 立方 立方 六方 六方
氮化物 硅化物
硫化物
V3S VS V5S4 V3S5 V2S3 VS4
黑 棕黑 黑 黑 灰黑 黑
825～950，相变 600，相变 700，歧化 450，分解 850-950，分解 500，分解
钒的性质
资源与环境工程学院 丁满堂
复习上次课的内容
• 钒钛的应用及发展方向
本次课重点内容
• 钒的氧化物的性质及其作用 • 钒酸盐的种类及其主要性质
一、钒及其化合物主要性质
• 钒是一种单晶金属，呈银灰色，具有体心立方 晶格，在1550℃和-28～-38℃时有多晶转变。 高熔点难熔金属，在低温时有良好的耐腐蚀性。 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。少量的 杂质，如氧、氮、碳、氢可提高钒的硬度和抗 拉强度，但降低了它的延展性。 • 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。
第一章 钒的基础知识2
正方 兰黑 4.2～4.4 斜方 橙黄 3.357
1、一氧化物(VO或V2O2)
物理性质： —浅灰色带有金属光泽的晶体粉末
—是非整比氧化物，组成为VO0.94-1.12
—固体具有氯化钠型晶体结构,即属离子型的 —具有较高的导电性 化学性质： —具有碱性氧化物的性质，不溶于水，能溶解于酸中生成强 还原性的紫色钒盐[V(H2O)6 ]2+ 离子。 —在空气中和水中不稳定，容易氧化成V2O3。 —在真空中它发生歧化反应生成金属钒和V2O3。 制备：用氢在1700℃下还原V2O5或V2O3制得。
件有关，含碳较高的矿层钒含量较高，以硅质页岩为主的矿层品位较
低。 ⑹有机基原料矿床：钒与其它有机化合物形成络合物。如高硫石油、
沥 青 质 岩 等 ， 通 常 中 东 的 原 油 V2O5 含 量 20 ～ 150g/t ， 有 的 高 达
300～400g/t。因此，这些有机燃油的渣、灰及脱硫用的废催化剂等 含有大量的钒，有的还含有钼、镍等二次资源，可作为提钒的重要原
第一章 钒的基础知识
29
教学要求：
1、了解钒制备的发展史，钒及其化合物的
用途。
2、掌握钒矿物及其主要性质,钒的生产方法。
重点：钒矿物的主要性质，钒的生产方法。
一、世界钒的发展历史
钒(V),呈银灰色，原子序数为23，原子量为50.942，在元素周期 表中属VB族，具有体心立方晶格。
钒的基础知识(课堂PPT)
1994年攀钢开发了用煤气还原多钒酸铵制取V2O3技术，获国家 发明专利。
1995年，攀钢将雾化提钒改为转炉提钒，建成两座120吨提钒炉， 设计能力11万t/a钒渣。
1998年攀钢从德国引进设备，建成了年产2400tV2O3的车间。 后扩建为5150t/a。同时，进行了V2O3冶炼高钒铁的试验。西昌分 公司建成年产1200t五氧化二钒生产车间。同时，攀钢钒渣产量达到 并超过了设计能力，创下历史最高水平。
6
在19世纪末20世纪初,俄罗斯开始利用碳还原法还原铁和钒氧化物,首 次制备出钒铁合金(含V35%～40%)。1902～1903年俄罗斯进行了铝热 法制取钒铁的试验。
1927年，美国的马尔登和赖奇用金属钙还原五氧化二钒(V2O5)，第 一次制得了含钒99.3%～99.8%的可锻性金属钒。
19世纪末，研究还发现了钒在钢中能显著改善钢材的机械性能，从而 使钒在工业上才得到广泛应用。至20世纪初，人们开始大量开采钒矿。
转炉提钒
1
教学内容：
第一章 钒的基础知识(6学时) 第二章 转炉提钒基本原理(4学时) 第三章 提取钒渣方法(2学时) 第四章 攀钢转炉提钒工艺(8学时) 第五章 含钒铁水炼钢工艺及含钒钢渣提钒 方法与工艺(8学时)
2
第一章 钒的基础知识
73 23 9
教学要求： 1、了解钒制备的发展史
钒及其化合物的用途。 2、掌握钒矿物及其主要性质
1830年，瑞典化学家尼尔斯·格·塞夫斯特姆用矿石炼生铁时， 分离出一种新元素，由于其化合物具有绚丽的颜色，以希腊神话中 美丽女神娃娜迪斯（Vanadis）的名字命名为钒(Vanadium)。同年， 德国化学家沃勒尔证明，Vanadium与早期德尔·里奥发现的红色 素是同一种元素──钒。
金属钒的性质
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
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
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
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
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。
钛金属的主要物理性能
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。
钒钛磁铁矿定义
钒钛磁铁矿定义钒钛磁铁矿是一种重要的矿石资源，具有广泛的应用价值。
本文将从矿石的形成、矿石的性质和用途等方面对钒钛磁铁矿进行介绍。
一、钒钛磁铁矿的形成钒钛磁铁矿是一种由钛铁矿和钒铁矿组成的矿石。
它主要形成于含有铁、钛和钒的岩石中，如火成岩和沉积岩。
这些岩石在地壳深部经过高温高压的作用，产生了一定的矿化作用，使得其中的铁、钛、钒等元素聚集形成了钒钛磁铁矿。
二、钒钛磁铁矿的性质钒钛磁铁矿的主要成分是二氧化钛和二氧化钒，同时还含有一定量的氧化铁和其他杂质。
它的颜色通常呈黑色或暗褐色，具有金属光泽。
钒钛磁铁矿的硬度较高，一般在5.5-6.5之间，密度约为4.5-5.0 g/cm³。
此外，钒钛磁铁矿还具有一定的磁性，在外加磁场作用下会表现出明显的磁性。
三、钒钛磁铁矿的用途钒钛磁铁矿是一种重要的工业原料，具有广泛的应用价值。
首先，钒钛磁铁矿是钛金属的重要原料之一。
钛金属具有良好的耐腐蚀性和高强度，广泛用于航空、航天、化工等领域。
其次，钒钛磁铁矿中的钒元素可用于生产合金钢。
合金钢具有优异的物理和化学性能，被广泛应用于机械制造、汽车制造等行业。
此外，钒钛磁铁矿还可以提取钛酸钾等化工原料，用于制备陶瓷、涂料等产品。
四、钒钛磁铁矿的开采与利用钒钛磁铁矿的开采是一个复杂而繁琐的过程。
首先，需要对矿床进行勘探和评估，确定矿石的储量和品位。
然后，通过露天开采或地下开采的方式将矿石提取出来。
接下来，对矿石进行破碎、磁选、浮选等工艺处理，提高矿石的品位和回收率。
最后，经过冶炼和精炼等工艺，将矿石中的有用成分提取出来，制备成工业产品。
钒钛磁铁矿的开采和利用对环境和资源的影响也需引起重视。
在开采过程中，需要合理规划矿区，减少生态破坏和土地占用。
同时，加强矿石资源的综合利用，提高资源利用效率，减少资源浪费。
此外，还需要加强环保措施，减少对水体和大气的污染。
钒钛磁铁矿是一种重要的矿石资源，具有广泛的应用价值。
它的形成与岩石中的矿化作用密切相关，具有一定的磁性和硬度。
钒钛基本性质 (2)
钒铝合金
•(1)VAl3：正方晶格， 晶格常数a=0.5345nm， c=0.8322nm，c:a=1.577。 •(2)VAl11：面心立方晶格，晶格常数a=1.4586nm。 •(3)VAl6：六方晶格，晶格常数a=0.7718nm， c=1.715nm。 •(4)V5Al8：体心立方晶格，晶格常数a=0.9270nm。
400
225
氮气和氢气
水蒸气
V6O13
(NH4)2O· 3V2O5
• 除了偏钒酸铵外，五价钒(V5+)的铵盐还有很 多种，如： • (NH4)2V4O11、(NH4)2V6O16、(NH4)4V6O17、 (NH4)4V10O27、(NH4)6V10O33、(NH4)2V12O31、 (NH4)6V14O38、(NH4)10V18O40、(NH4)6V20O53、 (NH4)8V26O69等。
第四节 VO2的性质
• 二氧化钒是深兰色晶体粉末，温度超过 128℃时为金红石型结构。 • VO2是两性氧化物，溶于酸和碱。
• VO2是钒氧化物中研究最多的一种，原因在 于有金属—非金属转变的性质。
• 由于VO2的薄膜形态不易因反复相变而受到 损坏，因此，其薄膜形态受到了比其它粉体、 块体更为广泛的研究。
提拉法制备VO2薄膜
第五节 V2O5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(约0.07g/L)，溶液呈微黄色。 • V2O5大约670℃熔融，冷却时结晶成黑紫色正交晶系 的针状晶体。
片状五氧化二钒
粉状五氧化二钒
•V2O5是两性氧化物，与Na2CO3一起共熔得到 不同的可溶性钒酸钠。 •V2O5+3Na2CO3→2Na3VO4+3CO2 •V2O5+2Na2CO3→2Na4V2O7+2CO2 •V2O5+Na2CO3→2NaVO3+CO2
钒的生物学作用
钒的生物学作用铜仁市科技局主办一、钒的性质钒(V)位于元素周期表第四周期第VB族。
钒的原子序数为23,相对原子量为50.9414,化合价有+5、+4、+3、+2,可以阳离子状态存在,也可以阴离子状态存在,最稳定的是五价钒的化合物。
钒属于高熔点金属,熔点1900±25℃,沸点为3000℃。
金属钒呈银白色,很软,可塑,可于冷状锻制成薄片并拉成丝,容易磨光和擦亮。
当含有氧、氮或氢时则变得脆、硬。
是电的不良导体,在室温条件下,金属钒在空气中是最稳定的,当加热至高温,易于在空气中燃烧,但致密的金属钒在300℃以下不会被氧化,高于660℃时则很快氧化。
金属钒不溶于水、碱溶液、稀硫酸及盐酸,但溶于硝酸和王水,浓硫酸和氢氟酸仅在加热时才与钒发生作用。
熔融的碱、碳酸钾、硝酸钾可与钒作用生成钒酸盐。
钒与氧反应有从+2~+5价的各种化合物,其中最主要的是V2O5(红褐色粉末状物),在650~675℃熔化,熔化后呈红色。
V2O5具有酸性,在水中溶解度很小,通常饱和的水溶液只含0.4% V2O5。
钒还具有增强合金的强度,降低热膨胀系数的特点。
二、钒的用途由于钒具有许多宝贵的理化特性和机械特性,因而被广泛地应用于现代化工业技术中,是重要的战略物资。
80~85%的钒主要用于黑色冶金工业中作加制剂、作合金元素,以制备特种钢。
钒已成为我国发展新钢种所不可缺少的合金元素。
我国主要含钒合金钢已达139种,被广泛应用于工程机械、汽车、航空、航天、铁道、轮船、高层建筑、桥梁、输油(气)管道等制造多个领域。
在化学工业方面,钒的化合物作为催化剂和裂化剂,已广泛应用于接触法硫酸制造工业、石油炼制和有机合成工业中。
此外,在特种玻璃、陶瓷、纺织、橡胶、油漆、照相、电影、医药、电池等行业中也用到钒的化合物。
在有色金属合金工业方面,钛工业已成为钒的第二大市场,钒钛合金应用于喷气发动机的压缩机和飞机构件,固体燃料火箭、高速中子反应堆的结构材料等方面。
单质钒的性质及其化学反应(详细版)
单质钒的性质及其化学反应1单质钒的物理性质钒是一种单晶金属，呈银灰色，具有体心立方晶格，曾发现在1550℃以及－28～－38℃时有多晶转变。
钒的力学性质与其纯度及生产方法密切相关。
O、H、N、C等杂质会使其性质变脆，少量则可提高其硬度及剪切力，但会降低其延展性。
钒的主要物理性质见表1，钒的力学性质如表2所示。
表1 金属钒的物理性质钒同位素46V 47V 48V 49V 50V 51V 52V 53V 54V 半衰期0.426s 33min 16.0d 330d 6×1015a 稳定 3.75min 2.0min 55s 丰度/% 0.25 99.75①c p＝a＋b T＋c T 2＋d T －2；②c p＝a＋b T＋c T 2，式中，T为温度，K。
表2 金属钒的力学性质性质工业纯品高纯品抗拉强度σb/MPa 245～450 210～250 180 延展性/% 10～15 40～60 40 维氏硬度HV/MPa 80～150 60 60～70弹性模量/GPa 137～147 120～130泊松比0.35 0.36屈服强度/MPa 125～1802单质钒的化学性质由图1可见，钒在周期表中位于第4周期、VB族，属于过渡金属元素中的高熔点元素，包括Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Re等10个元素。
它们的特点是：具有很高的熔点，例如钨的熔点是3180℃，钼的熔点是2610℃，它们主要是用作合金的添加剂，有些也可以单独使用，其中某些金属在高温下具有抗氧化性、高硬度、高耐磨性。
但这些金属的力学性质与其纯度和制备方法密切相关，少量的晶间杂质，会使其硬度和强度明显提高，但却使其延展性下降。
在原子结构方面，这些元素的外电子层具有相同的电子数，一般有两个电子（少数是一个电子），而在次外电子层的电子数目则依次递增，其化学性质介于典型金属与弱典型金属之间，处于过渡状态，具有彼此相互接近的性质，其共同的特点是：图1 高熔点元素在周期表中的位置（1）这些元素外电子层的电子比较稳定，但较易失去次外电子层的电子，而形成不同价态的离子，例如钒可以形成－1、＋2、＋3、＋4、＋5的价态，而Ti则可以形成＋2、＋3、＋4的价态。
钒钛磁铁矿的高炉冶炼
钒钛磁铁矿的⾼炉冶炼⽤⾼炉冶炼铁、钒、钛共⽣特种矿⽯的⼯艺过程。
这种矿⽯的含铁量⼀。
般较低，要经过磁选富集，获得钒钛磁铁精矿，然后制成烧结矿或氧化球团矿作为⾼炉炼铁的主要含铁原料。
经⾼炉冶炼得出的产品是含钒钛的炼钢⽣铁和五元系(CaO—MgO⼀SiO2⼀A12O3⼀TiO2)⾼炉渣。
铁⽔中的钒可通过提钒⼯艺⽣产钒淹，作为各种钒制品的原料。
钒钛磁铁矿的资源和特点钒钛磁铁矿是铁、钒、钛共⽣的磁性铁矿，钒绝⼤部分和铁矿物呈现类质同相赋存于钛磁铁矿中。
所以钒钛磁铁矿也称钛磁铁矿。
由于成矿条件不同，世界各矿区的这种矿⽯的铁、钛和钒的含量有很⼤的区别。
还由于各矿区的钛磁铁矿的可选性不同，所⽣产的钒钛磁铁精矿，铁、钛和钒的含量也有很⼤区别。
现在，钛磁铁矿已被看作是⽣产钒的主要原料。
据资料介绍，能经济地提取钒的钛磁铁矿中⾦属钒的储量约占世界⾦属钒储量的98％。
当今世界上每年⽣产的⾦属钒的88％是从⽤钛磁铁矿⽣产钢铁的同时产出的钒渣中提取的。
世界钛磁铁矿的储量⼤概情况见表。
基本反应和冶炼过程⾼炉冶炼钒钛矿的原料，实际上是钒钛烧结矿，其矿物组成是钛⾚铁矿、钛磁铁矿、钙钛矿和含钛硅酸岩相，还有少量的铁酸钙、铁板钛矿和残存的钛铁矿。
在⾼炉内烧结矿从炉喉下降到炉腹的过程中，经过不同温度区间完成冶炼的基本反应和物相组成变化。
块状带的反应⼤致分为三个温度区间，从炉喉到炉⾝上部的650~900℃温度区间，除⼀般的Fe2O3、Fe3O4、FeO和铁酸钙的间接还原外，还有钛⾚铁矿、钛磁铁矿和铁板矿的失氧，其化学反应主要有：反应后的物相组成是钛磁铁矿、浮⽒体和少量的细⼩铁粒。
炉⾝中部的900～1150~C温度区间，是钛磁铁矿被还原，主要化学反应有反应后⽣成浮⽒体和钛铁晶⽯固溶体以及部分浮⽒体被还原⽣成⾦属铁。
炉⾝下部的i150~1250℃温度区间，是钛铁晶⽯还原分解阶段，主要化学反应有：反应后⽣成的物相组成有⾦属铁、钛铁晶⽯、少量的浮⽒体、钛铁矿、板钛矿固溶体和钙钛矿。
钒钛的用途和特点
钒钛的用途和特点2007年09月10日 14:04 中金在线/股票编辑部钒的增长点在中国。
由于资源约束及技术约束的存在，全球仅有十几家较大的钒生产企业，生产的增长在中国；未来国内钒消费强度将由30公斤/千吨钢提高到100公斤/千吨钢左右，对钒产品的需求有拉动作用。
因此有必要对行业的发展态势进行分析。
2.1钒钛的用途和特点钒被称为“现代工业的味精”，在钢铁、化工、航空航天等领域应用广泛。
其中85%应用于钢铁工业，在钢中加入钒，可以改善钢的耐磨性、强度、硬度、延展性等性能，加入0.1%的钒，可提高钢强度10%~20%，减轻结构重量15~25%，降低成本8~10%。
钒虽然有众多优点，但在生产过程中容易造成环境污染，炼钒过程中排放大量有毒有害废气和废水，废气中含有氯化氢、二氧化硫和硫酸，对植被和农作物产生毁灭性影响；废水中含有六价铬、镉、砷等一类污染物，对人畜危害极大，还易形成酸雨，目前生产在向不发达国家和地区转移。
钛被称为“战略金属”，钛及其合金具有抗腐蚀、高强度、高温及低温强度性能好、无磁性、人体适应性好、形状记忆和超导等优异性能。
由于其轻型高强度的特点，在航空航天等领域得到广泛应用，近年来，应用逐步扩展到造船、石油化设备、海上平台、电力设备、医疗、高档消费品等民用工业领域。
我国是钒、钛资源大国，钒的储量居世界第三，钛储量居世界第一，国内的钒钛资源主要集中在四川攀枝花—西昌地区、河北承德地区、陕西汉中地区、湖北郧阳、襄阳地区、广东兴宁及山西代县等地区。
其中，四川攀枝花的钒钛磁铁矿探明储量近100亿吨，河北承德钒钛磁铁矿初步探明储量80亿吨，很可能超过100亿吨。
鉴于钒钛磁铁矿资源的稀缺性，目前国外发达国家均把本国的资源作为战略物资保护起来，目前，俄罗斯的钒资源发展潜力较大，我国也在加大勘探力度。
第二，技术壁垒由于钒钛磁铁矿为铁、钒、钛共生的共生矿，其高炉冶炼和转炉提钒炼钢具有一定的技术难度，技术难点包括：钒钛磁铁矿烧结和高炉冶炼技术、顶底侧复吹转炉提钒技术、钒渣直接合金化技术、氧化钒工艺技术和一步法生产氮化钒技术等，国内只有承德钒钛和攀钢钢钒等企业掌握该技术。
钒及钒生产工艺
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-13≤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;二、湿法冶金生产五氧化二钒生产工艺简介：湿法冶金工艺生产五氧化二钒主要经历以下生产阶段：1、原料预处理；2、固液分离及溶液净化；3、钒溶液沉淀结晶；4、钒酸盐分解、干燥及熔炼;工艺流程见图3五氧化二钒工艺流程图图3 五氧化二钒生产工艺流程图各操作单元原理及作用简介：1、原料预处理工序：原料预处理工序主要对钒渣以及含钒原料通过高温焙烧或酸、碱溶液浸出等方法处理,使其中的有价元素V 完成晶型及结构价态转变,最终生成水溶性、碱溶性或酸溶性的钒盐或钒酸盐;典型的方法有：1钠化焙烧提钒：钒渣或钒矿磨细和选去所夹带的金属铁后,配入适当的钠盐附加剂,经过高温焙烧氧化、钠化反应,钒铁尖晶石等不溶性三价钒化合物氧化成五氧化二钒并与钠盐反应,生成可熔性钒酸钠;V2O5+Na2CO3→2NaVO3+CO2工业上这个过程一般在回转窑、多层焙烧炉及平窑等炉窑中完成,焙烧温度在800～900度;2钙化焙烧提钒：钙化焙烧是将钒渣或其它含钒原料与石灰、石灰石混合,氧化焙烧,使钒生成钒酸钙,然后利用钒酸钙的酸溶性,用稀硫酸浸出,再经沉钒的工艺;也可使用CO2与NaCO3在加温加压条件下浸出,使CaVO32生成CaCO3和NaVO3,目前只有俄罗斯有此工艺;V2O5+CaO→CaVO32（3）碱浸工艺：碱浸工艺是钒原料其中钒以五价形式存在经粉碎后直接与强碱溶液混合,使其中的五氧化二钒与碱反应生成钒酸盐溶液;V2O5+2NaOH→2NaVO3+H2O（4）酸浸氧化工艺：酸浸氧化工艺是将钒原料粉碎后与强酸混合,使其中的高价钒和低价与酸反应生成钒盐,再经进一步氧化生成五价钒;2FeVO33+6H2SO4=Fe2SO43+3VO22SO4CaVO32+2H2SO4=CaSO4+VO22SO4MnVO32+2H2SO4=MnSO4+VO22SO4FeVO32+H2SO4=FeSO4+VO22SO4V2O5+10HCl→2VCl4+Cl2↑+5H2OV2O5+6HCl→2VOCl2+Cl2↑+3H2O2、钒溶液分离净化工序：分离净化工序是将预处理工序处理后的物料或溶液经水、酸浸出,固液分离后再对溶液净化处理,制得合格的含钒酸、碱溶液,为下道工序做准备;（1）水浸提钒工艺A、间歇式浸出：采用槽车浸出,间断进料,循环富集,浸出合格后,排除弃渣,溶液送至后工序;目前攀钢部份生产线、承钢、华云钒业、柱宇公司采用该方法;B、连续浸出：采用带式过滤机,真空内滤机等浸出设备,浸出过程连续进行;攀钢一部份、攀枝花米易兴辰、卓越钒钛、威钢、承德建龙集团柱宇公司一部采用此方式;C、堆浸方式,采用浸出池堆浸;陕西、山西、甘肃、贵州等一些小钒厂采用;2碱浸提钒工艺采用Na2CO3或NaOH溶液做为浸出液,然后除硅净化;此工艺只在特殊情况下应用,一般不采用;3萃取或离子交换净化工艺采用稀硫酸或稀盐酸进行浸出,浸出后溶液采用P204、N235等萃取剂萃取或采用717阴离子交换树脂等树脂对浸出液进行净化,再进行沉钒;此工艺在石煤提钒工艺上应用较多;4高压、常压碳酸盐浸出采用CO2气体及Na2CO3或NaOH在加温加压条件下进行浸出后,经除磷等净化过程后,再送后工序沉淀;此工艺目前国内没有,只有前苏联曾尝试过此工艺;3、沉淀分离工序：沉淀分离工序主要完成将净化后的钒溶液在碱性、酸性及碱性铵盐或酸性铵盐条件下制成固体的多钒酸钠、多钒酸铵、偏钒酸铵等产品,以为下一步制成五氧化二钒成品做准备;1酸法水解沉淀工艺溶液加入稀硫酸,在PH=1-2条件直接沉淀V2O5,该方法由于Na2O与V2O5是以化合物形式存在,所以钠离子洗不出去,造成产品钠含量高,五氧化二钒品位不高,只能达到70-80%2酸法铵盐沉淀工艺钒溶液中加入稀硫酸,调整PH=1-2时,加入氯化铵或硫酸铵,加温沉淀,生成多钒酸铵,进一步分解生产五氧化二钒,此方法可生产98%以上的五氧化二钒;目前,大型钒厂在条件允许的情况下一率采取该方法;3碱法铵盐沉淀工艺用稀盐酸调整溶液PH=9-11,在常温下加入氯化铵,生成偏钒酸铵沉淀,此法可生产98%以上五氧化二钒,小的钒厂或条件不允许的钒厂采取该方法;4、分解熔炼工序：分解熔炼工序主要完成片状五氧化二钒和粉状五氧化二钒生产;将多钒酸钠、多钒酸铵、偏钒酸铵等产品投入分解窑炉、熔炼炉内,经过脱水、脱氨以及熔炼制成片状或粉状五氧化二钒;1片状五氧化二钒生产按熔化方式不同可分为：一步法熔化制片五氧化二钒将多钒酸铵或偏钒酸铵直接放入熔化炉中,在1000℃的条件下,脱水、脱氨、熔化一步完成,国内片状五氧化二钒生产几科完全采用该方法三步法熔化制片五氧化二钒多钒酸铵或偏钒酸铵先在干燥器中在小于200℃条件下脱水, 再于回转炉内在500℃～600℃条件下脱氨、最后在电弧炉或电阻炉内在800℃条件下熔化制成片状五氧化二钒;目前俄罗斯及中国试行的闪熔方法应属三步法熔化;（2）粉状五氧化二钒生产：粉状五氧化二钒是将偏钒酸铵放入分解窑或电阻炉内在小于200℃条件下脱水,再在500℃～600℃分件下分解脱氨制成;上述工序是当前五氧化二钒生产工艺中主要采用的单元方法,由于原料不同,有一些国内外厂家也有采用冷冻法和分步结晶等方法进行提钒,但应用较少;第三章钒渣钠化焙烧提取五氧化二钒生产工艺一、原料及原料标准：1钒渣：本工艺使用钒渣为从钒铁水中提炼的钒渣执行标准：中华人民共和国黑色冶金行业标准YB/T008—2006 钒渣技术要求：（1）钒渣按五氧化二钒品位分为4个牌号,其化学成份符合表3-1 的规定表3-1 钒渣牌号及化学成份（2）交货钒渣中的金属铁含量应不大于19%（3）钒渣以块状交货,其块度应不大于200mm;需方对钒渣块度有特殊要求时,由供需双方商定;检验规则：1产品质量的检验和验收由供方技术监督部门进行;2产品应按批交货,每批的批量应不大于60t;3产品中的金属铁含量和水分含量应在计算产品基准量时予以扣除;4产品检验结果不符合要求时,可取双样进行复检,复验结果如果仍然不符合要求,该批产品判为不合格品;钒渣结算计算方法基准吨计价法：1钒渣价格：以基准吨钒渣价格为计价标准2基准吨钒渣：指除水分、金属铁,V2O5含量为10%的钒渣;3钒渣数量：以基准吨为数量计量单位;4基准吨计算：钒渣基准吨＝钒渣自然吨重量×1－H2O%×1－MFe%×钒渣品位%÷ 10%（5）钒渣结算金额计算：钒渣结算金额＝钒渣基准吨价格×钒渣基准吨数量2纯碱：纯碱又名无水碳酸钠、苏打;分子式：Na2CO3碳酸钠是强碱与弱酸生成的盐;水溶液呈较强的碱性;在工业生产的某些部门,可以代替烧碱起作用,加之产品纯度较高,因此,习惯上称之为“纯碱”;纯净的碳酸钠为白色粉末或粉末状结晶;相对密度,熔点851℃;易溶于水,溶解度随温度升高而增大,微溶于无水乙醇,不溶于丙酮;纯碱易吸湿和二氧化碳变成碳酸氢钠而结块;干燥的纯碱不侵蚀皮肤,但在水中能水解而具有较强的碱性,有一定腐蚀性,能伤害皮肤和丝毛织物;本工艺用纯碱为以工业盐或天然碱为原料,由氨碱法、联碱法或其他方法制得的工业碳酸钠;执行标准：中华人民共和国国家标准工业碳酸钠及其试验方法第一部分：工业碳酸钠要求：1外观：轻质碳酸钠为白色结晶粉末,重质碳酸钠为白色细小颗粒; 2工业碳酸钠应符合表3-2要求储运：碳酸钠属非危险品;但储运时应保持干燥,切忌受潮;储存于干燥仓间内,避免包装破损、污染、受潮;与酸类、铵盐及有毒物品隔离储运;搬运时应穿工作服、戴口罩,以防纯碱与汗水接触后伤害皮肤;碳酸钠本身不燃,可作防火剂灭火;3 工业盐：本工艺用工业盐为工业用的日晒工业盐、精制工业盐;执行标准：中华人民共和国国家标准GB/T5462-2003 工业盐技术要求：1外观：白色晶体或微黄色、青白色,无与产品有关的明显外来杂物; 2化学指标：工业盐化学指标应符合表3-3的规定：表3-3 工业盐的化学指标4 硫酸：硫酸又名磺镪水,分子式：H2SO4纯硫酸是无色透明的油状液体;浓度为98%的硫酸相对密度为,92%硫酸的凝固点为℃,93%硫酸凝固点为℃,98%硫酸的凝固点为℃;硫酸的沸点,当浓度为%达最大值℃,低于该浓度或高于该浓度时,沸点均下降;92%硫酸的沸点为280℃,100%硫酸的沸点为℃;硫酸可以与水以任意比例混合,并放出大量的热;在操作中只能将酸慢慢倒入水里,切不可把水往酸里加,以防止酸液表面局部过热引起酸液喷溅;硫酸是无机强酸,几乎能与所有的金属及其他无机酸的盐类相作用,硫酸有极强的吸水性和氧化性,能使棉布、纸张、木材等碳水化合物脱水碳化,接触人体能引起严重灼伤;本工艺用硫酸为由硫铁矿、硫磺、冶炼烟气制取的工业硫酸;执行标准：中华人民共和国国家标准GB/T534-2002 工业硫酸技术要求：工业硫酸分浓硫酸和发烟硫酸二类工业硫酸应符合表3-4的规定：表3-4：包装储运：硫酸属酸性腐蚀品,危规编号：81007;;80%以上的浓硫酸,可用铁桶或钢板制的储槽储存,小量的也可用耐酸塑料桶装,5kg以下的可用玻璃瓶装;浓度在80%以下的硫酸,不能用铁制容器,只能用耐酸塑料、陶瓷、玻璃等材质的容器;包装容器外部应有危险品中“腐蚀品”的标志;为了适应硫酸大量使用的需要,目前硫酸的储存采用钢板储运槽;在运输中采用钢板制汽车槽罐、铁路槽罐、水运槽船,使用时直接从储罐通过管道输送至车间;硫酸应单独储存于通风、阴凉和干燥的地方,并有耐酸地坪;避免阳光直射,远离火源,储槽应有足够的通气孔,四周有“堤坝”围住,以防储槽泄漏;储存时必须与有机物、易燃物、金属粉末、碱类氰化物、氧化剂、电石等隔离存放;工作人员须穿戴耐酸工作服;硫酸腐蚀性很强,应防止皮肤接触,以免灼伤,如触及皮肤,应立即用大量清水冲洗,并用碱性溶液2%～3%碳酸氢钠、5%碳酸钠及5%硫代硫酸钠中和;消防用水、干粉或二氧化碳灭火;避免直接用水喷入硫酸,以免遇水会放出大量热灼伤皮肤;5 氯化铵：氯化铵又名盐脑、电盐、盐精;分子式：NH4Cl氯化铵为白色结晶粉末,味咸而清凉;相对密度,在350℃升华,沸点520℃,易溶于水,溶于液氨,微溶于醇,不溶于丙酮和乙醚,加热至100℃时开始挥发,℃离解为氨和氯化氢;水溶液呈弱酸性,在加热时酸性增强,对黑色金属和其他金属有腐蚀性,特别对铜腐蚀性更大;吸湿性小,遇在阴雨天气也能吸潮结块;本艺用氯化铵为用各种工艺生产的工业用氯化铵或农用氯化铵; 执行标准：中华人民共和国国家标准GB/T2946-2008 氯化铵技术要求：1外观：工业用产品为白色结晶；农业用产品为白色可呈微灰或微黄色结晶或颗粒造粒产品;2农用氯化氨应符合表3-5的要求,同时应符合包装袋标明值;工业用氯化氯应符合表3-6的要求,同时应符合包装袋标明值;包装储运：用内衬塑料袋的塑料编织袋或塑料编织袋内涂塑料薄膜包装,包装上应有防热、防潮的标志;氯化铵具有吸湿性,储存的仓库应保持干燥;避免雨淋、受潮,避免与酸、碱类共储混运;消防可用水、砂土灭火;6 氢氧化钠：氢氧化钠又名烧碱、苛性碱、火碱;分子式：NaOH工业烧碱从状态上分有固体烧碱和液体烧碱两种;纯净的固体烧碱呈白色,有块状、片状或粒状;质脆,相对密度,熔点1390℃;有很强的吸湿性,易溶于水,溶解时放热,水溶液有滑腻感;纯净的液体烧碱是无色透明液体;烧碱不仅易溶于水,而且亦易溶于乙醇、甘油,但不溶于丙酮、乙醚等有机溶剂;烧碱水溶液呈强碱性,腐蚀性极强,能破坏纤维素,毁坏有机组织,侵蚀皮肤、衣服,还能侵蚀玻璃、陶瓷以至极为稳定的金属铂;本工艺用氢氧化钠为工业用氢氧化钠执行标准：中华人民共和国国家标准GB209-2006 工业用氢氧化钠技术要求：1外观：固体包括片状、粒状、块状等氢氧化钠主体为白色,有光泽,允许微带顔色;液体氢氧化钠为稠状液体;2固体包括片状、粒状、块状等氢氧化钠应符合表3-7给出的指标要求;3液体氢氧化钠应符合表3-8给出的指标要求;4对于电解后直接作为商品的液体氢氧化钠的质量指标应与表3-8中IL-IT-Ⅱ所列的质量指标成相同比例；对于其他规格电解液蒸发后所生产的液体氢氧化钠的质量指标应与表3-8中IL-IT-I所列的质量指标成相同比例;5对于其他规格的液体氢氧化钠质量指标应与表3-8中的IL-DT-I所列的质量指标成相同比例;6对于其他规格的液体氢氧化钠质量指标应与表3-8中的IL-CT-I所列的质量指标成相同比例;说明：CT——通常指苛化法生产的氢氧化钠,但不限于此工艺;DT——通常指隔膜法生产的氢氧化钠,但不限于此工艺;IT——通常指离子交换膜法生产的氢氧化钠,但不限于此工艺;IL——液体氢氧化钠;IS——固体氢氧化钠;包装储运：固体烧碱用铁桶包装,片碱用塑料袋内衬薄膜袋;包装外应有明显“腐蚀品”标志;液体烧碱用铁桶或槽车装运;氢氧化钠属腐蚀品,危规编号：82001;;储存于干燥的地方,防止受潮;与酸类、铝、锡、铅、锌及其合金、爆炸物、有机过氧化物、铵盐及易燃物隔离储运;操作时必须穿戴防护用品;皮肤接触用大量水冲洗,如有灼伤送医院诊治;消防用水、砂土扑救,但须防止物品遇水产生飞溅、造成灼伤;7 次氯酸钠：次氯酸钠又名漂白水、安替福明;分子式：NaClO固体次氯酸钠在空气中极不稳定,只有在碱性状态时较稳定;商品次氯酸钠为碱性溶液,为微黄色液体,有氯的气味;含有效氯大于10%,游离碱NaOH%～%;能溶于水;有腐蚀性;一种叫“安替褔明”的溶液每100mL中含活性氯、氢氧化钠和32g碳酸钠;用作消毒剂、杀菌剂、除臭剂;本工艺用次氯酸钠为用氢氧化钠经氯化制得的次氯酸钠溶液;执行标准：中华人民共和国国家标准GB19106-2003 次氯酸钠溶液技术要求1外观：浅黄色液体;2次氯酸钠溶液应符合表3-9给出的要求：包装储运：坛装或罐装,包装上应有明显的“腐蚀品”标志;次氯酸钠属其他腐蚀品;危规编号：83501;;储存于低温、防热的库棚内;不可在阳光下曝晒,远离热源、火种;与自燃物、易燃物隔离储存;本品容易变质,不可久储,含碱度2%～3%的溶液可存放10～15天;8 磷酸三钠：磷酸三钠又名正磷酸钠;分子式：Na3PO4·12H2O工业磷酸三钠有无水物、一水物、十水物和十二水物等几种,我国主要产品是十二水物;本品无色或白色结晶;相对密度,熔点℃;在100℃时失去十一个结晶水而成一水物;溶于水,其水溶液呈强碱性对皮肤有一定的侵蚀作用,不溶于醇、二硫化碳等有机溶剂;本工艺用磷酸三钠是以纯碱、烧碱中和磷酸,经结晶而制得的磷酸三钠;HG/T2157-93 工业磷酸三钠技术要求：1外观：白色或微黄色结晶2工业磷酸本钠应符合表3-10的要求表3-10：包装储运：麻袋或编织袋内衬塑料袋包装;储存于通风干燥的仓间内,不使受潮;包状必须完好,防止露置于空气中,以免风化;与毒品隔离储运;9 硫代硫酸钠：硫代硫酸钠又名大苏达、海波,分子式：Na2S2O3·5H2O硫代硫酸钠为无色透明单斜晶系晶体;无臭,味咸;比重;加热至100℃,失去5个结晶水;易溶于水,不溶于醇,在酸性溶液中分解,具有强烈的还原性;在33℃以上的干燥空气中易风化,在潮湿空握中有潮解性;本工艺用硫代硫酸钠为工业硫代硫酸钠;HG/T2328-2006 工业硫代硫酸钠技术要求：1外观：无色或略带淡黄色透明单斜晶系晶体;2工业硫代硫酸钠应符合表3-11要求表3-11：包装储运：有麻袋、编织袋包装,内衬塑料袋;储存于干燥、阴凉的库房中;运输中避免曝晒或雨淋;不可与酸类、氧化剂共储混运;容易器必须密封,防止受潮溶化;如包装潮湿,说明内装物已起潮解作用,必须干燥包装分开堆放;不可储存于露天,对受潮包装要抓紧处理;失火时可用水、砂土扑灭;10 硫酸镁：七水硫酸镁又名硫苦、苦盐、泻利盐、泻盐;分子式：MgSO4·7H2O七水硫酸镁为白色细小的针状或斜柱形结晶;无臭、味苦,在干燥空气中易风化;比重;易溶于水微溶于乙醇,在℃溶于自身的结晶水中;受热分解,70～80℃时失去四分子结晶水,约250℃时失去所有的结晶水,成无水物;本工艺用硫酸镁为工业七水硫酸镁;执行标准：中华人民共和国化工行业标准HG/T2680-95 工业七水硫酸镁技术要求：1外观：白色或无色结晶颗粒或粉末;2工业七水硫酸镁应符合表3-12的要求表3-12：包装储运：编织袋内衬塑料袋包装;储于干燥阴凉处;防潮、防曝晒;11 盐酸：盐酸又名盐镪水、氢氯酸;分子式：HCl盐酸为氯化氢的水溶液;无色透明液体,工业盐酸为无色或浅黄色;工业盐酸为含HCl 31%的水溶液,相对密度;盐酸腐蚀性强,浓盐酸在空气中发烟,触及氨气会生成白色气雾,它的蒸气对动、植物有害;能与很多金属起化学反应,与金属氧化物、碱类和大部分盐类起化学作用;溶于水;本工艺用盐酸为用氯气和氢气合成的氯化氢气体,用水吸收制得的工业用合成盐酸;执行标准：中华人民共和国国家标准GB320-2006 工业用合成盐酸技术要求：1外观：工业用合成盐酸为无色或浅黄色透明液体;2工业用合成盐酸应符合表3-13给出的指标要求包装储运：大量运输时,用钢材内衬耐酸橡胶或聚氯乙烯硬板制的槽车、储罐、铁路槽车,少量的可用陶坛或塑料桶;包装要密封;盐酸属酸性腐蚀品,危规编号：81013;;储存于石棉瓦或玻璃瓦货棚,使用耐盐酸地坪,不可与硫酸、硝酸混放;操作人员穿戴酸防护服;消防用碱性物质如碳酸氢钠、碳酸钠等中和,也可用大量水扑救;12 氯化钙：无水氯化钙又称干燥氯化钙、雪种、氯化钙、水钙分子式：CaCl2无水氯化钙为白色多孔块状或粒状,也有蜂窝状;相对密度;熔点782℃,沸点1600℃以上;味微苦;空气中极易潮解;溶于水并放出大量热,其水溶液呈微酸性,也溶于醇、丙酮、乙酸;氯化钙的饱和水溶液在-37℃以下结冰;氯化钙有多种水合物,如六水物、二水物等;本工艺用氯化钙为工业氯化钙执行标准：中华人民共和国化工行业标准HG/T2327-2004 工业氯化钙技术要求：1外观：固体氯化钙为白色、灰白色或稍带黄色、红色的粉状、片状、颗粒状或块状固体；液体氯化钙为无色透明或稍微混浊的透明液体; 2工业氯化钙应符合表3-14要求表3-14：包装储运：纤维板桶、铁桶、编织袋内衬塑料袋包装;储存于干燥的仓间内,氯化钙吸湿性极强,容器必须密闭,防止受潮或雨淋;。
钒和钛的用途
钒和钛的用途
钒和钛是金属元素，因其独特的性质，被广泛用于工业、军事和医疗等领域。
1、钒：
钒是一种金属元素，它具有超强的耐热性能，能够承受高温，并且耐腐蚀，可以用于航空航天、汽车制造、船舶制造和电气设备等行业的高温零部件制造。
同时，它也用于建筑材料、能源工业和纪念品的制造。
另外，由于钒的强度和硬度也很高，因此也被广泛应用于刀具、工作工具和消防设备等。
2、钛：
钛具有强度和密度的优势，是一种十分重要的工业金属材料。
它用于精密机械元件制造、航空航天及船舶工业、汽车、化工设备及电子元件的制造。
此外，它也被应用到医疗设备的生产，如骨科植入物，因为它拥有优良的生物相容性。
另外，由于钛的耐蚀性以及轻质、高强度等特性，它也被用作电暖器元件、照明设备和固定装置等。
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第十一节 金属钛的性质
原子结构 ：钛位于元素周 期表中ⅣB族，原子序数为 22，原子核由22个质子和 20-32个中子组成。
• 物理性质： • 金属钛（海绵钛）为银灰色金属。 • 钛的密度为4.506-4.516克/立方厘米（20℃）。 • 熔点1668±4℃，熔化潜热3.7-5.0千卡/克原子，沸 点3260±20℃，汽化潜热102.5-112.5千卡/克原子， 临界温度4350℃，临界压力1130大气压。
第三节 V2O3的性质
• V2O3是灰黑色有光泽的结晶粉末；不溶于水及碱； 是强还原剂。 • 熔点很高(2070℃)。 • 具有导电性。
• 常温下暴露于空气中数月后，被氧化变成靓 青蓝色的VO2。
• 工业上制取方法：是用氢气、一氧化碳、氨 气、天然气、煤气等气体还原V2O5或钒酸铵 制取。
第四节 VO2的性质
• 二氧化钒是深兰色晶体粉末，温度超过 128℃时为金红石型结构。
• VO2是两性氧化物，溶于酸和碱。
• VO2是钒氧化物中研究最多的一种，原因在 于有金属—非金属转变的性质。
• 由于VO2的薄膜形态不易因反复相变而受到 损坏，因此，其薄膜形态受到了比其它粉体、 块体更为广泛的研究。
提拉法制备VO2薄膜
V6O13 (NH4)2O·3V2O5
• 除了偏钒酸铵外，五价钒(V5+)的铵盐还有很 多种，如：
• (NH4)2V4O11、(NH4)2V6O16、(NH4)4V6O17、 (NH4)4V10O27、(NH4)6V10O33、(NH4)2V12O31、 (NH4)6V14O38、(NH4)10V18O40、(NH4)6V20O53、
密度(g/cm3)： 金红石型4.261(0℃)，4.216(25℃)； 锐钛型3.881(0℃)，3.894(25℃)； 板钛型4.135(0℃)，4.105(25℃)。
• 熔点：金红石型1842±6℃，熔化热811J/g。
• 沸点：金红石型2670±6℃，气化热 (3762±313)J/g。
• TiO2是两性化合物，是一种十分稳定的化合 物，它在许多无机和有机介质中都有很好的 稳定性，它不溶于水和许多其他溶剂。
表 偏钒酸铵热分解条件及产物
温度/℃ 250 250 340
420～440 310～325
约200 约320 约400 约1000
350
400～500
200～240 320 400 225
气氛 空气和氧气NH3
空气 空气 空气 氧气 氢气 氢气 氢气 氢气 二氧化碳、氮或
氩 二氧化碳、氮或
氩 氮气和氢气 氮气和氢气 氮气和氢气
数据 50.9451 1890±10 3380 6.11 533.72 30.98 5.13 8.3×10-6 24.8～26.0 2.18～2.76×10-8 24.62 800～1000 立方
第二节 V-O系相图
O(原子分数)%
★ 由氧-钒二元相图可知，钒有多种氧化物。 在V2O3和V2O4 之间，存在着可用通式
• TiO2不溶于水，可溶于热的浓硫酸、硝酸和 苛性碱中。
• TiO2在自然界中存在三种同素异形体，即金 红石型、锐钛型和板钛型三种。
• 工业上TiO2多数由偏钛酸煅烧而成： • H2TiO3==TiO2+H2O
• 工业上生产钛白的方法：硫酸法和氯化法。
第十三节 低价钛（Ti2O3、Ti3O5）的性质
•V2O5+3Na2CO3→2Na3VO4+3CO2 •V2O5+2Na2CO3→2Na4V2O7+2CO2
•V2O5+Na2CO3→2NaVO3+CO2
因为在V2O5晶格中比较稳定地存在着脱除氧原子 而得的阴离子空穴，因此在700～1125℃范围内，可 逆地失去氧，这种现象可解释为V2O5的催化性质。
水蒸气
分解产物 V2O5
(NH4)2O·3V2O5 (NH4)2O·V2O4·5V2O5
NH3，V2O5 V2O5
(NH4)2O·3V2O5 (NH4)2O·V2O4·5V2O5 V6O13，V2O3，V2O4 (NH4)2O·V2O4·5V2O5
V6O13
(NH4)2O·3V2O5 (NH4)2O·V2O4·5V2O5
• 钛作为结构材料所具有的良好机械性能，就是通过 严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达 到的。
• 化学性质： • 钛在较高的温度下， 可与许多元素和化合 物发生反应。
◇ HF和氟化物 • ◇ HCl和氯化物 • ◇ 硫酸和硫化氢 • ◇ 硝酸和王水
第十二节 TiO2（钛白）的性质
•TiO2（钛白）是一种白色粉末。 •主要物理性能如下：
• 钛的导热性和导电性能较差，近似或略低于不锈钢， 钛具有超导性，纯钛的超导临界温度为 0.38-0.4K。
• 在25℃时，钛的热容为0.126卡/克原子·度，热焓 1149卡/克原子，熵为7.33卡/克原子·度。
• 金属钛是顺磁性物质，导磁率为1.00004。
• 钛具有可塑性，高纯钛的延伸率可达50-60%，断 面收缩率可达70-80%，但强度低，不宜作结构材料。
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。 工业上钒氧化物主要是以五氧化二钒、
四氧化二钒和三氧化二钒，特别是五氧化二 钒的生产尤为重要。它们的主要性质列于下 表。
表 钒氧化物的性质
氧化物 V2O2 V2O3
2V2O52V2O4+O2
• V2O5可用偏钒酸铵在空气中于500℃左右分解 制得。
• V2O5是最重要的钒氧化物，工业上用量最大。 工业五氧化二钒的生产，用含钒矿石、钒渣、 含碳的油灰渣等提取，制得粉状或片状五氧化 二钒。它大量作为制取钒合金的原料，少量作 为催化剂。
第六节 偏钒酸铵的性质
• 偏钒酸铵(NH4VO3)是白色或带淡黄色的结晶粉末， 在水中的溶解度较小。 • 偏钒酸铵是工业上生产V2O5的中间产物。 • 偏钒酸铵在真空中加热到135℃开始分解，超过 210℃时分解生成V2O4和V2O5。
第九节 钒铝性质
• VAl 合金常温下为银灰色金属。 • VAl化合物有不同的晶系：
钒铝合金
•(1)VAl3：正方晶格， 晶格常数a=0.5345nm， c=0.8322nm，c:a=1.577。 •(2)VAl11：面心立方晶格，晶格常数a=1.4586nm。 •(3)VAl6：六方晶格，晶格常数a=0.7718nm， c=1.715nm。 •(4)V5Al8：体心立方晶格，晶格常数a=0.9270nm。
55-60. 0.3
C ﹤0.2 0.15 0.15 ﹤0.06 0.05
0.1
密度 g/cm3
6.7 7.0 6.4 6.1 5.2 3.8
熔化温度 ℃
1450 1450-1600 1680-1800
1910 1850-1870 1500-1600
• 第十节 钒的毒性
• 钒作为一种微量元素存在于所有的动植物的组织中， 钒是人体内必需的微量元素之一，对人体的正常代谢 有促进作用。 • 钒及其化合物通常具有毒性，随化合物价态升高而 毒性增大，其中五价钒(Ⅴ)的化合物毒性最大。 • 一般从事钒工艺生产的工作人员，并未发现致癌和 致畸变的记载。
• Ti2O3和Ti3O5均由TiO2在高温下还原而获得。 • Ti2O3是一种紫黑色粉末。 • 在高钛渣中存在的Ti3O5是一种黑色粉末。 • Ti2O3密度为4.60g/cm3，25℃为4.53g/cm3。熔点 1889℃，熔化热为6.35kJ/g。 • α-Ti3O5密度为4.57g/cm3，β-Ti3O5密度为 4.29g/cm3。
V2O4 V2O5
晶系，颜色
比 重
熔点 /℃
溶解性
等轴 ，浅灰 5.76 1790
不溶水、 溶于酸
1970 菱形， 黑 4.87 ～
2070
不溶水、 溶于HF及HNO3
正方 ，兰黑
4.2 ～
1545 ～
微溶水、溶于酸及碱、不溶乙 醇
4.4 1967
斜方， 橙黄
3.35 7
650～ 690
微溶水、溶于酸及碱、不溶乙 醇
(NH4)8V26O69等。
• 工业生产五氧化二钒时，采用酸性铵盐沉钒时，在不 同钒浓度和pH值等沉钒条件下，可以得到上述的钒酸 铵沉淀，通常称之为多钒酸铵(英文缩写为APV)，是制 取V2O5的中间产品，多为橙红色或橘黄色，也称为”黄 饼”。
• APV在水中的溶解度较小，随着温度升高，溶解度降 低。
• APV在空气中煅烧脱氨后，得到工业五氧化二钒。
第七节 钒的某些二元非金属化合物
钒的主要二元非金属化合物性质列于下表中。
名称 分子式
碳化物
氮化物 硅化物
V2C VC
VN
V3Si V5Si3 VSi2
颜色
暗黑 暗黑 灰紫
熔点， ℃
2200 2830
2050
1350 2150 1750
密度，g/cm3
第五节 V2O5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(约0.07g/L)，溶液呈微黄色。 • V2O5大约670℃熔融，冷却时结晶成黑紫色正交晶系
的针状晶体。
片状五氧化二钒
粉状五氧化二钒
•V2O5是两性氧化物，与Na2CO3一起共熔得到 不同的可溶性钒酸钠。
• 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下表所示：
表 金属钒的物理性质