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;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。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3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。它与其他VB族金属一样,具有体心立方结构,没有任何晶型变化,致密钒的外观呈浅灰色,熔点较高,在冶金分类上与同一副族的铌和钽同属于稀有高熔点金属。
钒在合金中的应用
钒和钛组成重要的金属合金Ti-6A1-4 V、用于飞机发动机、宇航船舱骨架、、军舰的水翼和引进器、蒸汽涡轮机叶片、火箭发动机壳等。此外,钒合金还应用于磁性材料、硬质合金、超导材料(如V3Ga)及核反应堆材料等领域。
钒在电池中是以钒的氧化物形式作正极,如把V2O5和V6O13用作锂电池的正极。钒电池的优点是可在常温下安全使用,电解液和电池使用寿命均长,制造成本低。日本电池用V2O5的消费量约为5000t/a,约占世界V2O5总消费量的10%。
此外,在美国、澳大利亚和我国的攀钢、承钢也在研究钒在蓄电池中的应用,如果未来钒电池能够推广,将是钒金属的另一个需求增长极。
以髙纯度的粉末为原料,用还原反应制备所需的二氧化钒和三氧化:钒。其中,三氧化二钒是通过氢气直接还原来生成的。而制各二氧化钒的方法有如卜儿种:
1)氢气直接还原。
2)碳(炭黑或石墨)以一定的摩尔比混和在惰性气体保护下还原。
3)铜做还原剂还原。
炭黑和石墨还原效果相似,但它们还原五氧化■钒的蕞终产物分别是二氧化钒和五氧化三钒,制备二氧化钒理想条件是:在氮气/气保护下,将炭黑和五氧化■钒的混和粉末(C:v205=l:2)加热到600。C处理3h,然后升温到800.850。C热处理5h,蕞终随炉冷却。正钒酸盐溶于水中电离成Na和正钒酸根VO4,水溶液的pH值大约为12。
钒检测方法:钒的测量方法:N-酸-邻-羟胺分光光度法;催化极谱法。
工程控制:密闭操作,局部排风。
呼吸系统防护:空气中粉尘浓度超标时,必须佩戴过滤式防尘呼吸器。紧急事态抢救或撤离时,应该佩戴空气呼吸器。
眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。
身体防护:穿防毒物渗透工作服。
手防护:戴橡胶手套。
其他防护:工作场所禁止吸烟、进食和饮水,饭前要洗手。工作完毕,淋浴更衣。保持良好的卫生习惯。