2、金屬釩的性質:釩是一種銀白色金屬,元素符號是V,在元素周期表中屬VB族,原子序數23,原子量50.9414,屬於(yu) 過渡金屬。釩的熔點很高(1890℃),沸點為(wei) 3380℃,密度為(wei) 6.110 g/cm3,與(yu) 铌、鉭、鎢、鉬並稱為(wei) 難熔金屬。有延展性,質堅硬,無磁性。在空氣中不易氧化,可溶於(yu) 氫氟酸、硝酸和王水,不易腐蝕,在堿、硫酸和鹽酸中也相當穩定。
3、釩礦類型:在自然界中,釩很難以單一體(ti) 存在,主要與(yu) 其他礦物形成共生礦或複合礦。目前發現的含釩礦物有70多種,但主要的礦物有以下3種:釩鈦磁鐵礦(世界上除美國從(cong) 鉀釩鈾礦中提釩外,其他主要產(chan) 釩國家中都從(cong) 釩鈦磁鐵礦中提取釩);鉀釩鈾礦(美國等地是這種礦物的主要產(chan) 地);石油伴生礦(這種礦寄生在原油中,中美洲國家擁有大量的石油伴生礦,這種資源已日益顯示出其重要性)。現在已探明的釩資源儲(chu) 量的98%賦存於(yu) 釩鈦磁鐵礦中,V2O5含量可達1.8%。
3.1 釩鈦磁鐵礦
釩鈦磁鐵礦屬於(yu) 等軸晶係的氧化物礦物,晶體(ti) 常呈八麵體(ti) 和菱形十二麵體(ti) ,集合體(ti) 呈粒狀或塊狀,鐵黑色,金屬光澤-半金屬光澤,不透明,無解理;莫氏硬度5.5~6;比重4.8~5.3g/cm3。理論化學成分Fe 30.55%,TiO2 10.42;V2O5 1.8%。
釩鈦磁鐵礦
3.2 釩鉀鈾礦
通常呈粉末塊狀。鮮黃或淡黃綠色,玻璃光澤,硬度2~2.5,比重4.46,具強放射性。易溶於(yu) 稀酸中。分布於(yu) 有機質沉積岩的風化帶(主要是砂岩),或見於(yu) 沉積鈾礦床的氧化帶中,是提取鈾、釩及鐳的礦物原料。成分K2[UO2]2[VO4]2·3H2O,純釩鉀鈾礦可含53%的鈾和12%的釩。
釩鉀鈾礦
4、釩礦床類型:我國釩礦資源主要有兩(liang) 種形式,即釩鈦磁鐵礦和含釩石煤。
4.1 釩鈦磁鐵礦礦床
礦體(ti) 總厚度幾十米到二三百米不等,延深達千米以上。礦石構造呈致密塊狀、條帶狀及浸染狀,具海綿隕鐵結構、固溶體(ti) 分解結構等。礦石金屬礦物主要是含釩、鈦磁鐵礦(由鈦鐵礦、鎂鋁尖晶石、鈦鐵礦石、磁鐵礦組成的礦物),釩在磁鐵礦中呈固溶體(ti) ,而鈦主要以鈦鐵礦固溶體(ti) 存在於(yu) 磁鐵礦中。此外,有少量獨立粒狀鈦鐵礦及少量磁黃鐵礦和少量鈷、鎳、銅等硫化物;脈石礦物,主要為(wei) 輝石、基性斜長石,其次為(wei) 橄欖石、磷灰石等。礦石成分含全鐵(TFe)20%~45%,TiO2 3%~16%,V2O5 0.15%~0.5%,Cr2O3 0.1%~0.38%,並伴生有微量銅、鈷、鎳、镓、錳、硒、碲、鈧及鉑族元素。此類礦床除提取鐵外,還是釩、鈦金屬的重要來源。其他多種組分也可綜合回收利用。
5、釩的用途:釩是一種重要的合金元素,主要用於(yu) 鋼鐵工業(ye) 。含釩鋼具有強度高,韌性大,耐磨性好等優(you) 良特性,因而廣泛應用於(yu) 機械、汽車、造船、鐵路、航空、橋梁、電子技術、國防工業(ye) 等行業(ye) ,其用量約占釩消耗量的85%,鋼鐵行業(ye) 的用量在釩的用途中占最大比重。鋼鐵行業(ye) 的需求直接影響到釩市場行情。大約有10%的釩用於(yu) 生產(chan) 航天工業(ye) 所需的鈦合金。釩在鈦合金中可以作為(wei) 穩定劑和強化劑,使鈦合金具有很好的延展性和可塑性。此外,釩在化學工業(ye) 中主要作為(wei) 催化劑和著色劑。釩還被用於(yu) 生產(chan) 可充電氫蓄電池或釩氧化還原蓄電池。
5.1 鋼鐵行業(ye)
85%左右的金屬釩是以釩鐵和釩氮合金的形式被添加於(yu) 鋼鐵生產(chan) 中,以提高鋼的強度、韌性、延展性和耐熱性。含釩的高強度合金鋼廣泛應用於(yu) 輸油/氣管道、建築、橋梁、鋼軌等生產(chan) 建設中。
含釩鋼鐵合金
5.2 航天工業(ye)
8~10%的金屬釩以鈦-鋁-釩合金的形式被用於(yu) 飛機發動機、宇航船艙骨架、導彈、蒸汽輪機葉片、火箭發動機殼等方麵。此外釩合金還應用於(yu) 磁性材料、硬質合金、超導材料及核反應堆材料等領域。
釩用於(yu) 航天航空
5.3 化工行業(ye)
在化工領域,釩主要用作製造硫酸和硫化橡膠的催化劑,也用於(yu) 抑製發電廠中產(chan) 生氧化亞(ya) 氮。其它化工釩製品則主要用於(yu) 催化劑、陶瓷著色劑、顯影劑、幹燥劑等。
釩用於(yu) 陶瓷顯色
5.4 全釩液流電池
全釩液流電池是一種新型清潔能源存儲(chu) 裝置,其研究始於(yu) 20世紀80年代的澳大利亞(ya) 新南威爾士大學。在美國、日本、澳大利亞(ya) 等國家有應用驗證,與(yu) 其它化學電源相比,釩電池具有功率大、容量大、效率高、 壽命長、響應速度快、可瞬間充電、安全性高和成本低等明顯的優(you) 越性,被認為(wei) 是太陽能、風能發電裝置配套儲(chu) 能設備、電動汽車供電、應急電源係統、電站儲(chu) 能調峰、再生能源並網發電、城市電網儲(chu) 能、遠程供電、UPS係統等領域的優(you) 先選擇。
全釩液流電池
6、釩礦儲(chu) 量與(yu) 分布:根據美國地質調查局(USGS)不完全統計,2015年全球釩資源量已超6300萬(wan) 噸,全球釩儲(chu) 量約1500萬(wan) 噸,主要分布在中國、南非和俄羅斯。中國蘊含510萬(wan) 噸釩資源儲(chu) 量,占全球總量的34%,居世界第一。目前國際市場上主要的釩供應國為(wei) 中國、南非和俄羅斯。
中國釩資源很豐(feng) 富,是全球釩資源儲(chu) 量大國。我國釩資源廣泛分布於(yu) 19個(ge) 省市(區),但主要集中在四川攀枝花地區和河北承德地區,尤其是攀枝花地區的釩資源最為(wei) 豐(feng) 富。我國釩礦資源主要有兩(liang) 種形式,即釩鈦磁鐵礦和含釩石煤。最新勘查表明(國土資源部2013年數據),僅(jin) 攀枝花市境內(nei) 釩鈦磁鐵礦保有儲(chu) 量達237.43億(yi) 噸,其中釩資源儲(chu) 量達1862萬(wan) 噸,居國內(nei) 第一、世界第三。湖南、廣西、甘肅,湖北等省份也有釩資源的分布。近年來,四川省地勘基金助力地質找礦,全省地質找礦取得明顯成效。截至2012年底,探獲釩鈦磁鐵礦44億(yi) 噸、鈦16360萬(wan) 噸、釩800萬(wan) 噸。
另外中國還擁有豐(feng) 富的石煤釩資源,屬於(yu) 低品位的含釩資源,石煤釩礦的含釩量與(yu) 世界非石煤釩礦資源總儲(chu) 量相當,含釩石煤主要分布在我國湖南、廣西、湖北等省。石煤總儲(chu) 量618.8億(yi) 噸,其中已探明工業(ye) 儲(chu) 量39億(yi) 噸,五氧化二釩含量大於(yu) 0.5%的儲(chu) 量為(wei) 7707.5萬(wan) 噸。
金屬釩價(jia) 格: 2400元/kg
釩鐵價(jia) 格: V50 50000元/噸
五氧化二釩 V2O3=98% 95000元/噸
9.1 釩對人體(ti) 健康的影響
釩是人體(ti) 必需的微量元素,對維持機體(ti) 生長發育,促進骨骼及牙齒生長,促進造血功能,增加身體(ti) 免疫力等有重要作用。適量的釩,還能降低血糖、血壓、血脂,增加心肌收縮力,預防心髒病的發生。目前研究者們(men) 最為(wei) 關(guan) 注的是其降糖功能,胰島素是人體(ti) 內(nei) 唯一降低血糖的激素,釩不僅(jin) 具有胰島素作用,還可保護胰島細胞,降低體(ti) 內(nei) 血糖。人身體(ti) 中的釩每天也會(hui) 通過尿液流失一部分。
9.2 釩中毒
金屬釩的毒性很低,但是釩的化合物對人和動物有中度和高度毒性,常見的釩化合物有三氧化二釩(V2O3)、五氧化二釩(V2O5)、三氯化釩(VCl3)、偏釩酸銨(NH4VO3)等。其毒性作用與(yu) 釩的價(jia) 態,溶解度,攝取的途徑等有關(guan) 。價(jia) 態越高,毒性越大。
急性釩中毒常由短時間內(nei) 吸入高濃度含釩化合物的粉塵或煙霧引起,以眼和呼吸道粘膜刺激症狀為(wei) 主要臨(lin) 床表現。中毒症狀一般較輕,重者亦可致心、腎、胃腸及中樞神經係統功能損害。釩在人體(ti) 內(nei) 不易蓄積(但每天攝入10mg以上或每克食物中含釩10~20微克,可發生中毒),故臨(lin) 床上釩中毒多為(wei) 急性中毒。
9.3 釩中毒急救處理
1. 立即離開染毒現場,安靜保暖休息。必要時給氧氣吸入。
2. 主要對症處理,如咳嗽、咯痰者用鎮咳祛痰劑,喘息者用支氣管擴張劑。聞及肺部濕性囉音者,用抗生素防治繼發性肺部感染等。
3. 解毒驅釩可試用大劑量維生素C 4~5g,或依地酸二鈉鈣1g加50%葡萄糖注射液20~40 ml稀釋後靜脈注射。口服氯化銨片0.3~0.6 g,每日3次,可使尿液酸化,加速釩的排泄。
4. 有明顯皮膚損害者,可用清水將局部洗淨後,塗以膚輕鬆等藥膏,同時內(nei) 服異丙嗪、息斯敏,噻庚啶等抗過敏藥。
5. 作業(ye) 場所加強通風排毒,作業(ye) 人員帶防毒口罩。嚴(yan) 重的慢性呼吸係統疾病、嚴(yan) 重影響肺功能的胸廓、胸膜疾病、嚴(yan) 重慢性皮膚疾病、明顯的心血管疾病者禁止接觸釩的工作。