钒 Vanadium
- 钒，英文名称：Vanadium，银白色金属，元素符号是V，在元素周期表中属VB族，原子序数23，原子量50.9414，属于过渡金属。钒的熔点很高（1890℃），沸点为3380℃，密度为6.110 g/cm³。与铌、钽、钨、钼并称为难熔金属。有延展性，质坚硬，无磁性。在空气中不易氧化，可溶于氢氟酸、硝酸和王水。不易腐蚀，在碱、硫酸和盐酸中也相当稳定。钒常以钒铁、钒化合物和金属钒的形式广泛应用于冶金、宇航、化工和电池等行业。自然界中，钒很少形成独立的矿物，主要赋存于钒钛磁铁矿、磷酸盐岩、含铀砂岩和粉砂岩中，此外还有大量的钒赋存于铝土矿和含碳物质中（如石油、煤）。
钒的发现简史和产业发展
【钒的发现】
- 1801年，墨西哥矿物学家德尔•里奥在研究铅矿时，发现了一种化学性质与铬、铀相似的新元素，其盐类在酸中加热时呈红色，故名为红色素。实际上是钒。
- 1830年，瑞典化学家尼尔斯•格•塞夫斯特姆，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。
- 1834年，在俄罗斯别列召夫斯克矿山的铅矿中发现了钒。
- 1840年，俄罗斯矿物工程师苏宾写道“含铜生铁、黑铜、铜锭是含钒合金，由于钒的存在，使它们具有较高的硬度”。
- 1867年，英国化学家娄斯科用氢还原氯化钒(VCl3)，首次制得金属钒。
- 1939年，在俄罗斯的彼尔姆斯克的含铜砂岩中也发现了钒。
- 钒的名字来源
- 在很久以前，在遥远的北方住着一位美丽的女神名叫凡娜迪丝。有一天，一位远方客人来敲门，女神正悠闲地坐在圈椅上，她想：他要是再敲一下，我就去开门。然而，敲门声停止了，客人走了。凡娜迪丝想知道这个人是谁，怎么这样缺乏自信？她打开窗户向外望去，哦，原来是个名叫沃勒的人正走出她的院子。几天后，女神再次听到有人敲门，这次的敲门声持续而坚定，直到女神开门为止。这是个年轻英俊的男子，名叫塞弗斯托姆。女神很快和他相爱，并生下了儿子——钒。这个故事虽然生动，却并不十分确切。原来，第一次敲门的是墨西哥化学家里奥，第二次才是德国化学家沃勒。他们虽然发现了新元素，但不能证实自己的发现，甚至误认为这种元素就是“铬”。而塞弗斯托姆，通过锲而不舍的努力，才从一种铁矿石中得到了这种新元素，并以凡娜迪丝女神(Vanadis)之名命名为“钒”。
【钒的应用历史】
- 在发现钒这种金属后，人们慢慢了解到了它的性质，并开始将它应用到人们的生活当中。1882年，英国列•克鲁佐特钢铁公司用含钒1.1%的炼钢炉渣制得钒的磷酸盐，年产量约60t。用户是生产苯胺黑的染料厂。
- 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。
- 到目前为止,世界上生产钒的矿石主要以钒钛磁铁矿为主,在俄罗斯、南非、中国、澳大利亚及美国等国家都有丰富的钒钛磁铁矿资源,此外在钒铀矿、铝土矿、磷岩矿、碳质页岩、石油燃烧灰渣、废催化剂等均可作为回收钒的资源。
【钒的产业发展】
- 随着含钒页岩双循环高效氧化提钒技术发展，国内钒的开采量也在不断增加，这项技术突破了含钒页岩低价钒难以氧化转价的技术难关和环境瓶颈，可有效利用我国低品位含钒页岩资源，扩大可利用钒资源储量近100亿吨，极大地促进我国钒行业的发展。
- 虽然我国钒产业发展取得了长足进步，但在资源保障、综合利用、产品档次和工艺技术等方面的问题依然突出。在资源开采方面，仍存在一矿多采、大矿小开、采富弃贫等现象。钒钛磁铁矿中，钒资源综合利用率仅为47%、钛资源回收率不足14%。石煤提钒水平较低，存在共伴生稀有金属未实现规模化回收的现象。在产业布局方面，国内上海、山东、陕西、贵州、河南等钒钛资源深加工地区的资源保障程度低，难以形成规模经济，布局分散，物流成本高，产业链短。在产品结构方面，目前钒产品以初级产品为主，大量出口原料性钒产品(五氧化二钒)。
- 钒功能材料等高端产品的研发和生产尚处于起步阶段，多数企业自主创新基础薄弱，至今没有引领全球钒产业的龙头企业。工艺装备方面，绝大多数企业采用钠化焙烧—浸出—铵盐沉钒工艺，但提钒废水的处理仍是一个难题。此外，目前我国从石煤中提取钒的工艺相对比较落后。
- “十二五”期间，随着我国经济结构转型，传统产业升级加快，战略性新兴产业、太阳能发电等行业迅速发展，对钒基合金、钒功能材料等关键品种的需求量将大幅增长，对企业的研发能力和品种质量要求将越来越高。
- 国内钒行业发展建议
- 1、拓展钒的应用领域，发展高技术钒产品，加快钒在电池、超导等高技术行业的应用研发。
- 2、引导企业发展钒产品深加工。从政策上或相关行业(如建筑行业)标准上，加大力度鼓励高钒钢的使用，推动高钒钢技术的升级，向国际水平靠拢。
- 3、加强国内钒产业的监管与整合力度，从规模与环保上设定行业准入门槛。对那些不合法的投机者，进行严厉打击，以保护矿脉的完整性与可开采性，确保市场秩序。
- 第85届国际钒技术委员会会员大会在京召开(2013年9月25日)，大会分析认为，未来五年,全球钒产品的市场消费结构不会有较大的改变,仍然是钢铁(90-93%)、有色合金(4-5%)、化学与功能材料(3-4%)三大应用领域,但产品品种将在延伸的基础上更加系列化、多样化、功能化, 钒产品的制造、消费与研发中心将转移至中国,中国高端钒产品将会基本实现国产化,钒氮合金与钒功能材料的消费比例将会进一步增加，中国国内钒产品的市场消费总量将会由目前的5～6万吨/年,增长到2015年的8～9万吨/年；全球钒产品的市场消费总量将会由目前的12-13万吨/年,提高到16-18万吨/年(2015年)；钒电池储能技术预计在2018年左右开始形成产业化应用，届时钒产品市场又将增加一大消费领域，世界钒产业的前景将更加光明。
