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(fan),英文名字是vanadium吗,元素符号 V,银白色金属,在元素周期表中属VB族,原子序数23,原子量50.9414,体心立方晶体,常见化合价为+5、+4、+3、+2。钒的熔点很高,常与铌、钽、钨、钼并称为难熔金属。有延展性,质坚硬,无磁性。具有耐盐酸和硫酸的本领,并且在耐气、耐盐、耐水腐蚀的性能要比大多数不锈钢好。于空气中不被氧化,可溶于氢氟酸、硝酸和王水。

钒的发现历史

钒先后被两次发现。第一次是在1801年由墨西哥城的矿物学教授节烈里瓦发现的。他发现它在亚钒酸盐样本中,这个样本就是Pb5(VO4)3Cl,由于这种新元素的盐溶液在加热时呈现鲜艳的红色,所以被取名为“爱丽特罗尼”,即“红色”的意思,并将这种物品送到巴黎。然而,法国化学家推断它是一种被污染的铬矿石,所们公认。 

第二次发现是在1830年,瑞典化学家塞夫斯特伦 [2]  ( Sefstrom.N.G,1787-1845)在研究斯马兰矿区的铁矿时,用酸溶解铁,在残渣中发现了钒。因为钒的化合物的颜色五颜六色,十分漂亮,所以就用古希腊神话中一位叫凡娜迪丝“Vanadis”的美丽女神的名字给这种新元素起名叫“Vanadium”。中文按其译音定名为钒。塞夫斯特伦、维勒、贝采里乌斯等人都曾研究过钒,确认钒的存在,但他们始终没有分离出单质钒。后来到了1830年写佛寺特勒木在由瑞典铁矿石提炼出的铁中发现了它,并肯定这是一种新元素称之为钒,他能够证明它是一种新的元素,并因此击败了一位与他竞争的化学家,来自在锡马潘(墨西哥)的沃勒(Friedrich Wöhler),他也在对另一种钒矿石进行研究。 

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” 。

1869年英国化学家罗斯科(Roscoe.H.E,1833-1915)用氢气还原二氧化钒,才第一次制得了纯净的金属钒,而且他证明了之前的金属样本其实是氮化钒(VN)。  

1939年,在俄罗斯的彼尔姆斯克的含铜砂岩中也发现了钒。

钒的矿藏分布

世界上已知的钒储量有98%产于钒钛磁铁矿。除钒钛磁铁矿外、钒资源还部分赋存于磷块岩矿,含铀砂岩,粉砂岩,铝土矿,含碳质的原油、煤、油页岩及沥青砂中。

世界钒钛磁铁矿的储量很大,并且集中在少数几个国家和地区,包括:独联体、美国、中国、南非、挪威、瑞典、芬兰、加拿大、澳大利亚,并且集中分布在南非洲、北美洲等地区。根据1988年美国矿业局统计资料表明,世界钒储量基础为1.6亿吨(以钒计)。按目前的开采量计算,世界现探明的钒资源可供开采150年。从储量基础看,南非占46%,独联体占23.6%,美国占13.1%,中国占11.6%,其它国家的总和不足6%。 

矿物有钒酸钾铀矿、褐铅矿和绿硫钒矿、石煤矿等。中国是钒资源比较丰富的

国家,钒储量为2055万吨(以V2O5计)主要赋存钒钛磁铁矿中,且集中分布在四川的攀枝花市、河北承德市。攀枝花钒储量为1295万吨,占中国钒储量的63%。

钒的储存运输

储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与氧化剂、酸类、食用化学品分开存放,切忌混储。配备相应品种和数量的消防器材。储区应备有合适的材料收容泄漏


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钒的理化性质
钒的物理化学性质
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物理性质

钒是一种银灰色的金属。熔点1890±10℃,属于高熔点稀有金属之列。它的沸点3380℃,纯钒质坚硬,无磁性,具有延展性,但是若含有少量的杂质,尤其是氮,氧,氢等,能显著降低其可塑性。 

原子体积(立方厘米/摩尔)8.78

相对原子质量50.94

莫氏硬度7

声音在其中的传播速率(m/s)4560

密度(g/cm3)5.96

熔点1890±10℃

沸点3000℃

原子序数23

质子数23

中子数37

电子数23

晶体结构:晶胞为体心立方晶胞,每个晶胞含有2个金属原子。 [5] 

晶胞参数:

a = 303 pmα = 90°

b = 303 pmβ = 90°

c = 303 pmγ = 90°

化学性质

基本性质

钒的性质和钽以及铌相似,英国化学家罗斯科研究了它的性质,确定它与钽和铌相似,这为它们三个在元素周期表中共建一个分族建立了基础。钒属于中等活泼的金属,化合价+2、+3、+4和+5。其中以5价态为最稳定,其次是4价态,五价钒的化合物具有氧化性能,低价钒则具有还原性。钒的价态越低还原性越强。电离能为6.74电子伏特,具有耐盐酸和硫酸的本领,并且在耐气、耐盐、耐水腐蚀的性能要比大多数不锈钢好。钒空气中不被氧化,可溶于氢氟酸、硝酸和王水。 [6] 

所属周期4

所属族数VB

电子层分布2-8-11-2

电子层2-8-11-2

价电子排布K-L-M-N

氧化态V+3, V+4, V+5 ,V-3, V-1, V0, V+1, V+2

外围电子层排布3d3 4s2

核电荷数23

电离能(kJ /mol):

M - M+ 650

650

M+ - M2+1414

M2+ - M3+2828

M4+ - M5+6294

M5+ - M6+12362

M6+ - M7+14489

M7+ - M8+16760

M8+ - M9+19860

M9+ - M10+22240

化合物

钒能分别以二、三、四、五价于氧结合,形成四种氧

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工业用途

在钢中加入百分之几的钒,就能使钢的弹性、强度大增 ,抗磨损和抗爆裂性极好,既耐高温又抗奇寒,难怪在汽车、航空、铁路、电子技术、国防工业等部门,到处可见到钒的踪迹。此外,钒的氧化物已成为化学工业中最佳催化剂之一,有“化学面包”之称。主要用于制造高速切削钢及其他合金钢和催化剂。把钒掺进钢里,可以制成钒钢。钒钢比普通钢结构更紧密,韧性、弹性与机械强度更高。钒钢制的穿甲弹,能够射穿40厘米厚的钢板。但是,在钢铁工业上,并不是把纯的金属钒加到钢铁中制成钒钢,而是直接采用含钒的铁矿炼成钒钢。 

钒具有众多优异的物理性能和化学性能,因而钒的用途十分广泛,有金属“维生素”之称。最初的钒大多应用于钢铁,通过细化钢的组织和晶粒,提高晶粒粗化温度,从而起到增加钢的强度、韧性和耐磨性。后来,人们逐渐又发现了钒在钛合金中的优异改良作用,并应用到航空航天领域,从而使得航空航天工业取得了突破性的进展。随着科学技术水平的飞跃发展,人类对新材料的要求日益提高。钒在非钢铁领域的应用越来越广泛,其范围涵盖了航空航天、化学、电池、颜料、玻璃、光学、医药等众多领域。 

钒“现代工业的味精”,是发展现代工业、现代国防和现代科学技术不可缺少的重要材料。钒在冶金业中用量最大。从世界范围来看,钒在钢铁工业中的消耗量占其生产总量的85%。与此同时,钒在化工、钒电池、航空航天等其它领域的应用也在不断扩展,且具有良好发展前景。

钒在钢铁工业中主要用作合金添加剂,钢铁工业的发展变化对预测钒的需求至关重要。也就是说,钢铁对钒的需求趋势决定了钒工业的命运。

中国钢产量大约6亿吨,平均每吨钒的消费强度增加10g,折合五氧化二钒约为1.1万吨。而在美国,碳素钢和高强度低合金钢是钢铁工业中钒用量最大的钢种,占钢铁工业钒用量的60%以上,其次是高合金钢。

钒电池是目前发展势头强劲的优秀绿色环保蓄电池之一(它的制造、使用及废弃

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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 [13]  。

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 [14]  。


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。


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