釩
銅臭 / 2022-08-06
一、釩的存在和提煉
釩在地殼中的含量占第23位，比鋅、銅、鉛那些普通元素要多些。它在自然界中的存在很分散，大多數(shù)的巖石中都含有釩。釩主要以三價(jià)及五價(jià)兩種狀態(tài)存在于礦石中。三價(jià)釩離子的半徑接近三價(jià)鐵離子，前者為0.65Å,后者為0.667Å，因此三價(jià)釩幾乎不生成自己的礦物而分布在鐵礦或鋁礦中。釩鈦鐵礦中的釩就是以這種形式存在的。
五價(jià)釩一般形成獨(dú)立的礦物一釩酸鹽， 常與鈾和磷共生。釩又存在于某些煤、瀝青、石油中;它們的灰渣是提煉釩的原料。最 重要的釩礦有:綠碗釩礦VS?(或V?S?);鉛釩礦(或稱褐鉛礦) Pb?[VO?]?Cl; 釩云母KV?[AISizO??] (OH)?;釩酸鉀鈾礦K?[UO?]?[VO?]?·3H?O等。
由于釩礦種類繁多，就要加以不同的處理，可以歸納為三種方法:(1)堿法;(2)酸法;(3)氯化焙燒法。用苛性堿或堿金屬碳酸鹽與五價(jià)釩礦石熔融，得可溶性的堿金屬釩酸鹽M???VO?,加以瀝取。但是若有鈣存在，那末就有不溶物Ca(VO?)?出現(xiàn)，就需要用碳酸鈉處理，
Ca(VO?)?+Na?CO?=CaCO?+2NaVO?
使釩進(jìn)入溶液中。
酸法是用碗酸(加亞硫酸)或鹽酸來處理釩礦石，使四價(jià)釩成VOSO?或VOCI?溶解出來。
在氯化法中，用食鹽和釩礦在空氣中焙燒，這時(shí)礦石中所含的V?O?發(fā)生下列反應(yīng):
V?O?+2NaCl+1/2O?=2NaVO?+Cl?
如果礦內(nèi)含鈣，也需要作上述的處理。酸化釩酸鹽得五氧化二釩。
為著制造釩鐧，首先制備“鐵釩”合金。先由礦石制造“釩渣”，然后和鐵一起，用鋁還原:
3V?O?+10Al=6V+5Al?O?
所得的釩和鐵在一起，成為“鐵釩”合金。
較純的金屬釩的制備，可用鈣還原三氧化二釩:
V?O?+3Ca→2V+3CaO
控制反應(yīng)在1900°C于氬氣氛中進(jìn)行，得金屬釩粉末。再用粉末冶金法制成延性釩，純度達(dá)99.7%以上。
最純的釩要用碘化物分解法，這樣可達(dá)99.9%純度。
二、釩的性質(zhì)和用途
釩是鋼灰色的金屬。不純的釩很硬，純釩具有展延性。釩的比重不大(6.11)，還可以算是比鐵較輕的金屬。熔點(diǎn)很高。釩秸成體心立方型晶體，在1550°發(fā)生多晶轉(zhuǎn)變。
塊狀釩在常溫時(shí)不與空氣、水、苛性堿作用。它也不和非氧化性的酸作用，但氧氟酸為例外。它溶于強(qiáng)的氧化性酸中，如王水及硝酸。釩的粉末在壓箱氧氣中，燃點(diǎn)后可以燃燒，主要生成五氧化二釩，還生成一些低價(jià)氧化物。金屬釩粉末在加熱時(shí)與氧化合。釩在1000°以上時(shí)吸收氫，成為固溶體。
釩主要用來制造釩鋼。釩不但是一個(gè)合金成分，并且是一個(gè)除氧劑。鋼中加入了釩，可使鋼質(zhì)緊密，韌性、彈性和強(qiáng)度提高，并 有很高的耐磨損性和抵抗撞擊的性能。一般釩鋼含 釩量為0.1-0.2%。釩鋼廣泛用來作結(jié)構(gòu)鋼、彈簀鋼、工具鋼、裝甲鋼和鋼軌。它特別是對汽車和飛機(jī)制造業(yè)有重要的意義。
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