一、钒的用途和前景
钒钛,作为稀有金属,用途非常广泛。据了解,钒主要用于合金以改善钢的性能。同时,目前钒电池已在美、加、欧、日、澳等商业化应用于风电储能、光伏储能及电网调峰。钛在传统领域广泛运用于漂白、油漆、造纸等行业,加工后的钛材则用于高端的航天航空、军事等领域。专家曾预测,随着新能源的迅猛发展和对钢性能要求的提高,两种材料未来运用前景将十分广阔。
钒被称为“现代工业的味精”,在钢铁、化工、航空航天等领域应用广泛。其中85%应用于钢铁工业,在钢中加入钒,可以改善钢的耐磨性、强度、硬度、延展性等性能,加入0.1%的钒,可提高钢强度10%~20%,减轻结构重量15~25%,降低成本8~10%。
钒虽然有众多优点,但在生产过程中容易造成环境污染,炼钒过程中排放大量有毒有害废气和废水,废气中含有氯化氢、二氧化硫和硫酸,对植被和农作物产生毁灭性影响;废水中含有六价铬、镉、砷等一类污染物,对人畜危害极大,还易形成酸雨,目前生产在向不发达国家和地区转移。
钛被称为“战略金属”,钛及其合金具有抗腐蚀、高强度、高温及低温强度性能好、无磁性、人体适应性好、形状记忆和超导等优异性能。由于其轻型高强度的特点,在航空航天等领域得到广泛应用,近年来,应用逐步扩展到造船、石油化设备、海上平台、电力设备、医疗、高档消费品等民用工业领域。
二、钒的种类
矿产分类 又名矿产资源分类。全球已发现可供工业利用的约140种矿产资源中,按其经济用途分为:
①能源矿产资源。包括煤炭、石油、天然气,泥炭、油页岩及铀、钍、锂等核燃料;
②金属矿产资源。又分黑色及有色金属两大类。主要有铁、锰、铬、铝、铜、铅、锌、镍、锡、镁、钛等;
③非金属矿产资源。如磷、盐、硫、硼、砷、明矾石、金刚石、石墨、云母、石棉、石灰石、白云石、高岭土、耐火粘土等。按其工业利用特征分为:①钢铁工业原料。如铁、锰、铬及镍、钒、钨、钼等合金钢原料;②有色金属工业原料。已发现70多种,按其特性和比重,又分为轻有色金属(比重小于4.5克/厘米3,如铝、镁、钛),重有色金属(比重大于4.5克/厘米3,如铜、铅、锌、镍、锡、锑、汞、铋、镉),贵金属(金、银、铂族),半金属(如硒、碲、硅、砷、硼等),稀有及稀土金属(如钨、钼、钽、铌、锆、锂、铍、镓、铟、铷、铯、镭、钍、铀、钚等);③动力工业原料。如煤炭、石油、油页岩等;
④化学工业原料。如天然气、硫磺、硫铁矿、磷灰石,钾盐、芒硝、天然碱、重晶石、石膏等;
⑤建材工业原料。如各种石料、石灰石、耐火材料、粘土等。(毛汉英)
三、钒是什么材料
能,钒元素可以用在半导体。
五氧化二钒是一种宽能带半导体材料,其一维纳米结构表面存在许多与气体选择性作用的活性位点,加之其独特的层状结构,能提供更多的气体通道有利于气体的快速扩散,是一种很具潜力的气敏材料。钒是一种金属元素,元素符号为V,银灰色金属,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,为难熔金属,有延展性,质坚硬,无磁性。
四、钒的性能
钒与氧反应形成众多的氧化物,但公认的主要氧化物为V2O5、V2O4、V2O3、VO和VO2
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。
五、钒的用途及应用领域
钒元素作用
钒是人体必需的微量元素,对维持机体生长发育,促进骨骼及牙齿生长,促进造血功能,增加身体免疫力等有重要作用。适量的钒,还能降低血糖、血压、血脂,增加心肌收缩力,预防心脏病的发生。目前研究者们最为关注的是其降糖功能,胰岛素是人体内唯一降低血糖的激素,钒不仅具有胰岛素作用,还可保护胰岛细胞,降低体内血糖。人身体中的钒每天也会通过尿液流失一部分。
人体对钒的需求
每日膳食中可提供15微克左右的钒,可满足身体需要,一般不需要特别补钒,但对于缺钒或糖尿病、高脂、高血压患者,应加强从食物中摄取钒,谷类制品、肉类、鸡、鸭、鱼、小黄瓜、贝壳类、蘑菇、欧芹等都是含钒量丰富的食物。
钒中毒与急救
钒中毒
金属钒的毒性很低,但是钒的化合物对人和动物有中度和高度毒性,常见的钒化合物有三氧化二钒(V2O3)、五氧化二钒(V2O5)、三氯化钒(VCl3)、偏钒酸铵(NH4VO3)等。其毒性作用与钒的价态,溶解度,摄取的途径等有关。价态越高,毒性越大。
急性钒中毒常由短时间内吸入高浓度含钒化合物的粉尘或烟雾引起,以眼和呼吸道粘膜刺激症状为主要临床表现。中毒症状一般较轻,重者亦可致心、肾、胃肠及中枢神经系统功能损害。钒在人体内不易蓄积(但每天摄入10mg以上或每克食物中含钒10-20微克,可发生中毒),故临床上钒中毒多为急性中毒。
急救处理
1. 立即离开染毒现场,安静保暖休息。必要时给氧气吸入。
2. 主要对症处理,如咳嗽、咯痰者用镇咳祛痰剂,喘息者用支气管扩张剂。闻及肺部湿性啰音者,用抗生素防治继发性肺部感染等。
3. 解毒驱钒可试用大剂量维生素C 4~5g,或依地酸二钠钙1g加50%葡萄糖注射液20~40 ml稀释后静脉注射。口服氯化铵片0.3~0.6 g,每日3次,可使尿液酸化,加速钒的排泄。
4. 有明显皮肤损害者,可用清水将局部洗净后,涂以肤轻松等药膏,同时内服异丙嗪、息斯敏,噻庚啶等抗过敏药。
5. 作业场所加强通风排毒,作业人员带防毒口罩。严重的慢性呼吸系统疾病、严重影响肺功能的胸廓、胸膜疾病、严重慢性皮肤疾病、明显的心血管疾病者禁止接触钒的工作。
六、钒的主要成分
它们的区别是主要成分不同,用途不同。日常生活中用的碱,主要成分是碳酸钠,而矾的主要成分是硫酸钾铝。二者的用途也不同。
七、钒的品位
钒矿的开采工业品位为0.7%,边界品位为0.5%。 工业品位是矿产工业指标的一项重要内容。一般指在目前技术经济条件下能够为工业利用提供符合要求的矿石的最低平均品位,其产品的销售收入能够抵偿生产所发生的费用,此即经济平衡品位。即指单个勘探工程中有用组分含量的最低要求。 工业品位的确定与矿床特征、开采条件、矿石类型及其选冶加工技术性能有着密切的关系,并随着科学技术的进步和市场的需求而变化。
八、钒在钢材中的作用
1.锰锰在钢中的用途非常广泛,是金属材料中主要的合金元素之一,在钢铁中通常以固溶体及化合态形式存在,如MnS、Mn3C、MnSi等,在生铁中主要以MnS状态存在,因此在钢铁生产中常常用于脱氧除硫,能降低钢中硫在引起的热脆性,从而提高钢铁铁素体的强度和硬度。
在铜合金和铝合金等有色金属中少量锰的存在能提高其加工性和耐磨耐腐蚀性2.钒钒是钢铁中很重要的合金元素之一,能使钢具有特殊的机械性能,提高钢的抗拉强度和屈服点,尤其能够提高钢的高温强度,提高工具钢的使用寿命,钒和硫、氮、氧都具有强的亲和力,在炼钢时,可作为细化晶粒的脱氧剂。
3.铬铬在钢中是主要的合金元素之一。铬能增强钢的机械性能,增加钢的淬透性、耐腐蚀性、抗氧化性;除此之外铬还可以通过形成碳化物起到提高耐磨性、耐热性及细化晶粒的作用。