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        釩的應用研究綜述(一)
          發布時間:2023年10月07日 點擊數:

          現代工業中, 90%以上的釩通過釩鈦礦及其礦渣通過焙燒、浸出等手段進行提取。其余的釩以化合物的方式存在于鋁土礦、磷酸鹽礦和含鈾砂礦中。其中,釩鐵和金屬釩主要應用于鋼鐵冶金和航空航天行業,含釩化合物應用于化工和電池行業。首先,鋼鐵冶金行業中,少量釩的添加即可有效地提高鋼鐵的強度、韌性、延展性、耐熱和耐磨性等,其占釩總用量的 85%。有色冶金行業中,金屬釩可用于生產釩鈦合金。其次,約有 10%的釩應用于化學工業,大部分以化合物或聚合物的形式充當催化劑使用。另外,釩元素作為材料添加劑,可用于硬質合金、磁性、超導及核反應堆材料等。而釩的氧化物及其化合物充當著色劑可有效應用在玻璃和陶瓷工業。最后,作為新型領域,釩還用于生產釩電池、稀土釩、釩納米和釩薄膜材料等高科技材料。

          1 釩在鋼鐵行業的應用

          釩在各個領域中應用廣泛,但生產的 85%的釩應用在鋼鐵冶金及其相關領域。所用合金鋼中,均能見到釩的蹤跡,釩具有多價態,因此可以充當脫氧劑,且釩具有立方體結構,在鋼鐵中起到骨架作用,強化鋼的強度。少量的釩即可有效地細化鋼組織和精粒,降低過熱敏感性;提高韌性、強度和服役性能;增加淬火鋼的回火穩定性。釩在鋼中主要以合金形式存在,含釩合金主要包括鐵基合金和非鐵基合金,而鐵基合金占大部分,其中釩鐵在鐵基合金中用量最大?,F階段,生產出來的釩鐵合金有釩硅鈣、釩硅鐵、釩錳鐵、氮化釩鐵、釩鈦硅等,而非鐵基系列的含釩合金主要有釩鋁合金、釩碳與釩氮合金等 。

          2 釩在航天工業的應用

          航工航天工業中,鈦合金應用非常廣泛,通常應用于發動機、太空艙骨架、火箭發動機外殼及蒸汽鍋輪機葉片等方面,而金屬釩和鋁是其中的關鍵元素。釩鋁合金具有良好的延展性、很好的強度、耐腐蝕、輕盈等很多優點,因此,航空航天中 90%的合金均為釩鋁合金。世界上生產釩鋁合金的主要企業包括:美國有色合金公司、戰略礦物公司、雷丁合金公司,德國的 GFE公司以及俄羅斯的 VSMPO公司等。主要生產釩鋁 65合金,美國雷丁和德國 GFE全球份額 80%。而國內生產釩鋁合金的企業主要包括寶鈦、承德天大以及錦州鐵合金等,主要生產釩鋁 55合金,大多數產品為民用。目前,國際航空航天中以釩鋁 65合金最為廣泛,與傳統釩鋁 55合金相比,有害雜質低,氧化膜和氮化膜少,成分均勻性更優。

          文章編號:1008-4800(2021)01-0072-02 

          3 釩在化工行業(催化劑)的應用

          化工及相關行業中,釩基催化劑是非常重要的氧化催化劑,其催化機理是基于釩的配位作用。硫酸工業生產中, V2O5是重要的二氧化硫氧化的釩系固體催化劑;通過在活性炭中填充五氧化二釩,可有效提高脫除煙氣中的硫氮氧化物;五氧化二釩亦可以用作有機物 (如順酐和苯酐等 )氧化反應的催化劑 ;聚合反應是將簡單化合物轉變為高聚化合物,釩可作為聚合反應催化劑,催化聚合產生無規交替共聚物,也可得到乙烯和丙烯單元均勻分布的乙丙橡膠 [7]。另外,釩系催化劑還用于烷基化反應、氨化反應、氧化脫氫反應及醋酸生產等方面 [8]。目前,工業釩系催化劑中, 1/3用于硫酸生產, 1/3用于乙丙橡膠合成,其余主要用于順酐和苯酐生產、選擇性催化還原 (SCR)氮氧化物等 。用于氨合成方面的釩基催化劑大部分處于實驗室研發階段,中國科學院已開發了一種釩基氨合成與氨分解催化劑。

         

                                                                                          文章摘自:李鵬《釩的應用研究綜述》

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