五氧化二钒

钒是一种有色金属,五化二钒广泛用于冶金、化工等行业,主要用于冶炼钒铁用作合金添加剂,占五氧化二钒总消耗量的80%以上,其次是用作有机化工的催化剂,即触媒,约占总量的10%,另处用作无机化学品、化学试剂、搪瓷和磁性材料等约占总量的10%。

理化常数

国标编号

 

61028

 

CAS号

 

1314-62-1

 

EINECS登录号[1]

 

215-239-8

 

 

中文名称

 

五氧化二钒

  

英文名称

 

Vanadium pentoxide

 

别 名

 

钒(酸)酐

 

摩尔质量

 

181.88 g /mol

 

外观

 

橙黄色粉末,熔融成块时呈紫红色光泽

 

分子式

 

V2O5

 

分子量

 

181.88

 

熔 点

 

670℃

 

溶解性

 

微溶于水,不溶于乙醇,溶于浓酸、碱

 

密 度

 

相对密度(水=1)3.35 稳定性 稳定

 

在水中的溶解度

 

0.8 g/100 mL (20 °C)

 

危险标记

 

13(剧毒品)

 

化学性质

酸碱反应

五氧化二钒酸性显著,碱性表现不强,既可溶于酸生成相应的黄色偏钒酸根,在PH2左右可沉淀为偏钒酸,也可溶于碱生成偏钒酸盐溶液。

氧化还原反应

五氧化二钒中的正五价钒可被还原,在酸性介质得到VIV,蓝色的VO(H2O)52+钒氧基离子。以盐酸和酸作还原剂,氧化产物是相应的卤素单质。

 

生产工艺

生产原料

工业上提取五氧化二钒的原料主要是含钒石煤矿和钒磁铁矿,含钒石煤矿五氧化二钒品位一般在0.5-1.5%,钒钛磁铁矿五氧化二钒品位一般在1.0-5.0%.

矿分解

钒矿的分解方法有二类,一是烧结法,即将粉碎的矿粉与纯碱或盐混合并经高温烧结,使其中的低价态的钒氧化并转化为五价的钒酸钠,然后再用水浸取,使钒溶解进入溶液;二是酸溶法,即将粉碎的矿粉用稀酸(主要是稀酸)加热浸取,使钒直接分解进入溶液。

浸取

将烧结料用水浸取,使钒以偏钒酸钠形式进入溶液,过滤洗涤,滤液为粗偏钒酸钠溶液,再经化学沉淀溶剂萃取等工艺进一步提纯分离杂质,使钒富集到一定浓度,一般在15克/升以上。

沉钒

将纯偏钒溶液调节PH值至6.5-7.5后,加入四倍理论量的酸氢铵或化铵溶液作沉淀剂,控制温度在30度以下,析出偏钒酸铵沉淀,过滤,用5%的碳酸氢铵溶液洗涤2-3次,再用30%乙醇洗1-2次,烘干,得纯偏钒酸铵产品。

 

影响沉淀的因素

现象

工业生产中浸出液的ph值大约在8-9 之间,加入沉淀剂氯化铵与浓硫酸调节PH值到2-2.5之间,钒可以偏钒酸铵形式沉定,但沉淀受以下条件的影响。

钒溶液的浓度

原液中的烦的浓度越高,钒沉淀时候水解时候的晶核的生长速度也就越快,沉淀速度晶核生长速度快,所以晶体结构不完整,沉淀的颗粒不紧密,吸附的杂质较多水分多,品味地,有时候控制不好很容易出现粘料的情况。总之钒的浓度越高,沉淀速度越快,沉淀物的品位就越低,一般情况下原液的浓度控制在15-20g/L。

酸度的影响

试验证明 ph值=3.6时候钒的沉淀开始进行,当随着酸度的增加,钒的反应速度就越快。但是随着酸度的增大当增大到一定值的时候,就伴随着副反应的的发生,也就是多钒酸氨的反溶解

铵盐量的影响

铵盐的加入方式,一般在碱性溶液下铵盐易于分解,因此工业中卡将溶液ph值调节到4-5 之间,再加入铵盐,然后在搅拌的条件下,在调节ph至道1.9-2.1左右,再加热沉淀

沉淀时间的影响

当加氨系数固定在0.65时候,ph值等于2.2时,时间达到25分钟以上时候,沉淀率可达到98%以上,实际生产中控制在30-40分钟以上是可以保证沉淀率的。

温度的影响

在其余条件完全相同的情况下,温度的升高可加快钒从溶液中析出的速度,温度对反析出的速度,物理形态、多钒酸氨的品位也有很大的影响。低温下进行沉淀时候,沉淀物的表观颗粒细,颜色红、品位高。高温下得到的沉淀物颗粒大,颜色深,品位相应的低。

 

沉淀温度大于80摄氏度,沉淀率即可达到99%,实际生产中用蒸汽煮沸沉淀,是完全可以满足沉钒的要求的。

煅烧

将烘干后的偏钒酸铵于回转炉中缓慢升温至300度,保持1小时,再升至500-550度(不能超过650度,否则五氧化二钒熔融),保持2小时,最后降至450度保持1小时冷却出炉,即得组成准确、恒定的五氧化二钒产品。煅烧反应为:2 NH4VO3 → V2O5+ 2 NH3 + H2O

 

毒性及影响

健康影响

侵入途径:吸入、食入、经皮吸收。

 

健康危害:对呼吸系统和皮肤有损害作用。急性中毒:可引起鼻、咽、肺部刺激症状,多数工人有咽痒、干咳、胸闷、全身不适、倦怠等表现,部分患者可引起肾炎、肺炎。 慢性中毒:长期接触可引起慢性支气管炎、肾损害、视力障碍等。但微量的钒(50微克/升以下)有降血糖作用,可作治疗治糖尿病的微量元素药物。

毒理学资料及环境行为

毒性:属高毒类。

 

急性毒性:LD5010mg/kg(大鼠经口)

 

危险特性:未有特殊的燃烧爆炸特性。

 

燃烧(分解)产物:可能产生有害的毒性烟雾。

 

环境监测方法

N-肉桂酰-邻-甲苯羟胺比色法《空气中有害物质的测定方法》(第二版)杭士平主编

 

苯甲酰苯基羟胺比色法《空气中有害物质的测定方法》(第二版)杭士平主编

 

火焰原子吸收法《空气中有害物质的测定方法》(第二版)杭士平主编

 

环境标准

中国(TJ36-79)车间空气中有害物质的最高容许浓度 0.1mg/m3[烟];0.5mg/m3[粉尘]

 

前苏联(1977)大气质量标准 0.02mg/m3

 

应急处置方法

泄漏应急处理

隔离泄漏污染区,周围设警告标志,建议应急处理人员戴正压自给式呼吸器,穿化学防护服。不要直接接触泄漏物。避免扬尘,用清洁的铲子收集于干燥净洁有盖的容器中,转移到安全场所。也可以用水泥、沥青或适当的热塑性材料固化处理再废弃。如大量泄漏:收集回收或无害处理后废弃。

防护措施

呼吸系统防护:空气中浓度超标时,应该佩带防毒口罩。必要时佩带自给式呼吸器。

 

眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。

 

身体防护:穿相应的防护服。

 

手防护:戴防护手套。

 

其它:工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作后,淋浴更衣。单独存放被毒物污染的衣服,洗后再用。进行就业前和定期的体检。

急救措施

皮肤接触:脱去污染的衣着,立即用流动清水彻底冲洗。

 

眼睛接触:立即提起眼睑,用流动清水冲洗。

 

吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。注意保暖,必要时进行人工呼吸。就医。

 

食入:误服者给饮大量温水,催吐,就医。

 

灭火方法:不燃。火场周围可用的灭火介质。

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