钒矿

高熔点金属之一,呈浅灰色。密度5.96克/厘米3。熔点1890±10℃,沸点3380℃,化合价+2、+3、+4和+5。其中以5价态为最稳定,其次是4价态。电离能为6.74电子伏特。有延展性,质坚硬,无磁性。具有耐盐酸和酸的本领,并且在耐气-盐-水腐蚀的性能要比大多数不锈钢好。于空气中不被化,可溶于酸、硝酸和王水。

钒 元素原子量:50.94

 

元素类型:金属

 

发现人:塞夫斯唐姆 发现年代:1830年 ,

 

发现过程:

 

1830年,瑞典的塞夫斯唐姆,在研究斯马兰铁矿的铁渣时,得到氧化钒,发现了钒的存在。

 

钒矿及其矿物

自然界中钒很难呈单一体存在,主要与其他矿物形成共生矿或复合矿,世界已知的钒矿储量为6000~7000万t,其中前苏联占60%,南非占20%,目前发现的含钒矿物有70多种,但主要的矿物有以下3种:

 

(1)钒磁铁矿。钒钛磁铁矿中的钒主要以FeO·V2O3尖晶石形态存在,矿中含钒0.2%~1.5%.世界上除美国从钾钒铀矿中提钒外,其他主要产钒国家中都从钒钛磁铁矿中提取钒.

 

(2)钾钒铀矿。钾钒铀矿是一种钾铀的钒酸络盐,它的化学式为K2O·2UO3·V2O5·1~3H2O,呈浅黄色或浅绿黄色,含V2O520.16%。美国等地是这种矿物的主要产地,在提铀时可制得V2O5。

 

(3)石油伴生矿。这种矿寄生在原油中,中美洲国家拥有大量的石油伴生矿。这种资源已日益显示出其重要性。

 

元素综合性质

元素在太阳中的含量:(ppm):0.4

 

地壳中含量:(ppm):160

 

质子数:23

 

中子数:37

 

原子序数:23

 

所属周期:3

 

所属族数:VB

 

电子层分布:2-8-11-2

 

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。

 

氧化态:

 

Main V+3, V+4, V+5

 

Other V-3, V-1, V0, V+1, V+2

 

晶胞参数:

 

a = 303 pm

 

b = 303 pm

 

c = 303 pm

 

α = 90°

 

β = 90°

 

γ = 90°

 

莫氏硬度:7

 

电离能 (kJ /mol)

 

M - M+ 650

 

M+ - M2+ 1414

 

M2+ - M3+ 2828

 

M3+ - M4+ 4507

 

M4+ - M5+ 6294

 

M5+ - M6+ 12362

 

M6+ - M7+ 14489

 

M7+ - M8+ 16760

 

M8+ - M9+ 19860

 

M9+ - M10+ 22240

 

声音在其中的传播速率:(m/S):4560

 

元素来源

矿物有钒酸钾铀矿、褐矿和绿硫钒矿等。非常纯的钒很难制成,在通常的高温条件下,钒对氧、都活泼,容易起反应。工业上用它制成合金。很纯的钒可由五氧化二钒作用制成VI5,再经热分解可以制得。

 

元素用途

如果说钢是虎,那么钒就是翼,钢含钒犹如虎添翼。只需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。看来,凡娜迪丝的“儿子”在人间正大受宠爱。

 

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。

 

钒的盐类的颜色真是五光十色,有绿的、红的、黑的、黄的,绿的碧如翡翠,黑的犹如浓墨。如二价钒盐常呈紫色;三价钒盐呈绿色,四价钒盐呈浅蓝色,四价钒的碱性衍生物常是棕色或黑色,而五氧化二钒则是红色的。这些色彩缤纷的钒的化合物,被制成鲜艳的颜料:把它们加到玻璃中,制成彩色玻璃,也可以用来制造各种墨水。

 

我国是钒资源比较丰富的国家,钒矿主要分布在四川的攀枝花和河北的承德,大多数是以石煤的形式存在。

 

钒主要制成钒铁用作钢铁的合金组分,能细化钢铁基体晶粒,广泛用于各类钢种。钒在非铁合金中主要用于制造钛合金 (Ti-6Al-4V)。钒可以控制基合金中的气体含量,并改善其微观结构,在内燃机活塞的基合金中加入少量钒,可以增强合金的强度,并降低热胀系数。钒的快中子吸收截面小,对液态有良好的耐蚀性,并有抗高温蠕变强度,可作快中子增殖堆燃料棒的包覆材料和释热元件。钒的金属间化合物V3Ga是超导材料。V2O5广泛用作有机和无机氧化反应的催化剂;用来制作吸收紫外线和热射线的玻璃以及玻璃、陶瓷的着色剂。钒的氧化物和偏钒酸盐用于生产印刷油墨和黑色染料。

 

钒的应用范围

 

应用领域 占总量比例(%) 主要用途 使用产品

 

碳素钢 25 钢筋 FeV

 

HSLA钢 25 建筑,石油管道 FeV

 

高合金钢 20 铸件,石油管配件 FeV

 

工具钢 15 高速工具钢,耐磨件 FeV(80%V)

 

钛合金 10 喷气式发动机零件,飞行器机 V-Al基合金

 

化学制品 5 硫酸和顺丁烯二酸酐生产 V2O5和其它钒化合物

 

钒矿及其矿物

自然界中钒很难呈单一体存在,主要与其他矿物形成共生矿或复合矿,世界已知的钒矿储量为6000~7000万t。目前发现的含钒矿物有70多种,但主要的矿物有以下3种:

 

(1)钒钛磁铁矿。钒钛磁铁矿中的钒主要以FeO·V2O3尖晶石形态存在,矿中含钒0.2%~1.5%.世界大部分产钒国家中都从钒钛磁铁矿中提取钒.

 

(2)钾钒铀矿。钾钒铀矿是一种钾铀的钒酸络盐,它的化学式为K2O·2UO3·V2O5·1~3H2O,呈浅黄色或浅绿黄色,含V2O520.16%。在提铀时可制得V2O5。

 

(3)石油伴生矿。这种矿寄生在原油中,中美洲国家拥有大量的石油伴生矿。这种资源已日益显示出其重要性。

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