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第1篇 钒基础1

1绪论1

2钒及其化合物5

2.1钒5

2.2钒的主要物理性质6

2.3钒的化学性质7

2.4钒的热力学性质7

2.5钒的化合物12

2.5.1五氧化二钒12

2.5.2钒酸盐13

2.5.3钒与非金属元素结合14

2.5.4钒与金属元素结合15

2.5.5中间化合物15

2.5.6三元系钒化合物16

2.5.7钒的液相离子16

2.6钒的复合盐类17

2.6.1五价盐17

2.6.2四价盐17

2.6.3铵盐18

2.6.4钠盐18

2.6.5钒的含氧酸盐19

2.6.6钒的硫酸盐19

2.6.7钒青铜19

2.6.8钒的过氧化物19

2.7钒的生理影响20

2.7.1钒缺乏症20

2.7.2钒的食物来源20

2.7.3钒的代谢吸收20

2.7.4钒的生理功能20

2.7.5钒的生理需要21

2.7.6钒的过量表现21

2.7.7钒的生理机理21

2.7.8人体各器官对钒的需要量21

2.8钒污染病21

2.9钒对人和动物体的生物效应21

2.10钒对植物的生物效应22

3钒资源24

3.1钒矿的成矿特点24

3.1.1世界钒矿床的主要成因类型24

3.1.2中国的钒矿床类型25

3.1.3中国钒矿床的成因类型25

3.1.4国内典型矿区26

3.1.5国外典型钒矿床28

3.2钒的矿物32

3.2.1钒铅矿32

3.2.2钒云母32

3.2.3钒钾铀矿33

3.2.4绿硫钒矿33

3.2.5钒钙铀矿33

3.2.6水钒钠石33

3.2.7钒磁铁矿33

3.2.8钒土34

3.2.9钒铀矿35

3.2.10水钒铅矿35

3.2.11黑铁钒矿35

3.3主要提钒矿物35

3.3.1钒钛磁铁矿35

3.3.2石煤35

3.3.3钒铅矿37

3.3.4钒钾铀矿37

3.3.5钒云母37

3.3.6绿硫钒矿37

3.3.7有机基钒矿38

3.4钒资源分布38

3.4.1钒资源类型及分布特点38

3.4.2钒钛磁铁矿38

3.4.3石煤资源38

3.4.4世界钒资源分布38

3.4.5世界钒资源储量39

第2篇 钒提取41

4钒钛磁铁矿提钒工艺——矿物加工富集41

4.1钒钛磁铁矿41

4.1.1钒钛磁铁矿矿石构造41

4.1.2钒钛磁铁矿赋矿岩体类型42

4.1.3钒钛磁铁矿矿石结构42

4.1.4钒钛磁铁矿主要矿物组成42

4.2钒钛磁铁矿主要矿物特征43

4.2.1钛磁铁矿（Fe，Ti）3O443

4.2.2赤铁矿（Fe2 O3）43

4.2.3褐铁矿（Fe2 O3·nH2O）44

4.2.4白钛石矿44

4.2.5钛铁矿44

4.2.6磁黄铁矿44

4.2.7方解石（CaCO3）44

4.2.8石英（SiO2）44

4.2.9高岭石黏土岩44

4.3钒钛磁铁矿典型的选矿工艺45

4.3.1攀枝花钒钛磁铁矿46

4.3.2承德钒钛磁铁矿48

4.4国外钒钛磁铁矿51

4.4.1俄罗斯钒钛磁铁矿51

4.4.2美国钒钛磁铁矿52

4.4.3芬兰钒钛磁铁矿53

4.4.4南非钒钛磁铁矿54

4.4.5加拿大钒钛磁铁矿54

4.4.6挪威钒钛磁铁矿55

4.4.7新西兰钒钛磁铁矿55

4.5主要装备55

4.5.1破碎设备55

4.5.2磨矿设备56

4.5.3筛分分级设备57

4.5.4磁选设备58

5钒钛磁铁矿提钒工艺——冶炼含钒铁水59

5.1高炉冶炼钒钛磁铁矿制备含钒铁水59

5.1.1烧结矿制备59

5.1.2烧结实践61

5.1.3球团矿63

5.1.4高炉熔炼65

5.2直接还原炼铁72

5.2.1直接还原炼铁工艺特征72

5.2.2直接还原涉及的化学反应72

5.2.3直接还原实践74

5.3主要生产装置77

5.3.1高炉系统装置77

5.3.2直接还原系统装置78

6钒钛磁铁矿提钒工艺——钒渣富集81

6.1钒渣富集基础81

6.1.1铁水钒品位82

6.1.2提钒温度83

6.1.3吹炼时间84

6.1.4吹炼方式84

6.1.5冷却剂的选择85

6.1.6调渣剂的应用85

6.1.7变价元素85

6.1.8钒渣质量特性85

6.1.9半钢质量88

6.2含钒铁水直接炼钢生产钢渣钒渣工艺88

6.2.1含钒铁水直接炼钢生产低钒钢渣原理88

6.2.2钢渣钒渣吹炼过程不同主体设备使用和技术指标89

6.3含钒铁水预处理吹炼钒渣工艺89

6.3.1吹炼原理89

6.3.2钒渣吹炼过程不同主体设备使用和技术指标90

6.4含钒铁水钠化氧化富集钒渣91

6.5几种铁水提钒法的工艺比较91

6.5.1槽式炉法91

6.5.2铁水罐法92

6.5.3雾化炉法92

6.5.4转炉法92

6.5.5钒钛磁铁矿直接还原—电炉—摇包—钒渣工艺92

6.6主要设备93

6.6.1提钒转炉93

6.6.2雾化提钒炉94

7钒渣提取五氧化二钒95

7.1钒渣钠盐焙烧制取五氧化二钒95

7.1.1钒渣钠盐焙烧提钒工艺98

7.1.2钒渣钠盐焙烧提钒原理98

7.1.3原料准备100

7.1.4设备选择101

7.1.5钒渣焙烧101

7.1.6焙烧钒渣浸出103

7.1.7钒浸出液净化104

7.1.8沉钒104

7.1.9熔化生产107

7.1.10钒渣钠化提钒流程主体设备和技术指标108

7.1.11磷酸盐降钙钠化焙烧109

7.2钒渣钙盐焙烧提钒109

7.2.1钒渣钙盐焙烧提钒工艺110

7.2.2钒渣钙盐焙烧提钒原理110

7.2.3钙盐焙烧提钒特点112

7.2.4钒渣钙盐焙烧112

7.2.5钙盐焙烧钒渣浸出113

7.2.6沉钒113

7.2.7钙盐提钒焙烧浸出流程设备113

7.3钠化钒渣提钒113

7.4钢渣钒渣酸浸提钒114

7.4.1钒渣酸浸提钒工艺114

7.4.2钒渣酸浸提钒原理114

7.4.3钒渣酸浸提钒工艺装备及典型工艺指标115

7.5硫化提钒116

7.6主要原辅材料116

7.6.1工业原料116

7.6.2工业燃料119

7.7主要提钒装备121

7.7.1回转窑121

7.7.2多膛焙烧炉122

7.7.3平窑122

7.7.4球磨机123

7.7.5浓密机123

7.7.6磁选机124

7.7.7过滤机124

7.7.8熔化炉125

8页岩矿提钒工艺126

8.1含钒碳质页岩126

8.1.1含钒页岩结构126

8.1.2含钒碳质页岩分类127

8.1.3含钒页岩提钒要求128

8.2石煤提钒129

8.2.1钠盐处理提钒130

8.2.2钙盐焙烧提钒133

8.2.3直接酸浸提钒136

8.2.4无盐焙烧提钒139

8.3石煤提钒工艺比较140

9矿物及综合物料提钒141

9.1钒钛磁铁矿直接提钒141

9.1.1钒钛磁铁矿直接提钒工艺141

9.1.2钒钛磁铁矿直接提钒原理142

9.1.3钒钛磁铁矿直接提钒工艺装备及典型工艺指标142

9.2石油渣提钒143

9.2.1提钒工艺144

9.2.2提钒原理144

9.3钾钒铀矿提钒144

9.4高铝渣提钒工艺145

9.5钒铅矿提钒145

9.6铀钼钒矿提钒145

9.7钒磷铁矿提钒146

9.8含钒褐铁矿回收钒技术146

9.9从炼油渣中回收钒技术146

9.10从矾土中提钒146

9.11废催化剂和触媒的提钒技术147

9.11.1废催化剂和触媒的提钒技术147

9.11.2石油裂解用废催化剂（VS）的回收技术147

9.11.3从原油脱硫用的废催化剂的回收技术148

9.11.4硫酸触媒提钒148

9.12飞灰提钒148

第3篇 钒应用151

10钒铁合金151

10.1电硅热法工艺151

10.1.1电硅热法工艺151

10.1.2电硅热法原理151

10.1.3原料及配料要求154

10.1.4电硅热法典型工艺操作及其技术指标155

10.1.5操作要点155

10.1.6硅热法钒铁生产影响因素156

10.1.7常见问题与故障处置157

10.1.8电炉要求158

10.2铝热法158

10.2.1铝热法生产工艺158

10.2.2电铝热法生产工艺158

10.2.3铝热法生产原理159

10.2.4原料及配料要求159

10.2.5炉型特点161

10.2.6铝热法钒铁典型工艺操作及其技术指标161

10.2.7铝热法钒铁生产影响因素162

10.3钒渣直接合金化生产钒铁合金162

10.3.1钒渣直接合金化生产钒铁工艺162

10.3.2钒渣直接合金化生产钒铁原理163

10.3.3原料及配料要求163

10.3.4铝热法钒铁典型工艺操作及其技术指标163

10.3.5钒渣直接合金化钒铁生产影响因素164

10.4硅钒合金165

11钒在钢铁中的应用166

11.1钢铁分类166

11.2钢中的主要元素及其影响168

11.2.1钢中的主要元素168

11.2.2合金元素在钢中的作用169

11.3钒在钢中的作用171

11.3.1钒在钢中的行为172

11.3.2钒对钢的显微组织及热处理的作用174

11.3.3对钢的物理、化学及工艺性能的作用174

11.3.4钒对钢的力学性能的作用175

11.4钒在钢中的应用175

11.4.1含钒钢工艺特点175

11.4.2含钒钢的连铸要求175

11.4.3热机械控制工艺（TMCP）176

11.4.4含钒调质钢176

11.4.5常用调质钢177

11.4.6调质钢的替代用钢178

11.4.7含钒调质钢178

11.4.8非调质钢179

11.4.9钒微合金化结构钢182

11.4.10耐热钢202

11.4.11不锈钢205

11.5钒的铸铁用途206

12金属钒209

12.1钒氧化物热还原209

12.1.1金属热还原209

12.1.2碳热还原法213

12.1.3氢还原216

12.2钒氯化物还原217

12.2.1钒氯化物氢还原218

12.2.2钒氯化物钙热还原219

12.2.3钒氯化物镁热还原220

12.3钒的精炼220

12.3.1真空精炼221

12.3.2熔盐电解精炼222

12.3.3碘化物热离解224

12.3.4区域熔炼224

12.4金属钒的应用224

13主要钒制品特性与技术质量标准227

13.1钒渣227

13.1.1钒渣性质227

13.1.2钒渣用途227

13.1.3 钒渣标准227

13.1.4钒渣技术要求标准228

13.2三氧化二钒229

13.2.1性质229

13.2.2危险性229

13.2.3急救措施229

13.2.4安全数据230

13.3五氧化二钒231

13.3.1物理性质231

13.3.2化学性质231

13.4五氧化二钒标准233

13.4.1中国五氧化二钒国家标准（GB 3283—87）233

13.4.2高纯五氧化二钒国家标准（GB 3283—87）234

13.4.3五氧化二钒（99.0％粉钒）化学纯国家标准（GB 3283—87）234

13.4.4中国五氧化二钒国家标准（优级纯）235

13.4.5五氧化二钒（98.0％粉钒）国家标准（GB 3283—87）235

13.5钒酸铵235

13.5.1偏钒酸铵235

13.5.2多钒酸铵237

13.6钒铁238

13.6.1性质238

13.6.2物理状态238

13.6.3钒铁标准238

13.7钒氮合金248

13.7.1钒氮合金性质248

13.7.2中国氮化钒、碳化钒国家标准248

13.7.3攀钢钒氮合金内控标准249

13.7.4南非Vametco矿业公司生产氮化钒化学成分249

13.7.5美国碳化钒249

13.8金属钒249

13.8.1性状249

13.8.2用途250

13.8.3中国金属钒国家标准（GB/T 4310—1984）250

13.9钒铝合金250

13.9.1性质250

13.9.2用途250

13.9.3中国钒铝合金国家标准（GB 5063—85）250

13.9.4德国工业标准DIN17563钒铝中间合金252

14钒系制品及功能材料253

14.1钒的卤化物253

14.1.1三氯氧钒253

14.1.2四氯化钒254

14.1.3五氟化钒255

14.2钒酸盐255

14.2.1偏钒酸铵255

14.2.2多钒酸铵256

14.2.3钒酸钠256

14.2.4偏钒酸钠257

14.2.5钒酸钾257

14.2.6钒酸铋257

14.2.7钒酸钇258

14.3钒氧化物259

14.3.1二氧化钒259

14.3.2三氧化二钒259

14.3.3五氧化二钒260

14.4钒颜料261

14.4.1钒错蓝261

14.4.2钒酸铋261

14.4.3复合颜料261

14.4.4金属碳化物粉末262

14.5功能材料262

14.5.1超导及光敏材料262

14.5.2薄膜材料262

14.5.3储氢材料263

14.5.4电池材料265

15钒系列催化剂266

15.1催化剂类型266

15.1.1均相催化剂266

15.1.2多相催化剂266

15.1.3生物催化剂266

15.2催化剂的制造方法267

15.2.1机械混合法267

15.2.2沉淀法267

15.2.3浸渍法267

15.2.4喷雾蒸干法268

15.2.5热熔融法268

15.2.6浸溶法268

15.2.7离子交换法268

15.2.8其他方法268

15.3制硫酸和烟气脱硫用钒基催化剂269

15.3.1钒基催化剂合成方法269

15.3.2典型钒系催化剂制造270

15.3.3制硫酸及烟气脱硫钒催化剂的应用271

15.3.4制硫酸对催化剂的要求273

15.3.5钒触媒影响因素274

15.4烟气脱硝催化剂275

15.4.1脱硝模式及反应275

15.4.2脱硝催化剂的类型及构成特征276

15.4.3典型脱硝催化剂278

15.4.4脱硝催化剂的维护280

15.4.5催化剂的再生282

15.5有机合成钒系催化剂282

15.5.1主要的有机合成用钒基催化剂282

15.5.2催化剂中的主要钒组分283

15.5.3钒基催化剂的有机合成应用283

16钒电池286

16.1钒电池发展的技术背景286

16.2钒电池技术体系288

16.2.1电堆技术288

16.2.2电解液技术289

16.2.3控制技术289

16.2.4系统集成技术289

16.2.5钒电池技术特点290

16.2.6钒电池工作原理291

16.3钒电池的应用293

16.3.1钒电池的特点294

16.3.2钒电池市场应用前景294

16.4钒电池关键材料296

16.4.1钒电池电解液297

16.4.2钒电池隔膜299

16.4.3钒电池电极材料299

16.5钒电池组装300

16.5.1钒电池单体结构300

16.5.2静止型301

16.5.3流动型301

17碳氮化钒与钒铝合金303

17.1碳化钒303

17.1.1碳化钒生产工艺303

17.1.2碳化钒生产原理305

17.1.3生产系统308

17.2氮化钒308

17.2.1氮化钒生产工艺308

17.2.2氮化钒生产原理309

17.2.3生产系统309

17.3氮化钒铁310

17.3.1制备氮化钒铁的原理310

17.3.2制备氮化钒铁的方法310

17.3.3氮化钒铁成分控制310

17.4钒铝合金311

17.4.1生产原理311

17.4.2生产方法311

第4篇 钒产业发展313

18攀枝花钒钛资源特征313

18.1攀枝花地质演变313

18.2勘探定性314

18.3勘探定量316

18.4资源特征317

19攀枝花矿产资源配置及利用布局319

19.1攀枝花重要资源矿物的利用流向设计319

19.1.1铁矿物319

19.1.2钛矿物320

19.1.3钒矿物320

19.1.4钴、镍矿物320

19.1.5镓、钪矿物320

19.1.6其他有益元素矿物321

19.2技术选择321

19.2.1选矿富集321

19.2.2冶炼试验325

19.2.3提钒炼钢试验327

19.2.4钢材轧制试验328

19.3攀枝花资源战略布局329

19.3.1总体要求329

19.3.2项目选址329

19.3.3设计遵循的原则330

19.3.4工程勘察331

19.3.5厂区设计331

19.3.6矿区设计332

20攀枝花提钒利用335

20.1还原炼铁335

20.2提钒炼钢337

20.2.1雾化钒渣337

20.2.2转炉钒渣339

20.2.3钠化钒渣341

20.3钒钛铸铁342

20.4钒渣提取V2O5344

20.4.1钠化焙烧提取344

20.4.2直接焙烧提钒344

20.4.3钙化焙烧提钒法344

20.4.4钒产品344

20.5低钒钢渣利用345

20.5.1返回烧结345

20.5.2钒直接合金化345

20.6含钒钢开发346

20.6.1含钒高碳钢346

20.6.2含钒中碳钢347

20.6.3含钒低碳钢347

21钒产业发展349

21.1钒产业技术发展349

21.1.1钒产业技术349

21.1.2钒产业链352

21.2南非钒产业352

21.2.1海威尔德公司的主要工艺及设备353

21.2.2 Vametco Minerals Corp356

21.3俄罗斯钒产业357

21.3.1下塔吉尔钢铁股份公司358

21.3.2卡契卡纳尔钒矿山股份公司359

21.3.3秋索夫钢铁厂359

21.3.4钒-图拉黑色冶金股份公司359

21.4新西兰钒产业360

21.4.1新西兰钢铁公司钢铁生产工艺与设备360

21.4.2铁水包提钒装置361

21.5中国钒产业361

21.5.1攀钢钒产业361

21.5.2承德钒产业364

21.5.3锦州铁合金厂364

21.5.4石煤提钒厂366

附录 钒基材料制造有关附表367

参考文献384