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1 概论1

1.1 钒的发现1

1.2 钒工业的兴起1

1.3 钒工业的新进展2

参考文献3

2 钒资源4

2.1 钒资源概况4

2.2 钒的矿物4

2.3 钒的地质化学6

2.4 钒资源的地理分布6

2.4.1 非洲7

2.4.2 欧洲7

2.4.3 亚洲8

2.4.4 北美洲11

2.4.5 中南美洲11

2.4.6 大洋洲11

2.5 钒资源的储量与储量基础13

2.6 钒工业的生产概况15

2.6.1 南非共和国15

2.6.2 俄罗斯17

2.6.3 中国18

2.6.4 澳大利亚19

2.6.5 美国20

参考文献21

3 钒及钒化合物的性质22

3.1 钒的物理性质22

3.2 钒的化学性质23

3.3 钒氧化物、氢氧化物的性质25

3.3.1 五氧化二钒27

3.3.2 四价钒的氧化物28

3.3.3 三价钒的氧化物28

3.3.4 二价钒的氧化物29

3.3.5 钒的过氧化物29

3.3.6 钒的氢氧化物29

3.3.7 不同价态的钒离子与化合物之间的关系29

3.4 钒酸的性质30

3.5 钒酸盐的性质31

3.5.1 五价钒酸盐31

3.5.2 四价钒的钠盐34

3.5.3 三价钒的钠盐34

3.5.4 二价钒盐34

3.6 钒的卤化物及氧钒卤化物34

3.6.1 五价卤化钒35

3.6.2 四价的氟化钒35

3.6.3 三价的氟化钒35

3.6.4 二价的氟化钒35

3.6.5 氧钒氟化物36

3.6.6 四氯化钒36

3.6.7 三氯化钒37

3.6.8 二氯化钒37

3.6.9 三氯氧钒37

3.6.10 一氯二氧钒37

3.6.11 二氯氧钒38

3.6.12 一氯氧钒38

3.6.13 四溴化钒38

3.6.14 三溴化钒39

3.6.15 二溴化钒39

3.6.16 三溴氧钒39

3.6.17 二溴氧钒39

3.6.18 一溴氧钒39

3.6.19 三碘化钒40

3.6.20 二碘化钒40

3.6.21 钒卤素配合物及钒氧卤素配合物40

3.7 钒的硫化物41

3.8 钒的晶隙间化合物41

3.8.1 钒的氢化物42

3.8.2 钒的氮化物42

3.8.3 钒的碳化物42

3.9 钒-氧类水溶液化学43

参考文献45

4 钒的应用47

4.1 概述47

4.2 钒在金属材料中的应用47

4.2.1 钒在钢铁工业中的应用48

4.2.2 钒在其他工业中的应用50

参考文献64

5 钒冶金过程基础65

5.1 物理富集66

5.1.1 钒钛磁铁矿的富集68

5.1.2 钛精矿及硫化物精矿的分离69

5.1.3 其他类型钒矿的富集分离69

5.2 冶金工艺——铁钢冶炼、富集钒渣70

5.2.1 铁精矿高炉冶炼前处理70

5.2.2 钒钛磁铁矿的高炉冶炼71

5.2.3 钒钛磁铁矿的高炉铁水——提钒炼钢71

5.2.4 非高炉冶炼法73

5.3 化学工艺——钠化焙烧74

5.4 钒的湿法冶金工艺及设备77

5.4.1 浸取77

5.4.2 浸取设备78

5.4.3 浸取液的净化80

5.4.4 溶剂萃取法83

5.4.5 离子交换法86

5.4.6 水解沉钒88

5.4.7 铵盐沉钒90

5.4.8 钒酸钙、钒酸铁盐沉淀法91

5.4.9 钒沉淀物的后处理：分解—煅烧—熔片92

5.4.10 沉钒方法的比较93

5.5 生产过程中的常见问题93

5.5.1 常见的技术难题93

5.5.2 钒生产厂成功的关键因素94

参考文献94

6 湿法冶金提取钒的工艺过程举例96

6.1 钒钛磁铁矿（TFM）直接生产五氧化二钒96

6.1.1 芬兰96

6.1.2 南非97

6.1.3 从冶金钒渣提取V2O5101

6.2 自含钒铀矿提钒104

6.2.1 钠盐焙烧工艺104

6.2.2 直接酸浸104

6.2.3 溶剂萃取分离铀、钒105

6.2.4 美国铀、钒联合提取流程107

6.3 石煤提钒112

6.3.1 我国石煤提钒的现状114

6.3.2 石煤提钒技术的进展115

6.4 其他原料提钒119

6.4.1 从氧化铝生产过程中回收钒119

6.4.2 从石油燃灰中回收钒119

6.4.3 从废催化剂中回收钒123

参考文献124

7 钒铁（铁合金）的冶炼125

7.1 钒铁冶炼原理125

7.2 电硅热法126

7.2.1 原料及配料126

7.2.2 冶炼操作126

7.3 铝热法生产钒铁128

7.4 氮化钒与碳化钒的生产128

参考文献130

8 金属钒的制取131

8.1 钒化合物的还原反应热力学131

8.2 钒氧化物的钙热还原法133

8.2.1 反应热力学133

8.2.2 反应步骤134

8.3 钒氧化物的铝热还原法136

8.3.1 物理化学136

8.3.2 还原步骤136

8.3.3 铝热还原法生产装置138

8.4 钒氯化物的镁热还原法139

8.4.1 物理化学139

8.4.2 VCl4的镁热还原过程140

8.4.3 VCl3的镁热还原过程141

8.4.4 VCl2的镁热还原法141

8.5 其他金属还原剂对氯化钒的还原法142

8.6 氯化钒的碳热还原法143

8.6.1 物理化学143

8.6.2 碳热法多步还原过程144

8.7 钒化合物的氢还原145

参考文献147

9 粗钒的精炼——制备高纯钒149

9.1 热真空处理149

9.1.1 蒸馏149

9.1.2 脱氢150

9.1.3 脱氮150

9.1.4 脱氧150

9.1.5 碳、硅的脱除153

9.2 钒的高温真空精炼153

9.2.1 真空烧结过程153

9.2.2 钒的感应熔炼155

9.2.3 电弧炉熔炼155

9.2.4 电子束熔炼（Electron beam melting，EBM）155

9.3 钒电解精炼157

9.3.1 电解池157

9.3.2 铝热还原钒的电解精炼158

9.3.3 钙热还原钒的电解精炼159

9.3.4 碳热还原钒的电解精炼160

9.4 碘精炼法162

9.5 固态电子传递164

9.6 小结165

参考文献166

10 环境保护与展望168

10.1 钒与自然界168

10.1.1 地壳、土壤168

10.1.2 大气168

10.1.3 水体171

10.1.4 动植物区系172

10.2 钒工业中的环境治理问题172

10.2.1 气体污染源172

10.2.2 废水172

10.2.3 固体废弃物173

10.3 钒的毒性与环境安全指标173

10.4 钒与人类健康174

10.5 钒冶金的可持续发展174

10.5.1 美国的钒资源175

10.5.2 生产及过程流失175

10.5.3 钒铁、非铁合金、化学品生产过程中钒的流失177

10.5.4 非冶金来源排入大气的钒178

参考文献180

11 附录181

11.1 世界各国钒生产厂、矿、企业概况181

11.2 含钒铁基合金材料举例183

11.3 钒制品产品标准185

11.3.1 V2O5185

11.3.2 含钒生铁185

11.3.3 钒铁186

11.3.4 钒渣186

11.4 矿产储量分类、分级标准187

11.4.1 矿产储量分类187

11.4.2 矿产储量分级188

11.4.3 各级储量条件188

11.4.4 矿产资源与储量分类新标准189

11.5 金属硬度及强度换算、腐蚀速度单位换算192

11.5.1 黑色金属硬度及强度换算192

11.5.2 材料腐蚀速度单位换算193

11.6 单位换算193

11.6.1 电磁量单位的换算（一）193

11.6.2 电磁量单位的换算（二）194

11.7 元素周期表和磁性195

参考文献195