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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）3O4 43

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V2O5 344

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 Corp 356

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