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