世界釩的生產(chǎn)與使用

1、Ztlland世界釩的生產(chǎn)與使用P.S.米歇爾英國Kent TN16 1AQ,國際釩技術(shù)委員會介紹釩作為元素周期表釩族元素中的一員，其原子數(shù)為23,原子重量為50.942，熔 點為1887 C,沸點為3337 C。純釩呈現(xiàn)為閃亮的白色，質(zhì)地堅硬，為體心立方結(jié)構(gòu)， 晶格系數(shù)為3.024 ?。釩在地殼中為第17位常見的元素，且很少以單質(zhì)的形式直 接使用。然而釩確實是一種很有價值的合金元素，可以添加于鋼中、鐵中，并以鈦-鋁-釩合金的形式用于航天領(lǐng)域。釩的化合物也十分有用，可以被廣泛地用來生產(chǎn)如 催化劑、化裝品、染料、以及電池等?；阝C的廣泛用途，以提取和使用釩為目的的全球產(chǎn)業(yè)也隨之得以開展。該產(chǎn) 業(yè)

2、幾乎存在于世界的各個大陸上，本文的目的就在于提供一些有關(guān)釩的資源、生產(chǎn) 以及使用方面的背景信息。資源如前所述，釩在地殼中為第17常見的元素，它廣泛地分布在世界各個地方。圖 1所示為一些釩的較重要的蘊藏地。釩主要蘊藏在中國、俄羅斯、南非、澳大利亞 西部和新西蘭的鈦鐵磁鐵礦中，委內(nèi)瑞拉、加拿大阿爾伯托、中東和澳大利亞昆仕 蘭的油類礦藏中，以及美國的釩礦石和黏土礦中。Mm!F AlbertMiddk KmsiChinni一 SciuHi ArnciW. Australia目前，釩在鈦鐵磁鐵礦中的蘊藏量最大，V2O5含量可達1.8%;其次是在油類礦藏中。到目前為止，還沒有對美國的釩礦石和黏土礦、北歐的

3、鈦鐵磁鐵礦以及巴西 和智利礦藏中的釩進行大規(guī)模的提取。表一列出了釩在世界上的可開采儲量和保有儲量?？砷_采儲量指利用現(xiàn)有的技 術(shù)可以經(jīng)濟地提取的局部。而保有儲量那么指可以利用未開發(fā)的技術(shù)在將來進行提取 的局部。釩的總蘊藏量為6300萬，其中僅有1000多萬噸屬于可開采儲量，而3110 噸為可在將來開采的保有儲量。表一為主要的可開采儲量，它存在于中國、俄羅斯 和南非鈦鐵磁鐵礦中。表一可開采儲量和保有儲量可開采儲量1020萬噸%保有儲量3109.4 萬噸 %澳大利亞1.67.7中國19.69.6俄羅斯48.922.5南非29.440.2美國12.9其他0.57.1值得一提的是，按目前釩的使用速度計算

4、，可開采儲量可以維持近300年釩的提取在大多數(shù)情況下，釩的初級產(chǎn)品是在伴隨著其它金屬和油類的提取或使用而生 產(chǎn)出的副產(chǎn)品。釩的這類產(chǎn)品通常為氧化物形式，V2O3或VO。圖2對三種重要的釩 的提取工藝進行總結(jié)。在釩的提取工藝中，最重要的一條路線是像中國的攀枝花、南非的海威爾德以 及俄羅斯的下塔吉爾這些綜合鋼廠那樣，從煉鐵和煉鋼中生成的中間渣中以V2C5的形式提取釩。在這些鋼廠的煉鐵工藝中，鐵礦石中的釩經(jīng)過熔煉被溶入鐵水中。鐵 水經(jīng)過氧化、成渣，形成了含有10%i 25%勺V2C的渣，最后再經(jīng)過提釩鐵水被送至 煉鋼工藝。含10-25%V2C5的釩渣接著經(jīng)過焙燒/浸出工藝的處理生產(chǎn)出為釩酸鹽或 氧化

5、釩的最終產(chǎn)品。世界上50% 60%勺釩初級產(chǎn)品生產(chǎn)廠均采用這種工藝。生產(chǎn)釩的初級產(chǎn)品的第二個重要路線是，在焙燒/浸出工藝中對上述VO含量達 1.8%的礦石進行直接處理生產(chǎn)出釩酸鹽或釩的氧化物。世界上有五六家公司采用這 種工藝生產(chǎn)釩的初級產(chǎn)品，它們主要分布在南非和澳大利亞，其產(chǎn)量約占世界初級 釩產(chǎn)品生產(chǎn)廠產(chǎn)量的25%30%圖2釩的生產(chǎn)釩的第三條生產(chǎn)路線就是回收電廠飛塵、廢催化劑以及其它殘渣中含的釩。其 工藝也是通過焙燒/浸出工藝生成釩酸鹽或釩的氧化物。在回收廢催化劑中的釩時, 通常還同時對鉆、鉬和鎳進行回收。采用這一路線生產(chǎn)出的釩產(chǎn)品約占世界產(chǎn)釩量 的15-20%世界上有八至十個廠家采用這中工藝

6、，它們主要分布在日本和北美。然 而，隨著環(huán)保法規(guī)變得更加嚴格，各個地方傾倒含釩廢物的可能日益減少。預計大 多數(shù)初級釩產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家將采用這種生產(chǎn)工藝進行釩的回收，并將含釩廢物用做 釩生產(chǎn)的原料。世界初級釩產(chǎn)品，即釩酸鹽和釩的氧化物的產(chǎn)量按 VO5計算約為127,000噸。按地區(qū)劃分，其產(chǎn)量如表二。表二世界初級釩產(chǎn)品的產(chǎn)量國家/地區(qū)估計產(chǎn)量澳大利亞5.8中國18.4日本1.3北美14.1俄羅斯18.61南非37.7該表清楚地說明了中國、俄羅斯和南非在釩的回收方面所處的重要地位，以及 日本的次重要地位。值得注意的是在歐洲幾乎沒有初級釩產(chǎn)品的生產(chǎn)。生產(chǎn)出初級釩產(chǎn)品后，大多數(shù)釩產(chǎn)品經(jīng)鋁熱法、加熱法或化

7、學法被加工成世界 上廣為使用的最終產(chǎn)品，如釩鐵、釩鋁中間合金、釩化工產(chǎn)品和催化劑、以及金屬 釩和釩合金。世界上有25個以上的廠家從事釩產(chǎn)品的加工，它們遍布世界上各個工 業(yè)化地區(qū)。重點已從釩初級產(chǎn)品生產(chǎn)國轉(zhuǎn)移到了釩產(chǎn)品的消費國。從表三可以看出, 如，歐洲在初級釩產(chǎn)品生產(chǎn)廠家的清單中沒有提及，而在釩產(chǎn)品的加工中卻起著重 要的作用。此外，日本和北美也是重要的釩產(chǎn)品加工者，而南非和中國釩產(chǎn)品加工 的水平卻不如他們釩初級產(chǎn)品的生產(chǎn)水平。表三1999年釩鐵生產(chǎn)能力的地理分布國家/地區(qū)估計釩鐵產(chǎn)量%中國13.5日本14.9北美18.6俄羅斯19.0南非22.0西歐26.0其它5.3還應該說明的一點是一些煉鋼

8、工藝生成的含釩渣可以不通過焙燒浸出工藝而直 接加工出釩鐵產(chǎn)品。然而這不屬于主要工藝路線。釩的消耗1999年釩的耗量約為33,250噸。1999年釩產(chǎn)品消耗的地理分布對應于釩初級 產(chǎn)品生產(chǎn)的分布如表四所示。比擬表三和表四，更加說明了釩產(chǎn)品的加工地靠近釩 的消費。這也預示了存在于初級釩產(chǎn)品的生產(chǎn)廠所在地、釩的主要供給者一中國、 俄羅斯和南非與釩產(chǎn)品的主要消費者一北美和歐洲之間一項重大的國際貿(mào)易。1999年底、2000年初，澳大利亞也參加了釩供給國的行列。預計它的釩產(chǎn)量約占世界釩產(chǎn)量的13%表四1999年初級釩產(chǎn)品和釩成品消費的地理分布國家/地區(qū)1999年世界釩耗量%1999年世界釩產(chǎn)量%中國9.3

9、20.1日本12.82.2北美30.312.2俄羅斯7.714.5南非1.045.5西歐25.92.6其它13.02.9釩廣泛應用于各個工業(yè)領(lǐng)域，而其中最重要的應用領(lǐng)域在鋼鐵工業(yè)上。美國地 理分布調(diào)查機構(gòu)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)說明，1998年，87%勺釩用在了鋼鐵領(lǐng)域，而其余 13% 那么被用在諸如航空、化工和催化劑的生產(chǎn)領(lǐng)域。在余下13呦，大約8-10%的釩被用 來生產(chǎn)航天工業(yè)中使用的鈦-鋁-釩合金，余下的局部被用在另外的領(lǐng)域。圖3(a)和(b)說明由于鋼產(chǎn)量增加了，釩的消耗量也增加了。然而通過比擬這些 數(shù)據(jù)可以清晰的看到，釩耗量的增加速度比鋼鐵產(chǎn)量的增加速度更快，這就說明了 在釩的消耗上有新增加的局部

10、。通過將任何一年中釩的總釩耗量除以當年的粗鋼產(chǎn) 量就可很好地表示出釩的這局部新增消耗。盡管這樣可能將釩的單位耗量高估了大 約13%但這卻彌補了逐年來由于鋼鐵生產(chǎn)的波動造成的釩耗量的波動。WorldWorid - nduding<'hin»ind E. tufope1000S006004001970!9»020221460 cxhidLnf Riwu. CliuiiA hnd: E EiirtipcW70 円和I woVur：QOO Mid圖3 a) 鋼鐵生產(chǎn)，b) I960 年至1999年釩的消耗圖4說明了 70年代末至今釩在單位耗量上的變化。應該說明的重要的

11、一點是， 釩的單位耗量在80年代及90年代初期經(jīng)歷了一段相對的倒退期，這大概是由于改 善合金收得率的連鑄工藝的廣泛采用以及提高煉鋼生產(chǎn)效率的總體舉措而造成的。 1999年釩的耗量強勁反彈，世界平均耗量到達了0.043公斤/噸，而西方國家的平均耗量那么又高出16流右，到達0.05公斤/噸。釩在鋼中的使用通過對三個不同的煉鋼國家，即，德國、日本和美國(圖5)所做的一些現(xiàn)有的統(tǒng)計數(shù)據(jù)的驗證和比擬說明， 這些國家在釩的使用方式上既有共同點也有明顯的不 同點。0 OS0 06World - cxctuding,and E Europe0 044L = 6.9WA0.02 1)97019801990Year2000201GSlnKWil SMIt lucpipe S*wbIQJ%10*%Sutnim ft HotfRciinirw 10%27 Fw圖5按最終用途劃分,1998年帆在德國、日本和美國的消耗情況很明顯，在所有三個國家里，釩均被用在工具鋼的生產(chǎn)上。此外，德國在使 用釩的特殊結(jié)構(gòu)鋼鋼種上似乎不同于日本和美國。 但該鋼鐘被日本列在管線鋼鋼 種里，而在美國那么被歸為高強低合金鋼。 所以，三個國家在釩的這方面使用上也 是相同的。除了這些