釩的應(yīng)用與發(fā)展前景

釩是一種稀有金屬，釩是從英語的Vanadium音譯過來的。釩的化學(xué)符號是V，它的原子序數(shù)是23。釩的化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，在常溫下不會被氧化。釩對食鹽溶液及海水具有高度的耐蝕性。堿溶液及硫酸對它不起作用，氫氟酸、熱的濃硫酸和硝酸以及王水能溶解釩。熔融的堿、碳酸鉀、硝酸鉀可溶解釩并形成釩酸鹽。釩與硅和碳形成的硅化物和碳化物具有高的硬度及化學(xué)穩(wěn)定性。

釩在933K（660℃）以上的溫度中被氧化成五氧化二釩V2O5。釩的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相當(dāng)高，但極易燃、釩的化合物毒性很高、含釩的塵埃被吸入后會致肺癌。在氧化物中釩一般顯+5價，但也有+2、+3和+4價的氧化物存在，不過它們比較容易過渡為+5價的氧化物。2價和3價的釩氧化物是堿性的，4價的氧化物是雙性的，5價的氧化物是酸性的。

在自然界，釩的礦物一般與其它金屬礦物共生在一起。釩一般以化合物形式存在，自然界中約有65種釩的化合物。在自然界中，礬土、石油、煤和油頁巖中都含有不少釩。光譜分析發(fā)現(xiàn)，在太陽和一些恒星的表面也有釩。

鈍金屬釩是用鈣在鋼制容器內(nèi)還原五氧化二礬的方法制得的。得到的金屬釩微粒洗滌后于真空爐中熔成塊，如此獲得的金屬含99．99％的釩。不過，大多數(shù)釩來自于其它礦物加工時的副產(chǎn)品。

主要應(yīng)用

在我國，釩90％左右用于鋼鐵工業(yè)，釩在鋼中的應(yīng)用主要是通過添加釩來提高強(qiáng)度和韌性。在結(jié)構(gòu)鋼中加入0．1％的釩，可提高強(qiáng)度10％—20％，減輕結(jié)構(gòu)重量15％—25％，降低成本8％—10％。由于釩鋼具有強(qiáng)度大，韌性、耐磨性及耐蝕性好的特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于輸油（氣）管道、建筑、橋梁、鋼軌和壓力容器等工程建設(shè)中。2000年我國釩鋼應(yīng)用量已經(jīng)達(dá)到120萬t／a，含釩鋼應(yīng)用量年均增長10％。

釩和鈦組成重要的金屬合金Ti—6Al—4V，用于飛機(jī)發(fā)動機(jī)、宇航船艙骨架、導(dǎo)彈、軍艦的水翼和引進(jìn)器、蒸汽渦輪機(jī)葉片、火箭發(fā)動機(jī)殼等。此外，釩合金還應(yīng)用于磁性材料、硬質(zhì)合金、超導(dǎo)材料（如v，Ca)及核反應(yīng)堆材料等領(lǐng)域。國內(nèi)生產(chǎn)釩鋁中間合金的企業(yè)有寶雞有色金屬加工廠和錦州鐵合金廠，國內(nèi)的釩鋁合金產(chǎn)量不能完全滿足國內(nèi)需要，每年尚需從國外進(jìn)口一部分，釩鋁中間合金的市場發(fā)展?jié)摿ο喈?dāng)大。

在化工中主要應(yīng)用的釩制品有深加工產(chǎn)品V205，(98％—99．99％)，NH4V03（偏釩酸銨）、NaV03及KV03等。它們分別應(yīng)用于催化劑、陶瓷著色劑、顯影劑、干燥劑及生產(chǎn)高純氧化釩或釩鐵的原料。V205作催化劑具有特殊的活性，其它元素難以代替。國內(nèi)的粉狀V205現(xiàn)主由石煤提取。由于國內(nèi)相關(guān)企業(yè)規(guī)模小、產(chǎn)量低、且難生產(chǎn)高檔產(chǎn)品。因此這部分高檔產(chǎn)品現(xiàn)主要靠進(jìn)口解決。

鋰釩氧化物以其高容量，低成本（釩的價格較鈷、錳低），無污染等優(yōu)點(diǎn)已成為最具有發(fā)展前途的鋰離子蓄電池正極材料及新型清潔能源——釩二次電池（即全釩離子電池）已經(jīng)實(shí)用化，作為目前最有前途的新能量貯蓄系統(tǒng)之一，與其它二次蓄電池相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)額定功率和額定能量是獨(dú)立的，功率大小取決于電池堆，能量大小取決于電解液，因此可隨意增加電解液量，來增加電池容量；(2)在充放電期間，釩電池也只是液相反應(yīng)，不象普通電池那樣有復(fù)雜的可引起電池電流中斷或短路的固相變化；(3)電池的保存期限和儲存壽命長，其工作壽命也可達(dá)到5—10a，明顯優(yōu)于其它類型的蓄電池；(4)可100％放電而不會損壞電池；(5)結(jié)構(gòu)簡單，材料便宜，更新維修費(fèi)用低；(6)通過更換電解液，可實(shí)現(xiàn)“瞬間再充電”。2002年，國內(nèi)釩鋼龍頭企業(yè)攀枝花鋼鐵公司以深化資源利用為目的，與中南大學(xué)合作介入了釩電池的研發(fā)。攀鋼生產(chǎn)的VOS04和V203粉末可直接用于釩電池四價釩離子溶液的配制。

釩除有抗糖尿病作用外，同時它還對糖尿病并發(fā)癥有一定的治療作用。釩能改善心肌功能，并且對所致高血壓有明顯的治療作用。同時釩可使腎腫大明顯改善，尿蛋白明顯減少，腎功能得到改善。此外對白內(nèi)障的恢復(fù)也起到有益的作用。長春醫(yī)藥集團(tuán)新藥研究開發(fā)有限公司研制出的新藥聯(lián)麥氧釩膠囊，既可以降低血糖又可以預(yù)防胰島素血癥所造成的心腦血管合并癥，比現(xiàn)在臨床常用的降糖藥及胰島素更為先進(jìn)，目前該種藥物已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，具有取代目前降糖藥物的趨勢。我國現(xiàn)有糖尿病患者3000萬人，因此，釩藥物具有廣闊的市場前景。

釩的鹽類的顏色五光十色，有綠、紅、黑、黃等。如二價釩鹽常呈紫色；三價釩鹽呈綠色，四價釩鹽呈淺藍(lán)色，四價釩的堿性衍生物常是棕色或黑色，而五氧化二釩則是紅色的。這些色彩繽紛的釩的化合物，被制成鮮艷的顏料：如加到玻璃中，可制成彩色玻璃，也可以用于制造各種墨水。

此外，二氧化釩薄膜和超細(xì)粉體由于其自身獨(dú)特的相變特性，可廣泛應(yīng)用于電學(xué)和光學(xué)開關(guān)裝置、太陽能控制材料、光盤介質(zhì)材料、涂層、熱敏電阻等領(lǐng)域；北京爍光特晶科技有限公司研制出長距離光纖通訊用的釩酸釔晶體材料，具有雙折射率大、透過率高、透光性好，是性能極佳的雙折射晶體。

發(fā)展前景

預(yù)計未來中國將成世界最具潛力的釩產(chǎn)品市場，即使僅滿足鋼鐵生產(chǎn)消耗釩產(chǎn)品一項(xiàng)，釩產(chǎn)品每年就須增產(chǎn)30％以上。不過，隨著國內(nèi)對釩產(chǎn)品需求量的不斷擴(kuò)大，國內(nèi)釩產(chǎn)品產(chǎn)量的增速卻難以滿足需求的增速。2005年，我國就已從釩產(chǎn)品的出口國轉(zhuǎn)變?yōu)閮暨M(jìn)口國。據(jù)有關(guān)預(yù)測，估計至2009年，我國釩產(chǎn)品的供求缺口將達(dá)26300噸。

我國的釩資源非常豐富，尤其是我國的獨(dú)特釩礦——石煤的儲量相當(dāng)大，但因其品位低，開發(fā)利用難度大。近幾十年來我國的石煤提釩技術(shù)已有很大的進(jìn)步，在世界上也處于領(lǐng)先地位，但依然存在提取率低、產(chǎn)業(yè)化程度不高、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。所以，開發(fā)高效環(huán)保的石煤提釩新技術(shù)、新工藝具有很廣的研究前景。