本书介绍了钒冶金、钒合金制备、高纯钒制备、全钒液流电池制备的工艺方法；阐述了钒化合物的性质及其应用。本书引用了部分*技术成果，旨在为广大读者系统地介绍钒及其下游产品的制备方法及资源综合利用。

本书适合高等院校冶金、能源、材料、化工和环境等相关学科的本科生和研究生作为参考书，也适合从事冶金、材料领域的工程技术人员和科研人员参考。

钒的发现已有近200年的历史，钒是重要的战略资源。钒主要用于制备合金钢，其次用于化工。随着科学技术的发展，钒的应用已渗透到科学技术的各个领域，包括医药、陶瓷、电子、光电、超导、储能、材料等。本书与《储能材料基础与应用》、《钒产业技术及应用》、《锌产业技术及应用》配套，作者为锰锌钒产业技术协同创新中心的核心成员。

钒的发现已有近200年的历史，钒是重要的战略资源，主要用于制备合金钢，例如航天器、飞机、军工装备、导弹、高铁、工具钢以及民用建筑钢材；其次用于化工，例如用于催化剂、颜料、反应器。随着科学技术的发展，钒的应用已渗透到科学技术的各个领域，包括医药、陶瓷、电子、光电、超导、储能、材料等。

本书共分8章，重点介绍了钒冶金工艺方法、高纯钒制备工艺方法、钒合金制备工艺方法、全钒液流电池制备工艺方法；然后阐述了钒的化合物的性质及其应用。本书旨在为广大读者系统地介绍钒冶金的基本工艺方法、下游产品的制备方法及资源综合利用，并引用部分最新技术成果进行阐明分析。本书适合高等院校冶金、能源、材料、化工和环境等相关学科的本科生和研究生作为参考书，也适合从事冶金、材料领域的工程技术人员和科研人员参考。

本书由高峰、彭清静、华骏三位老师主编，何章兴参加编写。其中，高峰负责编写第1章、第3章、第8章；华骏负责编写第2章、第4章；彭清静负责编写第5章和第7章；何章兴负责编写第6章。此外，吉首大学邹晓勇、吴显明、吴贤文、陈上、张帆等老师对本书的编写给予了极大帮助。在本书编著过程中，还得到了湖南省2011计划锰锌钒产业技术协同创新中心、吉首大学化学国家级实验教学示范中心、学校和职能部门的领导以及相关专家的大力支持，在此一并表示感谢。

由于作者水平有限，时间仓促，书中难免有不足与疏漏之处，敬请广大读者批评指正。



编者

2019年3月

高峰，吉首大学，副教授，工学硕士，高级工程师，吉首大学化学化工学院教师。长期以来，主要从钒矿物加工及资源综合利用方面的研究。

第1章概论

1.1钒发展简史1

1.1.1钒元素的发现1

1.1.2钒的工业发展简史1

1.2钒的性质2

1.2.1钒的物理性质2

1.2.2钒的化学性质3

1.3钒的产业现状5

参考文献7



第2章钒的主要化合物及应用

2.1钒的氧化物及应用8

2.2钒酸、钒酸盐及应用10

2.3钒的卤化物及应用13

2.3.1钒的氟化物13

2.3.2钒的氯化物14

2.3.3钒的溴化物14

2.3.4钒的碘化物15

2.3.5钒的卤素配合物15

2.4钒的硫化物及应用16

2.5钒的其他化合物及应用16

参考文献17



第3章钒冶金生产工艺技术

3.1钒冶金过程基础18

3.1.1钒资源概述18

3.1.2钒的物理富集19

3.2钒湿法冶金过程22

3.2.1概述22

3.2.2含钒原料的焙烧22

3.2.3钒的浸出25

3.2.4含钒浸出液的净化28

3.2.5钒的水解沉淀法32

3.2.6钒的铵盐沉淀法36

3.2.7钒酸钙与钒酸铁沉淀法38

3.3钒钛磁铁矿提钒的工艺技术39

3.3.1概述39

3.3.2从含钒生铁中吹炼钒渣41

3.3.3从含钒钢渣中提钒43

3.3.4从含钒生铁中生产钠化钒渣45

3.3.5从磁铁矿精矿中直接提取钒45

3.3.6国外从钒钛磁铁矿和铁矿中提钒的流程46

3.3.7提钒尾渣酸浸提钒50

3.3.8从高硅高钙钒渣及钢渣中提取五氧化二钒52

3.4从石煤(含碳页岩)中提钒的工艺技术53

3.4.1概述53

3.4.2石煤中钒的赋存状态与提钒方法的关系54

3.4.3钒的赋存状态与钒提取的关系56

3.4.4从石煤中提钒的传统工艺58

3.4.5石煤提钒新工艺58

3.4.6提钒新工艺的对比80

3.4.7分离富集石煤浸出液中钒的方法82

3.4.8石煤提钒中的综合利用82

3.5其他含钒原料提取钒的工艺技术85

参考文献87



第4章高纯钒的生产工艺技术

4.1概述89

4.2高纯钒的生产工艺技术90

4.2.1溶解90

4.2.2除杂90

4.2.3沉钒92

4.2.4煅烧92



第5章金属钒与钒铁（钒合金）的生产工艺技术

5.1金属钒的生产工艺技术93

5.1.1概述93

5.1.2电硅热还原法生产钒铁95

5.1.3铝热还原法生产钒铁97

5.1.4真空碳还原法生产钒98

5.1.5镁还原法生产钒98

5.1.6钒铝合金剂的生产99

5.1.7氮化钒的生产99

5.1.8碳化钒的生产101

5.1.9钒基储氢合金的生产101

5.2金属钒的生产102

5.2.1金属钒生产的新工艺技术102

5.2.2钙还原法103

5.2.3铝热还原法105

5.2.4真空碳还原法106

5.2.5氯化钒的镁热还原法108

5.2.6氯化钒的氢还原法109

5.2.7熔盐电解法制取金属钒109

5.2.8碘化物热离解提纯法111

5.2.9真空熔炼提纯钒111

参考文献118



第6章全钒液流电池

6.1全钒液流电池概述119

6.1.1全钒液流电池结构及工作原理120

6.1.2全钒液流电池的特点121

6.1.3全钒液流电池的应用122

6.2全钒液流电池研究进展122

6.2.1全钒液流电池国内研究进展122

6.2.2全钒液流电池国外研究进展124

6.3电解液125

6.3.1电解液的制备125

6.3.2电解液的分析方法126

6.3.3电解液的优化方法127

6.4电极材料128

6.4.1金属类电极128

6.4.2碳素类电极129

6.4.3复合高分子电极132

6.5隔膜132

6.5.1含氟膜133

6.5.2非氟离子膜135

参考文献137



第7章钒资源综合利用

7.1污染物的来源139

7.2烟气治理140

7.2.1二氧化硫废气的治理140

7.2.2含氯废气的治理145

7.3冶钒废水处理146

7.3.1化学沉淀法146

7.3.2铁氧体法147

7.3.3离子交换法147

7.3.4吸附法148

7.3.5蒸发浓缩法148

7.3.6反渗透法149

7.3.7电渗析法150

参考文献151



第8章提钒生产中常用的分析方法

8.1原料分析方法152

8.2其他分析方法154



附录

附录1YB/T 53042011五氧化二钒156

附录2YB/T 53352009五氧化二钒 氧化钾和氧化钠含量的测定 火焰原子吸收光谱法158

附录3YB/T 42202010五氧化二钒 氧化钾和氧化钠含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法160

附录4YB/T 42182010五氧化二钒 五氧化二钒含量的测定 过硫酸铵氧化-硫酸亚铁铵滴定法162

附录5YB/T 53282009五氧化二钒 五氧化二钒含量的测定 高锰酸钾氧化-硫酸亚铁铵滴定法164

附录6YB/T 53302009五氧化二钒 铁含量的测定 邻二氮杂菲分光光度法166

附录7YB/T 41992009五氧化二钒 铁含量的测定 火焰原子吸收光谱法168

附录8YB/T 42482011五氧化二钒 四氧化二钒含量的测定 差减法170

附录9YB/T 53342009五氧化二钒 砷含量的测定 AgDDTC分光光度法172

附录10YB/T 53322009五氧化二钒 硫含量的测定 硫酸钡重量法174

附录11YB/T 53332009五氧化二钒 硫含量的测定 红外线吸收法176

附录12YB/T 42002009五氧化二钒 硫、磷、砷和铁含量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法178

附录13YB/T 53312009五氧化二钒 磷含量的测定 萃取钼蓝分光光度法181

附录14YB/T 4219一2010五氧化二钒 磷含量的测定 铋磷钼蓝分光光度法183

附录15YB/T 53292009五氧化二钒 硅含量的测定 硅钼蓝分光光度法185

附录16YB/T 42472011低磷钒铁187

附录17HG/T 34852003化学试剂 五氧化二钒189

附录18HG/T 34452003化学试剂 偏钒酸铵191

附录19NB/T 420062013全钒液流电池用电解液测试方法193

附录20Q/JDC.H42012004钒氮合金203

附录21YS/T 5792014钒铝中间合金205