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钒V2O5的性质

钒V2O5(粉钒)，用于冶金工业制钒铁合金、钒铝合金及其他含钒合金。合成铵工业中用于脱碳、脱硫和催化剂。用做印染、陶瓷的着色材料。是制备硫酸催化剂的主要原料。石油化工业用作催化剂和缓蚀剂，也是制备含钒化合物的原料。

V2O5是一种无味、无嗅、有毒的橙黄色或红棕色的粉末或片状，微溶于水(约0.07g/L)，溶液呈微黄色。V2O5大约670℃熔融，冷却时结晶成黑紫色正交晶系的针状晶体。

V2O5是俩性氧化物，与Na2CO3一起共熔得到不同的可溶性钒酸钠。

V2O5+3Na2CO3→2Na3VO4+3CO2

V2O5+2Na2CO3→2Na4V2O7+2CO2

V2O5+Na2CO3→2NaVO3+CO2

因为在V2O5晶格中比较稳定地存在着脱除氧原子而得的阴离子空穴，因此在700～1125℃范围内，可逆地失去氧，这种现象可解释为V2O5的催化性质。

在炼钢过程中，钒主要作为合金元素使钢的结晶组织细化，从而提高钢的强度、抗震性、韧性、可塑性及耐磨性[2–4]。目前，世界上85%以上的钒被应用于钢铁工业，约7%被应用于其他合金生产，另有7%被应用于化工以及陶瓷工业，常作为生产催化剂的原料。钒的应用领域还在不断被研究和拓展，较新的研究方向是航天工业、核工业和钒电池等领域。钒可用于制造航空航天工业用的钛基合金。

钒合金也可应用于核聚变反应堆，在700 ℃以上的高温具有良好的机械强度、疲劳性能以及耐液态锂的腐蚀性。有关研究结果[4]表明钒合金具有良好的抗辐射性能；与铁基合金相比，钒合金的活性小。

V2O5的半导体性质的发现以及在光学工业中作为抗静电涂层的应用为它的研究开辟了新纪元。近年来，对作为功能材料的V2O5的研究已经受到广泛重视，它的溶胶–凝胶制备技术也取得了研究进展。具有层状结构的V2O5凝胶膜显示出特有的电化学性质，V2O5还具有光电导性质。根据这些性质开展的应用研究也取得了长足进展，如V2O5可作普通离子吸收基质材料、湿敏传感器、微电池、电致变色显示材料、智能窗、滤及热辐射检测材料或光学记忆材料等。可以预见，随着现代高科技的发展，V2O5的应用范围将会逐步扩大，需求量也会逐步增加，因此开展偏钒酸铵提取与制备研究有重要意义。

生产V2O5的原料主要有含钒钛磁铁矿、钒渣、含钒黏土矿及石煤等。国内外对石煤提钒的报道很多，归纳起来可分为火法和湿法两大类。火法的工艺流程是破碎(粉碎)→制球→焙烧→浸出→分离富集→沉钒→V2O5；湿法的工艺流程是破碎(粉碎)→浸出→转化富集→沉钒→V2O5。无论火法或是湿法，工艺流程都包括沉钒过程，其中铵盐沉钒是国内外生产高品位V2O5所采用的传统工艺流程[8]。一般情况下，pH = 2.0～4.0时，V2O5是以多聚钒酸铵的形式沉淀，沉淀为砖红色粉末；在pH = 8.0左右，V2O5是以偏钒酸铵的形式沉淀，沉淀为白色，精制阶段常用这种形式沉钒；则以其他多钒酸形式沉钒，沉淀为金黄色。

有关铵盐沉钒工艺参数研究的文献较多，但关于铵盐沉钒反应的动力学机理的研究未见报道。实验拟从动力学的角度研究铵盐沉钒过程动力学参数，在弱碱性条件下，向偏钒酸钠溶液中加入氯化铵生成偏钒酸铵沉淀，探讨偏钒酸钠的初始浓度、加铵系数K、pH值及温度等因素对沉钒率的影响；在适合组合条件下进行沉淀析出的动力学研究，用积分法建立数学模型[12–13]以确定沉钒过程动力学的相关参数；通过X射线衍射和红外光谱分析表征沉淀产物的微观结构；按照HG/T 3445—2003《化学试剂偏钒酸铵》分析偏钒酸铵的纯度。