钒以钒铁(及其它钒合金)、钒化合物和金属钒的形式广泛应用于冶金、宇航、化工等工业部门 。
钒铁是钢铁工业重要的合金添加剂 。钒可提高钢的强度、韧性、延展性和耐热性 。自六十年代以来,钒在钢铁工业中的应用急剧增加,到1988年已占钒消耗量的85% 。钒在钢铁方面的消耗比例为碳素钢占20%,高强度低合金钢占25%,合金钢占20%,工具钢占15% 。含钒高强度低合金钢(HSLA)以其强度大而广泛用于输油/气管道、建筑、桥梁、钢轨、压力容器、车厢架等生产建设中 。目前各种含钒钢的应用范围越来越广 。
金属钒在有色合金中主要用于生产钒钛合金,如Ti-6Al-4V,Ti-6Al-6V-2Sn和Ti-8Al-1V-Mo等 。Ti-6Al-4V合金是用于制造飞机和火箭的优良高温结构材料 , 在美国极受重视,产量占钛基钒合金的一半以上 。金属钒还可用于磁性材料、铸铁、硬质合金、超导材料及核反应堆材料等领域 。
五氧化二钒和钒化合物主要用于玻璃与陶瓷工业的着色剂、硫酸和石油化工生产用的催化剂 。在美国,35%的五氧化二钒用于生产硫酸,35%用于石油精炼 。钒催化剂具有特殊的活性,其它元素难以代替 。随着化学工业的迅速发展 , 钒作为催化剂的重要性将更加显现出来 。
钒的应用范围
应用领域
占总量比例(%)
主要用途
使用产品
碳素钢
25
钢筋
FeV
HSLA钢
25
建筑,石油管道
FeV
高合金钢
20
铸件,石油管配件
FeV
工具钢
15
高速工具钢,耐磨件
FeV(80%V)
钛合金
10
喷气式发动机零件,飞行器机体
V-Al基合金
化学制品
5
硫酸和顺丁烯二酸酐生产
V2O5和其它钒化合物
材料是一切工程建设的基础 。人类文明进步的重要标志之一,就是使用材料的不断更新、增加 。材料、能源和信息是现代科学技术发展的三大支柱 。
在众多的金属材料中 , 一种新的金属材料钛已成为耀眼的"新星" 。钛是轻金属之一,纯净的钛具有许多优良性能 。钛的比重虽然仅是钢的50% , 但其强度却超过钢约18%,其延展性更远远优于钢,能象铜一样经得起锤击和拉延 。钛的熔点达1600℃,大大高于钢,如把钛和钢同时放在炼钢炉中,钢熔化了,而钛却依然如故 。在超低温环境中钢会变脆,掉在地上会被摔碎,而钛在-100℃时也不会变脆 , 仍具有良好的机械性能 。钛还具有良好的耐酸碱、耐腐蚀性能,在强酸碱溶液中 , 钢铁会被腐蚀得千疮百孔,而钛却安然无恙;钢铁在海水中会迅速锈蚀变质,而钛至少5年内不会锈蚀 。用钛锅炒菜,不会产生粘锅现象 。用钛合金做的不粘锅已进入家庭 。钛与铝相比也有许多优点,钛的硬度高于铝,因此比铝坚固,不易变形;钛的熔点更远远高于铝(600℃) 。
以钛为基质,掺入铝、钒、钼、锆等金属,可以得到含钛90%的优质材料--钛合金 。钛合金具有重量轻、耐冲击、抗拉压等许多优良性能,是机械、航空、宇航等工业中的高级用材 。以钛合金为主体制成的飞机,强度高、重量?。?可提高航速约1/3,能大大增加载客量(大型客机能增加100多人) , 还能节省燃料 。用钛合金制造的深海探测器,可深潜至6500米深度 , 而不会被压坏,而用钢铁制造的潜艇 , 只能潜至300米 。在航天和宇航工业中,钛合金以其优良性能被广泛采用,运载火箭、人造卫星、航天飞机、空间站、行星探测器等,大都采用钛合金制造外壳 。这种金属壳体能在太空条件下保持坚韧,能在高速飞行中抵御剧烈的摩擦而产生的高温 。
在化学工业中 , 需要耐腐蚀的泵、阀门、反应器等设备,这些设备也多用钛合金制作 。钛与镍结合 , 还能制成具有记忆功能的"记忆合金" 。用这种材料制造汽车外壳,当撞车发生变形时,只要用80℃以上的热风一吹,就能恢复原来形状 。
钛也是优秀的装饰材料 , 表面镀钛的材料,不仅外表光亮美观,而且具有很强的耐磨损和抗腐蚀特性;在真空条件下,将等离子体状态的钛镀在工作或建筑物的表现上 , 其外观酷似黄金,称为钛金 。北京亚运村的火炬、天安门广场的国旗杆球顶、大观园的宝顶等都是用钛金装饰的 。用钛金做建筑装饰,不仅能节约大量黄金,而且光彩夺目、雍容华贵,可达到"以假乱真"的效果 。钛金还可用于家具、灯饰、卫生洁具、健身器材、自行车、摩托车等的装饰 。
钛在地壳中蕴藏丰富 , 在各种金属储量中占第9位,约为铜、镍、铝、锌总量的17倍 。含钛的矿物有70多种 , 主要是分布于火成岩中的金红石钛铁矿 。过去,由于开采困难 , 成本高,钛的应用受到限制,现在冶炼技术已大大提高,成本正逐渐降低,钛的应用
【钒钛是做什么的?】
该工程需要进一步提高钒钛磁铁矿利用价值 , 重点解决老尾矿中钛铁矿和高钛炉渣的综合利用、钒钛深加工等技术问题 。攀枝花-西昌一带探明铁储量仅次于鞍-本地区,是我国第2大铁矿基地 。矿石除铁外,还含有钛、钒、钴、锰、镓、镍等多种有益组分 。攀枝花矿区已建成设计规模年采矿石1350万吨,选矿生产钒铁精矿580万吨 , 已较好地利用了铁和钒,生产了优质的钢铁和钒系列产品,并开始利用钛和镍 。开展四川攀枝花钒钛磁铁矿综合利用示范工程,不仅可以提高钒钛磁铁矿利用价值,还可以解决老尾矿和高钛炉渣的综合利用问题,提高钛的回收率和钴、镍等金属的回收利用,而且对我国四川攀枝花—西昌一带和河北承德等地蕴藏丰富的钒钛磁铁矿开发利用具有典型示范作用 。
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