釩的發(fā)現
1801年,墨西哥礦物學家德爾•里奧在研究鉛礦時,發(fā)現了一種化學性質與鉻、鈾相似的新元素,其鹽類在酸中加熱時呈紅色,故名為紅色素。實際上是釩。
1830年,瑞典化學家尼爾斯•格•塞夫斯特姆,煉生鐵時分離出一種新元素,由于其化合物具有絢麗的顏色,以希臘神話中美麗女神娃娜迪斯(Vanadis)的名字命名為釩(Vanadium)。同年,德國化學家沃勒爾證明,Vanadium與早期德爾•里奧發(fā)現的紅色素是同一種元素──釩。
1834年,在俄羅斯別列召夫斯克礦山的鉛礦中發(fā)現了釩。
1840年,俄羅斯礦物工程師蘇賓寫道“含銅生鐵、黑銅、銅錠是含釩合金,由于釩的存在,使它們具有較高的硬度”。
1867年,英國化學家婁斯科用氫還原氯化釩(VCl3),首次制得金屬釩。
1939年,在俄羅斯的彼爾姆斯克的含銅砂巖中也發(fā)現了釩。
釩的名字來源
在很久以前,在遙遠的北方住著一位美麗的女神名叫凡娜迪絲。有一天,一位遠方客人來敲門,女神正悠閑地坐在圈椅上,她想:他要是再敲一下,我就去開門。然而,敲門聲停止了,客人走了。凡娜迪絲想知道這個人是誰,怎么這樣缺乏自信?她打開窗戶向外望去,哦,原來是個名叫沃勒的人正走出她的院子。幾天后,女神再次聽到有人敲門,這次的敲門聲持續(xù)而堅定,直到女神開門為止。這是個年青英俊的男子,名叫塞弗斯托姆。女神很快和他相愛,并生下了兒子——釩。這個故事雖然生動,卻并不十分確切。原來,第一次敲門的是墨西哥化學家里奧,第二次才是德國化學家沃勒。他們雖然發(fā)現了新元素,但不能證實自己的發(fā)現,甚至誤認為這種元素就是“鉻”。而塞弗斯托姆,通過鍥而不舍的努力,才從一種鐵礦石中得到了這種新元素,并以凡娜迪絲女神(Vanadis)之名命名為“釩”。
釩的應用歷史
在發(fā)現釩這種金屬后,人們慢慢了解到了它的性質,并開始將它應用到人們的生活當中。1882年,英國列•克魯佐特鋼鐵公司用含釩1.1%的煉鋼爐渣制得釩的磷酸鹽,年產量約60t。用戶是生產苯胺黑的染料廠。
在19世紀末20世紀初,俄羅斯開始利用碳還原法還原鐵和釩氧化物,首次制備出釩鐵合金(含V35%~40%)。1902~1903年俄羅斯進行了鋁熱法制取釩鐵的試驗。
1927年,美國的馬爾登和賴奇用金屬鈣還原五氧化二釩(V2O5),第一次制得了含釩99.3%~99.8%的可鍛性金屬釩。
19世紀末,研究還發(fā)現了釩在鋼中能顯著改善鋼材的機械性能,從而使釩在工業(yè)上才得到廣泛應用。至20世紀初,人們開始大量開采釩礦。
到目前為止,世界上生產釩的礦石主要以釩鈦磁鐵礦為主,在俄羅斯、南非、中國、澳大利亞及美國等國家都有豐富的釩鈦磁鐵礦資源,此外在釩鈾礦、鋁土礦、磷巖礦、碳質頁巖、石油燃燒灰渣、廢催化劑等均可作為回收釩的資源。
釩的產業(yè)發(fā)展
隨著含釩頁巖雙循環(huán)高效氧化提釩技術發(fā)展,國內釩的開采量也在不斷增加,這項技術突破了含釩頁巖低價釩難以氧化轉價的技術難關和環(huán)境瓶頸,可有效利用我國低品位含釩頁巖資源,擴大可利用釩資源儲量近100億噸,極大地促進我國釩行業(yè)的發(fā)展。
雖然我國釩產業(yè)發(fā)展取得了長足進步,但在資源保障、綜合利用、產品檔次和工藝技術等方面的問題依然突出。在資源開采方面,仍存在一礦多采、大礦小開、采富棄貧等現象。釩鈦磁鐵礦中,釩資源綜合利用率僅為47%、鈦資源回收率不足14%。石煤提釩水平較低,存在共伴生稀有金屬未實現規(guī)?;厥盏默F象。在產業(yè)布局方面,國內上海、山東、陜西、貴州、河南等釩鈦資源深加工地區(qū)的資源保障程度低,難以形成規(guī)模經濟,布局分散,物流成本高,產業(yè)鏈短。在產品結構方面,目前釩產品以初級產品為主,大量出口原料性釩產品(五氧化二釩)。
釩功能材料等高端產品的研發(fā)和生產尚處于起步階段,多數企業(yè)自主創(chuàng)新基礎薄弱,至今沒有引領全球釩產業(yè)的龍頭企業(yè)。工藝裝備方面,絕大多數企業(yè)采用鈉化焙燒—浸出—銨鹽沉釩工藝,但提釩廢水的處理仍是一個難題。此外,目前我國從石煤中提取釩的工藝相對比較落后。
“十二五”期間,隨著我國經濟結構轉型,傳統(tǒng)產業(yè)升級加快,戰(zhàn)略性新興產業(yè)、太陽能發(fā)電等行業(yè)迅速發(fā)展,對釩基合金、釩功能材料等關鍵品種的需求量將大幅增長,對企業(yè)的研發(fā)能力和品種質量要求將越來越高。
國內釩行業(yè)發(fā)展建議
1、拓展釩的應用領域,發(fā)展高技術釩產品,加快釩在電池、超導等高技術行業(yè)的應用研發(fā)。
2、引導企業(yè)發(fā)展釩產品深加工。從政策上或相關行業(yè)(如建筑行業(yè))標準上,加大力度鼓勵高釩鋼的使用,推動高釩鋼技術的升級,向國際水平靠攏。
3、加強國內釩產業(yè)的監(jiān)管與整合力度,從規(guī)模與環(huán)保上設定行業(yè)準入門檻。對那些不合法的投機者,進行嚴厲打擊,以保護礦脈的完整性與可開采性,確保市場秩序。
第85屆國際釩技術委員會會員大會在京召開(2013年9月25日),大會分析認為,未來五年,全球釩產品的市場消費結構不會有較大的改變,仍然是鋼鐵(90-93%)、有色合金(4-5%)、化學與功能材料(3-4%)三大應用領域,但產品品種將在延伸的基礎上更加系列化、多樣化、功能化, 釩產品的制造、消費與研發(fā)中心將轉移至中國,中國高端釩產品將會基本實現國產化,釩氮合金與釩功能材料的消費比例將會進一步增加,中國國內釩產品的市場消費總量將會由目前的5~6萬噸/年,增長到2015年的8~9萬噸/年;全球釩產品的市場消費總量將會由目前的12-13萬噸/年,提高到16-18萬噸/年(2015年);釩電池儲能技術預計在2018年左右開始形成產業(yè)化應用,屆時釩產品市場又將增加一大消費領域,世界釩產業(yè)的前景將更加光明。