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偏釩酸鈉(NaVO3)、焦釩酸鈉(Na4V2O7)和正釩酸鈉(Na3VO4)比較常見,它們?cè)谒幸兹芙?,生成水合物。以偏釩酸鈉為例,在35℃以上時(shí)它能從其溶液中結(jié)晶出無(wú)水結(jié)晶,而在35℃以下則析出NaVO3·2H2O。偏釩酸鈉的溶解度隨溫度升高而增加。
偏釩酸銨在釩的濕法冶金中占有重要地位。偏釩酸銨為白色或微黃色的晶體粉末,微溶于水和氨水,難溶于冷水。它在不同溫度下在水中溶解度也不盡相同。
當(dāng)水溶液中有銨鹽存在時(shí),因共同離子效應(yīng),偏釩酸銨的溶解度下降。這一現(xiàn)象在釩的濕法冶金中被廣泛應(yīng)用。偏釩酸銨在常溫下穩(wěn)定,加熱時(shí)易分解。它在空氣中的分解反應(yīng)為:
6NH4VO3=(NH4)2O·3V2O5 4NH3 2H2O 2NH4VO3=V2O5 2NH3 H2O即在較低溫度時(shí),分解的固體產(chǎn)物中仍含有部分氨;溫度較高時(shí),分解的固體產(chǎn)物為V2O5。
在煉鋼過程中,釩主要作為合金元素使鋼的結(jié)晶組織細(xì)化,從而提高鋼的強(qiáng)度、抗震性、韌性、可塑性及耐磨性[2–4]。目前,世界上85%以上的釩被應(yīng)用于鋼鐵工業(yè),約7%被應(yīng)用于其他合金生產(chǎn),另有7%被應(yīng)用于化工以及陶瓷工業(yè),常作為生產(chǎn)催化劑的原料。釩的應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷被研究和拓展,較新的研究方向是航天工業(yè)、核工業(yè)和釩電池等領(lǐng)域。釩可用于制造航空航天工業(yè)用的鈦基合金。
釩合金也可應(yīng)用于核聚變反應(yīng)堆,在700 ℃以上的高溫具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、疲勞性能以及耐液態(tài)鋰的腐蝕性。有關(guān)研究結(jié)果[4]表明釩合金具有良好的抗輻射性能;與鐵基合金相比,釩合金的活性小。
V2O5的半導(dǎo)體性質(zhì)的發(fā)現(xiàn)以及在光學(xué)工業(yè)中作為抗靜電涂層的應(yīng)用為它的研究開辟了新紀(jì)元。近年來(lái),對(duì)作為功能材料的V2O5的研究已經(jīng)受到廣泛重視,它的溶膠–凝膠制備技術(shù)也取得了研究進(jìn)展。具有層狀結(jié)構(gòu)的V2O5凝膠膜顯示出特有的電化學(xué)性質(zhì),V2O5還具有光電導(dǎo)性質(zhì)。根據(jù)這些性質(zhì)開展的應(yīng)用研究也取得了長(zhǎng)足進(jìn)展,如V2O5可作普通離子吸收基質(zhì)材料、濕敏傳感器、微電池、電致變色顯示材料、智能窗、濾及熱輻射檢測(cè)材料或光學(xué)記憶材料等??梢灶A(yù)見,隨著現(xiàn)代高科技的發(fā)展,V2O5的應(yīng)用范圍將會(huì)逐步擴(kuò)大,需求量也會(huì)逐步增加,因此開展偏釩酸銨提取與制備研究有重要意義。
?從釩渣中提取釩的新方法
從釩渣中提取釩的新方法,失去催化性能以后,廢催化劑中含有釩、鉬、鎳或鈷、氧化鋁等有用物質(zhì),因此是一種非常有用的戰(zhàn)略資源。目前國(guó)內(nèi)從廢催化劑中提取釩和鉬時(shí)采用的辦法一般是:把廢催化劑磨成粉末,與碳酸鈉混合,在焙燒爐中于700~800℃下焙燒,使釩和鉬轉(zhuǎn)化成水溶性的釩酸鈉和鉬酸鈉,用水萃取其中的釩酸鈉和鉬酸鈉,用合適的辦法從萃取液中分離并分別回收含釩的成分和含鉬的成分。萃取后的固體渣中含有鎳和氧化鋁。因?yàn)榇藭r(shí)氧化鋁的結(jié)構(gòu)為剛玉結(jié)構(gòu),用酸堿溶液在一般條件下很難使它溶解,所以用普通辦法很難分離鎳和氧化鋁。
為了分離鎳和氧化鋁,筆者開發(fā)了一種新方法:與氧化鋁在融熔條件下反應(yīng),生成可溶于水的鋁酸鈉,然后用水使其溶出,而含鎳的成分不溶解。含鎳的成分和含氧化鋁的成分的完全分離會(huì)帶來(lái)兩個(gè)好處:
①由于除去了氧化鋁,因此殘留物中鎳的品位大大提高,有利于鎳的回收;
②溶出的鋁酸鈉溶液可用于制備其他含鋁化合物。關(guān)于鎳和氧化鋁的回收,在本文中不作進(jìn)一步的敘述,而要介紹的是釩渣和處理釩渣的新方法。