簡述國內釩資源開發利用情況

王晨雪

（新疆有色金屬研究所，新疆烏魯木齊 830026）

釩是一種重要的有色金屬，屬戰略物資，金屬釩具有較好的耐腐蝕性能，在空氣中不易被氧化，且在氣、鹽、水中耐腐蝕的性能要比大多數不銹鋼好[1]，廣泛應用于鋼鐵、合金、化工、醫藥等領域。至今沒有單獨存在的釩礦，主要賦存于磁鐵礦、磷酸鹽巖、含鈾砂巖和粉砂巖礦床中，常與其它金屬礦物伴生。當開采加工這些金屬礦石時，釩是以副產品或共生產品進行回收處理。世界各國工業上生產釩的原料，是以釩鈦磁鐵礦在冶煉過程中的副產物釩渣為主。我國作為釩資源大國，磁鐵礦、鋁土礦、石油、煤、油頁巖、石煤和焦油砂等富含有機碳的物質中釩呈現較高的含量，原料差異使提釩的工藝也有所不同。國內外現行的提釩技術，存在高污染、高成本、長流程、低回收率的缺點，應用范圍受到限制，本文從提釩原料、提釩工藝、釩制品應用三個方面，對目前國內釩資源的開發利用狀況進行簡述。

1 提釩原料

1.1 釩鈦磁鐵礦

釩礦是以釩鈦磁鐵礦為主要儲存形式的資源[2]。這種含釩鋼渣主要有兩種生產方式：（1）轉爐法：生鐵水在轉爐內吹煉，氧化釩后使其進入爐渣，以達到釩鐵分離的目的；（2）霧化法：鐵水通入壓縮空氣霧化成細小液滴，壓縮空氣中的O2氧化液滴中的釩，該法優點是處理能力較大，存在的問題是渣中的鐵含量過高。以上兩種方式產生的釩渣物相結構基本一致，均為釩鈣氧化物、鎂-方鐵石、硅釩酸鈣、鐵、硅酸三鈣等。

1.2 石煤釩礦

石煤釩礦屬于我國特有的釩礦，在我國資源儲量豐富，但礦物物相組成復雜，常以四種價態存在，金屬賦存狀態和賦存價態變化多樣，在礦物中部分取代Si（Ⅳ）和Al（Ⅲ）。鈦釩石榴石、鉻釩石榴石、砷硫釩銅礦、金屬有機絡合物和釩葉啉，也屬石煤類的礦物。

1.3 廢釩催化劑

在石油生產中，重油和輕油的精煉脫硫用釩作催化劑。報廢的催化劑成為提釩原料，因其在脫硫的過程中，以V3S4形式沉積在催化劑上，可累積達到30%左右的高含量。日、德、美、俄都曾對這種廢催化劑提釩進行過廣泛研究。

1.4 其它原料

其它含釩資源在國外還常見有回收殘渣資源，如石油和石油相關產品中回收的殘渣含有釩。釩鈾礦、鋁土礦、鍋爐灰等也含有釩，這些都可以回收利用成為二次資源。

2 提釩工藝

2.1 酸浸-堿溶法提釩

先用酸使含釩鋼中的釩以VO2+、VO2+的形態浸出，再加堿中和，在弱堿性條件下加入氧化劑使釩氧化成五價離子[3]，并使其沉淀制成粗釩，粗釩經堿溶生成五價釩的鈉鹽，除去雜質硅后，再用銨鹽二次沉釩得偏釩酸銨，偏釩酸銨經煅燒后可得到高純V2O5。該工藝常用于低釩鋼渣提釩。

2.2 鈉化焙燒法提釩

鈉化焙燒法基本原理是在含釩礦物中加入NaCl或NaHCO3作為添加劑[4]，通過高溫焙燒-水浸-沉淀-焙燒得到V2O5。此法也可用硫酸浸出焙燒產物。該工藝已用于石煤和低釩鋼渣提釩中。

2.3 鈣化焙燒法提釩

將鈣鹽作熔劑添加到含釩固廢中造球、焙燒，使釩氧化成不溶于水的釩酸鈣鹽，再加酸調pH值，除雜后再沉釩，煅燒沉淀得到V2O5。此法較環保、利于綜合回收利用，但對焙燒物有選擇性，使用范圍受限。

2.4 溶劑萃取法提釩

能夠萃取釩的萃取劑很多，如N263、N235、TBP、P204 與含釩離子溶液混合接觸，發生陰離子或陽離子交換，而由于萃取劑具有的選擇性萃取作用，只選擇萃取某一種元素離子，實現釩與雜質元素的分離。萃釩有機相經反萃取制成反萃液，再沉淀，煅燒得高純V2O5。此法適用各種原料，優點是回收率高、萃取劑可回收利用、生產成本低、產品純度高；缺點是工藝路線較長、萃取條件苛刻和操作不穩定。

2.5 離子交換法提釩

此法在國外研究較早，根據含釩溶液性質選擇離子交換劑、調整pH 值，目標元素釩離子則被吸附在離子交換柱上，其它元素離子通過離子交換柱，從而實現釩與其它雜質元素的分離；之后離子交換柱經過洗脫液，使釩轉入溶液中，經沉釩工藝制成高純V2O5。

3 釩制品的應用領域

釩制品主要用于鋼鐵、合金、化工、醫藥等領域[4-6]。

3.1 在鋼鐵中的應用

釩與鋼有密切的關系，鋼中添加釩能使鋼具有特殊的屬性和性能，在我國90%左右的釩都用于鋼鐵工業。釩鋼在強度、韌性、耐蝕性及耐磨性等方面性能優異，應用于工程建設中，如結構鋼、橋梁鋼、油井氣井鉆探用鋼、汽車工業的鍛造鋼；制造成強度很高的釩鋼緊固件，可經受由氫引起的延時失效；而釩用于制造工具鋼時，發展了的粉末冶金工藝，使釩化合物出現的偏析現象降至最小；釩用于制造離心鑄滾，可以延長其使用壽命。

3.2 在合金中的應用

釩在非鋼鐵方面的重要應用是制造航空航天工業用的鈦基合金。釩和鈦組成的金屬合金可用于火箭飛機發動機、導彈、軍艦的水翼、蒸汽渦輪機葉片、宇宙飛船艙骨架和引進器等。釩合金還應用于制造磁性材料、硬質合金、超導材料及核聚變反應堆。我國鋁釩合金的產量不足，還需從國外進口，市場潛力巨大。釩還可代替Fe-Ni-Cr合金中的鉬來提高含氯高硫煤用氣化設備的高溫抗蝕性。

3.3 在化工中的應用

釩在化工方面主要應用于催化劑如制造硫化橡膠和生產硫酸，以及抑制電廠廢氣中的氧化亞氮。化工類主要的釩制品有深加工V2O5（98～99.99%）產品，NH4VO3（偏釩酸銨）、NaVO3及KVO3等，也用于著色劑、顯影劑、干燥劑等。

3.4 在電池中的應用

鋰離子電池正極材料主要有鋰、鎳、鈷、錳組成，鈷鎳價格高，釩的價格低，若制成鋰釩氧化物，取代鈷鎳成本低、效率高、安全性高，可能成為再生能源儲能備用電源等領域的首選技術[7]。釩二次電池（即全釩液流電池）作為新型清潔能源已實用化，前景十分廣闊。釩二次電池使用硫酸氧釩作電解質，使用碳作正、負極，電解液中的釩離子在電極之間充放電，由于釩電池將電子貯存在容器內的電解液中，蓄電量可由容器的大小決定。

3.5 在醫藥中的應用

釩能提高人體內心肌高能磷酸化合物的含量，改善心肌功能，有明顯降血壓效果。釩還對糖尿病并發癥有治療作用，可作為抗糖尿病用藥。釩也能減輕腎腫大癥狀，使尿蛋白明顯減少，腎功能得到改善。對白內障的恢復也有一定作用。

3.6 其他應用

釩可制造釩-鋯藍顏料和釩酸鉍黃顏料。二氧化釩薄膜和超細粉體可制造電學和光學開關裝置、光學轉換涂層、光盤介質材料、太陽能控制材料、涂層、熱敏電阻材料等。

4 結論和展望

預計未來我國將成為世界上最具潛力的釩產品市場，我國釩資源豐富多樣，未來釩產業將有廣闊發展前景。但仍有些問題不可忽視，目前我國對釩礦資源開發利用水平較低，技術創新能力不強，工藝設備落后，浪費較多，為此應提高技術研發能力，加強國家戰略儲備資源保護。此外對二次資源來說，很多工業的生產過程中，都會產生大量的含釩固體廢棄物，應積極地加以回收利用，變廢為寶，從而創造可觀的經濟效益和社會效益，使我國釩礦產業步入健康可持續發展的軌道。