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V2O3的工业生产方法 朱雅琴 S 钒酸钾铀矿 K2(UO2)2(VO4)2·3(H2O） 褐铅矿 Pb5[VO4]Cl 绿硫钒矿 常见的钒矿石(Vanadium ores) 钒矿石 偏钒酸盐 多聚钒酸盐 五氧化二钒 气体还原 （H2,CO,CH4,NH3等） 固体还原 （Na,C等） 自还原 异还原 气体还原 （H2,CO,CH4,NH3等） 提炼 还原 工业生产V2O3的主要步骤 1.提炼：从矿物中提炼出常用的多聚钒酸盐（APV）、偏钒酸 盐（MVO3）或五氧化二钒（V2O5）等。 2.还原：将常用的+5价钒还原为V2O3。 1 提炼 （1）从钒渣中回收：钠化焙烧工艺，一般采用回转窑或焙烧炉。 工艺过程：混合（钒渣与钠盐，碳酸钠或芒硝）—焙烧（钒转为 可溶性的钠盐）—浸出（钒酸盐进入溶液 ）— 过滤—沉淀—精致 等过程得到五氧化二钒。 国外有的企业直接利用含钒高的钒钛磁铁矿制成精矿，然后 与熔剂混合，进入回转窑中焙烧，焙砂用水浸出，含钒溶液用铵盐 处理，沉淀偏钒酸铵。 （2）从石煤中回收：主要是钠化焙烧工艺，钠化氧化焙烧—水浸 出—水解沉钒—碱溶铵盐沉钒—热解脱氨—精钒的工艺流程。 该工艺特点是工艺简单，并且充分利用了石煤的热能。缺点是回收率较低。 美国采用以上工艺，但采用稀硫酸浸出、溶剂萃取技术。 1 提炼 （3）从石油废催化剂中回收：国际上通用的技术是钠化焙烧法： 配料→焙烧→磨碎→浸出过滤→沉钒→煅烧→五氧化二钒产品 ↓ 溶液→萃取回收钼→钼酸铵产品 ↓ 渣→进一步回收镍→金属镍。 1 提炼 （4）从硫酸工业废催化剂中回收：目前采用的技术有火法—湿 法联合工艺和全湿法工艺，后者应用比较广泛。工艺如下：废催 化剂→粉碎→盐酸浸出→过滤→加氢氧化钠水解→沉钒→精炼→ 煅烧→产品。 湿法流程工艺简单，投资少，回收率高。缺点是产生的废液 量较大。 1 提炼 结论：从含钒物料中提炼钒的工艺有火法、湿法和火法、湿法联合 流程，最成熟的技术是：钠化焙烧、浸出、沉钒工艺，也是提钒技 术的经典。从硫酸工业废钒催化剂中回收五氧化二钒一般都采用酸 性直接浸出工艺。 2 还原 2.1 自还原（偏钒酸铵自分解还原） 偏钒酸铵在200度左右分解 2NH4VO3 == V2O5 + 2NH3+2H2O 氨气在200度左右分解 2NH3 == 3H2 + N2 还原: (1300-1500C) V2O5 + 2H2 == V2O3 + 2H2O 3V2O5 + 4NH3 == 3V2O3 + 6H2O + 2N2 总反应： 6NH4VO3 == 3V2O3 + 2NH3 + 9H2O + 2N2 优 点：产物纯度高 2.2 异还原（多钒酸盐流态化还原） 2 还原 一氧化碳还原 (NH4)2V6O16 + 6CO == 3V2O3 + 6CO2 + 2NH3 + H2O (NH4)6V10O28 + 10CO == 5V2O3 + 10CO2 + 6NH3 + 3H2O (NH4)2V12O31 + 12CO == 6V2O3 + 12CO2 + 2NH3 + H2O 氢还原 (NH4)2V6O16 + 6H2 == 3V2O3 + 2NH3 + 7H2O (NH4)6V10O28 + 10H2 == 5V2O3 + 6NH3 + 13H2O (NH4)2V12O31 + 12H2 == 6V2O3 + 2NH3 + 13H2O 电解还原法 电解（CV约为2mol/L,CNaOH约为6mol/L） 阴极：玻碳电极 2VO3 - + 4H+ + 2e == V2O4 + 2H2O 阳极：不锈钢电极 （电流密度 J=200A/m2；温度 T=50度；电解时间 2-10h） 还原: (500-700C度，还原性气氛保护） V2O4 + H2 == V2O3 + H2O V2O4 + C == V2O3 + CO 优 点：由于钒的初始价态较低，还原温度底 还原窑 3 反应装置 自还原或固相还原装置 与气相还原、动态法相比，这种 静态还原制造成本低、工艺简单，可 操作性强，安全系数高，不存在在气 体泄漏危险 流化床反应器