[科普中国]-金属钒精炼

金属钒精炼(refining of vanadium metal)是指脱除粗金属钒中的杂质，产出高纯金属钒的过程，为钒冶金流程的组成部分。粗金属钒中的氧、氮、碳等非金属杂质含量较高，塑性差。精炼除去杂质后，可使金属钒的塑性提高。经精炼的金属钒的纯度可达99.9%，经过二次电解精炼还可制得纯度达到99. 99%的高纯钒。工业采用的钒精炼方法有真空精炼、熔盐电解精炼、碘化物热离解法、区域熔炼等。今后有可能采用电子束区域熔炼和电迁移法精炼1。

简介金属钒精炼(refining of vanadium metal)是指脱除粗金属钒中的杂质，产出高纯金属钒的过程，为钒冶金流程的组成部分。粗金属钒中的氧、氮、碳等非金属杂质含量较高，塑性差。精炼除去杂质后，可使金属钒的塑性提高。经精炼的金属钒的纯度可达99.9%，经过二次电解精炼还可制得纯度达到99. 99%的高纯钒。工业采用的钒精炼方法有真空精炼、熔盐电解精炼、碘化物热离解法、区域熔炼等。今后有可能采用电子束区域熔炼和电迁移法精炼1。

真空精炼这是一种可以大量生产纯钒的方法。先用高纯铝还原V2O5得到钒铝合金。再将钒铝合金破碎。在真空炉中加热至1973K温度除铝而得到海绵钒。海绵钒压成锭后在电子束炉熔炼进一步去除残余的铝、氧、铁及其他挥发性杂质，可生产出99.9%的纯钒。

熔盐电解精炼以铝热还原法生产的金属钒作可溶性阳极，在LiCl-KCl-NaCl-VCl2熔盐体系中进行电解精炼。在电解槽工作温度893K、槽电压约0.3V、总电流为20-25A、阴极电流密度3200-3700A/dm2的电解条件下，可生产出纯度99.2%的金属钒。在电解精炼前一般向槽内通入少量氯气使电解质含有VCl2。

电解槽充氩气密封，电解槽内的坩埚材料选用电桩电位较正的金属，如钼、镍等，阴极棒一般采用钼材。在精炼过程中，随着阳极钒的溶解，粗钒表面逐渐氧化和钝化，致使电流效率下降，产品质量变差，一般在阳极粗钒溶解30%以后需停炉处理。电解精炼产品经水洗涤，钒纯度可达99.5%-99.9%。这样纯度的钒可加工成材。电解精炼的阴极电流效率为88%-94%。电解精炼脱氧、脱硅效果最佳，铁、铝次之，除铬最难。

制取低铬高纯钒，采用低铬粗钒作原料。采用含KCl 51%、LiCl 41%和VCl2 8%组成的电解质，在槽电压0.3-0.54V、阴极电流密度33.4-37.7A/dm2的条件下。通过二次电解精炼可生产纯度99.99%的钒，阴极电流效率为89%-92%2。

碘化物热离解与锆碘化物热离解法提纯类似，先往钼质的碘化反应器内放入粗钒和碘，碘化反应温度控制在1073K，钒丝热离解温度为1573K。

区域熔炼采用真空悬浮区域熔炼精炼。直径4.4mm的钒棒在真空压力1.333MPa，精炼熔区长度6-10mm、熔区移动速度57.16mm/h条件下，经6个行程即可获得高纯钒。

此法除铁效果较好，除硅、钨效果较差，且生产能力小3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学