五氧化二钒
中文名称 | 五氧化二钒 |
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中文同义词 | 矾酸酐;钒(酸)酐;五氧化二矾;氧化矾;五氧化二钒(SC);氧化钒(V), PURATRONIC|R (METALS BASIS);五氧化二钒(剧毒);钒1000PPM IN HNO3 |
英文名称 | Vanadium(V) oxide |
英文同义词 | Vanadium pentoxide, non-fused form;Vanadium, pentoxyde de;vanadium,pentoxydede;vanadium,pentoxydede(french);vanadiumdust;vanadiumfume;vanadiumoxide(v2o5);vanadiumpentaoxide |
CAS号 | 1314-62-1 |
分子式 | O5V2 |
分子量 | 181.88 |
EINECS号 | 215-239-8 |
相关类别 | Cp钼、钛、钨、钒、锆;无机化工产品;无机盐;催化和无机化学;医药原料;镀膜材料;Inorganics;Indoles;Catalysis and Inorganic Chemistry;Chemical Synthesis;Oxides;ICP CRMsAnalytical Standards;ICP-OES/-MS;ICPSpectroscopy;metal oxide;植物化学;化工;化工原料;AA Standard SolutionsAnalytical Standards;Alphabetic;Reference/Calibration Standards;Standard Solutions;V;AAS;AAS CRMsSpectroscopy;AASSpectroscopy;Application CRMs;Matrix Selection;NitrateAnalytical Standards;Spectroscopy;Vanadium;VanadiumMetal and Ceramic Science |
Mol文件 | 1314-62-1.mol |
结构式 |
五氧化二钒 性质
熔点 | 690 °C |
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沸点 | 3380 °C(lit.) |
密度 | 3.35 g/mL at 25 °C(lit.) |
蒸气压 | 8 mm Hg ( 20 °C) |
闪点 | 1750°C |
储存条件 | Poison room |
溶解度 | 可溶于水中 |
形态 | 碎屑状物质 |
颜色 | 橙色 |
比重 | 3.357 |
气味 (Odor) | 无味 |
PH值 | 4 (50g/l, H2O, 20℃)(slurry) |
水溶解性 | 1 g/125 mL |
Merck | 14,9921 |
暴露限值 | OSHA: Ceiling 0.5 mg/m3; Ceiling 0.1 mg/m3 NIOSH: TWA 1 mg/m3; STEL 3 mg/m3; Ceiling 0.05 mg/m3 |
稳定性 | 稳定的。与氯、氯酸盐、酸、碱金属、卤间化合物不相容。 |
CAS 数据库 | 1314-62-1(CAS DataBase Reference) |
(IARC)致癌物分类 | 2B (Vol. 86) 2006 |
NIST化学物质信息 | Vanadium(v) oxide(1314-62-1) |
EPA化学物质信息 | Vanadium pentoxide (1314-62-1) |
五氧化二钒也称“钒酸酐”,是钒最重要、最稳定的氧化物。化学式V2O5。无味、有色(桔黄至深红色)、有毒的固体粉末,相对密度为3.357,熔点为690℃(比二氧化钛低),1750℃时分解。两性氧化物,但以酸性为主。五氧化二钒仅能微溶于水,若它溶于酸则形成钒氧基盐VO+2或VO3+;它易溶于碱,可形成钒酸盐:V2O5+6NaOH=2Na3VO4+3H2O。
五氧化二钒具有氧化性,是较强的氧化剂,它可氧化盐酸而放出氯气,特别是在碱性介质中四羟基钒[V(OH)4]+也同样具有较强氧化性。五氧化二钒是重要的工业催化剂,如接触法制硫酸中,它可代替金属铂做二氧化硫氧化成三氧化硫的催化剂,也是制备邻苯二甲酸酐、顺丁二烯酸酐、苯胺黑的催化剂。将五氧化二钒与温和还原剂 (如草酸) 共熔可得深蓝色的固体二氧化钒,它具有两性,既可溶于酸又可溶于碱。二氧化钒在空气中加热或与浓硝酸作用可重新生成五氧化二钒。五氧化二钒与较强的还原剂一起加热,可得黑色固体三氧化二钒。三氧化二钒在常温可被空气逐渐氧化成二氧化钒,温度升高时氧化反应加剧。五氧化二钒或三氯氧钒VOCl3在氢气流中加热至1 627℃可得黑色的氧化钒,氧化钒具有金属光泽,能导电,也不溶于水。氧化钒呈碱性,可溶于酸,溶于酸后形成V (+Ⅱ) 的盐。
钒酸铵加热分解可得五氧化二钒的红色粉末:2NH4VO3=V2O5+2NH3+H2O。也可从钾钒铀矿和磷酸盐岩中来提取五氧化二钒。五氧化二钒在有机合成和硫酸工业上均用做催化剂,也用于制造陶瓷和红色玻璃等方面。
图1为五氧化二钒分子结构式。钒的工业化生产是在1882年用低温盐酸处理法,从含1.1%钒的酸性转炉渣中制得钒开始的,数十年后才在冶金工业中得到了发展。1906年秘鲁的高品位绿硫钒矿被发现后,美国进行开采冶炼达50年之久,其产量占这一时期世界总产量的四分之一。美国在国内主要从钾钒铀矿中生产钒产品。1955年芬兰开始从磁铁矿中生产五氧化二钒。1957年南非也从钛磁铁矿中生产钒渣和五氧化二钒。苏联在1936年从贫钒铁矿中先获得钒渣,然后再制取钒产品。在20世纪60~80年代,美国、加拿大、日本和秘鲁等国又先后从石油灰及废催化剂中开始五氧化二钒的回收。
中国五氧化二钒生产始于40年代的锦州铁合金厂,开始以钒精矿为原料,后改用钒渣。60年代初,中国自行设计的五氧化二钒生产车间在上海建成。70年代前后,随着钒资源的不断增加,相继在四川、江苏、河北、湖南等地陆续建成以钒渣为原料的新厂。70~80年代,利用中国南方丰富的含钒石煤资源,又建设了一些地方小型石煤提钒厂。
五氧化二钒广泛地用于冶金、印染、陶 瓷及石油工业等方面。在冶金工业中用 于制造钢铁合金,金属钒和其他钒基合金的中间体。硫酸生产和苯胺黑染料合成的催化剂,合成氨生产的脱硫剂和脱碳剂,化工装置中设备防腐的缓蚀剂,印染、陶瓷的着色染料,胶片的显影剂,以及油漆、医药及玻璃等工业中。
本信息由Chemicalbook的彤彤编辑整理。由于钒原料种类复杂多样,生产工艺流程亦有所不同。但主要的工艺流程仍不外钠化氧化焙烧法和酸浸法两种基本方法。
钠化氧化焙烧法:使原料中的钒转化为可溶性钒酸钠的方法,多用于处理含钒铁精矿或钒渣。钒渣为以含钒铁矿炼钢过程中产出的副产物,在进行焙烧之前须经破碎磨细、磁选除铁。用含钒铁精矿作原料时,一般采用与钠盐添加剂混合制团的方法,添加剂常用食盐、硫酸钠或碳酸钠,也常使用两种钠化剂的混合物。焙烧产物水浸液经浓缩、过滤、铵盐转化、加酸沉淀析出钒酸铵送去过滤。滤饼经干燥、脱氨即得粉状五氧化二钒产品,或将滤饼直接熔化获得片状五氧化二钒产品。
其他含钒原料(如废催化剂、石煤或燃烧石煤所得灰渣)亦可用钠化氧化焙烧法进行处理。一般在焙烧浸出后采用水解沉钒、碱溶、铵盐转化,或在钠化氧化焙烧后采用稀酸浸出-萃取的方法。含钒磷铁亦可采用碳酸钠及食盐进行钠化氧化焙烧,水浸后再从溶液中除去磷酸盐然后水解沉淀。
此外,钠化氧化焙烧碱浸工艺亦用于处理钾钒铀矿。
钠化氧化焙烧法为生产五氧化二钒最主要的工艺流程,技术成熟,在工业上多采用廉价的食盐作钠化剂,经济效益较好。但在焙烧过程中产生大量氯、氯化氢及其他氯化物,易腐蚀设备及建筑物,并污染环境,且由于含钒原料复杂,影响钠化焙烧转化效果。因而工艺流程的选择,必须依据对原料进行冶炼试验的结果进行技术经济比较后确定。
图2为钠化氧化法焙烧工艺流程图。钒易与煤、石油中的有机化合物结合,燃烧的煤和石油的烟灰中含有五氧化二钒、三氧化二钒粉尘,清扫锅炉者有吸入本品的危险。五氧化二钒以蒸气、粉尘形式经呼吸道、消化道和皮肤吸收。经肾随尿排出体外。小鼠经口LD50为23mg/kg。兔短时吸入高浓度(205mg/m3)本品7h死亡。兔长期吸入粉尘20~40mg/m3、每日1h、持续数月可出现呼吸道炎症、肺气肿及肾盂肾炎。
接触五氧化二钒粉尘,可出现鼻咽部刺激症状,6~12h后出现咳嗽、哮喘、疲乏无力、尿钒增高(>0.012mg/L)者可诊断为急性中毒。有皮肤损害可作钒酸钠皮肤斑贴试验,阳性反应者可确诊为钒皮炎。长期接触五氧化二钒气溶胶或烟雾时,眼、鼻、咽喉及呼吸道可出现慢性炎症。可试用大剂量维生素C(125mg/kg)或依地酸二钠钙治疗。车间空气中最高容许浓度:钒化合的粉尘(以V计)为0.1mg/m3;钒化合物烟(按V计)为0.02mg/m3。
本品属毒害品,贮存时应放在干燥通风处,远离食品、酸类及其他还原剂,避免日晒、高温及潮湿,禁止易被氧化的有机物接触,消防方法可用二氧化碳、砂土或水。与皮肤接触时用水冲洗。我国的主要产地在四川和河南二省。主销美国、日本和西欧等国家。联合国编号(UN No.)2862/6197-7,6.1类。每100毫升水中的溶解克数:
0.8g/20℃本品是一种对机体有多种影响的毒物。急性中毒早期症状流鼻涕、流泪、喉干、胸部痛,严重时呼吸困难。急性变态反应为支气管气喘、支气管哮喘、急性鼻炎并流鼻血。对眼黏膜有强烈的刺激,常患有结膜炎。皮肤出现丘疹和湿疹。本品最高容许浓度烟雾为0.1 mg/m3;粉尘为0.5 rng/m3。在美国烟雾允许浓度规定为0.05 nlg脯。使用防毒口罩以保护呼吸器官,生产过程中要防止粉尘的产生和排泄。严格做到密闭和隔离。要有全面通风设备和局部地点的掩蔽设备。进行粉碎时,要把材料喷湿。操作时要戴密闭式眼镜和胶皮手套,并穿防尘布做的工作服。
4(FeO?V2O5)+4Na2CO3+3O2→2Fe2O3+8NaVO3+4CO2↑
2NaVO3+H2SO4→Na2SO4+V2O5+H2O
间接法钒矿石与氯化钠成球后进行氧化焙烧,得到偏钒酸钠,与盐酸作用生成五氧化二钒粗品,再经氢氧化钠、氯化铵处理得到偏钒酸铵,偏钒酸铵加热至500℃进行焙烧分解制得五氧化二钒。其
4(FeO?V2O5)+8NaCl+3O2→2Fe2O3+8NaVO3+4C12↑
2NaVO3+2HCl+H2O→2NC1+V2O5+2H2O
V2O5+2NaOH→2NaVO3+H2O
NaVO3+NH4C1→NaCl+NH4VO3↓
2NH4VO3→2NH3↑+V2O5+H2O↑
五氧化二钒具有氧化性,是较强的氧化剂,它可氧化盐酸而放出氯气,特别是在碱性介质中四羟基钒[V(OH)4]+也同样具有较强氧化性。五氧化二钒是重要的工业催化剂,如接触法制硫酸中,它可代替金属铂做二氧化硫氧化成三氧化硫的催化剂,也是制备邻苯二甲酸酐、顺丁二烯酸酐、苯胺黑的催化剂。将五氧化二钒与温和还原剂 (如草酸) 共熔可得深蓝色的固体二氧化钒,它具有两性,既可溶于酸又可溶于碱。二氧化钒在空气中加热或与浓硝酸作用可重新生成五氧化二钒。五氧化二钒与较强的还原剂一起加热,可得黑色固体三氧化二钒。三氧化二钒在常温可被空气逐渐氧化成二氧化钒,温度升高时氧化反应加剧。五氧化二钒或三氯氧钒VOCl3在氢气流中加热至1 627℃可得黑色的氧化钒,氧化钒具有金属光泽,能导电,也不溶于水。氧化钒呈碱性,可溶于酸,溶于酸后形成V (+Ⅱ) 的盐。
钒酸铵加热分解可得五氧化二钒的红色粉末:2NH4VO3=V2O5+2NH3+H2O。也可从钾钒铀矿和磷酸盐岩中来提取五氧化二钒。五氧化二钒在有机合成和硫酸工业上均用做催化剂,也用于制造陶瓷和红色玻璃等方面。
图1为五氧化二钒分子结构式。钒的工业化生产是在1882年用低温盐酸处理法,从含1.1%钒的酸性转炉渣中制得钒开始的,数十年后才在冶金工业中得到了发展。1906年秘鲁的高品位绿硫钒矿被发现后,美国进行开采冶炼达50年之久,其产量占这一时期世界总产量的四分之一。美国在国内主要从钾钒铀矿中生产钒产品。1955年芬兰开始从磁铁矿中生产五氧化二钒。1957年南非也从钛磁铁矿中生产钒渣和五氧化二钒。苏联在1936年从贫钒铁矿中先获得钒渣,然后再制取钒产品。在20世纪60~80年代,美国、加拿大、日本和秘鲁等国又先后从石油灰及废催化剂中开始五氧化二钒的回收。
中国五氧化二钒生产始于40年代的锦州铁合金厂,开始以钒精矿为原料,后改用钒渣。60年代初,中国自行设计的五氧化二钒生产车间在上海建成。70年代前后,随着钒资源的不断增加,相继在四川、江苏、河北、湖南等地陆续建成以钒渣为原料的新厂。70~80年代,利用中国南方丰富的含钒石煤资源,又建设了一些地方小型石煤提钒厂。
五氧化二钒广泛地用于冶金、印染、陶 瓷及石油工业等方面。在冶金工业中用 于制造钢铁合金,金属钒和其他钒基合金的中间体。硫酸生产和苯胺黑染料合成的催化剂,合成氨生产的脱硫剂和脱碳剂,化工装置中设备防腐的缓蚀剂,印染、陶瓷的着色染料,胶片的显影剂,以及油漆、医药及玻璃等工业中。
本信息由Chemicalbook的彤彤编辑整理。由于钒原料种类复杂多样,生产工艺流程亦有所不同。但主要的工艺流程仍不外钠化氧化焙烧法和酸浸法两种基本方法。
钠化氧化焙烧法:使原料中的钒转化为可溶性钒酸钠的方法,多用于处理含钒铁精矿或钒渣。钒渣为以含钒铁矿炼钢过程中产出的副产物,在进行焙烧之前须经破碎磨细、磁选除铁。用含钒铁精矿作原料时,一般采用与钠盐添加剂混合制团的方法,添加剂常用食盐、硫酸钠或碳酸钠,也常使用两种钠化剂的混合物。焙烧产物水浸液经浓缩、过滤、铵盐转化、加酸沉淀析出钒酸铵送去过滤。滤饼经干燥、脱氨即得粉状五氧化二钒产品,或将滤饼直接熔化获得片状五氧化二钒产品。
其他含钒原料(如废催化剂、石煤或燃烧石煤所得灰渣)亦可用钠化氧化焙烧法进行处理。一般在焙烧浸出后采用水解沉钒、碱溶、铵盐转化,或在钠化氧化焙烧后采用稀酸浸出-萃取的方法。含钒磷铁亦可采用碳酸钠及食盐进行钠化氧化焙烧,水浸后再从溶液中除去磷酸盐然后水解沉淀。
此外,钠化氧化焙烧碱浸工艺亦用于处理钾钒铀矿。
钠化氧化焙烧法为生产五氧化二钒最主要的工艺流程,技术成熟,在工业上多采用廉价的食盐作钠化剂,经济效益较好。但在焙烧过程中产生大量氯、氯化氢及其他氯化物,易腐蚀设备及建筑物,并污染环境,且由于含钒原料复杂,影响钠化焙烧转化效果。因而工艺流程的选择,必须依据对原料进行冶炼试验的结果进行技术经济比较后确定。
图2为钠化氧化法焙烧工艺流程图。钒易与煤、石油中的有机化合物结合,燃烧的煤和石油的烟灰中含有五氧化二钒、三氧化二钒粉尘,清扫锅炉者有吸入本品的危险。五氧化二钒以蒸气、粉尘形式经呼吸道、消化道和皮肤吸收。经肾随尿排出体外。小鼠经口LD50为23mg/kg。兔短时吸入高浓度(205mg/m3)本品7h死亡。兔长期吸入粉尘20~40mg/m3、每日1h、持续数月可出现呼吸道炎症、肺气肿及肾盂肾炎。
接触五氧化二钒粉尘,可出现鼻咽部刺激症状,6~12h后出现咳嗽、哮喘、疲乏无力、尿钒增高(>0.012mg/L)者可诊断为急性中毒。有皮肤损害可作钒酸钠皮肤斑贴试验,阳性反应者可确诊为钒皮炎。长期接触五氧化二钒气溶胶或烟雾时,眼、鼻、咽喉及呼吸道可出现慢性炎症。可试用大剂量维生素C(125mg/kg)或依地酸二钠钙治疗。车间空气中最高容许浓度:钒化合的粉尘(以V计)为0.1mg/m3;钒化合物烟(按V计)为0.02mg/m3。
本品属毒害品,贮存时应放在干燥通风处,远离食品、酸类及其他还原剂,避免日晒、高温及潮湿,禁止易被氧化的有机物接触,消防方法可用二氧化碳、砂土或水。与皮肤接触时用水冲洗。我国的主要产地在四川和河南二省。主销美国、日本和西欧等国家。联合国编号(UN No.)2862/6197-7,6.1类。每100毫升水中的溶解克数:
0.8g/20℃本品是一种对机体有多种影响的毒物。急性中毒早期症状流鼻涕、流泪、喉干、胸部痛,严重时呼吸困难。急性变态反应为支气管气喘、支气管哮喘、急性鼻炎并流鼻血。对眼黏膜有强烈的刺激,常患有结膜炎。皮肤出现丘疹和湿疹。本品最高容许浓度烟雾为0.1 mg/m3;粉尘为0.5 rng/m3。在美国烟雾允许浓度规定为0.05 nlg脯。使用防毒口罩以保护呼吸器官,生产过程中要防止粉尘的产生和排泄。严格做到密闭和隔离。要有全面通风设备和局部地点的掩蔽设备。进行粉碎时,要把材料喷湿。操作时要戴密闭式眼镜和胶皮手套,并穿防尘布做的工作服。
化学性质
黄红色斜方晶系结晶粉末。 溶于酸、碱,微溶于水,不溶于无水乙醇。用途
用作制硫酸和有机合成的催化剂,还用于陶瓷、玻璃工业等用途
用于冶金工业制钒铁合金钢,合成氨工业中脱碳、脱硫和催化剂。用做印染、陶瓷的着色材料,石油化工装置中设备防腐的缓蚀剂,也是制备钒化合物的原料。用途
用作分析试剂、催化剂、玻璃用紫外线阻止剂和显影剂生产方法
直接法钒精粉与纯碱高温焙烧生成偏钒酸钠,加热搅拌下再加入硫酸中和,制得五氧化二钒。其4(FeO?V2O5)+4Na2CO3+3O2→2Fe2O3+8NaVO3+4CO2↑
2NaVO3+H2SO4→Na2SO4+V2O5+H2O
间接法钒矿石与氯化钠成球后进行氧化焙烧,得到偏钒酸钠,与盐酸作用生成五氧化二钒粗品,再经氢氧化钠、氯化铵处理得到偏钒酸铵,偏钒酸铵加热至500℃进行焙烧分解制得五氧化二钒。其
4(FeO?V2O5)+8NaCl+3O2→2Fe2O3+8NaVO3+4C12↑
2NaVO3+2HCl+H2O→2NC1+V2O5+2H2O
V2O5+2NaOH→2NaVO3+H2O
NaVO3+NH4C1→NaCl+NH4VO3↓
2NH4VO3→2NH3↑+V2O5+H2O↑
类别
有毒物品毒性分级
剧毒急性毒性
口服-大鼠 LD50: 10 毫克/公斤; 口服-小鼠 LD50: 23 毫克/公斤可燃性危险特性
火场排放有毒含钒化合物储运特性
库房通风低温干燥; 与酸类, 食品分开储运灭火剂
水, 砂土职业标准
TLV-TWA 0.05 毫克 (五氧化二钒)/立方米安全信息
危险品标志 | Xi,N,T,C,T+ |
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危险类别码 | 36/38-68-63-51/53-48/23-37-20/22-41-48/20-34-40-26/27/28 |
安全说明 | 26-61-45-38-36/37-36-36/37/39-23 |
危险品运输编号 | UN 3289 6.1/PG 2 |
WGK Germany | 3 |
RTECS号 | YW1355000 |
F | 10 |
TSCA | Yes |
危险等级 | 8 |
包装类别 | III |
海关编码 | 28253010 |
毒害物质数据 | 1314-62-1(Hazardous Substances Data) |
毒性 | LD50 orally in Rabbit: 400 - 500 mg/kg LD50 dermal Rat > 2000 mg/kg |
立即威胁生命和健康浓度 | 35 mg V/m3 |
提供商 | 语言 |
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