工業(yè)用途

在鋼中加入百分之幾的釩，就能使鋼的彈性、強度大增 ，抗磨損和抗爆裂性極好，既耐高溫又抗奇寒，難怪在汽車、航空、鐵路、電子技術(shù)、國防工業(yè)等部門，到處可見到釩的蹤跡。此外，釩的氧化物已成為化學(xué)工業(yè)中最佳催化劑之一，有“化學(xué)面包”之稱。主要用于制造高速切削鋼及其他合金鋼和催化劑。把釩摻進(jìn)鋼里，可以制成釩鋼。釩鋼比普通鋼結(jié)構(gòu)更緊密，韌性、彈性與機械強度更高。釩鋼制的穿甲彈，能夠射穿40厘米厚的鋼板。但是，在鋼鐵工業(yè)上，并不是把純的金屬釩加到鋼鐵中制成釩鋼，而是直接采用含釩的鐵礦煉成釩鋼。 

釩具有眾多優(yōu)異的物理性能和化學(xué)性能，因而釩的用途十分廣泛，有金屬“維生素”之稱。最初的釩大多應(yīng)用于鋼鐵，通過細(xì)化鋼的組織和晶粒，提高晶粒粗化溫度，從而起到增加鋼的強度、韌性和耐磨性。后來，人們逐漸又發(fā)現(xiàn)了釩在鈦合金中的優(yōu)異改良作用，并應(yīng)用到航空航天領(lǐng)域，從而使得航空航天工業(yè)取得了突破性的進(jìn)展。隨著科學(xué)技術(shù)水平的飛躍發(fā)展，人類對新材料的要求日益提高。釩在非鋼鐵領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，其范圍涵蓋了航空航天、化學(xué)、電池、顏料、玻璃、光學(xué)、醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域。 

釩“現(xiàn)代工業(yè)的味精”，是發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代國防和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不可缺少的重要材料。釩在冶金業(yè)中用量最大。從世界范圍來看，釩在鋼鐵工業(yè)中的消耗量占其生產(chǎn)總量的85%。與此同時，釩在化工、釩電池、航空航天等其它領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷擴(kuò)展，且具有良好發(fā)展前景。

釩在鋼鐵工業(yè)中主要用作合金添加劑，鋼鐵工業(yè)的發(fā)展變化對預(yù)測釩的需求至關(guān)重要。也就是說，鋼鐵對釩的需求趨勢決定了釩工業(yè)的命運。

中國鋼產(chǎn)量大約6億噸，平均每噸釩的消費強度增加10g，折合五氧化二釩約為1.1萬噸。而在美國，碳素鋼和高強度低合金鋼是鋼鐵工業(yè)中釩用量最大的鋼種，占鋼鐵工業(yè)釩用量的60%以上，其次是高合金鋼。

釩電池是目前發(fā)展勢頭強勁的優(yōu)秀綠色環(huán)保蓄電池之一（它的制造、使用及廢棄過程均不產(chǎn)生有害物質(zhì)），它具有特殊的電池結(jié)構(gòu)，可深度大電流密度放電；充電迅速；比能量高；價格低廉；應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊：如可作為大廈、機場、程控交換站備用電源；可作為太陽能等清潔發(fā)電系統(tǒng)的配套儲能裝置；為潛艇、遠(yuǎn)洋輪船提供電力以及用于電網(wǎng)調(diào)峰等。 

釩電池成本與鉛酸電池相近，兆瓦級電池組，大功率長時間提供電能，因此釩電池在大規(guī)模儲能領(lǐng)域具有鋰離子電池、鎳氫電池不可比擬的性價比優(yōu)勢。釩電池生產(chǎn)工藝簡單，價格經(jīng)濟(jì)，電性能優(yōu)異，與制造復(fù)雜、價格昂貴的燃料電池相比，無論是在大規(guī)模儲能還是電動汽車動力電源的應(yīng)用前景方面，都更具競爭實力。 

與其它化學(xué)電源相比，釩電池具有明顯的優(yōu)越性，主要優(yōu)點如下：1、功率大：通過增加單片電池的數(shù)量和電極面積，即可增加釩電池的功率，目前美國商業(yè)化示范運行的釩電池的功率已達(dá)6兆瓦。2、容量大：通過任意增加電解液的體積，即可任意增加釩電池的電量，可達(dá)吉瓦時以上；通過提高電解液的濃度，即可成倍增加釩電池的電量。3、效率高：由于釩電池的電極催化活性高，且正、負(fù)極活性物質(zhì)分別存儲在正、負(fù)極電解液儲槽中，避免了正、負(fù)極活性物質(zhì)的自放電消耗，釩電池的充放電能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)75%以上，遠(yuǎn)高于鉛酸電池的45%。4、壽命長：由于釩電池的正、負(fù)極活性物質(zhì)只分別存在于正、負(fù)極電解液中，充放電時無其它電池常有的物相變化，可深度放電而不損傷電池，電池使用壽命長。目前商業(yè)化示范運行時間最長的釩電池模塊已正常運行超過9年，充放循環(huán)壽命超過18000次，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于固定型鉛酸電池的1000次。5、響應(yīng)速度快：釩電池堆里充滿電解液可在瞬間啟動，在運行過程中充放電狀態(tài)切換只需要0.02秒，響應(yīng)速度1毫秒。6、可瞬間充電：通過更換電解液可實現(xiàn)釩電池瞬間充電。7、安全性高：釩電池?zé)o潛在的爆炸或著火危險，即使將正、負(fù)極電解液混合也無危險，只是電解液溫度略有升高。8、成本低：除離子膜外，釩電池部件多為廉價的碳材料、工程塑料，材料來源豐富，易回收，不需要貴金屬作電極催化劑，成本低。9、釩電池選址自由度大，可全自動封閉運行，無污染，維護(hù)簡單，運營成本低。 

醫(yī)療用途

釩是人體必需的微量元素在人體內(nèi)含量大約為25mg，在體液pH4~8條件下 釩的主要形式為VO-3，即亞釩酸離子（metavandate）；另一為+5價氧化形式VO4- 3即正釩酸離子（orthovanadate）。由于生物效應(yīng)相似，一般釩酸鹽（Va）統(tǒng)指這兩種+5價氧化離子。VO-3經(jīng)離子轉(zhuǎn)運系統(tǒng)或自由進(jìn)入細(xì)胞，在胞內(nèi)被還原型谷胱甘肽還原成VO2+（+4價氧化態(tài)），即氧釩根離子（vanadyl）。由于磷酸和Mg2+離子在細(xì)胞內(nèi)廣泛存在VO-3與磷酸結(jié)構(gòu)相似，VO2+與Mg2+大小相當(dāng)（離子半徑分別為160pm和165pm），因而二者就有可能通過與磷酸和Mg2+競爭結(jié)合配體干擾細(xì)胞的生化反應(yīng)過程。例如，抑制ATP磷酸水解酶、核糖核酶磷酸果糖激酶、磷酸甘油醛激酶、6-磷酸葡萄糖酶、磷酸酪氨酸蛋白激酶。所以，釩進(jìn)入細(xì)胞后具有廣泛的生物學(xué)效應(yīng)。釩化合物又具有合成相對容易、價格較低廉的優(yōu)勢，因此研究釩化合物的降壓機制有利于對釩的開發(fā)和利用。

國內(nèi)外對釩化合物的研究已有 20 多年的歷史，早期多集中在釩化合物降糖作用的研究，也有報道釩能舒張豬的離體冠狀動脈。近期國外有些研究開始用釩化合物治療原發(fā)性高血壓大鼠，已經(jīng)取到肯定的實驗結(jié)果。有報道認(rèn)為 BMOV 可以降低 SHR 的高胰島素血癥和高血壓。另有學(xué)者采用 SHR 和WKY 大鼠對比探討釩化合物對血壓的藥物療效，結(jié)果可見釩化合物使收縮壓降低（149±3/mmHg，非治療組184±3mmHgP

釩是正常生長可能必需的礦物質(zhì)，釩有多種價態(tài)，有生物學(xué)意義的是四價和五價態(tài)。四價態(tài)釩為氧釩基陽離子，易與蛋白質(zhì)結(jié)合結(jié)合形成復(fù)合物，而防止被氧化。五價態(tài)釩為氧釩基陽離子，易與其他生物物質(zhì)結(jié)合形成復(fù)合物，在許多生化過程中，釩酸根能與磷酸根競爭，或取代磷酸根。釩酸鹽以被維生素C、谷胱甘肽或NADH還原。其在人體健康方面的作用，營養(yǎng)學(xué)界，醫(yī)學(xué)界至今仍不是很清楚，仍處在進(jìn)一步發(fā)掘的過程中，但可以確定，釩有重要作用。一般認(rèn)為，它可能有助于防止膽固醇蓄積、降低過高的血糖、防止齲齒、幫助制造紅血球等。每天會經(jīng)尿液流失部分釩。 

釩在人體內(nèi)含量極低，體內(nèi)總量不足1mg。主要分布于內(nèi)臟，尤其是肝、腎、甲狀腺等部位，骨組織中含量也較高。人體對釩的正常需要量為100μg/d。

釩在胃腸吸收率僅5%，其吸收部位主要在上消化道。此外環(huán)境中的釩可經(jīng)皮膚和肺吸收入體中。血液中約95%的釩以離子狀態(tài)（VO2+）與轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合而送輸，因此釩與鐵在體內(nèi)可相互影響。

釩對骨和牙齒正常發(fā)育及鈣化有關(guān)，能增強牙對齲牙的抵抗力。釩還可以促進(jìn)糖代謝，刺激釩酸鹽依賴性NADPH氧化反應(yīng)，增強脂蛋白脂酶活性，加快腺苷酸環(huán)化酶活化和氨基酸轉(zhuǎn)化及促進(jìn)紅細(xì)胞生長等作用。因此釩缺乏時可出現(xiàn)牙齒、骨和軟骨發(fā)育受阻。肝內(nèi)磷脂含量少、營養(yǎng)不良性水腫及甲狀腺代謝異常等。

人類攝入的釩只有少部分被吸收，估計吸收的釩不足攝入量的5%，大部分由糞便排出。攝入的釩于小腸與低分子量物質(zhì)形成復(fù)合物，然后在血中與血漿運鐵蛋白結(jié)合，血中釩很快就運到各組織，通常大多組織每克濕重含釩量低于10ng。吸收入體內(nèi)的80%-90%由尿排出，也可以通過膽汁排出，每克膽汁含釩為0.55-1.85ng。

有實驗顯示，釩調(diào)節(jié)（Nak）-ATP酶、調(diào)節(jié)磷酰轉(zhuǎn)移酶、腺苷酸環(huán)化酶、蛋白激酶類的輔因子，與體內(nèi)激素，蛋白質(zhì)，脂類代謝關(guān)系密切?？梢种颇暧状笫蟾闻K合成膽固醇?？赡艽嬖谝韵伦饔茫?．防止因過熱而疲勞和中暑。2．促進(jìn)骨骼及牙齒生長。3．協(xié)助脂肪代謝的正常化。4．預(yù)防心臟病突發(fā)。5．協(xié)助神經(jīng)和肌肉的正常運作。 

人的膳食中每天可提供不足30μg的釩，多為15μg，因此考慮每天從膳食中攝取10μg釩就可以滿足需要。一般不需要特別補充；需要提醒的是，攝取合成的釩容易引起中毒；另外吸煙會降低釩的吸收。

釩在體內(nèi)不易蓄積，因而由食物攝入引起的中毒十分罕見，但每天攝入10mg以上或每克食物中含釩10 -20微克，可發(fā)生中毒。通?？沙霈F(xiàn)生長緩慢、腹瀉、攝入量減少和死亡。

最被認(rèn)可的釩缺乏表現(xiàn)來自于1987年報道的對山羊和大鼠的研究，釩缺乏的山羊表現(xiàn)出流產(chǎn)率增加和產(chǎn)奶量降低。大鼠實驗中，釩缺乏引起生長抑制，甲狀腺重量與體重的比率增加以及血漿甲狀腺激素濃度的變化。對于人體缺乏癥研究尚不明確，有的研究認(rèn)為它的缺乏可能會導(dǎo)致心血管及腎臟疾病、傷口再生修復(fù)能力減退和新生兒死亡。