釩,因其被發現時呈現五光十色,而被冠以北歐女神凡娜迪斯的殊名。
其不僅有剛柔并濟的性質,活潑多變的價態,艷麗多彩的光澤,還具備延展性好、不易氧化、質量輕等特性,釩在鋼鐵工業、航空航天、新能源電池等領域均有重要應用,為“金屬維生素”。
儲量居亞洲第一、世界第二,山陽縣的釩產業可謂是“老天爺賞飯吃”。
這些深埋于地下的稀有金屬,給秦嶺深處的山陽縣帶來財富的同時,也帶來環境保護的壓力。如何讓釩產業不僅“看上去很美”?
山陽選擇延伸全釩產業鏈,通過資源整合、產品升級、技術創新,使釩產業實現提檔升級,釩產品占到全國市場份額15%以上。
改造設備,耗能減少七成
走進陜西五洲礦業公司片釩廠釩鋁合金項目現場,操作人員正有條不紊地進行著點火反應、噴砂、破碎、篩分,隨著最后一道工序的完成,一粒粒銀灰色金屬光澤的釩鋁合金就生產出來了,經過包裝便可以交付客戶。
釩產業生產車間
釩鋁合金是生產鈦合金的重要中間合金,可以顯著改善鈦合金的強度、韌性、延展性、耐腐蝕及耐高溫性。隨著我國航空航天等高端制造業的迅速發展,鈦合金的市場需求大幅增長,也帶動了釩鋁合金的快速發展,國內年消耗量約在5000噸以上,市場前景可觀。
過往在釩的“鋼鐵時代”,頭部供應商多是四川攀西、河北承德等地鋼鐵企業。而隨著釩在新材料領域應用推進,山陽釩產業迎來新機遇。
山陽縣的釩礦深藏于寒武系水溝口組的碳質黏土巖內,不僅層位穩定、礦化均勻,而且礦體延伸穩定,礦帶分布面積廣。過去,山陽釩處于產業鏈底端,依賴釩上游產品的開采冶煉,含金量不高,環保問題更是懸在其頭上的達摩克利斯之劍。
在任何加工行業,越到產業鏈后端,附加值越高。通過科技創新發展附加值更高的產品,乃至高精端產品,是所有低端原材料行業的破局之道,山陽向全產業鏈方向做著努力。
近年來,山陽通過外出調研考察、外請專家以及和相關科研院所合作,進行了大量的實驗。目前,采用生產成本低廉、操作簡便的“爐外法”,五洲礦業已經能夠生產五種牌號的釩鋁合金產品,質量優于中國有色金屬釩鋁中間合金行業標準。
不僅宇航級釩鋁合金規?;a走在全國前列,山陽縣的釩氮合金產能居全國第一,99.95%高純金屬釩產業化生產打破了進口依賴。
“釩產品常用于航空航天領域,其中釩氮合金是一種優秀的煉鋼添加劑,能提高鋼的強度、韌性、延展性等,還能讓鋼具有良好的可焊性?!标兾髫S源釩業科技發展有限公司副總經理沈永德隨手撿起一塊釩氮合金,“你摸摸試試,這上面還散著余溫呢。”
這些成品的釩氮合金為菱形狀,呈現銀灰色,像一顆飽含著甘甜的糖果。伴著機器的轟鳴聲,這些金屬塊將被快速包裝好,隨后運往全國各地。
為提升產品精度,山陽縣對現有企業進行擴能技改,建成高純金屬釩、釩鋁合金等項目九個,釩產品從初級加工,到延伸為全釩產業鏈。
“過去生產一噸產品需要耗電四五千度,如今通過設備改造,耗能減少了70%。”沈永德說,“自主研發的一步法氮氣氛保護雙推板窯制取釩氮合金技術,將合金中的釩、氮占比進一步提升,高于市場同類產品,這些都極大提升了我們產品的競爭力?!?
綠色轉型是礦業的“自我革命”
走進位于中村鎮的陜西五洲礦業股份有限公司,整座礦山掩映在郁郁蔥蔥的綠樹中,大部分熾熱的陽光都被茂密的樹林遮住,只投下星星點點的光斑。
環保,也曾是山陽釩產業面臨的主要的問題之一。
戶家塬鎮茶園
張濤是中村鎮人,1991年就進入山陽的釩礦打工,那時他才18歲。他記得,當年只要一刮風,在家里都能聞到刺鼻的味道,甚至“連樹都死了不少”。
村上沒有主導產業,像張濤一樣的年輕人不是在挖礦,就是外出務工。
礦山養活了自己,但隨之而來的環境污染,讓張濤有些困惑:釩究竟是這片土地的財富,還是包袱?
在生態保護與礦業開發沖撞中尋找共贏,在新的理念中探索脫胎換骨的發展模式,不僅是“張濤”們的愿望,更是擺在山陽甚至整個中國地礦行業面前的重大課題。
石煤提釩主要采用濕法提取工藝,廢水排放量大,且廢水中金屬離子含量高。
我國含釩廢水排放有嚴格控制,處理過的含釩廢水也應該盡量回收利用。工業含釩廢水的無害化處理既是對環保的要求,又能實現有價值資源的回收利用,意義十分重大。
為了解決這一問題,山陽縣將礦山廢水治理列為重點工作,通過爭取相關項目,建設起專門的污水處理站?!斑@樣,礦區產生的廢水直接引流,再統一集中處理,達標后才能排放?!?
作為典型的頁巖釩企業,五洲礦業也在為綠色生產進行科技攻關。
針對頁巖釩行業全過程污染防治清潔生產的關鍵技術,五洲礦業發明的含Ca介質替代氨水中和高酸浸出液法、無銨沉釩工藝,從源頭消除了氨氮產生,并大幅度降低萃原液中SO42?,氨氮排放削減99.5%,實現了廢水氨氮污染源頭控制和循環利用。
“堅持綠色發展,公司里兩個污水處理設施將廢水全部回收利用,降低了能耗,‘基于頁巖釩行業全過程污染防治的短流程清潔生產關鍵技術’在2017年獲得國家技術發明二等獎。”陜西五洲礦業公司總經理郝文彬說。
五洲礦業也在積極推進綠色礦山建設,礦山采用平硐溜井開拓、窄軌運輸、地下開采方式,釩選冶采用短流程高效清潔提釩生產工藝,減少礦山開采對土地資源的壓占、最大限度地降低對自然環境的影響。
“礦業綠色轉型和創新發展已不是簡單的漸變和修補,而是一種革命性變化?!苯疸f集團副總經理兼五洲礦業黨委書記、董事長陳超說。
綠色礦山建設追求的是人與自然的和諧,需要優先解決資源環境問題,實現以優化產業結構、節能降耗、生態保護為核心的綠色發展模式。
豐源公司則先后對八條生產線實施清潔生產技術改造,用電量降到原來的一半左右,粉塵、煙氣處理率和固體廢物處理率均達到標準要求。產品包裝系統、冷卻水循環系統以及制氮系統也全面升級改造,產品制造成本降低近八個百分點,實現了環境保護和經濟發展雙贏。
節能與儲能并行
過去的一年,在能源危機、材料價格高漲、減碳步伐加快的多重效應下,越來越強烈的市場信號都在暗示,電化學儲能賽道的下一程,要有新玩家入局了。
在儲能市場愈發強調“安全第一”的當下,釩一路爆火。
釩從一開始便是工業領域的座上賓,含釩鋼可以說是優質鋼鐵的代名詞,山陽釩的主要客戶也多為鋼廠。而釩的另一重大應用新領域是釩電池,其或將成為新能源理想的儲能選擇。
為了少走彎路,2018年,山陽縣領導和企業負責人聚焦釩儲能領域,多次前往四川攀枝花、湖南長沙等地考察學習。
釩電池是負極電解液全使用釩鹽溶液的液流電池,具有容量大、充電快、安全性高、壽命長等特點,且建設選址容易、周期短,對環境影響低,非常適用于大型靜態儲能,是目前發展勢頭強勁的綠色環保蓄電池,成為當前最具發展前景的大型儲能技術之一。
在五洲礦業,年產1000立方米的電解液生產線正在抓緊生產。
“電解液主要用于釩液流電池儲能,每年五氧化二釩的用量將近2萬多噸,電解液要生產十幾萬方,市場潛力很大?!标兾魑逯掴C產業技術研究院負責人張明明說。
自五洲礦業與西安交通大學合作成立釩產業研究院以來,張明明積極開展全釩液流電池研發工作,從電源、電極、膜、電解槽材質等方面著手,經過不斷努力完成0.5立方米電解槽的設計方案。
了解到釩儲能的優勢后,山陽藝美包裝制造有限公司有了建設釩儲能電站的想法。
作為一家涉及加工設計、包裝制造的輕工業公司,藝美的這次嘗試立刻吸引了山陽縣高新區管委會的關注。在縣經貿局和管委會的協調幫助下,五洲礦業和藝美達成合作意向。
很快,一座小型釩儲能電站在藝美建了起來,公司房頂的太陽能電板吸收能量,充滿釩電解液的電站完成儲存和發電。
“對企業來說,釩儲能電站還可以實現錯峰用電?!鄙疥柨h經貿局副局長吳勇說,例如在晚上零點以后電價低時儲存電能,到白天再釋放使用,可節約用電成本。
目前,以釩資源清潔利用為方向,山陽聯合陜西有色旗下金鉬集團在五洲礦業產業園打造釩儲能基地,并開始建設釩材料研發中心和一期1萬立方米釩電解液生產線,與湖南銀峰、華電集團開展合作,建設100兆瓦釩儲能電站,實現用能向供能轉變。
除此之外,山陽還有更大的“雄心”——成立釩交易中心平臺,從而逐步掌握市場的定價權、話語權和主導權。
去年,豐源公司出現流動資金問題,陜西鴻瑞集團看中了釩的發展潛力,便主動與豐源達成合作,計劃在低價期間及時買入收儲全國市場的氧化釩,形成釩交易中心平臺。
“釩產品市場供需基本平衡,除2018年高價波動外,2019年至今市場總體運行平穩?!眳怯抡f,今年國內釩產業總體向好,價格高于去年。
在吳勇看來,2023年隨著鋼鐵行業的發展,釩產品需求或小幅增加,同時用于生產全釩液流電池電解液的高純五氧化二氮和用于航空業的釩鋁合金會有比較大的發展,對釩產品的需求也將持續增加,“釩礦資源由此成為業界香餑餑?!?
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