1月8日,國家科學技術獎勵大會在北京人民大會堂隆重召開。由陜西有色集團權屬企業陜西五洲礦業股份有限公司和武漢科技大學聯合開展的《基于全過程污染防治的頁巖釩清潔生產關鍵技術及應用》項目,榮獲2017年度國家科學技術發明獎二等獎。五洲礦業總經理艾軍、副總經理郝文彬參加頒獎大會。
我國是世界最大的釩生產國,世界釩技術委員會(Vanitec)2015年公布,中國釩產量占全球的67%,是世界最大的釩生產、供應和消費國。稀有金屬釩在發展軍工核能、材料冶金、新能源等戰略性新興產業和傳統產業轉型升級中,具有不可替代的特殊作用。作為一種重要的戰略儲備資源,其開發利用一直是各發達國家競相占領的前沿高地。
隨著氧化型釩頁巖的銳減,十一五以來我國釩頁巖資源90%轉入原生型云母釩頁巖,其提取冶金異常困難。關鍵難題是:行業原有的兩步提取技術效率低、有害氣體污染長期不能解決,高酸、高氨法引發廢水氨氮嚴重超標,大量尾渣堆棄環境風險大。兩步提取技術,全行業每年產生有害氣體180億m3,廢水5000萬m3,廢水氨氮3.4萬t,尾渣750萬t。其中,氨氮排放量約占2015年全國工業排放總量的15%,導致頁巖釩行業面臨嚴峻環境壓力,成為我國污染重點防控對象,許多企業因此倒閉,嚴重影響我國釩戰略資源安全及世界釩的剛性需求。
陜西有色集團高度重視釩產業板塊的發展,集團公司領導多次到五洲礦業公司對釩產業鏈延伸,調結構、轉型升級調研指導,指出要根據市場的需求,加大科技投入,緊跟釩產業科技前沿,不斷創新,提質增效,研發釩系列高端產品,擴展釩產品的應用領域。
五洲礦業公司是國內外最大的頁巖釩企業,年處理礦石能力80萬噸,五氧化二釩年生產能力6000噸。擁有省級企業技術中心和國家級高新技術企業。公司不斷以科技進步推動結構轉型升級,通過科研立項、技術研發、釩產業技術研究院建設為中心,積極與科研院所、國內知名高校合作,從基礎研究、技術創新、裝備研發到推廣應用,開展了產-學-研-用聯合攻關,進一步完善創新成果轉化機制,推動重大科技成果轉化,取得了進步。
自2010年5月起,針對基于頁巖釩行業全過程污染防治清潔生產的關鍵技術問題,五洲礦業公司與武漢科技大學以產學研聯合方式開展相關合作。與武漢科技大學簽署聯合培養博士后框架協議,并共建博士后創新實踐基地;聯合共建釩產業技術創新成果轉化基地。以資源和專業技術團隊為基礎,合作攻關項目、拓展研究領域、共享技術開發與支持,為公司培養了一批高層次科技人員。
近年來,公司在頁巖提釩工藝中,不斷改進,不斷創新,基于工藝中酸性常壓分解體系,發明了緩釋助浸劑、低能耗強化浸出技術,酸用量降低了32.47%;發明了浸出余酸回收利用技術;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,并可大幅度降低萃原液中SO42-,氨氮排放削減99.5%,實質性實現了廢水氨氮污染源頭控制和循環利用;并與武漢科技大學聯合研發出釩尾渣低穩態非晶化三維重構地聚物技術,建立釩尾渣綜合利用機制,實現了末端固廢大宗消納;形成了一步法頁巖釩清潔循環提取技術,建立了頁巖釩提取工藝污染防治體系,實現了污染物減量化、廢物資源化、管理一體化目標,取得了行業高效、清潔生產的重大突破。
公司獲得自主專利36項,其中獲得發明專利“石灰乳中和法酸浸萃取提釩工藝”“一種高純五氧化二釩的制備方法”“一種石煤提釩全濕法工藝中浸出余酸的中和方法”“一種余酸回收利用的石煤釩礦浸出工藝”“一種新型無銨沉釩生產五氧化二釩的方法”“一種全釩液流電池用電解液”七項,頁巖提釩裝備實用專利29項。聯合申報2項國家發明專利。
聯合及獨立獲得陜西省科技進步二等獎 3項,中國有色金屬協會一等獎3項,陜西有色集團科技獎 9項。“特殊頁巖釩資源高效清潔利用技術及工程化”獲2014年湖北省技術發明一等獎;“基于全過程污染防治的頁巖釩清潔生產關鍵技術及應用”獲2016年國家環境保護科學技術一等獎;“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”獲2017年度國家技術發明二等獎。
與武漢科技大學共同研發的“含釩頁巖雙循環高效氧化提釩技術”于2013年被國土資源部列入全國“礦產資源節約與綜合利用先進適用技術”,“含釩資源一步法生產高純五氧化二釩關鍵技術”2015年被國家工信部列入《產業關鍵共性技術指南(2015年)》,并被中國有色金屬工業協會,江西、陜西、湖北等多省環境保護廳和發展改革委員會采納推廣;部分成果被《無機化學工業污染物排放標準》(GB31573-2015)及5項企業標準采納應用,還形成了《含釩頁巖行業污染控制政策》等3項環境保護技術建議文件,為全行業技術進步、環境保護、工程規范提供了有效支撐。
目前公司主要以釩的材料應用和釩儲能領域兩個高端方向延伸發展,與北京有色金屬研究總院組合研發團隊,聯合開發的優質釩鋁合金及高純金屬釩項目已建成工業生產線,研發的物理法生產高純金屬釩填補了國內空白,進而向宇航級釩鋁合金研發進軍。不斷研發釩的二元及三元合金,進一步拓展釩在新型材料領域的開發和應用。
公司與西安交通大學先進能源與環境力學實驗室國家“千人計劃”、長江學者講座教授,陳曦博士團隊聯合成立釩產業技術研究院,聘請4位專家與公司研發人員組成團隊,共同開發兆瓦級全釩液流電池儲能系統,已成功研發全釩液流電池儲能系統所用電解液,及2KW/12KWH、5KW/30KWH全釩液流電池整機組裝。