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当代陕西:金钼集团五洲矿业采矿产业与技术资源“适调”——“提高冶炼精度”比“挖掘矿洞深度”更增值
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来源:当代陕西|2023/10/11 10:00:00|作者:王雅|人气:8611

钒,因其被发现时呈现五光十色,而被冠以北欧女神凡娜迪斯的殊名。

其不仅有刚柔并济的性质,活泼多变的价态,艳丽多彩的光泽,还具备延展性好、不易氧化、质量轻等特性,钒在钢铁工业、航空航天、新能源电池等领域均有重要应用,为“金属维生素”。

储量居亚洲第一、世界第二,山阳县的钒产业可谓是“老天爷赏饭吃”。

这些深埋于地下的稀有金属,给秦岭深处的山阳县带来财富的同时,也带来环境保护的压力。如何让钒产业不仅“看上去很美”?

山阳选择延伸全钒产业链,通过资源整合、产品升级、技术创新,使钒产业实现提档升级,钒产品占到全国市场份额15%以上。

改造设备,耗能减少七成

走进陕西五洲矿业公司片钒厂钒铝合金项目现场,操作人员正有条不紊地进行着点火反应、喷砂、破碎、筛分,随着最后一道工序的完成,一粒粒银灰色金属光泽的钒铝合金就生产出来了,经过包装便可以交付客户。

钒产业生产车间

钒铝合金是生产钛合金的重要中间合金,可以显著改善钛合金的强度、韧性、延展性、耐腐蚀及耐高温性。随着我国航空航天等高端制造业的迅速发展,钛合金的市场需求大幅增长,也带动了钒铝合金的快速发展,国内年消耗量约在5000吨以上,市场前景可观。

过往在钒的“钢铁时代”,头部供应商多是四川攀西、河北承德等地钢铁企业。而随着钒在新材料领域应用推进,山阳钒产业迎来新机遇。

山阳县的钒矿深藏于寒武系水沟口组的碳质黏土岩内,不仅层位稳定、矿化均匀,而且矿体延伸稳定,矿带分布面积广。过去,山阳钒处于产业链底端,依赖钒上游产品的开采冶炼,含金量不高,环保问题更是悬在其头上的达摩克利斯之剑。

在任何加工行业,越到产业链后端,附加值越高。通过科技创新发展附加值更高的产品,乃至高精端产品,是所有低端原材料行业的破局之道,山阳向全产业链方向做着努力。

近年来,山阳通过外出调研考察、外请专家以及和相关科研院所合作,进行了大量的实验。目前,采用生产成本低廉、操作简便的“炉外法”,五洲矿业已经能够生产五种牌号的钒铝合金产品,质量优于中国有色金属钒铝中间合金行业标准。

不仅宇航级钒铝合金规模化生产走在全国前列,山阳县的钒氮合金产能居全国第一,99.95%高纯金属钒产业化生产打破了进口依赖。

“钒产品常用于航空航天领域,其中钒氮合金是一种优秀的炼钢添加剂,能提高钢的强度、韧性、延展性等,还能让钢具有良好的可焊性。”陕西丰源钒业科技发展有限公司副总经理沈永德随手捡起一块钒氮合金,“你摸摸试试,这上面还散着余温呢。”

这些成品的钒氮合金为菱形状,呈现银灰色,像一颗饱含着甘甜的糖果。伴着机器的轰鸣声,这些金属块将被快速包装好,随后运往全国各地。

为提升产品精度,山阳县对现有企业进行扩能技改,建成高纯金属钒、钒铝合金等项目九个,钒产品从初级加工,到延伸为全钒产业链。

“过去生产一吨产品需要耗电四五千度,如今通过设备改造,耗能减少了70%。”沈永德说,“自主研发的一步法氮气氛保护双推板窑制取钒氮合金技术,将合金中的钒、氮占比进一步提升,高于市场同类产品,这些都极大提升了我们产品的竞争力。”

绿色转型是矿业的“自我革命”

走进位于中村镇的陕西五洲矿业股份有限公司,整座矿山掩映在郁郁葱葱的绿树中,大部分炽热的阳光都被茂密的树林遮住,只投下星星点点的光斑。

环保,也曾是山阳钒产业面临的主要的问题之一。

户家塬镇茶园

张涛是中村镇人,1991年就进入山阳的钒矿打工,那时他才18岁。他记得,当年只要一刮风,在家里都能闻到刺鼻的味道,甚至“连树都死了不少”。

村上没有主导产业,像张涛一样的年轻人不是在挖矿,就是外出务工。

矿山养活了自己,但随之而来的环境污染,让张涛有些困惑:钒究竟是这片土地的财富,还是包袱?

在生态保护与矿业开发冲撞中寻找共赢,在新的理念中探索脱胎换骨的发展模式,不仅是“张涛”们的愿望,更是摆在山阳甚至整个中国地矿行业面前的重大课题。

石煤提钒主要采用湿法提取工艺,废水排放量大,且废水中金属离子含量高。

我国含钒废水排放有严格控制,处理过的含钒废水也应该尽量回收利用。工业含钒废水的无害化处理既是对环保的要求,又能实现有价值资源的回收利用,意义十分重大。

为了解决这一问题,山阳县将矿山废水治理列为重点工作,通过争取相关项目,建设起专门的污水处理站。“这样,矿区产生的废水直接引流,再统一集中处理,达标后才能排放。”

作为典型的页岩钒企业,五洲矿业也在为绿色生产进行科技攻关。

针对页岩钒行业全过程污染防治清洁生产的关键技术,五洲矿业发明的含Ca介质替代氨水中和高酸浸出液法、无铵沉钒工艺,从源头消除了氨氮产生,并大幅度降低萃原液中SO4²⁻,氨氮排放削减99.5%,实现了废水氨氮污染源头控制和循环利用。

“坚持绿色发展,公司里两个污水处理设施将废水全部回收利用,降低了能耗,‘基于页岩钒行业全过程污染防治的短流程清洁生产关键技术’在2017年获得国家技术发明二等奖。”陕西五洲矿业公司总经理郝文彬说。

五洲矿业也在积极推进绿色矿山建设,矿山采用平硐溜井开拓、窄轨运输、地下开采方式,钒选冶采用短流程高效清洁提钒生产工艺,减少矿山开采对土地资源的压占、最大限度地降低对自然环境的影响。

“矿业绿色转型和创新发展已不是简单的渐变和修补,而是一种革命性变化。”金钼集团副总经理兼五洲矿业党委书记、董事长陈超说。

绿色矿山建设追求的是人与自然的和谐,需要优先解决资源环境问题,实现以优化产业结构、节能降耗、生态保护为核心的绿色发展模式。

丰源公司则先后对八条生产线实施清洁生产技术改造,用电量降到原来的一半左右,粉尘、烟气处理率和固体废物处理率均达到标准要求。产品包装系统、冷却水循环系统以及制氮系统也全面升级改造,产品制造成本降低近八个百分点,实现了环境保护和经济发展双赢。

节能与储能并行

过去的一年,在能源危机、材料价格高涨、减碳步伐加快的多重效应下,越来越强烈的市场信号都在暗示,电化学储能赛道的下一程,要有新玩家入局了。

在储能市场愈发强调“安全第一”的当下,钒一路爆火。

钒从一开始便是工业领域的座上宾,含钒钢可以说是优质钢铁的代名词,山阳钒的主要客户也多为钢厂。而钒的另一重大应用新领域是钒电池,其或将成为新能源理想的储能选择。

为了少走弯路,2018年,山阳县领导和企业负责人聚焦钒储能领域,多次前往四川攀枝花、湖南长沙等地考察学习。

钒电池是负极电解液全使用钒盐溶液的液流电池,具有容量大、充电快、安全性高、寿命长等特点,且建设选址容易、周期短,对环境影响低,非常适用于大型静态储能,是目前发展势头强劲的绿色环保蓄电池,成为当前最具发展前景的大型储能技术之一。

在五洲矿业,年产1000立方米的电解液生产线正在抓紧生产。

“电解液主要用于钒液流电池储能,每年五氧化二钒的用量将近2万多吨,电解液要生产十几万方,市场潜力很大。”陕西五洲钒产业技术研究院负责人张明明说。

自五洲矿业与西安交通大学合作成立钒产业研究院以来,张明明积极开展全钒液流电池研发工作,从电源、电极、膜、电解槽材质等方面着手,经过不断努力完成0.5立方米电解槽的设计方案。

了解到钒储能的优势后,山阳艺美包装制造有限公司有了建设钒储能电站的想法。

作为一家涉及加工设计、包装制造的轻工业公司,艺美的这次尝试立刻吸引了山阳县高新区管委会的关注。在县经贸局和管委会的协调帮助下,五洲矿业和艺美达成合作意向。

很快,一座小型钒储能电站在艺美建了起来,公司房顶的太阳能电板吸收能量,充满钒电解液的电站完成储存和发电。

“对企业来说,钒储能电站还可以实现错峰用电。”山阳县经贸局副局长吴勇说,例如在晚上零点以后电价低时储存电能,到白天再释放使用,可节约用电成本。

目前,以钒资源清洁利用为方向,山阳联合陕西有色旗下金钼集团在五洲矿业产业园打造钒储能基地,并开始建设钒材料研发中心和一期1万立方米钒电解液生产线,与湖南银峰、华电集团开展合作,建设100兆瓦钒储能电站,实现用能向供能转变。

除此之外,山阳还有更大的“雄心”——成立钒交易中心平台,从而逐步掌握市场的定价权、话语权和主导权。

去年,丰源公司出现流动资金问题,陕西鸿瑞集团看中了钒的发展潜力,便主动与丰源达成合作,计划在低价期间及时买入收储全国市场的氧化钒,形成钒交易中心平台。

“钒产品市场供需基本平衡,除2018年高价波动外,2019年至今市场总体运行平稳。”吴勇说,今年国内钒产业总体向好,价格高于去年。

在吴勇看来,2023年随着钢铁行业的发展,钒产品需求或小幅增加,同时用于生产全钒液流电池电解液的高纯五氧化二氮和用于航空业的钒铝合金会有比较大的发展,对钒产品的需求也将持续增加,“钒矿资源由此成为业界香饽饽。”

(原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/RUAE2iYxlKZdJ3DjHEJ9VA)