過程工程所高純五氧化二釩及釩電解液技術研發(fā)獲重要進展
釩是一種應用廣泛的重要戰(zhàn)略金屬，被譽為“現(xiàn)代工業(yè)的維生素”。作為最重要的高附加值釩產品之一，高純五氧化二釩是光伏、風電等新能源及微電網領域大規(guī)模儲能用全釩液流電池(VRFB)、釩酸鋰系高性能鋰離子電池及先進釩系合金等戰(zhàn)略性新興產業(yè)不可或缺的釩原料產品，但國內外尚缺乏純度99.99%(4N)以上高純五氧化二釩高效制備技術，嚴重制約了VRFB等產業(yè)的發(fā)展。對此，過程工程所在數(shù)十年流態(tài)化技術積累的基礎上，經過近五年的探索創(chuàng)新，成功建立4N級高純五氧化二釩綠色高效氯化法制備新技術及高純釩電解液新技術。
礦產資源化工課題組系統(tǒng)開展了工業(yè)釩原料流態(tài)化氯化過程強化、三氯氧釩高效精餾及流態(tài)化催化氧化同步實現(xiàn)高純五氧化二釩制備和氯介質再生循環(huán)等核心工藝的基礎理論與應用技術研究，并研究建立高效還原制備特定價態(tài)高純釩電解液新技術。課題組與企業(yè)合作成功完成10噸/年高純五氧化二釩及釩電解液制備新技術的全流程工藝示范(見圖1)；示范裝置運行產品高純五氧化二釩純度達99.995%以上，高純釩電解液雜質離子總濃度小于10mg/L(見圖2)。圍繞核心技術，課題組已申請國家發(fā)明專利20項，現(xiàn)已獲授權8項，且其中12項進入國際專利PCT申請階段，將部署進入美國、日本、加拿大、澳大利亞、俄羅斯、南非等釩原料及釩電池的主產國，構建了強有力的知識產權保護體系。
在此基礎上，過程工程所與中國儲能控股有限公司精誠合作，依托其子公司廣西中儲能材料有限公司在廣西防城港市合作啟動20萬噸/年高純釩電解液項目。其中一期工程總投資4億元，主要開展1萬噸/年高純五氧化二釩及釩電解液工業(yè)化示范，按當前釩產品價格，項目投產后年產值可達25億元。目前，已與設計院合作完成示范項目的可行性研究報告，依托過程工程所研發(fā)建立的核心技術，該項目將建成全球首套氯化法高純五氧化二釩生產線，以工業(yè)粉釩或釩渣為原料，基于氯介質循環(huán)的氯化法核心技術和流態(tài)化強化技術實現(xiàn)4N級高純五氧化二釩及釩電解液的綠色高效生產，徹底解決傳統(tǒng)技術存在的氨氮廢水污染和產品質量差等突出問題，且生產成本降低50%以上。該項目的實施對我國釩產業(yè)技術升級和全釩液流電池發(fā)展具有重要的引領作用，同時也可滿足大規(guī)模儲能等新興市場對高純釩制品的強勁需求。
相關研究工作獲國家自然科學基金(21325628、51774262和51504231)等項目的支持。
圖1 10噸/年高純釩制品新技術工藝示范裝置樓外觀
圖2 4N級高純五氧化二釩及釩電解液樣品照片
