“菲釩”工藝助力能源轉型——中國恩菲短流程釩電解液制備技術發展
2024年09月08日 12:59 5820次瀏覽 來源： 中國有色金屬報 分類： 重點新聞 作者： 恩宣
當前，我國能源供給體系向“新能源+儲能”加速轉變。全釩液流儲能電池因其安全性高、循環壽命長、易于實現規模化的顯著優勢在電化學儲能領域脫穎而出，迎來廣闊發展空間。中國恩菲工程技術有限公司（以下簡稱中國恩菲）依托在釩產業領域50余載技術積淀，圍繞全釩液流儲能，引領儲能產業實現低碳、安全、高效的高質量發展。
厚積薄發，三次迭代，勇擔釩電解液工藝創新使命
全釩液流電池是一種基于金屬釩元素的氧化還原液流電池系統，利用釩離子在不同氧化態下的不同化學勢能儲存能量。在釩電池中，核心材料釩電解液成本占比在40%~80%。傳統釩電解液生產工藝以高純五氧化二釩為原料，從原料提純到電解液產成品需經十余個工藝步驟，工藝流程長、環保風險大、配套要求多，導致生產成本高，嚴重制約了全釩液流儲能電池的大規模推廣應用。
早在20世紀70年代，作為國內最早一批開展釩技術研發的單位之一，中國恩菲以釩鈦磁鐵礦煉鋼產生的廢渣為原料，開展提釩技術的研發，形成釩冶金技術體系并先后應用在承德鋼鐵廠、威遠鋼鐵廠等多個大型鋼渣提釩綜合利用工程項目中。近年來，為應對市場的爆發式增長，中國恩菲行業率先以“調質-萃取”短流程技術取代原有“多次沉釩除雜-煅燒-溶解還原”，攻克了雜質分離困難和系統雜質累積等多個技術難題，并完成了一系列擴大化、工程化驗證，快速迭代形成了三代短流程工藝：
1.0版本：工藝以釩與多金屬雜質（主要包括鉻、鐵、硅、鈉、鉀等）分離為研究目標，開發了靶向萃釩有機體系，通過對釩離子的整形調控，實現了短流程技術的工藝可行。
2.0版本：工藝針對雜質積累問題進行技術迭代，完成連續中試，制備出立方規模級高純硫酸氧釩電解液，并獲“從含釩溶液制備釩氧化物的方法”發明專利授權。
3.0版本：2022年，針對鋼渣、石煤、98五氧化二釩等不同性質原料，連續制備出硫酸氧釩溶液，驗證了萃取體系對不同原料的適應性，形成了系列技術工藝包。
在一次次迭代中，國內外短流程電解液制備工藝試驗線中呈現的雜質積累難開路、工藝不成熟、難以實現穩定連續工程化運行等核心問題均被中國恩菲突破。中國恩菲技術人員通過連續中試，在實驗中不斷完善技術參數和工藝流程，成功實現了短流程電解液制備工藝的連續穩定運行。
中國恩菲短流程工藝小試情況
創新工藝，四重優勢，引領行業變革
通過持續迭代升級，中國恩菲形成了以萃取為核心的短流程釩電解液制備和短流程高純釩制備等9項釩冶金專利技術，同時擁有專利萃取劑和釩電解液電解電堆等多項核心產品裝備。
中國恩菲短流程釩電解液制備技術有著工藝節能環保、產品質優、加工成本低、原料適應性廣等顯著優勢，極大程度上解決了全釩液流儲能推廣的核心問題，具有“三優一強一低”的突出優勢：
環保效益優：技術全部制備過程無氨氮廢水排放，無釩酸銨高溫焙燒制備氧化釩高能耗工段，同時減少工藝水用量。
產品質量優：技術擁有多種雜質開路手段，針對鋼渣原料中的鉻、鐵、鈣、鎂、鋁、氯和石煤原料中的鐵、砷、磷等相似雜質，可進行全流程元素走向分析，高效回收釩資源，產品雜質含量僅為國家標準限值的10%。
加工成本低：技術取消高純五氧化二釩制備環節，比傳統制備技術加工成本低50%。
原料適應性強：技術可高效處理不同來源的石煤、鋼渣、含釩浸出液、98五氧化二釩等十余種原料，從前端保障了工藝的穩定、可靠。
推廣前景優：中國恩菲不斷加強研發和孵化，以中國五礦科創基金項目為依托成立菲釩儲能科創公司，自主建設了規模可達5000立方米/年的短流程釩電解液中試線基地。目前在建和對接中的采用中國恩菲短流程技術的電解液制備項目有四川發展、星辰新能、金川集團等近十項，規模超過40萬立方米/年，實現了從研發到生產再到技術服務的閉環，更為4.0技術的更新奠定產業基礎。
強鏈補鏈，產業升級，助力能源綠色轉型
中國恩菲高度關注產業鏈培育和產業能級提升，致力于打造安全、長時、綠色、低成本的儲能關鍵材料和系統，制定了全釩液流儲能 “資源開發-冶煉加工-材料制備-環保治理-智慧運營”全環節的技術攻關圖譜。目前，中國恩菲從壓縮原料成本和運輸成本、提高電解液利用效率等核心問題入手，開展創新性技術研發，不斷優化升級短流程釩電解液制備和高純釩制備的技術、試劑、裝備，逐步推出多原料含釩浸出液凈化、電解液固態化、電解液價態電化學調整、高性能電解液配方等系列技術，正在攻關釩鈦磁鐵礦、海砂礦、石煤頁巖釩礦的大規模低成本綠色開發工藝技術，致力于打通“釩礦-釩液”的短流程制造，更大幅度降低多個環節的加工制造成本，實現全釩液流電解液生產全流程技術譜系。
為引領全釩產業鏈戰略升級，中國恩菲牽頭匯聚“政產學研用金服”各方力量，與豫資控股集團、五礦創投、星辰新能等資本戰略合作，構建新型的釩產業生態圈，業務覆蓋“資源勘探-先進制造-高端材料-系統集成-終端用戶”的全價值鏈，更在河南、新疆、甘肅、陜西等關鍵區域精準布局，“產學研用”深度融合已初見雛形。2024年2月，中國恩菲與豫資控股集團簽訂戰略合作框架協議，共同推動全釩液流電池產業鏈深度融合與高質量發展。以河南南陽石煤釩礦資源為切入點，對接河南省內優勢資源和工商業用戶需求，構建上游控資源、中游建生產線、下游布產能的產業鏈，賦能中原地區產業綠色轉型升級。
《中國的能源轉型》白皮書指出：“科技創新是加快能源轉型、發展能源新質生產力的核心要素。”通過創新，中國恩菲實現了短流程釩電解液制備技術的巨大突破。未來，中國恩菲將繼續以科技創新為基礎，進一步推動技術優化升級，推進釩電解液產業鏈創新鏈協同發展，不斷提升能源含“新”量，為能源轉型注入“恩菲力量”。
責任編輯：孟慶科
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