В природе ванадий обычно встречается в виде минералов, он редко образует самостоятельные минералы, а в основном содержится в ванадий-титаномагнетитах, ванадато-урановых минералах, фосфатных породах, ураносланцах и алевролитах. Кроме того, значительное количество ванадия содержится в бокситах и углеродистых веществах, таких как нефть, уголь и сопутствующие минералы черных сланцев.

Ванадиевые батареи (полностью ванадиевые редокс-текучие батареи) являются одними из перспективных экологически чистых аккумуляторов, отличающихся большой емкостью, высокой эффективностью, безопасностью, экологичностью и низкой стоимостью жизненного цикла. Они являются одним из предпочтительных вариантов технологий для накопления энергии возобновляемых источников, регулирования мощности электросети и резервного питания. С выдвижением национальной стратегии «двойного углерода» китайская индустрия возобновляемых источников энергии вступила в новый этап быстрого развития, а технология накопления энергии ванадиевых батарей стала ключевой технологией для решения проблем производства энергии из возобновляемых источников, имея широкие перспективы развития. Применение ванадия в аэрокосмической и оборонной промышленности имеет важное значение для повышения оборонного потенциала и военной мощи страны.

I. Текущее состояние ресурсов ванадия и особенности его залегания

Содержание ванадия в земной коре составляет 0,02%–0,03%, мировые запасы велики, типы залегания в основном включают три категории: ванадий-титаномагнетитовые, сопутствующие нефтяные ванадиевые руды и бокситовые ванадиевые ресурсы.

1. Ванадий-титаномагнетитовые руды

Это основной тип мировых ресурсов ванадия, ванадий присутствует в титаномагнетите в виде изоморфной примеси. Типичными примерами являются Панчжихуа в Китае и Курский район в России. Эти минеральные ресурсы отличаются стабильным содержанием, большими запасами и являются важнейшим источником сырья для ванадиевой промышленности.

2. Сопутствующие нефтяные ванадиевые ресурсы

Ванадий в нефтяном коксе присутствует в виде органических комплексов или триоксида ванадия, являясь побочным продуктом нефтепереработки. В странах с богатыми ресурсами тяжелой нефти, таких как Венесуэла, Канада и США, существует определенный потенциал для разработки, но технологические трудности обработки значительны.

3. Бокситовые ванадиевые ресурсы

В основном распространены в Южной Африке, Гане, Гвинее и других странах, содержание ванадия относительно низкое, но ресурсный потенциал значителен. В настоящее время в Китае также предпринимаются попытки освоения таких ресурсов в провинциях Шаньдун и Гуанси.

По данным USGS (данные за 2024 год), мировые запасы ванадия составляют около 27 миллионов тонн, из которых более 40% приходится на Китай, который занимает первое место в мире, за ним следуют Россия, Южная Африка и Бразилия. Распределение ресурсов ванадия характеризуется «высокой концентрацией и доминированием ведущих стран».

II. Основные области применения ванадия

В настоящее время структура потребления ванадия представляет собой «трехстороннее равновесие»:

1. Черная металлургия (около 85%)

Ванадий, как элемент, повышающий прочность и твердость стали, является важным компонентом высокопрочных, атмосферостойких и пружинных сталей. Широко используется в строительной стали, мостовой стали, нефтегазовых трубопроводах, железнодорожных рельсах и т. д. Ежегодное потребление ванадия в Китае в черной металлургии превышает 60 000 тонн.

2. Энергохранение и батарейная промышленность (около 10%)

Полностью ванадиевые проточные батареи (VRFB) благодаря своей высокой безопасности, долгому сроку службы, большой емкости и возможности глубокого разряда считаются технологией накопления энергии следующего поколения. Ванадиевый электролит как основной материал стимулирует новый рост в ванадиевой химической промышленности. В 2023 году мощность установленных ванадиевых батарей в Китае достигла 120 МВт, а к 2025 году, как ожидается, она превысит 500 МВт.

3. Химическая и каталитическая промышленность (около 5%)

Соединения ванадия, такие как пятиокись ванадия (V ₂ O ₅ ), являются широко используемым катализатором в сернокислотной промышленности, а также широко применяются в качестве красителей для керамики, обесцвечивающих агентов для стекла, ускорителей вулканизации резины и т. д.

Кроме того, ванадий используется в аэрокосмических сплавах, магнитных материалах, специальных покрытиях и других областях высокотехнологичного производства.

III. Проблемы фильтрации ванадиевого шлака и требования к свойствам фильтрующих тканей

Размер частиц ванадиевого шлака очень мелкий, он обладает следующими характеристиками:

Высокая адгезия : легко закупоривает поры фильтрующей ткани, образуя неравномерный слой шлама;

Вязкая фильтрат : жидкая фаза содержит большое количество ионов металлов и остатков;

Высокое содержание воды : обычное оборудование не может снизить содержание воды до требований транспортировки и использования ресурсов;

Колебания кислотности и щелочности : предъявляются высокие требования к химической стойкости материала фильтрующей ткани.

Поэтому комплектующие промышленные фильтрующие ткани должны обладать не только хорошей точностью фильтрации и эффективностью обезвоживания, но и соответствовать следующим ключевым требованиям к характеристикам:

Баланс высокой точности удержания и проницаемости : необходимо обеспечить эффективное удержание мелких частиц фильтрующей тканью, не жертвуя при этом скоростью фильтрации;

Высокая химическая стойкость : устойчивость к коррозионной среде кислотного или щелочного ванадиевого шлака;

Хорошая отслаиваемость : шлам легко отслаивается автоматически, что снижает необходимость механического вмешательства и продлевает срок службы фильтрующей ткани;

Высокая прочность и структурная стабильность : пригодность для длительной работы и растяжения;

Отличная регенерируемость : удобство для онлайн-очистки, обеспечивающее высокую эффективность при многократном использовании.

IV. Преимущества применения промышленных фильтрующих тканей компании «Сямынь Сядясяс»

В практическом применении для фильтрации ванадиевого шлака промышленные фильтрующие ткани, разработанные компанией «Сямынь Сядясяс Фильтрующие Материалы Технолоджи Ко., Лтд.», уже успешно эксплуатируются на нескольких проектах по добыче ванадия и железа. Специальные фильтрующие ткани для горизонтальных вакуумных ленточных фильтров, созданные на основе технологии высокоплотного плетения и специальной технологии обработки поверхности, обладают следующими преимуществами:

Точный контроль размера пор Благодаря двухслойной или многослойной структуре ткани эффективно контролируется распределение пор, что обеспечивает сочетание точности и скорости потока.

Повышенная стойкость к засорению Гладкая обработка поверхности + антиадгезионное покрытие улучшают отделение кека.

Отличная химическая стойкость Подходит для сред травления/щелочной обработки, обеспечивая стабильную работу в течение длительного времени.

Высокая механическая прочность Поддерживает длительную работу под высокими нагрузками, высокая износостойкость.

Индивидуальные решения для специфических условий эксплуатации В зависимости от конкретных свойств ванадиевого шлака, технологических параметров и типа оборудования разрабатываются индивидуальные решения для фильтрации в различных условиях эксплуатации.

В реальных случаях использования, благодаря использованию фильтровальной ткани компании "Siadias", производительность фильтрации ванадиевого шлака на обогатительной фабрике ванадиевой руды выросла на 30%, влажность кека снизилась с 28% до 22%, а срок службы фильтровальной ткани увеличился с 1 месяца до 3 месяцев, что значительно снизило эксплуатационные расходы и нагрузку на техническое обслуживание.

V. Состояние рынка и тенденции развития

В 2023 году мировое производство ванадия составило около 115 000 тонн (в пересчете на пятиокись ванадия), из которых около 69 000 тонн было произведено в Китае, а доля экспорта ежегодно растет. Цена на ванадий колеблется циклически, и благодаря расширению сектора накопителей энергии в последние годы наблюдается тенденция к устойчивому росту.

Рынок развивается по следующим тенденциям:

Государственная поддержка и стратегическое планирование Китай, США и ЕС включили ванадий в список стратегически важных минеральных ресурсов, подчеркивая его важность для национальной безопасности.

Новые потребности, стимулируемые отраслью накопителей энергии По мере ускорения строительства систем возобновляемых источников энергии + накопителей энергии, расширение рынка ванадиевых батарей станет точкой роста в будущем.

Экологически чистые и низкоуглеродные технологии стимулируют инновации в технологических процессах Экологизация и повышение эффективности процессов извлечения ванадия и рециркуляции ванадиевого электролита стали приоритетными направлениями исследований в отрасли.

Расширение производственной цепочки в высокотехнологичный сегмент Ванадиевые сплавы, функциональные ванадиевые материалы и комбинированные накопители энергии стали новыми перспективными направлениями.

По прогнозам соответствующих организаций, к 2030 году мировой спрос на ванадий достигнет 160 000 тонн, при этом спрос со стороны отрасли накопителей энергии может составить более 25%. Ванадий перейдет из категории традиционных добавок для сталелитейной промышленности в категорию ключевых элементов стратегических новых материалов, и его система оценки стоимости будет постоянно перестраиваться.

Заключение

Разработка месторождений ванадиевой руды вступает в новую стадию экологически чистой и высокоэффективной эксплуатации. По мере повышения государственных требований к эффективности использования ресурсов и экологическим стандартам, сложность и требования к переработке ванадиевого шлака также возрастают. Промышленные фильтровальные ткани, как ключевой материал, обеспечивающий эффективность системы разделения твердых и жидких веществ, напрямую влияют на качество работы всей обогатительной системы и уровень извлечения ресурсов.

Компания "Siadias" из Сямэня продолжит опираться на свои мощные научно-исследовательские возможности и отраслевой опыт, фокусируясь на обогащении ванадиевой руды и различных сложных сценариях разделения минеральных пульп, предлагая клиентам высокоэффективные, долговечные и экологически чистые решения в области промышленных фильтровальных тканей, способствуя экологически чистой и эффективной разработке и использованию ванадиевых ресурсов.