过程工程所高纯五氧化二钒及钒电解液技术研发获重要进展

　　钒是一种应用广泛的重要战略金属，被誉为“现代工业的维生素”。作为最重要的高附加值钒产品之一，高纯五氧化二钒是光伏、风电等新能源及微电网领域大规模储能用全钒液流电池(VRFB)、钒酸锂系高性能锂离子电池及先进钒系合金等战略性新兴产业不可或缺的钒原料产品，但国内外尚缺乏纯度99.99%(4N)以上高纯五氧化二钒高效制备技术，严重制约了VRFB等产业的发展。对此，过程工程所在数十年流态化技术积累的基础上，经过近五年的探索创新，成功建立4N级高纯五氧化二钒绿色高效氯化法制备新技术及高纯钒电解液新技术。 

　　矿产资源化工课题组系统开展了工业钒原料流态化氯化过程强化、三氯氧钒高效精馏及流态化催化氧化同步实现高纯五氧化二钒制备和氯介质再生循环等核心工艺的基础理论与应用技术研究，并研究建立高效还原制备特定价态高纯钒电解液新技术。课题组与企业合作成功完成10吨/年高纯五氧化二钒及钒电解液制备新技术的全流程工艺示范(见图1)；示范装置运行产品高纯五氧化二钒纯度达99.995%以上，高纯钒电解液杂质离子总浓度小于10mg/L(见图2)。围绕核心技术，课题组已申请国家发明专利20项，现已获授权8项，且其中12项进入国际专利PCT申请阶段，将部署进入美国、日本、加拿大、澳大利亚、俄罗斯、南非等钒原料及钒电池的主产国，构建了强有力的知识产权保护体系。 

　　在此基础上，过程工程所与中国储能控股有限公司精诚合作，依托其子公司广西中储能材料有限公司在广西防城港市合作启动20万吨/年高纯钒电解液项目。其中一期工程总投资4亿元，主要开展1万吨/年高纯五氧化二钒及钒电解液工业化示范，按当前钒产品价格，项目投产后年产值可达25亿元。目前，已与设计院合作完成示范项目的可行性研究报告，依托过程工程所研发建立的核心技术，该项目将建成全球首套氯化法高纯五氧化二钒生产线，以工业粉钒或钒渣为原料，基于氯介质循环的氯化法核心技术和流态化强化技术实现4N级高纯五氧化二钒及钒电解液的绿色高效生产，彻底解决传统技术存在的氨氮废水污染和产品质量差等突出问题，且生产成本降低50%以上。该项目的实施对我国钒产业技术升级和全钒液流电池发展具有重要的引领作用，同时也可满足大规模储能等新兴市场对高纯钒制品的强劲需求。 

　　相关研究工作获国家自然科学基金(21325628、51774262和51504231)等项目的支持。 

　　图1 10吨/年高纯钒制品新技术工艺示范装置楼外观 　

   图2 4N级高纯五氧化二钒及钒电解液样品照片   

　　 (资源化工研究部)