(报告出品方/作者:中信证券,唐川林,敖翀)
投资分析:潜在能源金属新龙头,协大连融科深度合作
亮点一:钒制品产量居全球首位,储量丰富潜在可释放产能高目前公司钒制品产能和产量全球最高。公司现有钒制品产能4万吨/年,产能维度全球市占率达到15.5%,未来产能或增至6万吨/年,巩固世界钒龙头企业地位。公司具备独特的品牌优势,钒产品品种齐全、品质优良,出口多个国家和地区,具有较强的市场影响力。
据公司董秘在IR平台答复,公司控股股东攀钢集团目前拥有攀枝花、白马两大矿区,截止年末,境界内钒钛磁铁矿可开采储量约4.81亿吨。公司地处攀西地区,攀枝花已探明的钒钛磁铁矿为亿吨,占全国的20%,钒储量为万吨,占全国钒资源储量的62%,占世界储量的11.6%。公司用于提钒的钒渣原料均由集团提供,自给率达到%。得天独厚的地理优势赋予了公司丰富的资源储量,若全钒液流储能电池产业化应用进展顺利,钒有望成为新的能源金属元素,公司将直接受益。
亮点二:与大连融科深度合作,持续布局电解液业务
公司与钒电池产业链一体化龙头大连融科深度合作。大连融科储能集团是全球钒液流电池一体化龙头,与大连化物所开展技术合作,历经14年的发展,已形成集团自身、融科储能、融科装备三位一体的全钒液流电池全产业链布局。集团自身主要作为电池核心材料开发与生产的主体,与大连化物所共同组建的融科储能是全球领先的全钒液流电池储能系统服务商,具有大连、安徽和江苏三大基地。融科储能下设有融科装备是储能电池装备的生产主体,还下设有功能性材料产业基地博融新材料。
截至目前,融科储能已拥有多项国内外专利,获得包括国家技术发明二等奖等在内的10余项科技成果奖励,含在建的全钒液流电池累计装机量为MWh。年10月11日,公司宣布与大连融科储能集团合作共同投资成立四川钒融储能,公司占注册资本的51%,主要业务聚焦钒电池电解液的技术研发和生产销售。依照计划,钒融储能将于年内在攀枝花市建设产能立方米/年的电解液产线;至年,根据钒电池储能市场增长情况,协商投资建设产能立方米/年钒电解液。公司作为钒资源龙头与钒电池产业链龙头紧密合作,有利于提升公司在储能领域的竞争力,并确立钒电解液的定价机制和商业模式。
电解液业务将成为公司业绩高速增长的新引擎。据中核钛白董秘在投资者问答平台上回复,每立方米电解液大约含0.16吨五氧化二钒,储电量大约为15-18kWh。基于此我们测算,若钒融储能两期电解液产线在年均能顺利投产,将对应0.9-1.1GWh的储电量,公司将具备为GWh级大型储能项目供应电解液的能力。按照我们模型中的预测,乐观情况下年五氧化二钒的单吨价格将有望突破至20万元,钒融储能的电解液业务将带来约19.8亿元的营收,为公司贡献10.1亿元的权益收入。若钒电池在储能领域的产业化进度符合预期,即-年实现渗透率的大幅提升,则预计钒电解液及原材料的供应将持续趋紧,公司作为国内钒业龙头有望在年起实现业绩的高速增长。
公司与融科合作之前,在钒电池领域早有布局。公司作为全球产能最大的钒制品公司,此前就一直托管经营着四川攀研技术有限公司所属的钒电池电解液和钒氮合金试验线。年9月,公司公告拟募资不超过22.8亿元的非公开发行预案,募投项目之一的钒电池电解液产业化自动化及应用研发项目主要就是为了攻关全钒电池技术,致力于降低钒电池储能成本。
亮点三:品牌优势独特,技术研发领先
公司具备独特的品牌优势。公司钒产品品种齐全、品质优良,出口多个国家和地区,具有较强的市场影响力。公司在中国钛白粉行业具有较大影响力,控股子公司东方钛业和重庆钛业生产的R-、R-+、R塑料专用钛白粉,R造纸专用钛白粉,以及R-、R、CR-通用型钛白粉等产品,在涂料、塑料、造纸、油墨行业中得到用户广泛认可。钛渣产品及产量逐年攀升,市场占有率居国内前列。
公司持续发挥低品位钛渣熔盐氯化制备氯化法钛白粉成套产业化技术的优势。自年1月1日起施行的《产业结构调整指导目录(年本)》,限制新建硫酸法钛白粉,鼓励新建单线产能每年3万吨及以上的氯化法钛白粉生产线,因此未来拥有成熟大型氯化法钛白粉技术的企业将拥有竞争优势,迎来更多发展机遇。为充分利用攀西地区钒钛磁铁矿资源,公司通过自主研发,突破基于攀西高钙镁钛资源的熔盐氯化工艺及装备大型化关键技术,形成了拥有自主知识产权的低品位钛渣熔盐氯化制备氯化法钛白粉成套产业化技术,实现了攀西高钙镁钛资源的低成本高效率利用。
公司研发优势领先,研发投入稳健增长。公司拥有四川省企业技术中心和重庆市企业技术中心两个省级技术创新平台及重庆市英才·创新创业示范团队。公司目前承担了多项国家级、省级重大关键技术研发任务,在钒钛领域产业化技术及钒钛磁铁矿综合高效利用方面实力雄厚,获得多项省级以上科技成果。
公司依靠自主创新探索出难利用、低品位、多金属共生的攀西钒钛磁铁矿综合利用道路,形成了钒氮合金等钒制品制备、多牌号钛白粉生产、多品种钛渣冶炼等一批拥有自主知识产权的专利和专有技术。年公司获得授权专利65项,其中发明专利20项,在钒氮合金、高钒铁生产、大型电炉冶炼钛渣、钛白粉新产品开发及应用性能研究、高炉渣提钛等方面具有显著的技术优势,高钒铁市场占有率达到80%左右。公司自年以来研发投入比稳定在4%的水平之上,研发投入额随着营业收入增厚稳健增长,年公司研发投入创下6.7亿元的历史新高,-公司研发支出额CAGR为11.4%。
公司基本概况:坐落攀枝花,钒钛双线行
钒钛之都的资源型龙头企业
公司全称攀钢集团钒钛资源股份有限公司,总部坐落在被誉为“钒钛之都”的四川省攀枝花市,主营业务包括钒、钛和电,其中钒、钛是公司战略重点发展业务。作为目前国家批准设立的唯一资源开发综合利用试验区——攀西战略资源创新开发试验区的核心企业,公司凭借攀西地区丰富的钒钛磁铁矿资源、依托科技创新驱动,探索出独具特色的多金属共生的钒钛磁铁矿资源综合利用道路。公司是国内最大的产钒企业之一,也是中国主要的钛原料供应商,拥有五氧化二钒、三氧化二钒、中钒铁、高钒铁、钒氮合金和钛精矿、钛白粉、高钛渣等系列产品,公司产品广泛应用于钢铁工业、电子工业、有色金属及涂料油墨、航空航天、国防军工等领域。
历史沿革及大事记
年3月27日,公司前身攀钢集团板材股份有限公司由攀枝花钢铁(集团)公司、攀枝花冶金矿山公司(后期合并入集团公司)及第十九冶金建设公司联合发起采用定向募集方式设立,经营范围包括钢、铁、钒、钛、焦冶炼、钢压延加工及其产品销售等。年11月15日,公司公开发行万股A股在深交所上市。年7月,集团公司将其在公司的权益全部转移给攀枝花钢钒股份有限公司。年10月,公司重组并增发新股。钢钒公司原拥有公司的股权于重组后转回集团公司,同时公司以每股4.8元公开增发A股2亿股,并定向向集团公司增发股份4.21亿股。年12月,为解决同业竞争,公司向攀钢集团出售线材厂资产,交易金额为.17万元。
年5月,公司受让攀钢集团国际经济贸易有限公司所持有的攀钢集团国贸攀枝花有限公司51%的股权,交易金额为.54万元。年11月,公司以17.91亿元募集资金收购攀钢有限冷轧厂的相关资产和业务。年4月,公司证券简称由“新钢钒”变更为“攀钢钒钛”。年12月,公司向攀枝花钢铁(集团)公司及其关联方发行股份购买其资产:公司吸收合并攀钢集团重庆钛业股份有限公司和攀钢集团四川长城特殊钢股份有限公司。年7月,与鞍山钢铁集团重组,为避免同业竞争,实现矿石和产品分平台。同年12月公司发布重大资产重组方案,拟以其拥有的钢铁相关业务资产与鞍钢股份拥有的鞍千矿业%股权、鞍钢香港%股权、鞍澳公司%股权进行资产置换,该资产重组方案于年获批。
年6月,公司和四川安宁铁钛股份有限公司签订《攀枝花东方钛业有限公司增资扩股协议》,公司对东方钛业增资令持股比例增至65%,从而实现对东方钛业的绝对控股。年8月,公司非公开发行A股股票,募集资金用于收购鞍山钢铁集团公司下属的齐大山铁矿整体资产和业务、齐大山选矿厂整体资产和业务。年8月14日,公司名称变更为“攀钢集团钒钛资源股份有限公司”。
年9月,公司进行重大资产重组,将其持有的攀钢矿业的%股权、攀港公司的70%股权以及攀钢钛业的海绵钛项目出售给了攀钢集团;同时,公司将其持有的鞍千矿业的%股权、鞍钢香港的%股权、鞍澳公司的%股权出售给了鞍钢矿业。本次资产重组后,公司再无铁矿石采选、钛精矿提纯业务以及海绵钛项目,其主营业务转变为:钒钛制品的生产和加工、钒钛延伸产品的研发和应用、电力产品的生产与销售,其所属行业也随之转变为有色金属冶炼及压延加工业。年5月5日,由于连续三个会计年度净利润亏损,公司停牌。年5月,公司吸收合并下属全资子公司攀钢集团钒业有限公司。年8月24日,公司恢复上市。年10月,公司通过支付现金的方式收购公司控股股东攀钢集团下属公司西昌钢钒持有的攀钢集团西昌钒制品科技有限公司%股权,对价46.1亿元。
股权结构与资本运作
公司总股本86.03亿股,攀钢集团直接以及间接持有40.77%的股权,为公司控股股东。实控人为鞍钢集团有限公司,共持有公司51.57%的股权。经历了历史上多次的资产重组后,公司的股权结构现在已趋于稳定。
业绩已过周期底部,未来向好趋势可期
年起公司业绩表现与钒钛产品供需景气周期高度相关,其中钒产品价格波动与业绩弹性更大或对公司生产经营产生更强作用力。受铁矿石业务拖累,–年公司归母净利润连续三年出现巨幅亏损,年剥离铁矿石业务后公司营业收入和归母净利润连续5年维持正数。年公司创历史记录地实现.6亿元的营业收入和30.9亿元的归母净利润,分别实现60.7%和.0%的同比增幅,主要是受益于高强钢筋的推广应用和钒电池储能技术日趋成熟及推广利用力度加强等因素影响,年钒市场需求量有所提升推动钒价年内上涨,同时公司兼具硫酸法和氯化法钛白粉产能,钛白粉产量稳定位居全国前三位,年钛白粉市场整体在相对高位稳健运行。
年公司营业收入同比下降19.6%至.8亿元,归母净利润大幅回落84.1%至2.3亿元,主要因同期钒价在供过于求叠加海外需求疲弱的背景下显著回调,公司钒制品业务毛利润同比下降68.1%,钛白粉业务表现稳健。年受益于高景气下钛白粉市价高位运行、钒市场需求复苏推动钒价反弹和公司致力于降本增效,公司业绩实现同比大幅改善,营业收入和归母净利润分别同比增长33.4%和.6%至.6亿元和13.3亿元。H1虽然钛白粉价格有所回落,但钒价修复强力支撑公司业绩实现同比大幅正增长,公司分别实现营业收入和归母净利润82.5亿元和10.7亿元,占年全年营业收入和归母净利润的百分比分别为58.7%和80.8%。
业务结构:专注于钒钛制品
公司主营业务可划分为钒、钛、电三大板块,另有少量炼钢业务,其中钒钛部分为公司生产经营的支柱板块。年起,公司钒钛业务营业收入合计占比始终维持在68%-78%的区间水平,毛利合计占比始终位于80%以上。具体来看,营收方面,钛产品的营收占比近5年处于稳健增长态势,H1大幅提升至46.9%,钒制品的营收占比波动较剧烈,年达到46.6%的峰值后,年回落至27.9%,H1实现钒业务营收占比30.8%;毛利方面,钛产品的毛利占比在20%-45%区间内运行,H1回落至24.8%,钒制品的毛利占比在40%-75%区间内运行,H1大幅增至72.0%。
电力和钢铁行业的营收和毛利占比相对较小,电力营收占比近年来处于下行趋势,由年的23.0%回落至H1的14.8%,电力业务的毛利占比在年达到14.9%的阶段高点,H1大幅降至0.7%,钢材业务营收和毛利占比在近5年来均未突破3.0%和1.0%的水平。
回顾公司业务的历史发展沿革,年,公司吸收合并攀钢旗下重庆钛业和四川长城特钢拓展钛白粉和特材业务。年,攀钢与鞍钢重组合并后于年底披露了公司的重大资产重组方案,为避免同业竞争实现矿石和产品分平台,公司将钢铁相关业务资产置换为鞍钢股份拥有的矿石资产,该方案于年通过,同年公司增资东方钛业公司实现对其绝对控股,至此公司剥离钢铁主业后业务结构转变为钒、钛和铁矿石三部分。
年起,受产能集中释放影响铁矿石价格进入单边下行通道,铁矿石业务的拖累导致公司业绩在-年出现巨额亏损,因此年公司进行重大资产重组,剥离铁矿石采选、钛精矿提纯业务以及海绵钛项目,公司主营业务结构转变为:钒钛制品的生产和加工、钒钛延伸产品的研发和应用、电力产品的生产与销售,公司所属行业也转变为有色金属冶炼及压延加工业。公司在随后几年持续加码钒钛业务。年,公司吸收合并攀钢集团钒业有限公司,年,公司现金收购攀钢旗下西昌钢钒下属的攀钢集团西昌钒制品科技有限公司。年9月,公司公告拟增发募集资金投资建设钛白粉、钒提纯和钒电池电解液生产等项目,公司证券简称变更为钒钛股份。
致力降本增效,公司治理有方
近5年公司ROE呈N型走势。年,公司ROE达到近5年最高水平52.8%,随后逐年下滑,年回落至2.4%的阶段低点后企稳反弹,年回升至13.2%,我们预计年公司加权ROE将不低于20%。公司资产负债率持续下探,偿债能力和财务结构大幅优化改善。年公司资产负债率高达56.7%,随后几年快速下降,年实现15.9%的阶段最低值,年稍有回升至22.2%,我们预计年公司资产负债率在20%上下。公司管理水平显著提高,降本增效成果斐然。公司三费费率由年的8.2%降至年的6.8%,逐年稳定减少。其中管理费率自年起保持在2%以下的水平,销售费率在年创下0.9%的历史低点,财务费率自年起连续两年实现负费率。公司内部挖潜提质增效的成绩斐然,我们保守估计年公司期间费率有望进一步下探至6%以下。
新增募投6万吨/年钛白粉项目,同时着力加码钒电池电解液领域
公司基于自身技术优势和研发禀赋积极拓展钒钛业务,通过新建项目和升级改造产线提升钛白粉和五氧化二钒产能与产品质量,并加速布局钒制品新应用场景——储能用钒液流电池电解液。年9月6日,公司公告与四川德胜集团签署合作框架协议,双方共同以现金实缴出资设立合资公司,公司出资比例65%-70%,四川德胜出资比例30%-35%。合资公司以自有资金+金融机构贷款,投资产能2万吨/年五氧化二钒的钒渣加工生产线。
年9月7日,公司公告拟增发股票募集资金不超过22.8亿元,计划投资26.25亿元用于:攀钢6万吨/年熔盐氯化法钛白项目、攀枝花钒厂五氧化二钒提质升级改造项目、攀钢集团钒钛资源股份有限公司数字化转型升级项目、攀钢集团西昌钒制品科技有限公司智能工厂建设项目、碳化高炉渣制备氯化钛白研发项目、钒电池电解液产业化制备及应用研发项目、攀钢集团重庆钛业有限公司自动化升级建设项目与补充流动资金。
年10月12日,公司公告与大连融科于近日签署《合资协议》决定共同投资万元成立合资公司,其中公司占注册资本的51%。合资公司主要业务涵盖全钒液流电池电解液技术研发、加工生产、市场销售、租赁等。第一阶段合资公司将在年内在攀枝花市建设电解液产线,实现产能立方米/年。第二阶段至年将根据钒电池储能市场增长情况,协商投资建设产能立方米/年钒电解液。
钒钛业务双轮驱动,资源叠加技术铸行业龙头
钒产能全球第一,积极开辟储能新场景
公司钒制品主要包含氧化钒产品、钒合金产品和全钒液流电池用电解液。公司在氧化钒产品生产规模、成本、质量等方面优势明显,多用作催化剂、钒储能原料等,具体产品线包含三氧化二钒、粉状及片状五氧化二钒和高纯五氧化二钒,尤其高纯五氧化二钒作为高端钒产品,在储能、航空航天、精细化工等高端领域的应用日趋广泛;公司钒合金产品质量优良,供货稳定,化学成分稳定,杂质含量低,表观质量好,具体产品线包含钒铝合金、钒氮合金和钒铁,钒合金主要用于钛合金原料或钢的合金添加剂;公司还通过布局全钒液流电池用电解液打通储能电池领域布局,有望借储能行业的高景气享受钒市场的景气上行红利。
公司现有钒制品产能4万吨/年,未来或增至6万吨/年,夯实全球钒行业龙头地位。公司原有钒制品(以V2O5计)产能2.2万吨/年,于年完成对西昌钒制品的收购后,公司钒制品(以V2O5计)产能规模增加1.8万吨/年达到4万吨/年,一举成为全球最大钒制造商,产能在国内市占率达23.3%(产能口径)。若公司与四川德胜签署的关于合资建设2万吨/年五氧化二钒钒渣加工生产线的框架协议能顺利落地,预计年公司将拥有6万吨/年产能,在国内的产能市占率将至少达到30%(产能口径)。
收购西昌钒制品后,公司钒制品产量翻番,国内与全球市占率扭转下行趋势。-年,公司钒制品产量表现刚性供给特征,稳定在2.2万吨左右,与河钢股份并列市占率首位,但由于行业内其余企业的扩产增产,公司在国内和全球的市占率也由24.0%和15.9%下滑至17.7%和10.6%。为巩固公司在钒制品领域的全球行业龙头地位,公司在年完成对西昌钒制品的收购,实现产量翻番,国内和全球的产量市占率骤升至31.8%和20.6%(产量口径)。
公司近5年钒制品毛利率围绕28.1%的中枢上下波动。年,公司钒制品毛利率达到37.2%的历史高点,对应当年创下历史最好业绩,实现30.9亿元的归母净利润。随后两年钒制品毛利率持续下行,年受钒价大幅下滑影响钒制品毛利率也下探至14.5%的谷底,在近两年全球钒需求得到修复后钒制品毛利率也实现了探底回升,年与H1公司钒制品毛利率回升至30%上方。
钛白粉钛渣业务经营稳健,借氯化法技术优势迎新发展机遇
公司钛系列产品主要包含钛精矿、钛渣和钛白粉。公司的钛精矿产品具有质量稳定、不含放射性元素、重金属含量低、三价铁低等特点,钛精矿主要用于钛白粉和钛渣的生产原料;公司钛渣产品二氧化钛含量74%以上,不含放射性元素,重金属含量低,主要可分为氯化钛渣和酸溶钛渣,氯化钛渣用于氯化法钛白粉和海绵钛的生产,酸溶钛渣用于硫酸法钛白粉的生产;硫酸法钛白粉具有高光泽、高白度、高分散等特点,按照应用又可分为通用型、塑料用、造纸用和水性体系,公司在氯化法钛白粉上具备独特的产业资源及自主知识产权生产,因此产品极具安全卫生等特点,氯化法钛白粉分为专用型和通用型,专用型主要用于生产聚烯烃和PVC,通用型可生产涂料、油墨、造纸和塑料等;公司应用自主知识产权成套技术生产的功能型钛白粉具有优异的耐候性、显著的随角异色和优美的兰相色调等,主要用于生产溶剂型防晒类化妆品或油漆涂料。
公司当前具备23.5万吨/年的钛白粉产能和24万吨/年的高钛渣产能,钛精矿经营量超过万吨(含自用),居国内前列。具体来看,其中硫酸法钛白粉产能22万吨/年,氯化法钛白粉1.5万吨/年,公司全权益控股的重庆钛业具备10万吨/年的硫酸法钛白粉产能,公司持股65%的东方钛业具备12万吨/年的硫酸法钛白粉产能和1.5万吨/年的氯化法钛白粉产能,钛白粉合计权益产能为18.8万吨/年。目前中国钛白粉行业具有正常生产条件、规模以上的全流程型生产商40余家,有效总产能万吨/年左右,公司国内产能市占率达到5.6%,在国内市场仅排在龙佰集团和中核钛白之后,全球产能市占率达到2.8%。公司硫酸法钛白粉形成了通用产品与专用产品相结合的产品体系,氯化法钛白粉已掌握了基于攀西钛资源制备高品质钛白的工艺及装备技术,高炉渣提钛已取得重大技术进步。
-年公司钛白粉产量稳健增长,5年CAGR5.2%,但国内与全球市占率走势形成分化,未来6万吨/年氯化钛白粉项目投产后公司在国内的市占率大概率重回7%以上。公司钛白粉产量由年的19.99万吨增至年的24.44万吨,国内市占率由7.0%降至6.3%,同期全球市占率由2.7%升至3.3%,主要因国内钛白粉行业业内扩产、业外加盟致使产能剧增,而海外钛白粉巨头不断兼并整合产能持续收缩,中国钛白粉产量占全球产量比例由年的38.7%显著提升至年的51.4%,比例过半。国内钛白粉行业产量-年CAGR为7.3%,公司产能扩张增速未能跑赢行业。H1公司实现13.04万吨钛白粉产量,同比增长6.28%。未来伴随公司募投的6万吨/年氯化钛白粉项目投产后,公司钛白粉产量国内市占率有望显著提升重回7%。
公司近5年钛产品毛利率围绕18.6%的中枢上下波动,且波动率显著低于钒制品。公司钛产品毛利率较钒制品更为稳健,基本在10%-20%的区间内运行。年钛产品的毛利率创下27.1%的历史极值,钛业务板块相较于钒制品业务呈现稳健特性。
公司持续发挥低品位钛渣熔盐氯化制备氯化法钛白成套产业化技术的优势。公司在攀西地区的钒钛磁铁矿中拥有极为丰富的钛资源,但其中50%以上的钛资源随高炉冶炼进入高炉渣中,无法被高效利用。长期以来硫酸法是公司制钛白粉的主要工艺,该工艺虽然发展时间长因而技术较为成熟,但生产过程不连续,副产物较多。自年1月1日起施行的《产业结构调整指导目录(年本)》,限制新建硫酸法钛白粉,鼓励新建单线产能每年3万吨及以上的氯化法钛白粉生产线,《钛白粉行业“十四五”规划》(年)中也指出氯化法钛白粉工艺成为发展绿色工厂,优化钛白粉产业结构的重点研究方向,因此未来拥有成熟大型氯化法钛白粉技术的企业预计将拥有竞争优势,迎来更多发展机遇。
为充分利用攀西地区钒钛磁铁矿资源,公司通过自主研发,突破基于攀西高钙镁钛资源熔盐氯化工艺及装备大型化关键技术,形成了拥有自主知识产权的低品位钛渣熔盐氯化制备氯化法钛白成套产业化技术,实现了攀西高钙镁钛资源的低成本高效率利用。基于前述技术优势,公司在年9月7日的公告中披露拟投资.12万元建设攀钢6万吨/年熔盐氯化法钛白项目,进一步缩小与行业top2的产能差距。
钒液电池赋能公司成长新引擎,钒价将率先受益
钒金属简析
钒的元素符号为V,银白色金属,原子序数为23,原子量为50.94。钒的熔沸点很高,熔点为℃,沸点为℃,密度为6.g/cm。它是一种延展性过渡金属,具有天然的耐腐蚀性和对碱、酸和盐水的稳定性。
钒主要赋存于钒钛磁铁矿、磷酸盐岩、粉砂岩、铝土矿和含碳物质中。根据亚洲金属网,钒是地壳上广泛分布的微量元素,含量约占地壳构成的0.02%,超过铜、镍、锌、锡、钴、铅和其他金属。自然界中,钒很难以单一体存在,主要与其他矿物形成共生矿或复合矿。目前发现的含钒矿物有70多种,但主要的矿物有以下三种:1)钒钛磁铁矿,世界上除美国从钾钒铀矿中提钒外,其他主要产钒国家(约70%)中都从钒钛磁铁矿中提取钒;2)钾钒铀矿,美国等地是这种矿物的主要产地;3)石油伴生矿,这种矿寄生在原油中,中美洲国家拥有大量的石油伴生矿,这种资源已日益显示出其重要性。现在已探明的钒资源储量的98%赋存于钒钛磁铁矿中,V2O5含量可达1.8%。
钒的产品形式:钒是一种高熔点难熔稀有金属,其初级产品包括含钒矿物,精矿、钒渣、石油精炼的报废催化剂,报废的触媒和其他残渣。二级产品包括五氧化二钒、三氧化二钒,也可以是一种可用的工业产品即生产硫酸的触媒和石油精炼用的催化剂。三级产品包括钒铁、钒铝合金、钼钒铝合金、硅锰钒铁合金及钒化合物,其中五氧化二钒和三氧化二钒是实际生产中最主要的氧化钒,是制取钒铁、氮化钒和碳化钒等后续钒制品的主要原料,用作冶炼钒铁的合金添加剂的五氧化二钒占总消耗量的80%以上。而钒铁是最重要的钒材料,它占钒消费量的85%。
钢铁行业是钒的主要应用下游,85%左右的金属钒是以钒铁和钒氮合金的形式被添加于钢铁生产中。在炼钢流程中以钒铁或氮化钒作为合金添加剂可以提高钢的强度、韧性、延展性和耐热性,常用的钒铁有含钒40%、60%和80%三种。含钒的高强度合金钢广泛应用于输油/气管道、建筑、桥梁、钢轨等生产建设中。含钒高强度合金钢主要有以下品种:高强度低合金(HSLA)钢、先进高强度带钢、建筑用螺纹钢筋、高碳钢线材、钢轨、工具和模具钢等。
钒在航空工业中的应用主要涉及航发、宇航船舱和导弹等领域。8-10%的金属钒以钛-铝-钒合金的形式被用于飞机发动机、宇航船舱骨架、导弹、蒸汽轮机叶片、火箭发动机壳等方面。此外钒合金还应用于磁性材料、硬质合金、超导材料及核反应堆材料等领域。在化工领域,钒主要用作制造硫酸和硫化橡胶的催化剂等。主要的形式为氧化钒、钒酸铵、硫酸氧钒,也可用于抑制发电厂中产生氧化亚氮,其它化工钒制品则主要用于陶瓷着色剂、显影剂、干燥剂等。
储能产业快速发展的背景下,全钒液流电池(Vanadiumredoxbattery,VRB)作为一种新型清洁能源存储装置技术开辟了钒新的应用领域。钒电池的研究始于20世纪80年代的澳大利亚新南威尔士大学,在美国、日本、澳大利亚等国家均有应用验证。与其它化学电源相比,钒电池具有功率大、容量大、效率高、寿命长、响应速度快、可瞬间充电、安全性高和成本低等明显的优越性,被认为是太阳能、风能发电装置配套储能设备、电动汽车供电、应急电源系统、电站储能调峰、再生能源并网发电、城市电网储能、远程供电、UPS系统等领域的优先选择,未来储能行业的高景气有望快速带动钒消费。
全钒液流电池开辟钒金属应用新领域
钒在全钒液流电池中主要应用于电解液部分。全钒液流电池是一种新型储能和高效转化装置,将不同价态的钒离子溶液分别作为正极和负极的活性物质,分别储存在各自的电解液储罐中,通过外接泵把电解液泵入电池堆体内,使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动,采用离子交换膜作为电池组的隔膜,电解质溶液平行流过电极表面并发生电化学反应,通过双电极板收集和传导电流,使存储在溶液中的化学能转化为电能。这个可逆的反应过程使钒电池可顺利完成充电、放电和再充电。
钒液流电池具有功率大、容量大、安全性高、寿命长等优点,是一种大容量可深度充放电且安全环保的储能电池。通过增加单片电池的数量和电极面积或提高电解液的浓度,均可以提高钒电池的功率,通过任意增加电解液体积可以提升钒电池的容量,因此全钒液流电池理论上可以达到很高的功率和容量。10月30日,由中国科学院大连化学物理研究所储能技术研究部研究员李先锋团队提供技术支撑的迄今全球功率最大、容量最大的百兆瓦级液流电池储能调峰电站正式并网发电。该项目是国家能源局批准建设的首个国家级大型化学储能示范项目,总建设规模为MW/MWh。
本次并网的是该电站的一期工程,规模为MW/MWh。其次,钒电池的充放电能量转换效率大于75%,远高于铅酸电池的45%,因此钒电池相当高效。再次,由于钒电池的正极活性物质和负极活性物质分别存在于正极和负极电解液中,在充放电过程中不会发生其他电池的相变,可以深度放电而不损坏电池。据北京普能
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