2023年中国钒产业链分析

研究目的&摘要 摘要 研究目的 —— 钒产业链上游为含钒矿石原料，2021年中国钒矿储量占全球比重的39.3%；产业链中游为钒产品生产制造企业，中国是全球钒产品生产第一大国；产业链下游为应用领域，主要包括钢铁、化工、储能领域。 本报告为钒产业链系列报告，将梳理中国钒产业链各环节的发展现状，对行业发展趋势做出分析。 产业链上游：2021年全球钒矿储量2416.5万吨，中国储量最多，为950万吨。目前全球钒产量主要由钒钛磁铁矿冶炼后得到的钒渣提供，石煤提钒为中国特有的钒资源利用方式。中国钒矿以钒钛磁铁矿和页岩矿的形式存在，五氧化二钒达百万吨以上的省份包括四川、湖南、安徽、广西、湖北、甘肃，这六省合计占比达到90.8%。 研究区域范围：中国地区 产业链中游：2021年，全球钒产品年产量在6,000吨以上的企业共11家，中国占据6家，为全球钒产品生产第一大国，其中攀钢钒钛年产能44,000吨，是世界钒产品产能和产量排名第一的企业。中国资源在全国大部分省份均有分布，因此中国钒产品生产地区也较为广泛，四川攀西地区是中国最大的钒产品主产区。长期以来，中国五氧化二钒出口数量大于进口数量，进出口交易额处于贸易顺差的状态，2022年，中国对俄罗斯五氧化二钒进口数量最大，为1,260吨，对韩国五氧化二钒出口数量最大，为2,337.5吨。 研究周期：2023年2月 研究对象：钒产业链 此研究将会回答的关键问题： （1）钒矿在中国及全球的布局？ 产业链下游：2021年，中国95%的钒产品应用于钢铁领域，3%应用于钛合金及化工领域，2%应用于储能领域。2017年至2022年，受新冠疫情及房地产市场下行的影响，中国粗钢产量由持续上涨到逐年递减，2020年，中国钒在钢中的消费强度首次超过世界平均水平，未来有望持续支撑钒在钢铁领域消费量的增长。2021年中国及全球液流电池累计装机规模分别为51.9MW、153.2MW。全钒液流电池成本价格随储能时长的增加而降低，同时全钒液流电池的安装结构更适合大规模、大容量的长时储能，但从目前中国钒电池储能项目来看，钒电池储能装机规模小，储能应用仍处于示范阶段。 （2）中国及全球钒产品产能分布？ （3）钒产品有哪些下游应用？ 名词解释 钒：钒（Vanadium）是一种金属元素，元素符号为V，银灰色金属，在元素周期表中属VB族，原子序数23，原子量50.9414，体心立方晶体，常见化合价为+5、+4、+3、+2。钒的熔点很高，为难熔金属，有延展性，质坚硬，无磁性。具有耐盐酸和硫酸的本领，并且在耐气、耐盐、耐水腐蚀的性能要比大多数不锈钢好。 钒矿：钒矿是含有钒的矿物，发现的含钒矿物有70多种，但主要的矿物有钒钛磁铁矿、钾钒铀矿、石油伴生矿等。非常纯的钒很难制成，在通常的高温条件下，钒对氧、氮和碳都活泼，容易起反应，工业上用它制成合金。 磷钒矿：天然磷矿的伴生矿物。磷矿是指在经济上能被利用的磷酸盐类矿物的总称，是一种重要的化工矿物原料。用它可以制取磷肥，也可以用来制造黄磷、磷酸、磷化物及其他磷酸盐类，以用于医药、食品、火柴、染料、制糖、陶瓷、国防等工业部门。 废催化剂：降低或完全失去活性的催化剂。一般来讲，石化行业催化剂的使用寿命为2-3年。 酸浸过程：酸浸是指是用无机酸的水溶液作浸出剂的矿物浸出工艺。它是化学选矿中最常用的浸出方法之一。硫酸、盐酸、硝酸、亚硫酸、氢氟酸及王水等均可作为浸出剂，其中应用最广的是硫酸。 火法焙烧：焙烧是在低于物料熔化温度下完成某种化学反应的过程，为炉料准备的组成部分。绝大部分物料始终以固体状态存在，因此焙烧的温度以保证物料不明显熔化为上限。 湿法转浸：湿法冶金的一个重要过程。是将矿石、精矿、焙砂或其他物料浸入选定的溶剂中，利用各种组分在溶剂中的不同溶解度，使之在一定的条件下，将所要提取的易溶金属或杂质溶解进入溶液的过程。 铝热还原：铝热反应以铝粉和金属氧化物反应获得金属单质的反应，反应剧烈放热。当温度超过1250℃时，铝粉激烈氧化，燃烧而放出大量热。 钒钛磁铁矿：钒钛磁铁矿是含钒和钛的磁铁矿亚种，性质与磁铁矿相似。可以从中提炼钒。钒主要用于钢铁工业，钒钢用于国防工业及国防尖端工业，也用于化学工业中 脱硫焦：脱硫泛指燃烧前脱去燃料中的硫分以及烟道气排放前的去硫过程。是防治大气污染的重要技术措施之一。 五氧化二钒：五氧化二钒是一种金属氧化物，化学式为VO，广泛用于冶金、化工等行业，主要用于冶炼钒铁。 页岩钒：页岩钒是中国特有的一种含钒资源，中国从20世纪60年代开始研究从页岩中提取钒的技术，70年代开始进行工业生产，目前已形成多种页岩提钒工艺技术. 氧化钒：氧化钒是一种无机化工产品，其分子式为O13V6，分子量为513.6412，灰黑色带金属光泽的结晶粉末，斜方晶系结构，无气味。 氮化钒：氮化钒，别名钒氮合金。是一种新型合金添加剂，可以替代钒铁用于微合金化钢的生产。氮化钒添加于钢中能提高钢的强度、韧性、延展性及抗热疲劳性等综合机械性能，并 名词解释 使钢具有良好的可焊性。 钒铁：钒铁是一种铁合金，用碳在电炉中还原五氧化二钒得到，也可通过电炉硅热法还原五氧化二钒得到。广泛用作冶炼含钒合金钢和合金铸铁的元素加入剂，也用来制造永久磁铁。 中国生产的钒铁有V401、V402等品种，含钒40%左右。 钒铝：钒铝合金是一种广泛用于航空航天领域的高级合金材料，具有很高的硬度、弹性，耐海水、轻盈，用来制造水上飞机和水上滑翔机。钒铝合金外观呈银灰色金属光泽块状。随合金中钒含量的增高，其金属光泽增强，硬度增大，氧含量提高。 钛合金：钛合金指的是多种用钛与其他金属制成的合金金属。钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。 长时储能：长时储能是指长期存储能源的技术，可以经济地扩大规模以维持几小时、几天甚至几周的电力供应。目前全球针对长时储能的时长没有统一规定，中国一般将大于4小时的储能称为长时储能。 粗钢：粗钢是铁水经过加工、添加合金、碳等元素浇筑成型后的成品。同时粗钢也是钢坯（矿石冶炼）。 品位：矿石品位指单位体积或单位重量矿石中有用组分或有用矿物的含量。一般以重量百分比表示（如铁、铜、铅、锌等矿），有的用克/吨表示（如金、银等矿），有的用克/立方米表示（如砂金矿等），有的用克/升表示（如碘、溴等化工原料矿产）。矿产品位是衡量矿床经济价值的主要指标。 氧化还原反应：氧化还原反应（oxidation-reduction reaction）是化学反应前后，元素的氧化数有变化的一类反应。氧化还原反应的实质是电子的得失或共用电子对的偏移。氧化还原反应是化学反应中的三大基本反应之一。自然界中的燃烧，呼吸作用，光合作用，生产生活中的化学电池，金属冶炼，火箭发射等等都与氧化还原反应息息相关。 第一部分：产业链总览 主要观点： 钒产业链上游为含钒矿石原料，2021年中国钒矿储量占全球比重的39.3%；产业链中游为钒产品生产制造企业，中国是全球钒产品生产第一大国；产业链下游为应用领域，主要包括钢铁、化工、储能领域 含钒矿石原料经过简单加工后得到初级钒产品，初级产品经过回收过程得到五氧化二钒等二级产品，用于化工行业的催化剂，二级产品经过还原过程得到钒合金等三级产品，在现代工业中得到广泛应用 中国钒产业链总览——产业链图谱 钒产业链上游为含钒矿石原料，2021年中国钒矿储量占全球比重的39.3%；产业链中游为钒产品生产制造企业，中国是全球钒产品生产第一大国；产业链下游为应用领域，主要包括钢铁、化工、储能领域 钒产业链图谱 钒产业链上游为含钒矿石原料。中国钒矿资源丰富，截至2016年，钒矿储量达到951.8万吨，此后储量数据保持不变。2021年，全球钒矿储量2416.5万吨，中国占比39.3%。中国部分钒产品生产企业布局上游钒矿，成为自有资源型企业。 中国钒矿储量，2012-2016年 含钒矿石原料 单位：万吨1,000 951.8 909.9 900.2 887.3 877.5 上游 500 2012 2013 2014 2015 2016 钒产品生产制造商 钒产业链中游为钒产品生产制造企业。 中国是全球钒产品生产的第一大国，2021年，中国钒产品年产量在6,000吨以上的企业有6家，其中攀钢钒钛年产能可达到44,000吨，是世界钒产品产能和产量排名第一的企业。 中游 钒产业链下游为钒产品的应用领域，主要包括钢铁、储能、化工领域。2021年，中国有95%的钒产品应用于钢铁领域，3%的钒产品应用于化工领域，2%的钒产品应用于储能领域。 应用领域 下游 钢铁 储能 化工 中国钒产业链总览——各级钒产品及生产加工路线介绍 含钒矿石原料经过简单加工后得到初级钒产品，初级产品经过回收过程得到五氧化二钒等二级产品，用于化工行业的催化剂，二级产品经过还原过程得到钒合金等三级产品，在现代工业中得到广泛应用 各级钒产品及生产加工路线 钒产品按上下游关系可以分为初级产品、二级产品和三级产品，每级产品之间需要经过一定的加工程序。 钒铝合金 美国 阿肯色州钒矿 三氧化二钒 （VO） 铝热还原 钒铁合金 初级钒产品主要为含钒磷铁、含钒粉煤灰、钒渣等，通过含钒矿石原料简单加工得来。初级产品可经过酸浸或火法焙烧、湿法转浸的过程回收金属钒，并与氧气结合得到二级钒化工产品，即三氧化二钒、五氧化二钒。这些氧化物在化工行业作为催化剂得到广泛应用。二级产品经过还原反应，再次提炼可以得到三级产品即钒合金产品，包括钒铝合金、钒铁合金、钒氮合金等。 磷钒矿 含钒磷铁 五氧化二钒 （VO） 还原-氮化 钒氮合金 含钒石煤 中国 废催化剂 世界范围 含钒粉煤灰 火法焙烧湿法转浸 委内瑞拉、中东 燃油灰渣 脱硫焦 这些钒合金被称为“现代工业中的味精”，是发展现代工业、现代国防和现代科学技术不可缺少的重要材料。 直接铝热还原 钒铁合金 中国、俄罗斯、南非、新西兰、巴西 钒钛磁铁矿 冶金钒渣 直接硅热还原 钒硅铁合金 第二部分：产业链上游 主要观点： 2021年全球钒矿储量2416.5万吨，中国储量最多，为950万吨，占比39.3%；目前全球钒产量主要由钒钛磁铁矿冶炼后得到的钒渣提供，石煤提钒为中国特有的钒资源利用方式 中国钒矿以钒钛磁铁矿和页岩矿的形式存在，钒矿资源分布在19个省、市、自治区内，五氧化二钒达百万吨以上的省份包括四川、湖南、安徽、广西、湖北、甘肃，这六省合计占比达到90.8% 中国钒产业链上游——全球钒矿储量分布情况 2021年全球钒矿储量2416.5万吨，中国储量最多，为950万吨，占比39.3%；目前全球钒产量主要由钒钛磁铁矿冶炼后得到的钒渣提供，石煤提钒为中国特有的钒资源利用方式 全球钒矿储量分布及占比 钒产量来源占比 2021年全球钒矿储量2416.5万吨，中国储量最多，为950万吨，占比39.3%。 特有的钒资源利用方式。 钒矿是指含有钒的矿物，包括钒钛磁铁矿、石油伴生矿等，目前全球已发现超过70种含钒矿物。通过对钒矿的开采与加工，可以得到金属钒，并制成钒产品。 2021年，全球钒产量的来源方式主要包括钒渣（76%）、钒钛磁铁矿直接提取（13%）、含钒副产品（11%）；中国钒产量的来源包括钒渣（88.7%）、石煤提钒（7.8%）、废催化剂（2.6%）、钒钛磁铁矿直接提取（0.9%）。钒钛磁铁矿中的钒资源利用方式有两种，一种是从钒钛磁铁矿中直接提取，另一种是钒钛磁铁矿在经过钢铁冶炼过程后得到钒渣，目前主流采用的是钒渣。中国钒矿分为钒钛磁铁矿和含钒石煤矿，其中石煤是中国独有的一种钒资源，因此石煤提钒是中国独有的钒资源利用方式。 据2021年统计数据，全球钒矿储量共计2416.5万吨，在全球范围内均有分布，主要分布国家为中国、澳大利亚、俄罗斯、南非，合计占比达到全球钒矿资源的99.3%，其中中