“钒”路相逢“绿”者胜——关于利用天然气替代燃煤以减轻钒产业环保压力的建议

商洛钒矿资源富集，开发利用历史悠久。近年来，全市钒产业在迈向高端化、绿色化发展进程中，正面临日益严峻的环保约束，其中，生产中使用燃煤带来环境污染是制约产业绿色转型的主要瓶颈之一。使用天然气等清洁能源替代煤作燃料，不仅对减轻环保压力作用突出，而且对推动钒产业高质量发展意义重大。

一、发展现状

商洛境内共有石煤钒矿产区20处，主要分布于山阳中村至商南湘河一带，矿带连续200多公里，矿石品位0.89%-1.55%，预测资源储量约5亿吨，五氧化二钒保有金属储量455.8万吨，潜在价值超过5500亿元，占陕西省总储量的80%以上，储量全国第三，是亚洲最大的单体石煤钒矿。全市涉钒生产加工企业共计27户，其中规上企业9户（主要分布在高新区1户、商南4户、山阳4户），现有产能7.4万吨（其中：五氧化二钒5.62万吨、钒氮合金1.4万吨、钒铝合金800吨、高纯金属钒500吨等）。2024年涉钒规上企业实现产值21.26亿元，已连续多年是商南、山阳富民强县的重要产业。石煤钒矿提钒主要生成以五氧化二钒（V2O5）等为主的钒产品，生产中需焙烧、煅烧等高温加热环节。目前，全市多采用“煤炭+回转窑”方式，以煤为主要燃料进行高温加热，生产中会产生大量二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等污染物，给环境带来污染，部分煤粉杂质会进入钒产品中，给后期钒产品分离或提纯增加工序及成本，还会带来大量煤渣等尾矿。当前，全市仅五洲矿业使用天然气作燃料进行生产，且效果较好，多数钒企仍以煤粉为燃料从事生产，部分钒企已受环保、市场等原因处于停产半停产状态。随着国家“双碳”战略的深入推进和生态环境保护要求的持续加强，商洛钒产业采用燃煤这种高能耗、高污染粗放式生产模式已不适应当前高质量发展要求。

二、天然气与其它燃料对比分析

（一）使用天然气具有比较优势。天然气作为一种清洁、高效、低碳的化石能源，在钒产品提取中与电、煤粉、煤制气作燃料相比具有明显优势（见下表）。一是天然气与电对比：燃气成本明显比电低，而且在大规模生产V2O5中通常需要800-1200℃的高温，天然气燃烧火焰温度可达1800℃以上，比电阻加热更易实现高温需求，且电加热在超高温（如>1200℃）时设备损耗大（如电极、耐火材料寿命缩短）。二是天然气与煤粉对比：天然气比煤粉更环保。煤粉燃烧除产生大量二氧化硫等污染物外，还会产生灰分（SiO2、Al2O3等），可混入V2O5产品中，降低其纯度（尤其是高纯钒化工品或催化剂用途），需额外脱硫、除尘设施，增加成本，天然气几乎无硫（H2S含量极低），氮氧化物排放量也低于煤粉，燃烧后无固体残留，避免杂质污染。天然气可通过调节空气与燃气比例快速调整炉温，适合五氧化二钒焙烧的精确控温需求，煤粉燃烧调节有限，影响钒转化率。同时煤粉燃烧后需清理炉渣、积灰，增加停机时间，天然气无残渣，设备寿命更长。三是天然气与煤制气对比：天然气比煤制气（炉煤气、水煤气等）热值更高，燃烧更稳定。天然气热值35-38MJ/m³，而煤制气（炉煤气5-6MJ/m³，水煤气约10-11MJ/m³）热值低，需更大流量才能满足热量需求。煤制气成分波动大（含CO、H2、CH4等，比例受气化工艺影响），影响燃烧稳定性。煤制气含焦油、酚类、硫化物，可能堵塞管道或污染V2O5产品，天然气无需净化处理，直接使用。煤制气需配套煤气发生炉，增加投资和运维成本（如清理焦油、更换耐火材料），天然气管道直接供应，即开即用。

（二）使用天然气具有必要性。一是天然气更符合生态环境保护要求。天然气燃烧几乎不产生二氧化硫、粉尘和尾矿渣，仅会产生少量氮氧化物，可通过SCR脱硝技术（如TiO2-WO3-V2O5催化剂）有效控制，符合环保标准。二是天然气能促进钒产业工艺优化。使用天然气不仅减少了用煤带来的脱硫、除尘等工艺环节，而且有利于提升钒转化率和产品纯度。三是使用天然气具有经济效益。虽然天然气单价高于煤，但综合环保治理成本（如脱硫、尾矿处理）后，总成本更低。天然气属国家支持应用的清洁能源，还能获得国家补贴。四是使用天然气利于推动钒产业高端化与智能化转型升级。天然气燃烧更易与数字化系统集成，实现智能化生产。使用天然气焙烧的高纯V2O5可向下游延伸至钒电池电解液，提升产品附加值，生产的高端钒材料，还可顺应欧美市场对低碳钒产品需求，获得国际订单，提升产品国际竞争力。