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在SMM主办的 2024 SMM第十九届铅锌大会暨铅锌技术创新论坛 —— 铅锌市场论坛 上,北京化工大学教授潘军青介绍了铅锌固废过程强化研究的相关进展。 研究背景 铅酸电池凭借其优异的性能在汽车点火和新能源储能等领域得到了广泛应用,但是市场同样面临着大量铅酸电池报废的问题。 目前,废铅膏的回收工艺主要分为两大类:火法冶炼和湿法回收,其中火法冶炼是当前使用最广泛的回收铅工艺。 本报告的主要回收铅技术路线和流程图如下: 实验结果与讨论——不同铅化合物的浸出效果对比 通过对氧化铅浸出和硫酸铅浸出的效果对比来看,在相同的反应条件下,单一PbO浸出率为98.3%,PbSO4浸出率为30.0%。研究发现,氧化铅组分可以促进硫酸铅的溶解过程形成协同浸出效应。当氧化铅和硫酸铅摩尔比为2:1或者更高时,总铅浸出率可达到98.6%以上。 实验结果与讨论——碱式硫酸铅浸出过程 经过优化工艺条件,铅膏预转化为碱式硫酸铅直接浸出率高达98.7%。 实验结果与讨论——强化浸出碱式硫酸铅过程 针对传统反应釜浸出存在浸出速度慢和浸出率低等问题,我们通过超级液膜反应器开展了碱式硫酸铅的强化浸出研究。经过工艺强化后,铅膏浸出时间缩短到60s,浸出率提高至99.1%。 实验结果与讨论——煅烧时间对碳酸铅热分解影响 通过测试不同的煅烧时间对碳酸铅热分解的影响,可以确定出最佳煅烧时间为40min。 实验结果与讨论——最佳条件下氧化铅的表征 实验结果与讨论——净化后絮凝渣的表征 絮凝后样品的Mapping测试表明,残渣中Fe元素分布密集,Pb元素基本没有,表明新开发的复合絮凝工艺有良好的除铁效果,且Pb损失极少。 实验结果与讨论——放大试验研究 废锂电池正极材料限域转化强化提锂新工艺 超级液膜反应器废铅膏强化脱硫工艺 针对传统废铅膏工艺时空产率低、脱硫速率慢、能耗高、SO2污染严重等问题,开发超级液膜反应器强化循环脱硫工艺。 石灰石超级液膜反应器强化脱硫工艺 传统搅拌脱硫方式,2h时脱硫率最高,仅为82.7%,新反应器实现强化脱硫过程,在3s内脱硫率达99.9%。 低品位锌锰矿渣强化回收工艺 针对锌、锰矿石回收氧化锌、氧化锰过程中反应时间长浸出效率低等问题,开发超级液膜反应器强化浸出工艺。
在SMM主办的 2024 SMM第十九届铅锌大会暨铅锌技术创新论坛 —— 铅锌市场论坛 上,中国国际矿业研究中心国际矿业政策研究所首席研究员张伟波围绕“全球铅锌资源供需形势与投资环境”展开了分析。他表示,2020年以来全球精炼铅供需总体平衡,供应略宽松,预计2024年供应和需求均小幅上涨,供给持续宽松;2023年,全球精炼锌需求减弱,出现供应略宽松态势;预计2024年供应增量超过需求增量和需求。供给进一步宽松。 资源概况 全球铅锌矿产资源量分布不均,中国、澳大利亚、俄罗斯,美洲科迪勒拉-安第斯山地区铅锌资源分布最为集中 铅矿资源概况 全球已探明铅储量7547万吨,中国、澳大利亚、俄罗斯和墨西哥已探明储量超过全球50%。 全球铅矿资源储采比仅为17年,中国、印度、美国、秘鲁储采比低于15年。 锌矿资源概况 全球已探明锌储量22567万吨,俄罗斯、中国、澳大利亚和墨西哥已探明储量约占全球48%; 全球锌矿资源储采比仅为19,中国、秘鲁、印度储采比低于15。 供需形势 全球铅矿资源供需概况 2020年以来全球精炼铅供需总体平衡,供应略宽松,预计2024年供应和需求均小幅上涨,供给持续宽松。 具体如下: 铅矿山产量总体下降,2023 vs 2014 产量下降19%;精炼铅产量增加17%,二次回收铅占比逐步上升,已达65%。 中国相比欧美国家二次铅循环利用水平较低 全球锌矿资源供需概况 2023年,全球精炼锌需求减弱,出现供应略宽松态势;预计2024年供应增量超过需求增量和需求。供给进一步宽松 锌矿山产量总体下降,2023 vs 2014 下降13%,精炼锌产量增加7%。二次回收锌占比逐步上升,已达10%。相比铅回收利用水平,仍有较大上升空间。 投资环境 秘鲁矿业投资环境: 有利因素: 秘鲁矿产资源丰富,矿产勘查投入大;矿业开放程度高,国际矿业公司投资活跃;政府鼓励矿业投资,保护外国投资。 主要风险:政治不稳定性尚未缓解;矿业税率较高且政策复杂多变;社区环保等因素限制矿业发展。 墨西哥: 有利因素: 矿产资源丰富,多种矿产储量居世界前列; 政府欢迎外资参与本国矿产开发。 主要风险: 政府干预负担较重; 社会安全风险突出。 哈萨克斯坦: 有利因素: 成矿条件好,矿产资源丰富;矿产资源开发程度低,储备矿山多;近年来相继出台鼓励外商投资矿业政策。 主要风险: 国际矿业公司占据先发优势;矿业项目技术风险突出;政策法规不稳定性较高。
在SMM主办的 2024 SMM第十九届铅锌大会暨铅锌技术创新论坛 —— 主论坛 上,SMM高级副总裁胡健讲述了“新能源崛起对铅锌行业的机遇和挑战”的相关话题。他表示,中国光伏市场是全球最大的增量市场,未来也将继续主导新增和累计容量,光伏行业锌铝镁镀层消费市场广阔,而锌铝镁镀层广泛应用于光伏行业,渗透率快速提高,未来有望带动锌消费;铅方面,随着市场规模的快速扩张和应用场景的拓宽,储能技术的安全性和建造成本愈发得到重视,铅炭电池凭借其优势将得到长足发展。 碳中和目标下“新三样”(光伏、电池、新能源车)的崛起将为铅锌带来发展新动能 中国铅锌产业发展现状 锌方面,中国精炼锌供应量在2023年达到700万吨左右,相较2022年产量提升明显;至于其终端消费分类占比,基建、光伏以及建筑等板块贡献主要消费量。 铅方面,自2020年到2023年间,精炼铅供应量呈现稳步提升态势,2023年年国内精炼铅供应量在774万吨左右。消费方面,铅蓄电池贡献主要消费量,占比高达90%。 新能源崛起:铅锌产业挑战与机遇并存 新能源发展驱动未来锌消费,储能蓝海加速铅炭电池长足发展,绿色低碳又能引领铅锌产业可持续发展,因此,整体来看,新能源行业的崛起,令铅锌行业挑战与机遇并存。 新能源发展驱动未来锌消费 全球能源绿色转型下光伏装机稳步增长,中国是全球最大的增量市场 2023~2030年,全球光伏新增装机量将持续增长,累计装机近4500GW, 年复合增速为22%;中国、美国、印度、沙特、巴西、墨西哥等光照环境好、政府扶持力度大的国家拥有较高的市场潜力。 SMM对2023年到2030年全球光伏累计装机量展开预测,SMM认为,全球加速布局以可再生能源为主的能源系统, 预计 未来三年保持 年均 400-600GW 的新增市场 规模 。SMM预测2023-2030年, 全球光伏新增装机 近 4500GW ,其中中国占比约6成。 单看中国光伏市场,中国光伏市场是全球最大的增量市场,2023年新增217GW装机规模,占全球新增容量的51.67%,未来也将继续主导新增和累计容量,光伏行业锌铝镁镀层消费市场广阔。 锌铝镁镀层广泛应用于光伏行业,渗透率快速提高,未来有望带动锌消费 锌铝镁合金镀层支架表面硬度高、镀层耐蚀性强,同时具备切口自愈功能,能够有效对机械加工形成切面保护,满足C3/C4防腐标准;此外,锌铝镁支架大幅降低厂商的加工成本及维护成本。 据悉,在中国,锌铝镁合金下游消耗方面,光伏行业占比高达58%,汽车行业在18%左右;全球锌铝镁合金下游消耗中,光伏行业占比30%,汽车占比20%,家电占比15%左右。 数据显示,2023年全球主要地区光伏用锌铝镁渗透率尤以中国最为领先,渗透率高达45%,预计到2030年其渗透率有望达到80%左右;亚太地区(不含中国)到2030年光伏用锌铝镁渗透率或将达到61%左右。 新能源汽车渗透率提高将带动橡胶行业氧化锌需求增长 车辆自重大: 由于电池组的重量较大,一辆电动乘用车的质量相较于同等规格的燃油车高200~500kg,需要轮胎拥有更高的抗压能力和耐磨耗性能; 除对轮胎的机械结构进行重新设计外,氧化锌作为轮胎橡胶的补强剂,在新能源汽车轮胎配方中的用量更高。 启动速度快: 电动车的电机可以在启动时输出峰值扭矩,一般比燃油车起步加速更快。轮胎在短时间内会积聚大量的热,影响轮胎的性能和寿命,需有针对性地提高轮胎的散热性能。 氧化锌作为轮胎橡胶的散热剂,在新能源汽车轮胎中的添加量因此提高。 SMM预计,自2023年到2028年,我国氧化锌下游行业需求有望增加4.7万吨左右。 由于车辆自重、扭矩以及对胎噪要求的差异,新能源与传统燃油车已经开始分化。轮胎厂商对新能源汽车轮胎在机械结构、产品配方等方面都进行了重新设计; 作为轮胎的补强剂、耐磨剂和散热剂新能源汽车渗透率的提升将带动橡胶行业氧化锌需求增长; 随着电动商用车和工程机械的渗透率上升,其轮胎(TBR和OTR)中需要新添加的氧化锌绝对数量将更大,有利于进一步拉动轮胎行业对氧化锌的需求。 储能蓝海加速铅炭电池长足发展 锂电池、钠电池来势汹汹,传统铅酸电池应用面临挑战 铅酸电池的传统应用包括两轮电动车及汽车启动用蓄电池。目前,该两种下游应用均面临着锂电池或钠电池的挑战; 自2009年开始,比亚迪便已开始研发12V磷酸铁锂电池系统。磷酸铁锂启动电池相比于传统铅酸电池具有寿命长、轻便小巧的优势。2023年,比亚迪宣布旗下所有车型进入全车无铅化时代。 两轮车方面,随着2023年成本下降,锂电池的渗透率凭借其轻便、续航里程厂的优势开始恢复并将持续上升,压缩铅酸电池的市场份额;SMM预计,到2027年,全球电动两轮车及平衡车锂电池渗透率有望达到46%左右。 同时,钠离子电池由于其安全性高、成本低、能量密度相对较低的特点,更加适用于两轮电动车、A00级电动车以及户用储能市场。未来两轮车市场也将愈发频繁地见到钠离子电池的身影。 随着市场规模的快速扩张和应用场景的拓宽,储能技术的安全性和建造成本愈发得到重视,铅炭电池凭借其优势将得到长足发展 政策带动铅炭电池在工商业储能、UPS备电等场景的应用 2022 年 6 月,国家能源局公布《 防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022年版)(征求意见稿) 》。其中针对锂电池、铅炭电池、储能站相关的细则包括: (1) 中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池, 不宜选用梯次利用动力电池;选用梯次利用动力电池时,应进行一致性筛选并结合溯源数据进行安全评估。 (2) 锂离子电池设备间不得设置在人员密集场所,不得设置在有人居住或活动的建筑物内部或其地下空间。 锂离子电池设备间应单层布置,宜采用预制舱式。站房式锂离子电池设备间,单个防火分区电池容量不宜超过6MW·h;超过 6MW·h 时,室内应设置固定自动灭火系统 安全性: 在锂电池使用受限制的特殊环境如人群密集场所或高价值设备机房,其备电、储能项目方面铅炭电池凭借其较高的安全性,适用性更强且带来的安全隐患更少; 成本优势: 目前的铅炭电池建造成本在 0.35-1 元/Wh左右,相较于锂离子电池 0.8-2 元/Wh的成本而言具有较大的经济性优势。同时随着铅炭电池的技术不断成熟,电芯成本的不断降低,采用铅炭电池作为电化学储能技术的经济优势预计不断增强。 铅炭电池在建造成本上优势显著,已成为中国储能市场的主要参与者 根据不同电化学储能各项性能的对比来看,铅炭电池靠着350-1,000元/KWh的建造成本在一众电池中遥遥领先,目前已经成为中国储能市场的主要参与者。 绿色低碳引领铅锌产业可持续发展 电力于2021年纳入全国碳交易市场,未来铅锌行业也将逐步纳入 发电行业是中国最大的碳排行业,在2021年被首批纳入碳交易市场。“十四五”期间,有色等高耗能行业将被逐步纳入全国碳市场; 2024年3~4月,生态环境部就铝和水泥行业的企业温室气体排放核算与报告指南与企业温室气体排放核查技术指南公开征求意见,预示着电解铝和水泥行业很可能成为接下来被纳入全国碳市场的行业; 按照高耗能行业“成熟一个,纳入一个”的原则,有色行业不同品目将分步被纳入全国碳市场。铝行业将率先纳入全国碳市场,未来铜、锌、铅将在条件成熟后纳入。 借力新能源,铅锌冶炼企业可在碳排放权交易市场中获利 被纳入全国碳市场的碳市场,且年排放量大于2.6万吨CO2e/年的企业将被纳入全国碳市场,可参与配额(CEA)交易。未被纳入的企业无法参与到全国碳排放权交易市场; 截至目前,仅有发电行业被纳入全国碳市场。按照生态环境部的规划,“十四五”期间,化工、建材、钢铁、有色、造纸等八大高耗能行业都会被纳入全国碳市场。由于有色行业的排放较高,加之欧盟CBAM涵盖了铝产品,有色行业很可能参与到第一轮碳市场扩容当中; 有色行业一般采用行业基准线法分配配额,如铅锌冶炼行业能够通过工艺升级、设备电气化、自建光伏电站等方式降低碳排放,将能够留出多余配额以出售获利; 冶炼企业也可通过加强碳资产管理,利用交易碳配额与碳减排量获利。 SMM战略咨询:主要服务覆盖
在SMM主办的 2024 SMM第十九届铅锌大会暨铅锌技术创新论坛 —— 主论坛 上,中国地质调查局发展研究中心矿业金融研究室博士孙仁斌介绍了当下中国矿业企业践行ESG理念的现状,并说出了自己的思考。他表示,矿企ESG治理存在诸多问题,譬如缺乏 连续性、主动性、客观性、适用性、可行性、可比性、可靠性以及交互性等,需要从认知、执行以及应用层面来提升矿企ESG治理水平。 ESG是当前国际资本市场主流商业价值观 2021年,德勤曾表示,“ESG的水平较高的上市公司一般具有较好的风险控制能力,表现为面临更少的诉讼争议和监管处罚,系统性风险较低。” 矿业领域ESG风险较多 此外,需要注意的是,“绿色矿山”已蕴含ESG理念,但与“ESG信披标准” 差异较大,不论是在评价对象、获取方式、指标权重、执行模式、适用范围还是考核时效方面,均有较大的差异。 ESG的商业逻辑 基本概念 中国矿企践行ESG理念的现状 披露 矿业上市公司ESG信息披露率整体偏低,不利于评级机构获取ESG关键指标。截至2022年,矿业上市公司ESG已披露家数总计71家,披露率在55.47%左右。 矿业上市公司ESG信息披露连续性较差,不利于矿业企业改善ESG绩效。 矿业上市公司ESG信息披露质量不高,不利于矿业企业提升ESG评级。 当前披露监管现状是未出台强制性披露政策,标准缺乏政府公信力背书,起步晚,国外2004,国内2016。 评级 国外机构对我国矿业企业ESG评级结果偏低,不利于矿业企业海外融资;国内机构对矿业企业ESG评级结果差异较大,不利于投资者投资决策;国内机构评级结果分布规律差异显著。 投资 1. 我国矿业ESG股权投资规模小,16家被14只ESG投资基金持有,份额合计119.83亿,矿业上市公司总市值占比0.27%。 2. 我国矿业ESG投资产品缺失。 矿企ESG治理存在的问题 存在的问题 (一)缺乏主动性 部分矿业上市公司对ESG理念认知不清,认为ESG信息披露耗费成本,缺少披露的动机 (二)缺乏连续性 ESG信息披露不连续,企业次年的ESG评级大概率会下调,不利于矿业企业改善并提升ESG绩效,关注可持续投资的潜在投资者对企业的ESG信用会产生质疑,间接影响企业融资。 (三)缺乏适用性 ESG报告编制缺少标准化指引,报告难以抓住ESG评级机构的“采分点”,关键数据缺项导致评级结果较差。 (四)缺乏客观性 只披露对自身有利的信息,隐瞒不良信息,风险信息披露不足导致投资者与企业之间存在信息不对称。 (五)缺乏可行性 ESG信息的特点是点多面广,整合难度较大,由于矿业上市公司的下属分支机构较多,缺乏统一的信息收集机制导致ESG信息收集工作和指标计算过程极为复杂。 (六)缺乏可比性 定性数据多,定量数据少,披露的ESG信息使用率和价值较低,难以进行行业内横向比较。 (七)缺乏可靠性 ESG报告没有进行权威第三方机构验证,存在“漂绿”嫌疑,导致投资者对矿业企业披露的数据真实性和准确性存有疑虑。 (八)缺乏交互性 企业与评级机构、投资人、融资机构、下游客户、非政府组织等利益相关方沟通不畅,难以明确各方关注的重要ESG议题。 提升ESG治理水平的方法路径 推出指南 认知层面:充分认识ESG的重要意义和商业逻辑; 执行层面:积极提升ESG的管理水平和披露质量; 应用层面:有效运用ESG的融资规则和金融工具。
在SMM主办的 2024 SMM第十九届铅锌大会暨铅锌技术创新论坛 —— 主论坛 上,中国有色金属工业协会特聘专家赵武壮 表示, 发展新质生产力是当前我国实现经济和社会高质量发展的必然选择。对铅锌这个经济和社会发展不可或缺的传统产业,也是我国的优势产业来说,就是加装了“新引擎”,所以依靠科技创新和全员素质提升,加快推进产业的智能化、绿色化,不仅是当前和今后一个时期我国铅锌产业的发展方向,也是国家政策的基本取向。 当前国家支持铅锌产业发展新质生产力的政策 2024年3月,国务院印发《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》,特别强调:聚焦钢铁、有色、石化、化工、建材、电力、机械、航空、船舶、轻纺、电子等重点行业,大力推动生产设备、用能设备、发输配电设备等更新和技术改造。 为了落实行动方案,工信部正在组织编写有色金属工业大规模设备更新指南,涉及铅锌产业的内容主要是:推进铅锌ISP冶炼工艺改造;推广液态高铅渣直接还原,绿色高效炼锌;加快推广锌湿法冶炼浸出渣资源化利用和无害化处置等工业固废综合利用技术与设备,支持共伴生原料、冶炼渣中有价金属回收利用;加大铅等再生金属资源回收利用成套设备推广应用,支持铅、锌等冶炼矿产原料和废杂原料的一体化设备改造。 2023年12月,国家发改委发布了《产业结构调整指导目录(2024年本)》,为推动有色金属产业智能化、绿色化,巩固优势产业领先地位,在鼓励类中包括有色金属现有矿山接替资源勘探开发,紧缺资源的深部、难采及低品位矿床开采,矿山尾矿充填采矿工艺、技术及装备;冶炼鼓励高效、低耗、低污染、新型冶炼技术开发及应用;综合利用鼓励高效、节能、低污染、规模化再生资源回收与综合利用,特别提出了锌湿法冶炼浸出渣资源化利用和无害化处置。 为了发展新质生产力,国家不断出台强有力的政策,这些政策不仅指明了铅锌发展新质生产力的方向,而且为产业发展新质生产力营造了良好的政策环境。在国家政策的引导和支撑下,我国铅锌产业必将在高质量发展的道路上实现新的跨越,占据国际竞争的新高地。 铅锌产业发展新质生产力不断取得进展 在国家政策引导和支撑下,我国铅锌产业依靠科技创新和人才素质提升,要素资源配置持续优化,新质生产力发展取得重要进展,已经在智能化、绿色化发展道路上迈出坚实步伐。 在发展智能制造方面,我国铅锌企业积极利用新一代信息技术推动数字矿山、智能工厂建设,智能化赋能取得实效。 在绿色发展方面,由于铅是有害人类健康的元素,而铅锌又是共生矿产,所以绿色发展是直接关系铅锌产业生存的核心问题,一直受到各方面的高度关注。在全行业的共同努力下,通过不断加大技术改造投入力度,我国的铅锌产业的绿色发展水平得到明显提升。在国家工信部发布的2023年度全国1488家绿色工厂中就有湖南株冶有色金属公司、深圳中金岭南公司韶关冶炼厂、河南豫光金铅公司、 通过智能化、绿色化发展,我国铅锌产业的新质生产力正在逐步形成。2023年,我国铅锌冶炼环节完成固定资产投资比上年增长23.1%,在国内铅锌市场需求已经进入平台期的背景下,投资的大幅度增长并不是简单地扩大生产规模,而是顺应智能化、绿色化大趋势,实施的工艺技术内在质量提升。 当前我国铅锌产业发展新质生产力需要解决的问题 第一,政策需要与时俱进。 第二,持续的技术创新能力培育。 第三,高素质人才培养和造就。 第四、坚持不懈地推进国际合作。
在SMM主办的 2024 SMM第十九届铅锌大会暨铅锌技术创新论坛 —— 铅酸蓄电池技术论坛 上,超威集团 工程师、博士吴永新分享了铋元素对铅酸蓄电池性能的相关影响。 铋元素对铅酸蓄电池性能的影响 极化曲线 从曲线走势可以看出, Bi含量的上升合金的析氧电流密度上升,析氧速率会上升;Bi含量的上升合金的钝化保护电位下降,耐腐蚀能力下降。 电化学阻抗测试-1.458V 通过极化电压1.458 V、1.958 V、以及2.258 V时的电化学阻抗实验可以对比得出, Bi元素能提高阳极膜的阻抗。 阳极膜主要成分为PbO2,此时铅合金阳极表面阻抗整体很低;当Bi的添加含量为0.002 wt.%左右时膜阻抗最高。 在极化电压2.458V时的电化学阻抗试验结果如下: 阳极膜的表面主要发生剧烈的OER反应;阳极膜主要成分为PbO2,阳极膜阻抗进一步降低;Bi元素的加入会降低合金的析氧阻抗,导致析氧加快。 机械性能及板栅耐腐蚀测试 通过相关试验可以得出结论,电解铅中铋含量升高使冲网合金板栅的机械性能下降;电解铅中铋含量升高使冲网合金板栅的耐腐蚀性能下降。 电池循环性能测试 在实验室测试中,低铋0.0008%标准的正板合金各种循环寿命要好于高铋合金。 电池循环失水性能测试 高铋合金在实验室循环测试中,铋含量提高后,增加了电池的失水率。 通过电池解剖实验可以得出, 电解铅中铋含量升高使冲网合金板栅变形量增加;电解铅中铋含量升高使冲网合金板栅的耐腐蚀性能下降。 铅粉用铅中铋元素含量对电池性能的影响 成分分析及铋对失水性能的影响 1.再生铅做为铅粉时,失水率增加的主要因素是其他杂质元素带来的影响; 2.铋元素含量的升高,对失水率的影响较小。 铋元素含量对电池循环性能的影响 通过铋元素含量对电池循环性能影响的对比中发现, 铅粉中铋元素含量的使用验证已进行了大批量的市场验证,铋元素对电池性能的影响较其他杂质的影响要小。 铋元素含量对板栅生产过程中的影响 板栅外观缺陷 再生铅中铋含量较高,通过搀兑的方式降低铋及其他杂质的含量,可改善板栅浇铸/连铸等工艺下的缺陷。 再生铅中铋含量较高,通过搀兑的方式降低铋及其他杂质的含量,可改善板栅的机械性能,降低生产报废率; 通过对1#、2#以及3#板栅断口形貌可以发现: 1、铅中杂质元素高导致夹杂、部分脆性第二相、针状组织的形成,可以考虑采用电解铅配入提高铅液纯度。 2、针状组织的出现,说明形成了与基体不共格的第二相,在断口组织中,发现有部分导电性较差的组织,是铅的氧化物及其他碳夹杂物,可以考虑进一步增强熔体除杂。 3、连续大气孔。连续气孔的形成是铅液流动性较差而导致的连续气孔。
在SMM主办的 2024 SMM第十九届铅锌大会暨铅锌技术创新论坛 —— 铅酸蓄电池技术论坛 上,东南大学教授雷立旭讲解了双碳战略下的铅酸电池循环生产路径、问题与解决方案。 “双碳战略”源起和实现路径 温室气体和温室效应 人类活动产生的主要温室气体:H 2 O和CO 2 使用更多的可再生能源, 通过降低能耗和资源消耗减少温室气体排放 工业品的循环生产 可再生能源的开发和使用 必须建立超大规模储能电站以应对可再生能源的波动性 超大规模指的是GW或者TWh的规模,储能电站的储能方式包括物理储能和电化学储能,电化学储能譬如锂离子电池、铅酸电池以及液流电池。 建立GW/TWh规模的铅酸电池储能大楼 铅酸电池是安全的 已为机要部门默默服务百年;柴油潜艇的水下航行能源 铅酸电池价廉物美 已为普通百姓安全服务十余年 铅酸电池是全球回收资源化、循环生产做得最好的工业产品 致命缺点:铅酸电池能量密度低、循环寿命短 铅酸电池的循环生产:路径、问题与解决方案 结论:生产何种铅酸电池? 单极耳/全极耳电池 •电流密度分布不均匀,远离极耳的地方会产生充放电不充分,应当是硫酸分层、负极下部硫酸盐化、活性物质利用率低的主要原因 •电流在极耳处过度集中,产生大的欧姆热。这是锂离子电池安全隐患的来源之一 无极耳双极性电池 电流密度分布均匀,无上述问题。 因此,综合来看, 双极性电池是必然的选择。 如何制造双极性铅酸电池 集流体使用加强铅箔,端板使用包铅铝(铜)板; 正极活性物质使用化学合成的4BS; 负极活性物质使用化学合成的PbSO4; 隔膜使用胶体电解质隔膜; 使用紧装配,四周用不导电的胶密封; 根据需求和制造工艺确定容量(单片电极Ah数)和电池电压(2n V)。 能量密度:~80 Wh/kg 功率密度:> 800 W/kg 一种新的化学反应技术:少溶剂固态化学反应 1. 目前的溶液化学反应过程使用了太多的溶剂:反应不能进行到底! 2. 使用少量的溶剂可以想办法使自发反应进行到底,同时克服固态化学反应传质难题。可以说扬二者之长避二者之短。 双极性铅酸电池的应用场景 顺应国家关于可再生能源开发、碳达峰、碳中和战略 :高安全性超大规模长时储能系统(储能大楼);家用到中小型企事业单位用各种高安全性后备储能系统。 高安全性短续航里程电动车、电动摩托。
在SMM主办的 2024 SMM第十九届铅锌大会暨铅锌技术创新论坛 —— 锌基材料论坛 上,首都科技发展战略研究院可持续发展研究中心合伙人高艳辉围绕“ 拥抱ESG理念,产业优化的挑战与机遇 ”的话题展开分享。 ESG的概念及内涵 ESG,即环境(Environmental)、社会(Social)、治理(Governance),是一种关注环境、社会、治理绩效而非财务绩效的投资理念、企业评价标准和企业经营价值观。 2004年,联合国全球契约组织发布报告《Who Cares Wins》(《在乎者赢》),正式提出了ESG理念。 ESG是我国参与全球经济社会治理的主要阵地。 ESG是我国经济社会全面绿色转型的有力抓手。 ESG是新时代下企业发展与评价的新理念、新范式。 上市公司积极拥抱ESG发展趋势 根据同花顺行业分类(截至2023年9月),A股上市公司有色金属企业共136家,2022年53家公司披露ESG信息、披露率为38.97%,仍有83家企业尚未发布ESG相关报告。 《指引》分布,中国ESG发展“突进”之年 2024年2月8日,在证监会统一部署下,沪深北交易所同时发布《上市公司自律监管指引—可持续发展报告(试行)征求意见稿》,标志着A股ESG信息披露迎来里程碑式跨越。 企业践行ESG的驱动力
在SMM主办的 2024 SMM第十九届铅锌大会暨铅锌技术创新论坛 —— 铅酸蓄电池技术论坛 上,南京千探储能科技有限公司总经理侯国友对储能市场进行了回顾,讲解了中国铅电池现状,针对储能铅炭电池技术进行了探讨,并对储能铅炭电池技术发展前景进行了展望。 储能市场回顾 2023年储能市场 截至2023年底,已投运锂离子电池储能占比97.4%,铅炭电池储能占比0.5%,压缩空气储能占比0.5%,液流电池储能占比0.4%,其他新型储能技术占比1.2%。 2023年,国家能源局认真贯彻落实“ 四个革命、一个合作 ”能源安全新战略,锚定“双碳”目标,推动新型储能多元化高质量发展取得显著成效。新型储能日益成为我国建设 新型能源体系和新型电力系统 的关键技术,培育新兴产业的重要方向及推动能源生产消费绿色低碳转型的重要抓手。 新型储能发展迅速,已投运装机超3000万千瓦。截至2023年底,全国已建成投运新型储能项目累计装机规模达 3139万千瓦/6687万千瓦时 , 平均储能时长2.1小时 。 2023年新增装机规模约2260万千瓦/4870万千瓦时 ,较2022年底增长超过260%,近10倍于“十三五”末装机规模。从投资规模来看,“十四五”以来,新增新型储能装机直接推动经济投资超1千亿元,带动产业链上下游进一步拓展,成为我国经济发展“新动能”。 多地加快新型储能发展, 11省(区)装机规模超百万千瓦。 截至2023年底,新型储能累计装机规模排名前5的省区分别是 山东、内蒙古、新疆、甘肃、湖南,装机规模均超过200万千瓦, 宁夏、贵州、广东、湖北、安徽、广西等6省区装机规模超过100万千瓦。分区域看,华北、西北地区新型储能发展较快,装机占比超过全国50%,其中西北地区占29%,华北地区占27%。 截至2023年底, 新能源配建储能装机规模约1236万千瓦, 主要分布在内蒙古、新疆、甘肃等新能源发展较快的省区。二是提高系统安全稳定运行水平,独立储能、共享储能装机规模达1539万千瓦,占比呈上升趋势,主要分布在山东、湖南、宁夏等系统调节需求较大的省区。三是服务用户灵活高效用能,广东、浙江等省工商业用户储能迅速发展。 锂离子电池仍占据已投运电化学储能技术应用主导地位, 截止2023年底,累计投运的锂离子电池项目总能量48.77GWh,占比95.89%(其中99.9%为磷酸铁锂),其次为 铅酸/铅炭电池(2.26%) 、液流电池(1.02%),其他电池类型0.83%。 2023年电化学储能利用情况整体上基本平稳,平均运行系数0.13( 日均运行小时3.12h 、年均运行小时1139h),平均利用率指数27%;平均等效充放电次数162次,平均出力系数0.54,平均备用系数0.84。 中国铅电池现状 2023年中国蓄电池进出口情况 中国蓄电池进出口情况: 根据中国海关数据显示2023年12月中国蓄电池进口数量为0.84亿个,同比增长36.6%,进口金额为2.93亿美元,同比增长17.5%,2023年12月中国蓄电池出口数量为3.52亿个,同比下降1%,出口金额为55.77亿美元,同比下降10.6%;2023年1-12月中国蓄电池进口数量为8.34亿个,进口金额为26.09亿美元,出口数量为42.65亿个,出口金额为684.96亿美元。 中国铅酸蓄电池产量及出口情况: 2023年中国铅酸蓄电池产量为24500kVAh,同比增长3.6%;中国铅酸蓄电池市场规模预计为1750亿元,同比增长3.9%。 2023年铅酸蓄电池出口量有较大提升: 据海关数据显示,2023年11月铅蓄电池出口量为1954.09万只,环比上升7.26%,同比上升15.16%;2023年1-11月出口量累计2.22亿只,同比上升13.14%。 东南亚地区铅酸蓄电池企业: 从出资方来看,中国企业占比约29%,日本企业占比约27%,东南亚本地企业占比约42%,而建设的工厂大多分布在印尼、越南、泰国等地。东南亚地区的铅酸蓄电池生产以汽车启动电池为主,摩托车电池为辅,仅有PBI和日立化学两家企业从事全系列的铅蓄电池生产销售。 储能铅炭电池技术探讨 储能铅炭电池定义 铅炭电池: 将不对称电容器和铅酸电池复合在同一电池体系内,在负极直接加入碳材料,既解决了负极硫酸盐化,又保持了电池的高能量密度,具有超级电容器高功率、快速充放、长循环寿命的特点。 铅炭电池的研发需加快材料和工艺的研发,提高电池的循环寿命、HRPSoC性能、一致性型等。 储能铅炭电池机理 铅炭电池:将铅酸电池和超级电容器有效地结合在一起。既保持了电池的高能量密度,又具有超级电容器高功率、快速充放、长循环寿命的特点,同时具有HPSoC性能。不是添加了含碳元素的材料(如石墨、炭黑、普通活性炭等)的铅酸电池都是铅炭电池。 储能铅炭电池研究方向 研究目标:提高铅炭电池的能量密度、功率密度、循环寿命和降低成本为目标 研究基础:储能铅炭电池失效机理;恒功率应用模式下充放电策略对铅炭电池性能的影响;碳材料对性能的影响;负极、正极和电解质的整体匹配性;电池内部及电池簇内部电压、容量、内阻一致性等。 储能铅炭电池技术研究 材料技术方面: 正极耐腐蚀合金研究及应用;负极添加剂研究及应用;石墨烯隔板研究与应用。 结构技术方面: 电池内部直连结构设计;储能系统串并联算法及液冷结构设计;热仿真、应力仿真设计。 制造技术方面: 全自动化生产制造技术;数智化制造管理技术。 应用技术方面: 电池BMS管理策略技术;电池模块化管理技术。 运维技术方面: 智能远程运维云技术;大数据分析和预测技术。 回收技术方面: 废旧电池的更换处理技术、安全运输技术、回收处理技术和资源再利用技术。 储能铅电池研究最新动态 储能铅炭电池展望 新型储能技术路线 新型储能主要包括储电(电化学储能、机械储能、电磁储能)、储氢、储热三大类技术路径。其中电化学储能相较于抽水蓄能,具有建设周期短、选址简单灵活、调节能力强等优势,与新能源开发消纳的匹配性更好,优势明显。 政策引导储能铅炭电池技术发展 2022年初,国家《“十四五”新型储能发展实施方案》也明确,开展包括铅炭电池、钠离子电池、新型锂离子电池、液流电池、压缩空气、氢(氨)储能、热(冷)储能等关键核心技术、装备和集成优化设计研究与应用落地,支撑构建新型电力系统,加快推动新型储能高质量规模化发展。 2023年8月22日,工信部、国家发改委、商务部三部门印发《轻工业稳增长工作方案(2023—2024年)》,方案要求大力发展高安全性锂电池、铅炭电池、钠电池等产品,扩大在新能源汽车、储能、通信等领域应用。 长时储能助推铅电池技术升级及应用 大型新能源配储要求、长时储能政策、多省份电价政策助推长时储能发展,铅电池适合一充一放,具有储能应用优势。 铅炭储能削峰填谷+备电将广泛应用 储能铅炭电池采用无机电解质、能量密度相对低、循环再生达99.8%、回收体系已逐步完善,在目前电化学储能领域具有安全性高、残值高、度电成本低等优势。 工商业用户侧:储能削峰填谷+备电+虚拟电厂调度; 5G基站:储能削峰填谷+备电模式+虚拟电厂调度; 电源侧、电网侧共享储能:容量租赁+市场化交易(调峰、调频)。
在SMM主办的 2024 SMM第十九届铅锌大会暨铅锌技术创新论坛 —— 锌基材料论坛 上,保定奥琦圣新型金属材料制造有限公司董事长卢坤鹏讲述了“热镀锌铝镁合金材料开发与智能化生产”的相关话题。 热镀锌铝镁新材料的发展 Zn-Al-Mg镀层钢板的发展 纯Zn镀层→Zn-Al合金镀层→Zn-Al-Mg系合金镀层 韩国POSCO的PosMAC®锌铝镁系列涂层 POSCO开发PosMAC的Zn-Al-Mg镀层钢板 PosMAC®1.5 Zn-1.5%Mg-1.5%Al 耐蚀性是GI板的3~5倍,优于GL镀层切边保护性优良;主要面向汽车、家电应用。 PosMAC®3.0 Zn-3.0%Mg-2.5%Al,耐蚀性是GI板的5倍以上,主要面向基建应用。 PosMAC® Super Zn-5.0%Mg-12%Al,耐蚀性是PosMAC®3.0 板的2倍以上。 日本锌铝镁涂层的发展 SuperZinc---Zn-4.5%A1-0.1%Mg合金镀层 日新制钢在1985年研制的Zn-4.5%A1-0.1%Mg镀层钢板,在大气中经过十个月的暴露实验得到的结果表明,热镀锌镁合金钢板比普通的热镀锌钢板耐蚀性提高一倍以上。 Dymazinc---Zn-0.5%Mg合金镀层 日本新日铁公司开发的成份为Zn-0.5%Mg的镀层钢板,比传统镀锌板具有更高的耐蚀性,且成本和生产工艺均无大的变化。 ZAM---Zn-6%A1-3%Mg合金镀层、 日新制钢公司在20世纪90年代开发成功Zn-6%A1-3%Mg镀层,该镀层耐蚀性为纯锌镀层(Zn-0.2%Al)的18倍,为Galfan合金的5倍。被称为继第三代高耐蚀镀层Galvalume、Galfan以后的第四代高耐腐蚀镀层材料。 Super Dyma---Zn-11%A1-3%Mg-0.2%Si合金镀层 2000年,日本新日铁公司又开发出高耐蚀性新型热镀合金钢板,其成份为Zn-11%A1-3%Mg-0.2%Si,产品耐蚀性为镀锌板的15倍以上,为Galfan镀层板的5~8倍,切口耐蚀性优于Galvalume镀层,且涂漆性及耐黑变性也均优于Zn-5%A1-0.1%Mg镀层钢板。 ZEXEED日本制铁成功商品化,具有极高耐蚀性能的镀层钢板。 ZEXEED的主要成分Zn-19%A1-6%Mg微量Si。 ZEXEED比热镀锌镀层钢板GI高约10倍、比传统的高耐蚀镀层钢板高约2倍的平面部耐蚀性。 锌铝镁合金镀层体系 高铝系锌铝镁镀层由于加工性能差,主要应用于建筑用彩涂钢板,因此在光伏支架领域主要应用低铝和中铝系锌铝镁镀层。 锌铝镁合金镀层性能汇总 1.涂装性能 2.冲压摩擦系数 3.抗拉毛与划伤性能 4.平板与变形耐蚀性 5.抗切口腐蚀性能 6.点焊性能 7.激光拼焊性能 8.胶粘性能。 热镀锌铝镁新产品的应用 此外,还可应用于光伏支架、墙壁板、波纹管、仪表壳、畜牧设备以及电机壳等方面。
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