研究:全球钛资源及发展状况

2017年08月03日 矿业澳洲


【矿业澳洲点评】钛是重要的战略资源,在世界各个领域有着广泛的用途。本文全面系统地介绍了世界钛资源储量及分布情况、钛矿生产情况,重点介绍了世界钛白粉的产能产量、工艺技术、世界主要钛白粉生产商及其生产情况、钛白粉的应用领域等,同时对世界各国海绵钛的产能产量、工艺技术以及钛加工材进展情况进行分析总结,并在基础上对钛工业未来发展趋势做出预测。

《世界钛工业现状及发展趋势》

钛是一种重要的战略资源,在世界各个领域有着广泛的用途,钛白粉是仅次于合成氨和磷酸的全球第三大无机化工产品,而钛金属被预期将是继铁、铝后的“第三金属”。世界各国的经济发展表明,先进的钛工业是综合国力的重要标志。目前世界上90%以上的钛矿用于生产钛白粉,4~5%的钛矿用于生产金属钛,其余钛矿用于制造电焊条、合金、碳化物、陶瓷、玻璃和化学品等。

【1 钛矿】

钛是地壳中分布最广和丰度高的元素之一,占地壳质量的0.61%,居第9位;钛资源则仅次于铁、铝、镁而居第4位。钛矿物种类繁多,地壳中含钛1%以上的矿物有80多种,但具有工业价值的仅十几种,当前工业利用的主要是金红石和钛铁矿,其次为锐钛矿、板钛矿和白钛石,其它还有红钛铁矿、钛磁铁矿、钛铁晶石、镁钛矿、红锰钛矿、钙钛矿、假板钛矿、钙铈钛矿、黑钛石、榍石等。

目前全球具有工业利用价值的钛资源主要是钛铁矿(岩矿、砂矿)和天然金红石,其中钛铁矿占绝大多数。据2016年美国地质调查局(USGS)公布的资料表明,全球钛矿储量约7.9亿t,其中钛铁矿储量约7.4亿t(占比93%),金红石储量5400万t(占比7%),二者合计储量约7.9亿t。

全球钛资源分布较广,三十多个国家拥有钛资源。钛资源主要分布在澳大利亚、南非、中国、印度和肯尼亚等国。中国的钛铁矿储量占到全球钛铁矿储量的27.03%,居第一位;澳大利亚金红石储量占全球总量的40.74%,几乎占据了金红石储量半壁江山。

据统计,2015年世界钛铁矿产量约569万t(以TiO2计),同比上年降低2.6%,主要生产国家为中国(34.80%)、澳大利亚(12.65%)、越南(9.49%)南非(8.44%)等;另外世界金红石(包括锐钛矿)产量约48万t(以TiO2计),同比上年增长2.1%。主要生产国家为澳大利亚(30.00%)、塞拉利昂(22.92%)、乌克兰(13.13%)、南非(11.46%)等。

【2 钛白粉】

2015年,世界钛白粉年产能总计约720万t(有效产能),主要集中于中国、北美、欧洲、沙特和日本,其中中国约260万t,占全球产能的37%。近年全球钛白粉产量见表1。自1995年以来,国外钛白粉产能产量仅保持微量增长,其原因在于国外钛白市场已发展到相对成熟阶段,加之严厉的环保政策极大遏制了资本的进入,产量增长基本上靠技术改造来实现,新建项目也很少。世界主要钛白粉生产商及生产情况见表2。

从企业开工率来看,国外钛白粉企业平均开工率达到90%以上,而中国2015年平均产能利用率仅83%(仅考虑有效产能)。按国际惯例开工率若在85%以下,即为产能过剩。当前,国际上生产钛白粉的主要方法是硫酸法和氯化法,其中硫酸法占49%,氯化法占51%。硫酸法和氯化法两种工艺几乎平分秋色,但发展潮流是氯化法不断壮大,硫酸法逐渐萎缩的格局。从区域上看,氯化法工艺主要集中在美国,世界其他地区仍以硫酸法工艺为主。而我国钛白粉主要采用的是硫酸法工艺,所占比例达到98%以上。

在应用领域方面,国内外企业产品并无非常明显的差别,各产品牌号之间的性能差异正逐渐消除,国际上钛白粉的牌号大大削减,逐渐向兼顾全方位性能的通用型和新一代多功能型产品方向发展,国际市场上的钛白粉常规牌号大约只有100个。

【3 海绵钛】

全球目前仅有中国、日本、美国、俄罗斯、哈萨克斯坦和乌克兰6个国家生产海绵钛,且生产工艺全部采用Mg还原法。中国海绵钛生产能力位居第一,占全球产能的49%,其次是日本19%和俄罗斯14%,哈萨克斯坦约占8%,美国约7%,乌克兰3%。但中国近几年行业平均开工率一直保持在50~60%的低位,远低于国外80%左右的水平。2014年以来海绵钛行业陷入全行业亏损的困境,企业总体开工率持续降低。从其他国家来看,美国、俄罗斯、乌克兰的海绵钛产量保持平稳,哈萨克斯坦及日本产量有所减少。世界海绵钛的产能及产量见表3。

中国是世界上海绵钛产能最大的国家,生产能力达到15万t,有10多家海绵钛生产商,目前正在进行整合,将会逐步淘汰一部分规模小、效率低、品质不高的海绵钛生产企业,预计年产能会降至10万t左右。

世界钛工业巨头——俄罗斯的VSMPO公司,2015年的海绵钛产量为4万t,而前两年产量也超过了4万t,占全球供应总量约20%。

日本2015年产量刚过3万t,其最著名的钛企业为日本东邦钛公司(Toho Titanium)。美国海绵钛产量基本维持不变,国内最大的海绵钛公司为钛金属公司(Titanium Metals Corporation)。

【4 钛加工材】

由于熔炼工艺复杂、加工难度大,目前世界上仅有美国、俄罗斯、日本、中国四个国家掌握完整的钛工业生产技术,形成四强称雄的格局。此外欧洲虽然没有海绵钛工业,但是钛加工材和应用技术处于世界先进水平。钛加工材生产国主要包括中国、美国、俄罗斯、日本、欧洲。自2010年以来,中国钛加工材产量已居世界第一位。

世界各国由于军事、经济及工业水平的不同,其钛应用状况有较大的差异。在消费结构方面,美国和俄罗斯以军事为主航空航天分别占70%和60%,民用工业占30%和40%;中国和日本以民用为主,约占80~90%,而航空及军工占10~20%。美国是航空航天大国,也是世界上最大的军事强国。近年来其钛加工材的55%用于航空(包括军用及民用航空器)、9%用于非航空军工,25%用于工业,11%民用。与美国不同,日本钛工业以民用为主。其钛材消费结构为:化工32%、销售业20%、汽车14%、民用11%、电力及海水淡化约10%、飞机6%、建筑、土木及海洋约3%,及其他4%。

目前,俄罗斯钛材主要用于航空和舰船,分别占65%及26%。欧洲钛应用主要集中在航空工业和民用工业,前者占60%左右,后者占40%左右。欧洲有空中客车公司,有制造航空航天发动机的法国SAFRAN公司和英国罗-罗公司,其钛产业主要是围绕这些企业需求来展开和发展的。来自中国有色金属工业协会钛锆铪分会的信息显示,近几年我国钛材的主要消费领域是化工(约占52%)、电力(13%)、航空航天(11%)、体育休闲(5%)、冶金(6%)和真空制盐(4%)等行业。根据30家企业的统计,2015年中国共生产钛加工材48646t,从钛产品结构方面来看,板材占46.8%,棒材22.3%,管材13.2%,锻件8.7%,钛丝占0.9%、铸件占3.3%,其他占4.8%。

【5 钛工业发展趋势】

目前国内外的钛工业的发展趋势为:

(1)航空工业是钛合金的主要应用领域,在飞机结构设计中,为延长飞机寿命、提高结构效益和安全性,大量采用钛合金大型锻件、承力结构件和连接件,钛合金材料在规格上向两极发展,即更大、更薄、更宽、更厚。

(2)在钛的冶炼、熔炼、锻造、轧制及他的加工成形、热处理过程中采用计算机自动控制,并向系统化、集成化方向发展,体现在产品的质量稳定性、一致性及生产效率大大提高。

(3)开发先进的冶炼、熔炼、加工技术,其目的在于提高质量或降低成本,比如电解法等新法制钛技术、电子束或等离子束冷床炉熔炼技术、快锻技术、带材轧制技术、粉末冶金成形技术等。

(4)开发新型钛合金,开拓钛及钛合金的新应用领域。

(5)钛的熔炼-加工-性能-组织计算机模拟。

(6)钛冶金及加工过程的节能降耗和清洁化生产。

——李飞

——(长沙有色冶金设计研究院有限公司,湖南长沙410019)

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