1、 国内行业现状
1、 1资源
我国的钛资源主要是四川攀西地方和河北承德地区的钒钛磁钛矿,广东、广西、海南和云南的钛铁矿砂矿以及河南等省的金红石岩矿。目前,我国表内二氧化钛的储量达9亿多吨,但在现时的技术经济条件下,可经济地回收的钛资源主要是颗粒状的钛铁石和金红石,总量不足2亿吨。
1、 2规模(产能、产量)及布局
1、2、1海绵钛的产能及产量
截止到2003年底,我国海绵钛的年产能为4000吨,其中遵义钛厂3000吨,抚顺钛厂1000吨。由于近年来我国持续发展的国民经济对钛材的需求旺盛,上述两厂均能满负荷生产,2003年的总产量也是4000余吨。
1、2、2 钛加工材的产能及产量
钛加工材的产能主要决定于钛锭的生产能力。2003年底,我国约有60台真空自耗电弧炉用于钛锭的生产。其中宝鸡有色金属加工厂有10吨炉、6吨炉各一台,3吨炉、1吨炉各两台,形成了年产6000吨钛锭的生产能力;上海五钢特冶公司有15吨炉、10吨炉、5吨炉各一台,小炉子两台,大体形成了年产5000吨钛锭的能力;沈阳有色金属加工厂有5台1.5吨以下真空自耗电弧炉,具有年产600吨钛锭的能力;这三家共有11600吨钛锭的年产能。
其余44台大多为500Kg~1000Kg级的真空自耗电弧炉,平均以每台200t/a的产能计,可形成8800t/a的产能。
这样,我国基本具有了20000t/a的钛锭生产能力。以70%可转化成钛材计,基本具有了14000t/a的生产能力。
据初步统计,2003年我国实际生产钛材约6000吨,占世界总产量的10%左右。
1、2、3 钛设备加工
得益于我国国民经济持续快速增长,化工、冶金、电力、真空制盐、生物制药等领域对钛质设备的需求旺盛。2002年、2003年,钛质非标准设备产值都以30%以上的速度增加。2003年,估计有20家左右钛设备制造企业的产值在千万元以上,其中南京宝色钛业公司的钛设备生产产值将达到1.7个亿,比去年增加约40%,宝鸡有色金属加工厂的产值也近亿元。
1、2、4 产业布局
目前,我国钛加工及其制造业在地理上大体上存在三个比较集中的区域。
以宝鸡为中心的西北地区。这个地区以宝鸡有色金属加工厂及其控股的宝鸡钛业有限股份公司为龙头,形成了我国专业化程度最高、加工设备最系统化、产品规格最多的钛材加工及其制造业基地。
以沈阳有色金属加工厂、抚顺特钢板材有限责任公司、沈阳东方钛业有限公司等单位为主形成了东北钛加工及设备制造集团,该地区中小企业多,钛设备制造颇为活跃。
以宝钢集团上海五钢有限公司、南京宝色钛业公司、张家港市宏大钢管厂等单位为主形成了长江三角洲钛加工及其设备制造集团。该集团便捷的市场、开放的理念是其优势,很具发展潜力。
1、3 生产经营状况
1、3、1 海绵钛
2002年,我国进口海绵钛2147吨,出口11吨,净进口2136吨;2003年1-11月份,我国进口海绵钛2609. 9吨,出口72.7吨,净进口2534.2吨。
2002年我国生产海绵钛3328吨,实际销售3079吨;2003年我国生产海绵钛4112吨,销售4128吨。
上述数字表明,2003年我国海绵钛的进口量、出口量、净进口量、生产量和销售量都有大幅度的增长;我国海绵钛的生产经营状况全面向好,海绵钛工业处在迅速发展过程中。
1、3、2 钛加工材
2002年,我国进口钛材2962吨,出口钛材860吨,净进口2102吨;2003年1-11月份,我国进口钛材3447.9吨,出口钛材1006.8吨,净进口2441.1吨。2002年,我国生产钛材4613吨(剔除改轧量),实际需求6237吨;预计2003年的钛材生产量为6000吨左右,实际需求7000吨左右。
2003年,我国钛加工材的进口量、出口量、净进口量、生产量和销售量都有较大程度的增加;我国钛加工材的生产经营状况良好,钛材加工业处在快速发展过程中。
1、3、3 钛设备
2001年,我国只有一家钛设备制造企业的产值达到8800余万元,其余均在4000万元以下。2002年,我国钛设备制造企业的产值有一家达到1.2亿余元,一家达到6200余万元,其余均在5000万元以下,总产值比2001年增加36.8%。2003年,将有4家企业的产值过5000万元,其中南京宝色钛业公司的产值逾1.7亿元,总产值又将有30%左右的增加。我国钛设备制造业处在高速的发展状态中,多数企业处在饱和的生产状态,产销两旺。
1、4市场分析
1、4、1 宏观分析
钛及其合金具有抗腐蚀(在海水中的腐蚀速率近于零),高比强度,高低温强度性能好,无磁性,人体适应性好,储氢,形状记忆和超导等优异性能而具有广泛的用途。一般地说,一个社会越发达,用钛量就越大。人们通常用钛钢比来衡量这一点,如美国和前苏联的钛钢比都在万分之二左右,而我国的钢钛比仅万分之零点三左右。这说明,随着国民经济的发展,我国还有一个很大的潜在钛市场;换句话说,要满足迅速发展的国家建设的需要,我国钛业工作者还需加倍努力。
1、4、2 不同领域的需求分配
2002年,我国10家主要钛加工材企业的钛材生产量在不同领域的销售分配见表1
表1、10家主要钛加工材企业的钛材生产量在不同领域的销售分配(%)
用钛领域 化工 出口 航空航天 体育休闲 制盐 冶金 电力 其它
分配比例 33 23 20.7 9.2 6.9 2.6 1.2 3.4
表1中没有考虑来料加工所生产的钛材和进口的2962吨钛材的实际动向。而这两部分钛材可能较多地流向了电力和体育休闲领域,因此加上这两部分钛材后,航空航天和出口的比例将会大幅缩小,而电力和体育休闲的用钛比例将会有较大的增加。
1、4、3 钛市场展望
无论是美国还是俄罗斯,其钛材主要应用于飞机制造业和造船业。近年来,我国这两个领域发展很快,不断有新型飞机量产,在研的项目也很多。估计这两个领域的用钛量将会大幅增加。
化工是我国迅速发展的产业部门,也是用钛的第一大领域。钛在这个领域的用钛实例如:氯碱行业用钛做电极的离子膜电解槽,纯碱业中钛质外冷器和氨冷凝器,石化业中精对苯二甲酸(PTA)生产用的全钛冷凝器,偏酐生产用的反应器、醋酸回收塔等,焦化行业的脱酸塔、板式换热器等。随着化学工业的发展,对钛的需求将会持续增加。
真空制盐是我国用钛最成功的领域之一,其新建和改造项目将保持对钛的强劲需求。
目前,我国进入了新一轮电站建设高峰期,海滨电站的全钛冷凝机组将有近千吨/年的用钛需求。
随着人们生活水平的提高,体育休闲业的钛高尔夫球杆、钛眼镜架、钛手表、钛自行车等产品将保持对钛的旺盛需求。
以国家大剧院钛屋顶为标志,建筑业开始用钛。
我国汽车业将逐步用钛。
近期,我国将重点发展的海洋产业中,海洋石油天燃气开发、海水养殖、海水淡化等产业将对钛有很大的潜在需求。
生物医学材料、形状记忆合金和超导等高技术领域对钛的需求也会有所增加。
综上所述,只要我国国民经济持续发展,钛就会有现实的、不断增加的市场需求。钛及其合金是国防、高技术领域和许多重要民用部门不可缺少的关键材料。
1、5 发展环境及条件
1、5、1 我国国民经济快速持续发展,不断拉动各行业对钛材的需求,是促进我国钛工业发展的根本因素。
1、5、2 随着改革的深入,产权结构的调整、重组,股份制的建立,现代企业制度的实施,有利于促进我国攀钢钛业集团、遵义钛业股份公司、宝鸡钛业股份公司和上海宝钢集团旗下的钛业公司的建立和发展,有利于形成我国钛行业的骨干企业。
1、5、3 我国实行的西部开发和重振东北老工业基地的政策,有利于攀西、遵义、宝鸡和沈阳地区钛产业发展和建设。属于这些地区的攀钢钛业集团、遵义钛厂、宝鸡有色金属加工厂及其宝鸡钛业股份有限公司和抚顺钛厂都承担了国家级项目,进行攀西地区钛资源综合利用研究,海绵钛和钛加工材的新技术、新设备研究和新产能建设。
1、5、4 1982年成立的全国钛应用推广领导小组在钛的应用推广、协调我国钛行业的发展上做了大量工作,对促进我国钛行业的发展上起了重要作用。近年来成立的中国有色金属工业协会钛业分会在继续这些工作,如2003年钛业分会进行了生产统计,编撰了钛年评,进行了用钛调查,召开了船舶和汽车用钛两个研讨会,在网站上宣传钛知识和钛企业等,这些是促进我国钛工业快速健康长期发展的一个重要利好因素。
1、5、5 人们环保意识的提高,国家对三废冶理日渐严格的规定,要求我国钛行业加大三废冶理的力度。
1、6 发展预测
在我国国民经济持续发展的大背景下,我国钛行业普遍认同的目标是:在2005年前后,使我国海绵钛和钛加工材的单厂年产能达到5000吨的基本经济规模,实现我国几代钛业工作者的宿愿,上一个大台阶;在2010年之前,使我国海绵钛和钛加工材产量达到10000吨/年的规模,具备较先进的生产技术和装备,特别是要具备钛带的生产能力,使我国成为世界钛工业强国。
2、 世界钛工业现状
2、1海绵钛
国外海绵钛的生产厂家和生产能力见表2
表2、国外海绵钛生产能力
国家 生 产 厂 家 年产能/t
俄罗斯 阿维斯玛钛镁联合企业 30000
哈萨克斯坦 乌斯特卡明诺戈尔斯克钛镁联合企业 45000
乌克兰 扎波罗什钛镁联合企业 13000
日本 住友公司尼崎分公司 15000
东邦钛公司 12000
美国 钛金属公司 14000
俄勒冈钛公司 7600
合计 136000
在上述7家海绵钛生产企业中,美国俄勒冈钛公司已于近年停止了海绵钛的生产,因此目前国外只有6家企业生产海绵钛,产能均在万吨以上。还有印度、澳大利亚、马西、罗马尼亚、伊朗和南非等国正在研究发展海绵钛的生产。
海绵钛的实际生产情况是:1990年达到最高的年产量10.5万吨,最近几年的产量为6-8万吨。
美国过去由于过分依赖进口廉价海绵钛,技术改造投入不足,故在90年代初部分生产工艺仍比较落后;但通过92~95年引进日本技术进行改造后,已达到世界先进水平。生产装备水平较高,沸腾氯化技术处于世界领先水平,氯化炉直径达3.05m,日产能达150t;还原蒸联合炉产能达7~10t;生产过程实现了计算机控制,各工序的控制与主控室的计算机联网,生产管理实现自动控制。
独联体是世界上最大的钛生产基地和钛出口国家,其海绵钛产能占世界的60%左右。在冷战时期,由于军备竞赛的需要和国家的大量投入,钛工业得到迅猛发展。随着90年代初苏联解体,冷战结束,军工用钛骤减,钛工业跌入低谷,海绵钛产量减少了60%。后来经过调整,对内加强了钛材应用的开发,消费量逐年上升;对外加强国际合作,通过不同方式从比利时、日本等国引进资金改造技术装备,并与一些西方公司签定供应海绵钛的长期合同,现年产量已恢复到3~4万吨。
日本海绵钛生产也经历了多次起伏,其中1981年和1990年海绵钛都达到了年产2万多吨。进入九十年代以来,海绵钛产量呈下滑趋势。从1996年开始,海绵钛和钛材产量不断攀升,到1998年海绵钛生产创下了年产2.42万吨的历史最高记录。日本海绵钛生产技术先进,产品质量高,还原蒸馏采用8~10t倒U型联合炉;电耗已降到30000Kwh/t以下(不含富钛料工序电耗),净镁耗10Kg/t,是世界最先进的指标。生产全过程应用计算机控制,中心计算机和各工序的计算机联网,生产管理由主控制计算机完成。
2、2 钛加工材及其应用
世界钛材加工是美、俄、日三足鼎立的局面,主要有俄罗斯的上萨尔达冶金联合体(VSMPO),美国的Timet、RTI和Allegheng Teledyne公司,日本的住友、神户制钢和新日铁公司。另外,欧洲的法国、英国、德国和意大利也有钛加工企业。世界各国的钛加工业情况见表3。
表3 2002年世界各主要钛生产国情况
国 家 钛锭产能t/a 2002年钛加工材产量t 所占%
美国 75,800 16,200 28.3
日本 23,000 14,500 25.3
独联体 110,000 7,000 29.7
欧洲 10,500 5,000 8.7
中国 10,000 4,600 8.0
总计 229,300 57,300 100
俄罗斯的VSMPO是世界上最大的钛铸锭和钛加工材生产企业,其1991年和1997年的钛加工材生产量及销售情况见表4。
表4、1991年和1997年俄罗斯国内用钛量
部门 1991年 1997年 1991/1997比率
吨数 比例 吨数 比例
飞机工业 36600 61.5 900 44.0 40
造 船 10900 18.3 145 7.0 75
冶 金 2700 4.5 330 16.0 8
化 工 5100 8.6 225 11.0 23
电 力 300 0.5 160 8.0 2
其 他 3900 6.6 290 14.0 13
合 计 59500 100 2050 100 30
表4数据表明,由于政治经济形势的剧烈变化,俄罗斯钛加工业和其应用领域也发生了剧烈变化。1991年VSMPO销售的钛加工材是59500吨(相当于全世界其它国家用钛量的总和);而1992年的销售量仅2050吨,只有1991年的三十分之一。俄罗斯用钛的主要领域曾是飞机和造船业,现在主要是飞机、冶金和化工业。
近年来,VSMPO逐步溶入世界钛工业,成为欧洲航空防卫和太空公司(EADS)的主要供货商,与美国波音公司签订了到2007年的长期供货合同,与美国的Allegheng Teledyne 合作开发民品市场等。2002年,其钛加工材的生产量恢复到16000吨,对美国的主要钛公司形成了很大的威胁。
美国Timet、RTI和Allegheng Teledyne三大公司的钛加工材产量占全美的90%。Timet通过前几年的兼并和联合,现已控制了欧洲大部分钛加工企业,业务扩展到世界各地,并是波音公司最大的钛加工材供应商。RTI也是波音的主要供应商。
日本住友、神户制钢和新日铁公司三大公司的钛加工材产量几乎各占全日本产量的三分之一。日本钛工业主要是面向民用进行新产品开发。与美、俄的专业化钛加工厂不同,日本的钛工业多以钢钛联合生产的方式运作,在生产不锈钢的生产线上生产钛材,这种模式可以降低生产成本。
近几年,世界钛材年需求量为6万吨左右,主要用于宇航和一般工业,二者的使用量占全部钛用量的88%,而体育用品、防弹用具、汽车、医疗、计算机、建筑、地热发电等新用途为12%。
钛扩大用量的主要障碍是其价格太高,国际钛协会预测:若维持目前价格不变,2013年世界钛用量将为10万吨;若生产钛的各阶段都降低成本25%-50%,则2013年用钛量将达到25万吨。
3、技术发展动向
钛及其合金因其具有高比强度和耐腐蚀的显著优点,人们把她称作"太空金属"和"海洋金属",同时又是价格比较昂贵的新金属材料,因此,钛冶炼、加工和应用的技术发展的根本动向是:降低成本、开发新合金、新加工技术、新用途。
3、1电解法一步炼钛研究
英国剑桥大学的D.Frang,G.Chen等发明了在氯化钙熔池中电解还原固态氧化钛制取金属钛的方法,又称FFC法。该方法去掉了复杂有较大污染的氯化、四氯化钛精制和镁还原工艺,因此,可以使海绵钛的成本降低二分之一到三分之一。目前,该方法正在美国进行工艺扩大试验,若成功,将是海绵钛冶炼技术的一次革命,并使世界钛工业发展根本性的变化。印度、澳大利亚、日本和意大利等国也纷纷开展这方面的研究。
3、2 冷床炉熔炼技术日益普及
冷床炉的特点是用电子束或等离子束加热熔化的钛锭;铸锭前给钛熔体增加一个流动段,以达到提纯的目的;可以方便地得圆形、长方形钛铸锭。因此,冷床炉熔炼技术可以大量"吃废料",减少后加工工序,达到降低钛坯锭成本的目的。美国、日本和欧洲已大量采用这种技术。
3、3用钛焊管代替无缝轧制管
钛带轧制技术和焊管技术的进步和成熟,使人们可以用高速、精确的钛带轧制技术来代替单管的轧制技术,从而实现在一定管长、一定壁厚范围内的钛焊管的大批量、高效率、高精确度的自由生产。在日本,欧洲和美国,钛焊管正逐步取代轧制管。
3、4 纯钛带相对于纯钛标准板的优势日益显现
由于钢带特别是不锈钢带轧制技术的进步和成熟,纯钛带轧制技术也日益成熟。从而使人们可以方便地得到幅宽1.8m的钛薄板,支持了钛焊管的发展,满足了化工、冶金、建筑等领域对不规则纯钛板的渴求,也迎合了钢/钛复合板对超长超宽钛板的需求。如日本的新日铁公司在钛材加工业界就是一个主要生产钛带和钛焊管的公司。
3、5大力开发先进的钛加工技术
为满足高技术领域对钛及其合金的需求,钛的近净成型技术、钛合金超细晶粒技术等被人们大量研究。俄罗斯和美国还有最大的加工设备,以生产大型的钛合金部件,如俄罗斯的75000吨锻压机,可以生产重3210Kg的航空锻件,供A380民航机使用。
3.6 十分重视钛的新应用
近年来,钛在建筑、海洋工程、生物医学、汽车、体育休闲等领域的应用已被高度重视,日本、美国、欧洲在这些方面的研究和开发已颇有成果。如美国Timet专门成立了汽车厂来开发钛质汽车部件,日本建筑业已广泛用钛等等。
4、我国的差距及存在的问题
4.1富钛料的生产不能满足钛工业发展的需要
用富钛料而不是钛精矿做为氯化的原料是必须的,但是我国富钛料的生产总量少(全国只有8万吨/年的产能),规模小,基本上都是千吨级的工厂,技术和设备都很落后,远不能适应氯化法钛白和海绵钛厂向大型化发展的要求。特别是还没有针对我国主要钛资源---攀西钛铁矿的工业化富钛料生产方式,给我国钛资源的利用和钛工业的发展留下了隐患。
4、2低端产品产能饱和而高端产品不足
最典型的例子是钛锭的产能,尤其是小钛锭的产能已饱和甚至过剩,而冷床炉熔炼技术的研究在我国还刚刚起步,钛带这一产品在我国还是空白。从而导致我们还不能满足国内对宽幅钛薄板和钛焊管的需求,也导致了我国还有很大的钛加工材进口量。
4、3我国钛企业联合和协调发展的意识不够
目前,我国钛工业正处在快速发展的时期,国家对提倡改革、资产重组和组建股份制企业、建立现代企业制度,因此正是企业联合、协调发展的大好时机。但是我国钛企业大多埋头于自我发展,鲜有联合、协调发展的事例。这样,在全球化的大浪潮中,缺少抵御风险的能力。
4、4对钛新冶炼和加工技术进步的重要性还没有足够的重视
由FFC法所带动起来的钛新冶炼方法的一场革命。在我国几所大学和研究机构也在进行这方面的研究,但冷冷清清,资金不足,鲜有进展。这一是因为国内缺少财力雄厚的大型钛业集团,二是政府部门也没有对此予以足够的重视。这将严重损害我国钛工业的发展潜力。
4、5 宏观协调不够
近年来,我国钛工业发展很快,一方面,较大量的民营资本涌入钛行业,特别是技术要求相对简单一些的钛铸锭和一般的钛设备加工领域;另一方面,又缺少行业规范化管理和企业的资格认证,因此,市场较为混乱,有一些恶性竞争现象,影响了钛行业的健康发展。
5 行业发展战略
5.1 资源开发
我国钛铁矿资源主要集中在四川攀西地区,而且该地区有丰富的水电资源。因此,应重点支持利用该地区的原生钛铁矿制备富钛料的试验,如在完成盐酸浸出法生产人造金红石的"十五"攻关计划的前提下,应加快实施其万吨级示范工厂的建设,努力把攀西地区建设成我国钛工业的原料基地。
当然,在建设好我国富钛料生产基地的同时,不应排除在有好的社会效益和经济效益的条件下,利用国外的富钛料来发展我国自己的钛工业,这也符合行业发展的规律。
5.2 产业结构
5.2.1 加强钛产业基地建设
在我国钛工业发展的过程中,逐步形成了遵义海绵钛生产基地,宝鸡、西安地区的钛加工、应用和研究基地,辽沈地区的海绵钛、钛加工、应用和科研集团,以及上海、江浙地区的钛加工、应用集团。我们应充分利用国家有关西部开发和振兴东北老工业基地的有关政策,在国家和地方的支持下,逐步把遵义建设成万吨级的海绵钛生产基地,把宝鸡、西安地区建设成为世界级的、兼顾其他稀有金属的钛加工、应用、科研基地,把辽沈地区建设成为充满活力的、高技术水平的、社会化协作的海绵钛、钛加工、应用、科研开发产业群。同时,利用上海、江浙地区的市场优势、资金优势和人才优势,以上海五钢集团特冶公司为核心,把其建设成为一个高水平、装备先进的钛加工集团。
在建设这些产业基地的时候,一定要面向市场,面向世界,以开放的眼光,建设开放的、融入国际钛市场的钛工业。
5.2.2 鼓励企业联合协调发展
鼓励企业通过兼并,参股、签订长期购销合同等方式,实现互相间的联合、协调发展,甚至组建成更大的钛企业集团,以达到降低成本、增强竞争力和提高企业抗风险的能力。
5.3 产品结构
大力鼓励企业进行技术改造和新产品开发,增加高技术含量产品的数目,满足各行各业对钛制品的需求。目前,最急迫的就是鼓励有条件的企业上宽幅钛带生产线,从而满足市场对宽幅钛板和钛焊管的需求。
5.4 市场开拓
5.4.1 大力进行钛的应用推广工作,开发新用钛领域
大力开展钛应用推广工作,一直是促进我国钛工业发展的有力措施。我们要通过网站、报刊、杂志和推广会等形式,把钛应用的知识普及到社会的每一个角落。目前应重点做好钛在体育休闲、建筑、海洋开发、汽车、生物工程等新用钛领域的推广工作,扩大需求,从而促进钛工业的发展。
5.4.2 开展资质审查工作,规范钛市场
在钛需求旺盛的推动下,钛行业吸引了较多的投资,新上项目和新开企业较多。从根本上说,这是一件好事,但也带来一些问题,如低端产品饱和、甚至过剩,市场较为混乱等,因此有必要开展资质审查工作,规范钛市场。
我们开展资源审查工作,不是为了杜绝新的加入者,更不是要砍掉一批企业,而是要帮助企业提高自身的管理水平、技术水平和安全水平,从而规范钛的生产、经营行为,促进我国钛工业的健康发展。
5.5 新技术、新合金研究
技术进步对推动行业的发展,作用巨大,对于钛这样一个以技术发展作为先导的行业来说,尤其如此。根据钛行业自身的特点,新技术、新合金研究要围绕着降低成本,开发新用途来进行。目前的主要方向是:钛的新冶炼方法研究,钛冶炼和加工过程的自动控制技术研究,钛的新合金和新加技术研究等。
6.实施发展战略的必要条件
6.1 建议国家直接支持钛的新冶炼方法研究,因为这个研究直接关系到我国钛工业的前景。
6.2 建议国家在实施西部开发和振兴东北老工业基地的计划时,有步骤地支持遵义海绵钛基地的建设,宝鸡、西安钛加工、应用、科研基地建设和辽沈地区钛产业群建设。
6.3 行业协会对行业的了解最全面、最系统,国家应充分发挥行业协会在制定行业发展规划、行业协调和项目评审方面的作用,而不是简单找几个专家来确定一个行业的大计。