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    中国海绵钛产业发展应用及前景展望

     中国海绵钛发展变化简析
      世界海绵钛发展历程
      全球拥有海绵钛生产技术和生产能力的有美国、俄罗斯、中国、日本、乌克兰、哈萨克斯坦和印度7个国家和地区。
      欧洲地区:欧洲有3家海绵钛企业,俄罗斯、乌克兰、哈萨克斯坦各一家,俄罗斯的阿维斯玛钛镁联合企业是世界上最早生产海绵钛的企业之一。2005年,在俄罗斯政府的撮合下,与上萨尔达冶金生产联合企业合并重组,成立了上萨尔达-阿维斯玛集团公司(VSMPO-AVISMA),成为世界上集海绵钛及钛熔炼、加工为一体的最大的生产和销售商。该公司钛加工材的年产量占到俄罗斯整个国家的90%,已成为俄罗斯钛工业在国际市场的代名词。
      乌克兰的扎波罗热钛镁联合公司于1956年投产,因设备老化于 1994年关闭,1998年又重启,设计产能1.2万吨/年;实际产量0.75万吨/年,开工率62.5%。
      哈萨克斯坦独立以后,乌斯特卡明诺戈斯克钛镁公司改成了股份制,由比利时的SMC公司控股(持有该公司65%的股份),其生产经营和产品销售也由SMC公司负责。海绵钛主要出口至美国、日本和欧洲等国家和地区。2018年设计产能2.6万吨;实际产量1.6万吨/年,开工率61%
      北美地区:美国有两大海绵钛生产商,总产能约占全球总产能的8%。虽然2家企业的产能都不大,但是2家企业都生产优质海绵钛。
      美国ATI设计产能为1.09万吨/年,是世界上规模大、所生产的特种金属及其零件种类多的生产商,建厂初期仅能生产非航空用的海绵钛,之后取得了航空级海绵钛的认证。从2011年开始,又进行转子级优质海绵钛的认证工作,这项工作耗时4年,于2015年底基本完成。
      美国另一家海绵钛生产企业是精密铸件公司(PCC)旗下的钛金属公司(TIMET),位于美国内华达州的汉德森,在2012年12月被PCC以29亿美元收购,主要生产航空级海绵钛,设计产能1.26万吨/年;实际产量1万吨/年,开工率83.3%。
      亚洲地区:日本有2家海绵钛生产企业,分别是日本大阪Osaka钛科技股份公司和日本东邦Toho钛股份公司。
      日本大阪Osaka钛科技股份公司于1951年开始在实验室成功地制得了20kg海绵钛,1954年制造了月产50吨(每炉1吨)的工业生产设备,奠定了日本海绵钛生产的基础。日本基本上是以金红石精矿和高钛渣为原料采用镁热还原TiCl4法进行海绵钛生产。
      日本东邦Toho钛股份公司有2家海绵钛厂,一家是位于北九州市的若松分厂,另一家是位于茅崎市的茅崎分厂。2012年2家分厂的合计产能为2.9万吨/年。受市场需求的影响,在2014年将产能压缩至2.5万吨,此后始终保持在这个水平。
      日本是目前世界上海绵钛生产技术最先进、质量最好、经济指标最优的国家。
      印度的海绵钛企业是2009年开始投资建设的,该公司位于印度喀拉拉邦,其业务包括采矿、选矿、合成金红石、生产颜料等,设有二氧化钛公共事业部门。
      截至目前,全球海绵钛生产企业共16家,其中国外7家,国内9家。
      中国海绵钛发展历程
      我国海绵钛起步于19世纪60年代,其发展历程如下。
      研制阶段(60年代):1955年11月在重工业部有色金属综合研究所(北京有色金属研究总院前身)用镁还原法试制成功的海绵钛。
      发展阶段(70年代):抚顺铝厂钛生产车间于1959年3月投产,当年只生产了8吨;1970年9月,遵义钛厂生产出第一炉海绵钛。加之抚顺铝厂、邢台电解铜厂、天津化工厂和广东湛江化工厂,期间先后形成6个海绵钛厂,产量由1961年的54吨增加到1971年的1224吨。但由于一些小型钛厂采用钠还原法,规模小,成本高、产品含氯高等原因,纷纷停产。
      徘徊停滞阶段(80年代):此阶段海绵钛技术基本无发展,而此时日本、美国正在大力发展海绵钛生产技术,1976年至1977年全国年产钛已下降到不足600吨。
      竞争发展阶段(90年代~至今):海绵钛生产以遵义钛厂为主,抚顺钛厂基本处于停产与半停产状态。钛加工以现宝钛集团为主,工艺逐步完善,科研院所与企业共同展开技术攻关科学试验。90年代伴随海绵钛供不应求,价格直线上升,老企业扩建,新企业层出不穷,很快,南、北两家钛厂就演变成大大小小近30多家,生产的海绵钛绝大多数为中低端产品,导致了“十二五”期间国内海绵钛尤其是中低端海绵钛市场产能严重过剩。近年来,国内海绵钛行业在国家政策和市场机制的作用下,一大批创新能力不强、经营管理不善、工艺技术和生产装备落后、产品能耗高、产品质量差、竞争能力弱的海绵钛企业相继倒闭或关停,原来全国近30家海绵钛企业发展到至今,只有9家企业在生产,于此同时,国内海绵钛生产技术逐渐得到提高。
      中国海绵钛产能及价格走势分析
      近年来,受世界钛工业受全球经济企稳的影响,航空航天、深海装备、能源和化工等领域的钛需求开始回升,使得中国海绵钛产量有所上升。据统计,全球海绵钛设计产能37万吨/年,其中中国设计产能19万吨/年,占世界产能的51%。2017年,中国产能达7.3万吨,占世界总产量20万吨的36.5%。
      海绵钛发展十年来,产量出现由低到高再趋于平缓的趋势。近两年,受限于市场、原料和环保影响,增长缓慢,价格也随之出现相对理性的波动。
      近年来钛需求市场新趋势新变化
      航空航天用钛的增长
      国家大型工程及军民融合政策导向,航空用钛持续看好,并逐步吸引资本市场,其中自主研发的C919大型客机的钛用量达到了9.3%。
      2018年,海绵钛销量由2017年的7.3万吨增长到7.5万吨,升幅达2.73%;钛锭销量由2017年的7.1万吨增长到7.4万吨,升幅4.19%;钛材销量由2017年的5.5万吨增长到6.4万吨,升幅15.5%。
      法国空客公司预计,未来10~20年中国航空用钛量将达到50万吨以上。
      航海用钛的增长
      海洋工程装备制造业是战略性新兴产业,而高强高韧钛合金是发展海洋工程装备的关键材料。我国计划实施“万米深潜器”等重大科技工程,已确定主体结构全部采用钛合金建造。
      预计未来10~20年,中国海洋工程用钛量可达5万吨以上,市场经济价值达100亿元。
      能源化工冶金的增长
      能源化工领域
      钛制湿式电除尘器阴极早已批量使用,用钛材代替不锈钢、玻璃钢或其他材料作为湿式电除尘器的阳极,如果替代量达到50%的话,那么就会有20亿~30亿元的钛材市场空间,从而拉动对钛板、带、管的需求,随之拉动海绵钛的需求。
      冶金工业领域
      钛在钢铁生产中是一种重要添加剂,其中加入钛可细化铸造组织和焊缝组织,防止钢中产生气泡,减少铸造开裂倾向和力学性能。目前钢铁行业用钛量也在逐步增加。
      民用市场的增长
      随着我国经济的持续快速发展和国民消费能力的不断提高,钛合金在民用市场的发展空间巨大。
      汽车行业
      汽车上的钛合金零件包括:用TiAl制造的涡轮充电器的转子叶片、连杆、阀等。最近,发动机阀、排气用的低成本钛合金的开发取得进展。到2020年左右,中国汽车保有量可能会达到2亿辆左右。
      建筑工程行业
      钛的诸多优异性决定了钛材非常适用于建筑工程领域,作各种环境下的建筑墙屋面材料,在建筑中以屋面用钛居多,约占60%,外墙约占30%。
      根据目前市场情况统计,中国汽车领域用钛量达10万~15万吨;体育休闲用品钛消费量在2000吨/年;其他民用市场钛消费量在4000吨/年。
      预计未来20年,中国民用市场用钛量可达30万吨以上,市场经济价值达600亿元。
      新时代背景下海绵钛产业升级
      质量升级
      高品质海绵钛
      目前已研发出具有国际领先水平的高品质海绵钛生产线,海绵钛产品合格率最高可达97%,0级品率达到80%以上。
      全控检测31项杂质元素,全流程可追溯,采用德国、美国进口分析仪等设备,对金红石、四氯化钛、精镁及海绵钛进行逐一检测。
      2019年,对海绵钛国标中的技术要求、试验方法、检测规则、质量等进行修订,发布新版国家标准,对海绵钛质量提出新的要求,该标准于2020年5月1日实施。
      产品种类细分
      钛产业的不断发展催生了多样化的客户需求,产品细分越来越明显,近年来,通过技术研发,开发出了航空级小粒度海绵钛、板换级海绵钛等多种海绵钛产品,预计,合金化海绵钛等新品种也将在近几年内开花结果。
      大批次供货,产品一致性好
      保证批量钛制品性能一致性。由原来批重3~10吨提升至批重50~100吨。
      产能不断升级
      随着市场景气度的回升,行业投资迎来活跃期,围绕钛产业链,新疆湘晟、焦作佰利联相继开工建设海绵钛生产项目,双瑞万基海绵钛2018年底,2万t/a海绵钛完成投产。
      技术研发和环保水平持续提升
      核心技术得以突破
     ?。?)通过氯化和电解工序生产线改造,目前能够生产出高纯四氯化钛和高纯镁,利用高纯四氯化钛和高纯镁,能够生产出O≤0.03%、N≤0.004%、H≤0.001%、C≤0.005%,布氏硬度HB≤90的超低间隙元素海绵钛;
     ?。?)10吨以上大型炉的疏松度难题彻底攻克,桶装密度稳定控制在1.4g/㎝2。
      智能制造
     ?。?)氯化、还蒸、电解、成品全流程自动化,布料系统实现自动化称重和配料,实现配料系统的自动分料、配比控制和称重功能。最大可实现批批100T自动化匀料,自动化程度95%以上,产品均匀性达到90%以上。
      立体仓库系统,通过采用自动化包装设备、智能堆垛机、自动化输送设备、智能检测设备等智能设备,实现自动出入库,用人成本降低30万元/年,仓储数量提升2倍。
      成品加工各个环节都采用自动化控制系统,实现了海绵钛成品加工的智能化。
     ?。?)通过分布式控制系统(DCS)、车间制造执行系统(MES)、企业资源计划系统(ERP)等软件系统的有机集成与协同,实现氯化、电解、还蒸和成品加工全流程智能化化协同控制。
     ?。?)网络营销崭露头角。
      绿色环保持续投入
     ?。?)全流程能耗降低到20000kWh/t;
     ?。?)废气、废水、废渣、废热处理和综合利用攻关持续发力。
      海绵钛产业未来五年前景展望
      围绕“中国制造2025”战略,中国的发展必然带来钛及钛材应用范围不断扩展,海绵体产能的持续增长不可避免,产品长期价格不会暴涨,市场充分竞争只会激烈。
      注重研发,不断提升管理能力,把产品质量永远摆在第一位是未来企业的必由之路。
      海绵钛出口动力不足,加之贸易?;さ炔豢煽匾蛩?,未来五年我国海绵钛还是以扩大内需为主。
      化工行业依然会受环保大幅影响,致使原料四氯化钛、镁锭价格上升,海绵钛价格也会受其影响,未来海绵钛价格将出现新高,未来可达8万~9万元。
      结语
      中国海绵钛行业在高端化工、航空航天、船舶和电力等行业需求牵引下,钛市场量价齐升,走出了近几年少见的市场行情,目前国内高端需求用海绵钛、钛带的品质与国外相比还有一定的差距,而通过近几年的生产实践,国内生产企业在钛焊管、钛丝和钛制品的性价比方面,已逐渐在国际市场上占居一席之地。
      中国海绵钛行业已步入发展的新常态,在目前国家大力倡导军民融合的大好形势下,钛行业企业应抓住千载难逢的机遇,积极参与军民对口配套产品的研制和生产,提高企业生存和核心竞争力,通过资本市场,在市场竞争中谋求更大的发展机遇。

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