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钛——并不稀有的“稀有金属”

2013年02月25日 13:20 来源: 《证券导刊》 【字体:

  钛元素是英国化学家格雷戈尔(William-Gregor)于1791年发现的,1795年德国化学家克拉普鲁斯(M.H.Klaproth)在分析匈牙利出产的红色金红石时也发现了这种元素,并用希腊神话中泰坦神族“Titanic”的名字为其命名为“Titanium”,元素符号为Ti。

  钛在元素周期表中位于第IVB族,原子序数22,钛属于稀有金属,但是实际上钛并不稀有,其在地壳中的丰度为0.56%,在所有元素中排第9位;钛的储量仅次于铁铝居于第三位,约为铬的20倍,镍和铜的60倍,钨的100倍,钴的200倍和钼的600倍。

  不管是从工业价值上看还是从资源储量和发展前景上看,钛都可以被称为继铁、铝之正在崛起的“第三金属”。只是由于钛熔炼技术复杂、加工难度大,钛才被归类为“稀有”金属,世界上目前仅有美国、俄罗斯、日本、中国四个国家掌握完整的钛工业生产技术。

  从发现钛元素到钛第一次应用于工业领域,经历了大概一个世纪的时间,钛元素第一次被提炼出来用于工业用途是在1947年,当时钛的产量只有2吨;目前,经过半个多世纪的发展,钛已经广泛应用于航空、航天、舰船、兵器、生物医疗、化工冶金、海洋工程、体育休闲等多种领域,被誉为“太空金属”、“海洋金属”、“现代金属”和“战略金属”。

  (一)我国钛资源储备全球第一

  Ti在地壳中主要存在形态为钛铁矿(FeTiO3理论含钛量31.6%)及金红石(TiO2,金红石理论含钛量60%;中国河南省方城县有大型金红石矿床)的形式存在。

  世界钛铁矿主要集中于中国、澳大利亚、印度、南非、巴西等国家,而金红石矿主要集中于澳大利亚、南非、印度、塞拉利昂、斯里兰卡等国家。

  根据2012年美国地质调查局(USGS)公布的资料,全球钛铁矿储量6.5亿吨;金红石储量4200万吨,二者合计储量约6.92亿吨,而我国的钛资源储备约两亿吨,占到全球总储量的28.9%,钛矿储量位居世界第一。

  我国探明的钛资源分布在21个省(自治区、直辖市)共108个矿区。主要产区为四川,河北、海南、广东、湖北、广西、云南、陕西、山西等地,其中以四川储量最大,根据国家统计局统计数据,2011年我国原生钛铁矿储量达到了2.46亿吨,而四川地区储量就达到2.253万吨,占到全国储量的92%。

  四川攀枝花地区是我国最大的钛精矿产地,占国内总产量的46%;云南次之,占总产量的32%。但上述两地多为钒钛磁铁矿,品位低,杂质含量高,不适合作为海绵钛及高品质钛白粉产品的原料。2010年攀钢钒钛(000629)生产34.2万吨钛精粉。目前,以这两个地区所产钛精矿生产出的高钛渣一般品位在87%~88%,而用于四氯化钛及海绵钛生产的高钛渣一般要求其品位在90%~92%。海南及两广地区钛精矿以砂矿为主,品位较高,既可用于生产海绵钛,也可用于生产钛白粉。

  (二)全球钛精矿产销格局

  1.澳大利亚钛精矿年产量130万吨位居世界第一

  2011年世界钛精矿的产量为670万吨,相比2010年产量640万吨,同比增加了4.69%。产量靠前的国家主要有澳大利亚、南非、加拿大、印度、莫桑比克、中国、越南等国家。澳大利亚年产130万吨(TiO2计),占世界年产量的19.4%,居世界第一位。

  目前已开采的钛矿物矿床可分为岩矿床和砂矿床两大类。岩矿床为火成岩矿,具有矿床集中、储量大的特点,氧化铁含量高,脉石含量多,结构致密,分离较难。砂矿床是次生矿床,由岩矿床经风化剥离再经水流冲刷富集而成,氧化铁含量较高,结构疏松,杂质易分离。

  全球钛矿最大的生产商是英国的力拓(RioTinto)集团,主要拥有加拿大、南非和马达加斯加三个生产基地,钛铁矿年产量约140万-150万吨,2010年产量139.2万吨。其他产量比较大的生产商还有澳大利亚的Iluka,南非的Exxaro和美国的Kronos等。前六家企业产量占总产量的67%。

  2.预计未来国际钛精矿供需缺口扩大,价格仍有上涨动力

  钛精粉的需求,全球范围内来看,还是集中在钛白粉领域;据TMZI统计,全球90%的钛精矿被用来生产钛白粉,4%用在生产海绵钛,6%用在钛焊条等其他方面。

  现有的钛矿产量和需求基本平衡,未来供需缺口将现。未来现有的矿产生产量将随着储量减少而下降,新增的需求只能依赖新开发的矿产来弥补。而国外新投产一个大型矿产需要5年以上的时间。未来,新扩充的产能难以满足新增的需求。据TZMI统计,到2013年,钛精矿供给将产生明显的缺口。到2015年供需缺口缺口将达到100万吨,到2020年达到370万吨。

  随着2008年世界性金融危机的蔓延,全球经济下滑严重,下游需求萎靡,钛矿石价格大幅下跌。相对于2008年的价格高位189澳元/t,钛矿石在2009年底价格下跌了58.7%。随着世界经济的缓慢复苏和中国经济的快速增长,极大地拉动了钛矿石的需求,钛矿石价格走上了牛途。预计随着下游钛白粉新增产能的投放,将进一步增加对钛铁矿的需求,而钛铁矿供给存在缺口,价格仍可能上行。

  3.我国钛精矿供需现状

  钛精矿生产相对集中。中国近几年钛铁矿产量整体趋势向上,2010年产量突破250万吨,增速达40%。攀枝花地区是我国最大的钛精矿产地,占国内总产量的46%,云南排第二位,占总产量的32%。这两地钛精矿多为钒钛磁铁矿,品位低,杂质含量高,以攀枝花及云南所产钛精矿生产的高钛渣品味在87%左右,不适合作为海绵钛及高品质钛白粉的原料。而用于四氯化钛及海绵钛生产的高钛渣一般要求其品位在90%以上。广西及海南的钛精矿产量占20%,品质高,可以满足生产海绵钛和钛白粉的要求,但产量远远达不到需求。

  虽然我国有丰富的原生钛磁铁矿和钛铁矿砂矿,但我国的钛资源以岩矿床为主,且多是共生矿,钛资源储备多以品位较低的钛铁矿为主,而优质的金红石资源则占比较少,据统计,钛铁矿占到我国钛资源总储量的98%,而便于开采利用的金红石类型仅占2%。因此我国钛资源储备整体体现为贫矿多,富矿少;无单一钛矿,均为多金属共生矿,钙、镁杂志含量高,采选冶炼技术难度大。我国钛资源的整体品质不高。这就解释了我国虽是钛铁矿资源大国,但每年仍需进口大量的钛铁矿以确保钛工业的发展。

  中国每年需要从国外进口大量的钛精矿。2011年中国进口钛矿达227万吨,同比增长11.3%。预计2011年中国需求钛精矿500万吨以上,进口依赖度达44%左右。尤其是从越南、印度、澳大利亚等地区进口的数量较多,越南矿占我国进口总量的34%、印度矿占15%、澳洲矿占20.7%。相比较2010年从三个国家进口(越南42%、印度21%、澳洲18%)相比,从越南进口占比有所下降,主要因为2011年5月底越南政府出台了限制向中国出口钛矿的政策。越南政府之所以限制出口钛矿,主因为越南一直出口钛矿,但需要进口钛白粉等高附加值产品,越南政府希望国内企业发展钛精矿深加工工业。

  另外,我国也积极拓展从马来西亚、马达加斯加等国家的进口渠道,但短期形成较稳定的供给来源。预计未来随着越南逐渐限制甚至禁止出口钛精矿,钛精矿的供给将变得更加紧张。随着中国新增钛白产能的投放,预期未来钛精矿的依赖度将更高。

  中国钛精矿主要用在生产钛白粉。2010年,中国钛精矿实际消费量461万吨。其中,钛白粉行业的消耗量最大,占总量的83%。而电焊条行业钛精矿用量占总量的8%,海绵钛生产所需的钛精矿用量占总量的7%,钛铁合金及其他行业占总用量的2%。钛白粉行业的用量是钛矿消费的主体,所以钛白粉行业的市场波动左右着钛精矿的市场状况。

  国内钛精矿价格亦创出历史新高,未来仍有可能上行。主要受益于下游钛白粉需求的强劲增长以及越南限制或禁止钛精矿出口的政策。据越南《海关报》2月11日报道,根据越政府总理1月9日签发关于加强对矿产勘探、开采、加工、使用和出口国家管理的指示,批准目前库存的钛铁精矿出口至2012年6月30日止。而2011年进口越南钛精矿占进口总量的33%,达76.7万吨,“出口禁止令”必然加剧中国钛矿石供应紧张的局面,价格上涨可期。未来4年内,中国的钛白粉产能将由目前的220万吨/年增加到430万吨/年,年增长率14%以上,对钛精矿的需求到2015年将达到690万吨以上。再加上海绵钛、电焊条等对钛精矿的需求,预计届时钛精矿需求将达到750万吨以上。

  (三)、钛的应用——钛工业发展水平是综合实力重要标志

  钛具有密度小、比强度高、导热系数低、耐高温低温性能好,耐腐蚀能力强、生物相容性好等突出特点。简单来说,钛的硬度与钢铁相当,然而重量却只有同体积大小的钢铁的一半;跟铝相比,虽然比铝略重,但是钛的强度却是铝强度的两倍,并且钛具有耐高温性(钛的耐热性很好,熔点1668℃)和耐腐蚀性(化学性质稳定,抗强酸强碱)。

  由于钛材高硬度低密度耐高温的特性,钛被大量的应用于航空航天领域,因此被称为“太空金属”,同时,钛的耐腐蚀性,尤其是其不怕海水的特性,使得钛被广泛应用于轮船以及潜艇的制造领域,由于钛材能承受很高的压力,因此钛材制成的潜艇,可以再深达4500米的深海中航行,因此被称为“海洋金属”。

  钛及钛合金对一个国家的国防、经济及科技的发展具有战略意义,钛工业发展水平是一个国家综合实力的重要标志,被称为“战略金属”和“现代金属”。钛的主要用途和相关性质汇总如下:

  钛工业产业链有三条不同的分支:

  第一条是钛白粉工业(化工)。

  主要指从钛铁矿和金红石采选开始,通过化学过程生成化工中间产品——钛白粉,用于涂料、塑料和造纸等行业。

  第二条是钛材工业产业链(新材料)。

  从钛铁矿和金红石采选开始,制造海绵钛,然后制成各种金属产品,用于航空航天、国防和工业等领域。

  第三条是纳米钛酸钡(BaTiO3)。

  用水热法(原料是氢氧化钡和四氯化钛)生产高纯度、纳米级钛酸钡,以纳米钛酸钡为原材料生产MLCC(片式多层陶瓷电容器,Multi-layer ceramic capacitors),其代表公司为国瓷材料(300285)

  四氯化钛是钛产业链非常重要的中间产品。通过上图不难看出,四氯化钛是整个钛工业链非常重要的中间产品。如果将钛材工业分支单独拿出来的话,可以简化为以下流程:钛矿-采矿-选矿-钛精矿-富集-富钛料-氯化-粗TiCl4-精制-纯TiCl4-镁还原-海绵钛-熔铸-钛锭-加工-钛材。(如果采矿得到的是金红石,则不必经过富集,可以直接进行氯化制取粗TiCl4。)同时,四氯化钛也是氯化法生产钛白粉,水热法生产纳米钛酸钡的重要中间产品。

  (四)四氯化钛——承上启下的重要中间体

  四氯化钛,化学式是TiCl4,常温下为无色液体,在潮湿的空气中,会形成白色烟雾(二氧化钛小颗粒+盐酸液滴)。

  1.工业上主要以沸腾氯化法制备四氯化钛

  工业上,四氯化钛是用富钛渣(高钛渣或金红石)在高温下与石油焦及氯气反应制取的。工艺上主要有沸腾氯化工艺和熔盐氯化法。沸腾氯化是世界上先进的氯化技术,具有生产效率高、产量大、易实现连续生产等优点,为国内外广泛采用。熔盐氯化法主要为攀钢锦州钛业和俄罗斯所使用。二者各有优缺点。

  2.国内四氯化钛主要用来生产海绵钛

  全球范围内来看,四氯化钛主要用来生产钛白粉,根据Nandini咨询公司提供的数据,全球有90%的四氯化钛最终都用来生产钛白粉;国内,四氯化钛主要用作生产海绵钛、氯化法钛白粉、纳米二氧化钛、钛酸盐功能陶瓷、云母钛珠光颜料、钛酸偶联剂、钛系催化剂等。其中,国内用于生产海绵钛的四氯化钛占消费量的80%,用于生产钛白粉、纳米二氧化钛、钛酸盐功能陶瓷等的占20%。而世界上四氯化钛作为氯化法生产钛白粉的中间体,用于生产海绵钛的比例就相对很少。

  3.四氯化钛生产工艺和供求格局——中国与国际上有明显不同

  国际上一般采用氯化法生产钛白粉,以氯化法生产的企业都必然拥有四氯化钛生产装置,四氯化钛生产一般不单独进行,因此国际上四氯化钛的供需形势总体里看是供大于求的;而国内主要以沸腾法生产,四氯化钛的供需形势主要体现为供不应求,与全球格局有明显差异。

  据Nandini咨询公司统计,世界每年约生产922万吨四氯化钛,而每年的需求约900万吨,年平均增长率2.5%。主要的四氯化钛生产企业有杜邦、Huntsman、ISK、Kronos等。

  2010年国内四氯化钛生产企业61家,合计产能83.6万吨/年,前10家的产能占总产能的40%,生产集中度不高。中国四氯化钛生产企业主要分布在天津、河北、河南、山东、辽宁、黑龙江佳木斯、福建福州、江苏、四川、广西等地。主要因为下游海绵钛和钛白粉强劲的需求,目前国内四氯化钛供不应求。

  4.四氯化钛价格处于历史高位,未来仍将向上

  四氯化钛价格受上游钛精矿价格、下游海绵钛等价格及需求变动的影响。2011年上半年受成本推动及下游采购旺盛拉动,处于卖方市场,价格快速拉升,从年初6700元/吨涨到6-7月份的12600元/吨,涨幅高达88%。而下半年受需求转冷影响,价格又不断跳水,11月-12月价格最低只有8400元/吨,跌幅达33%。春节前后,受上游钛精矿企业开工率下滑、供应紧张的影响,四氯化钛又上演一波反弹行情

  预期四氯化钛价格长期看涨。随着钛白粉新增产能的投放,越南禁止钛精矿出口,钛精矿供给将更显紧张。同时,“十二五”期间,国家将加大对四氯化钛等高耗能高污染行业的整顿,受此影响,天津四氯化钛生产企业可能被迫搬迁,其他四氯化钛生产商将因环保压力进行技术调整或被关掉,四氯化钛产量将变得紧张,预期四氯化钛价格长期看涨。

  国别(万吨) 钛铁矿储量金红石储量合计储量合计占比

  中国20,000 - 20,000 28.90%

  澳大利亚10,000 1,800 11,800 17.05%

  印度8,500 740 9,240 13.35%

  南非6,300 830 7,130 10.30%

  美国200- 200 0.29%

  巴西4,300 120 4,420 6.39%

  加拿大3,100 - 3,100 4.48%

  马达加斯加4,000 - 4,000 5.78%

  马兰西亚- - - -

  莫桑比克1,600 48 1,648 2.38%

  塞拉利昂- 380 380 0.55%

  挪威3,700 - 3,700 5.35%

  斯里兰卡- - - -

  乌克兰590 250 840 1.21%

  越南160- 160 0.23%

  其他国家2,600 40 2,640 3.82%

  世界总计65,000 4,200 69,200 100.00%

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