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钛材产业链研究介绍-上游

瑞鹏资产 吴珂馨

2023年9月苹果公司发布了最新的手机产品iPhone 15 Pro,新机型最大的亮点就是采用了航天级别的金属材料钛作为边框、按键和接口,苹果公司声称这种材料耐摔且轻盈,兼顾了产品的重量和强度。更有网友对手机进行了拆解、在高温炉内进行加热熔化以检查其真实性,结果显示苹果确实采用了钛材料的边框、电源键和USB-C充电环。由于钛加工高昂的成本以及复杂的工艺,一般的手品牌较多采用铝合金材质,至今为止,“苹果”是唯一一个使用钛金属材料的品牌。

钛属于难熔稀有轻金属,白色光泽,具有重量轻、强度高、耐腐蚀的特征,熔点为1668℃,沸点为3287℃,密度为4.506 g/cm³,高强钛合金强度与高强钢相当,但密度大概只有一半。钛在自然界的含量相对丰富,但由于其存在分散并难以提取的问题,因此被认定为一种稀有金属。钛的矿石主要有铁钛矿以及金红石,而这两种矿产广布于地壳和岩石圈中,可以说钛几乎存在于自然界所有的生物和环境中。本文将从整个钛产业链上游的介绍开始,希望使读者对钛行业能够有更近一步的认识和了解。

钛产业链上游为钛矿开采和冶炼,中游为钛产品的加工,下游为应用市场。上游企业的原材料为铁钛矿和金红石,在开采得到原材料后需要进行粗选、精选等工艺流程得到天然的钛精矿,再通过冶炼获得海绵钛,由海绵钛经过熔铸或添加中间合金得到钛锭或钛合金铸锭,中游企业则采用锻造、轧制等技术处理生产出各种形态的钛材产品,最后应用于化工、航天航空、医药、电力等行业。

也可以将钛产业链分为有色金属和化工涂料两条,但都共用原材料,有色金属链为:钛精矿→四氯化钛→海绵钛→钛锭/钛合金→钛材;化工涂料为:钛精矿→四氯化钛→钛白粉,钛白粉的应用领域也十分广泛,包括:涂料、造纸、医药等各个行业。(上中游的工艺流程大致为:钛铁矿经选矿工艺后成为钛精矿,钛精矿经熔炼为钛渣或经湿法冶金处理为人造金红石或富钛料,钛精矿或酸溶性钛渣作为硫酸法钛白的原料,与浓硫酸酸解后生产钛白粉,氯化钛渣或人造金红石经氯化后生成四氯化钛,再用镁高温还原生产海绵钛,海绵钛经高温熔融为钛锭,即可进一步加工成钛材。)

一、上游分析

1.原材料

钛在地球上的储量十分丰富,但工业应用的主要还是铁钛矿(FeTiO3)和金红石(TiO2),我国是世界钛资源大国,据美国地质调查局(USGS)公布的数据显示,澳大利亚钛资源储量位于世界第一,其次为中国,我国在铁钛矿的储备上位于世界第一,在金红石的储备上较为缺乏。目前国内钛矿储量主要以钛铁矿、钛铁砂和金红石为主,据我国自然资源部数据显示2022年原生钛(磁)铁矿为9551.82万吨且集中分布在四川省,钛铁砂矿为1600.68万吨,云南省居多,钛矿金红石的储备为220.46万吨,主要分布在湖北、云南和陕西。

2.加工工艺

由钛矿到钛精矿需要经过选钛的工艺流程,一般来说有以下几个步骤:矿石粉碎→矿石浸出→矿浆处理→精选→磨矿→磨尾等步骤。一般来说原生钛铁矿中的钛大部分以独立钛铁矿形式存在,少量以钛磁铁矿形式与磁铁矿共生,难以分离,另外还会有不定量的金红石和其他矿物质,因此,在选矿过程中需要根据钛矿赋存状态的不同采取不同的精选方法,将钛铁矿从原生钛铁矿中提取出来,常见的精选方法包括磁选、重力分选(重选)、浮选、电分选等。

重力分选,顾名思义利用重力作用对钛矿矿石进行分离和浓缩,用该方法选钛的完整步骤一般为矿石破碎、磨矿、重选、中选、精选、磨尾等环节。其中,重选环节是关键步骤,通过选矿设备对矿石进行重力分离以提高其精度,在重选过程中,矿石被分为重矿和轻矿两部分,重矿含有较高的钛矿矿物,轻矿则含有较低的钛矿矿物。中选是对重选后的重矿进行中间品位的分选,在中选过程中,重矿被分为高品位矿和低品位矿两部分,通过中选来提高上一步重矿的品位。最后一步为精选,精选是对高品位矿进行进一步的分选和浓缩,在这一环节高品位矿会被分为精矿和尾矿,精矿含有更高的钛铁矿物,尾矿则较低,其他选钛方法的大致步骤也是这样,不过是根据原始粗矿中成分的不同对磨矿之后的钛矿采取不同的精选方法。

磁选法的原理是利用钛铁矿物和其他矿物磁性的差异进行分离,先经过初步的破碎、磨矿之后,通过磁选将钛铁矿和其他矿物分离;电选法的原理是利用钛铁矿和其他矿物的导电性差异进行分离,当精粗矿中在含有钛铁矿、金红石外还有其他非导电矿物时可采用电选分离。

浮选法是利用钛铁矿和其他矿物的浮力差异进行分离的方法,用于原生含钛铁矿石的分选,特别是在选别细粒级含钛矿石发挥巨大作用,有时也用于粗精矿的精选中,一般在选矿中会结合多种方法进行分选,主要的选矿工艺流程有“重选—强磁选—浮选”和“重选—强磁选—电选(选别前除硫)”两种,选矿过程中要严格按照分粒级入选,采取不同工艺流程。

3.代表企业介绍

由于我国钛矿分布的地域特点,国内钛矿龙头企业矿区均位于攀西地区。我国钛矿生产企业主要为以下四家龙头:攀钢钒钛、龙佰集团、安宁股份、重钢西昌。攀钢钒钛位于四川攀枝花市,是鞍钢集团的控股子公司,也是对我国开采行业具有开创性历史意义的国有企业,是国内生产钛精矿的龙头企业。龙佰集团前身是1975年成立的焦作市化工厂,主要从事钛精矿和钛白粉的生产,2016年合并四川龙蟒钛业后成为钛白粉龙头企业,红格矿区为其主要原矿来源,2022年自有矿山钛精矿产能为142万吨每年,根据公司公开信息,公司将在未来重点扩大原矿采选业务,未来两年有望实现自有矿山钛精矿年产量248万吨。安宁股份位于四川省攀枝花市,2020年4月17日上市。重钢西昌矿业有限公司(原太和铁矿),为中国宝武钢铁集团下属宝武资源公司在西南片区的生产基地,与攀枝花、红格、白马并称“攀西四大钒钛磁铁矿”,且拥有国内领先水平各种采选设备784台套,与国内多家科研院所合作,目前已经拥有了非常成熟的多元化的钛生产体系。如下,表1我国国内主要的钛精矿生产商,2022年我国钛精矿总产量为745万吨,以下四家产量约为390万吨,占全国比例为53%,行业集中度比较高。

4.市场分析

尽管我国钛资源储备量大、存在众多钛原料生产企业,但多为品位较低的原生矿,大多为多金属共生矿,分选难度大,综合利用率低,产量和质量与国内需求不匹配,因此每年需要从国外进口大量的精矿,中国对高品位优质钛矿的需求主要依赖进口,进口依存度高达40%。根据中华人民共和国海关总署数据显示,我国2021、2022年钛砂矿及其精矿的进口量分别为3,796,756、3,464,763吨,2023年1-10月的进口量为3,517,088吨,同比增长23.45%。我国主要的进口来源国为:莫桑比克、肯尼亚、越南、美国和挪威等。

 

近五年钛矿价格总体震荡上行,2018年至2023年,国内钛矿、进口钛矿、金红石价格均呈现上行趋势,国内钛矿价格平均在1000元/吨-2000元/吨的区间,进口钛矿价格大约从每吨200美元涨到400美元,金红石价格从4,000元每吨涨到13,000元左右,主要是受到国内外钛白粉等钛矿下游产品需求的恢复,以及海外钛矿资源面临枯竭的影响,另外,国家出台的相关环境政策导致部分国家限制采矿活动,新增产能稀缺,有专家表示,在未来几年内,我国仍面临着钛矿自给不足,依赖进口的局面。(图片来源:国信证券)


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