新立云南省工程研究中心申请报告

新立云南省工程研究中心
申请报告
This manuscript was revised by JIEK MA on December 15th, 2012.
云南省工程研究中心
认定申请书
中心名称：云南省钛资源深加工工程研究中心
申报单位：云南新立有色金属有限公司
参加单位：昆明冶金研究院
单位地址：云南省昆明市西山区春雨路913号
邮编： 650100
联系人：周燕
联系电话：
编制单位：1.云南新立有色金属有限公司
2.昆明冶金研究院
申报时间：2012年5月
目录
一、摘要
云南省钛资源十分丰富，已探明的钛铁矿储量约5561万吨，云南已成为我国主要的钛原料产地之一，在国内占有十分重要的地位。

但目前云南省钛资源的开发仅仅停留在低层次水平的利用上，对钛资源开发的管理很不规范，环境破坏及资源浪费十分严重，经济效益极为低下，主要以生产初级产品—钛精矿为主，也生产少量的钛渣和中低档钛白粉产品。

现有钛精矿生产厂数十家，钛精矿生产企业绝大多数为个体私营小企业，每年钛精矿总产量大于40万吨，大部分销往省外，钛资源开发利用的经济效益和社会效益极不明显，全省钛行业年产值仅4亿元左右。

每年我省从外销的钛精矿获得的收入仅亿元左右，而这些原料在省外产生的效益约16～20亿元，资源优势并未完全转化为经济优势。

为加快我省钛矿资源的开发利用，根据省政府的要求，云南冶金集团股份有限公司已完成钛产业发展规划，并明确集团公司下属的云南新立有色金属有限公司（以下简称新立公司）承担整个钛产业建设项目。

“十一五”期间，新立公司走国际科技合作和产学研结合的道路，对国外先进的生产工艺、设备采用引进、吸收再创新的方式，在云南分别建成80kt/a钛渣项目、60kt/a氯化法钛白粉项目和10kt/a海绵钛项目，投资60亿元人民币全面建设钛产业，拓展生存和发展空间，建成集矿山开采、冶炼、化工和钛产品深加工等为一体的企业，培育云南冶金集团新的支柱产业，全力打造我国重要的钛工业基地，这对充分利用云南省的钛矿资源优势，实现钛产业的结构调整，转变经济增长方式，尽快将我省建设成为
我国重要的钛工业基地，提升我国钛产业链的整体水平，确保钛工业的可持续发展都显得尤为必要并具有十分重要的意义。

云南省钛资源深加工工程研究中心的建设将依托新立公司钛资源综合开发基地，通过走产学研合作的道路，对引进的大型全密闭直流电弧炉冶炼钛渣、氯化法生产钛白粉、高钙镁钛渣生产海绵钛等先进的生产技术进行消化吸收再创新，最终形成具有自主知识产权的核心技术，全面提升云南省及全国钛产业开发的工艺技术、装备水平，促进企业的自主创新能力和核心竞争能力的提高，为行业培养工程技术研究与管理的高层次人才。

通过不断完善以公司为主体、市场为导向、产学研结合的技术创新体系加快科研成果向现实生产力转化，增强企业持续创新能力。

云南省钛资源深加工工程研究中心分设不同的功能模块，主要包括高品质富钛料研发、高品质海绵钛研发、氯化法钛白粉研发和节能降耗相关技术研发四个模块，坚持运行机制企业化方针，以现代企业管理制度为基础，采取市场化运作，实现管理创新、机制创新，以符合工程研究中心产、学、研一体化发展的要求为目标，建立目标责任制、激励机制、人事管理等方面有效的管理制度。

云南省钛资源深加工工程研究中心的主要发展方向及目标为：通过引进国内外先进技术、消化吸收再创新与自主研发相结合，实现钛渣及海绵钛的冶炼技术和氯化钛白的化工技术在国内处于领先在国际上处于一流地位；通过构建平台、创造条件、激活机制，多渠道引进人才及培育人才，使该工程研究中心成为全省乃至全国钛资源深加工人才聚集地和发散地；通过技术创新带动产业提升，在新立公司在建或已建成的钛渣、海绵钛、氯化钛白产业化高新示范
生产线成功运营的基础上，推动云南省乃至全国钛资源深加工高新技术的产业化及规模化。

通过云南省钛资源深加工工程研究中心的建设，不仅能为企业的可持续发展提供技术支撑，而且也能为云南省乃至全国的钛产业的发展做出重要贡献。

二、建设背景及必要性
（一）本领域在国民经济建设中的地位与作用
钛在地壳中的含量按丰度排列，占第十位，仅次于氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁和氢，比铜、锌、锡等普通有色金属要丰富得多，约占地壳质量的%。

目前，钛资源精深加工产品主要有钛渣、钛白和钛金属系列产品(海绵钛、钛合金材料)等。

钛渣是生产钛白及海绵钛的主要原料，海绵钛是生产钛合金材的原材料。

作为三大轻金属(铝、镁和钛)之一，钛及其合金具有低密度、高强度、耐腐蚀、无磁性、无毒性、工作区宽、加工成型性好、有形状记忆、超弹、超导和储氢等特性，被广泛用于航空、航天、舰船、核能、化工、冶金、汽车、建筑、食品医疗和体育休闲等军民工业及体育用品领域，被誉为“太空金属”、“海洋金属”、“战略金属”等。

钛白作为世界上最优越的白色颜料，被广泛用于涂料、塑料、造纸、化纤、橡胶和油墨等领域，有着不可替代的地位。

因此，钛资源深加工系列产品在国防及国民经济建设中具有重要的战略意义，钛资源已成为国家战略资源。

钛深加工产品的消费量与一个国家的综合国力和发展程度成正比，世界上的主要消费国有美国、日本、俄罗斯、英国和法国等。

近年来，随着我国国民经济的快速增长，综合国力的不断增强，钛
的消费量增长速度加快，但国内高档钛系列产品在产能、技术、研发等方面都与国外有极大差距，国内海绵钛及高档钛白产量已远远不能满足我国经济发展的需求，每年需要大量进口高档的钛系列产品。

目前，世界和我国部分钛产品产能、产量及表观消费情况如表1-1所示。

表1-1 2011年世界及中国部分钛产品生产及消费情况
2020年）》将新材料技术作为八大前沿技术之一，钛作为一种重要的结构材料和新材料，对其进行全面、系统、深入的研究开发，对促进我国航空航天事业发展和国防建设具有重要战略意义。

《云南省国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》要求：“十二五”期间，云南省将重点发展基础金属特种新材料、战略金属新材料、新能源材料和化工新材料。

在重化工产业布局上，将形成滇中铜、铝、钛冶炼及深加工。

云南省钛资源十分丰富，是我国主要的钛原料产地之一，已探明的钛铁矿储量约5561万吨，在国内占有十分重要的地位。

但目前云南省钛资源的开发仅仅停留在低层次水平的利用上，对钛资源开发的管理很不规范，环境破坏及资源浪费十分严重，经济效益极为低下，主要以生产初级产品—钛精矿为主，也生产少量的钛渣和中、低档钛白粉产品。

每年我省从外销的钛精矿获得的收入仅亿元左右，而这些原料在省外产生的效益约16～20亿元，资源优势并未完全转化为经济优势。

总的来说，我省乃至我国钛资源深加工面临着一些亟待解决的问题：科研力量薄弱，投入少，现有装置规模小、工艺落后且过于分散、高耗能、高污染，深加工力度不够，新产品及特种产品大多依赖进口等现状。

因此，为提升我省钛资源深加工水平，提高钛产品附加值，从而最终提升我省甚至我国钛产业国际竞争力，保证我国国防建设及国民经济的发展，建立云南省钛资源深加工工程研究中心是极其必要的。

（二）国内外技术和产业发展状况、趋势与市场分析
1、国外发展现状与趋势
（1）富钛料生产技术发展情况
富钛料一般指TiO2含量不小于75%的钛渣或人造金红石。

富钛料是生产钛白粉和海绵钛的重要原料，因此在生产中，如何将钛精矿进一步处理，以获得TiO2含量较高的富钛料，对钛工业的发展极为重要。

用钛铁矿生产富钛料的方法主要有有电炉法、盐酸浸出法和锈蚀法等，其中电炉法是富集TiO2的经典方法，具有设备处理能力大，副产品生铁易于回收利用，“三废”易治理等优点。

电炉冶炼钛渣占富钛料生产的70%以上，在富钛料生产中的地位十分重要。

①钛铁矿生产钛渣技术的发展情况
国外钛渣生产技术水平较高，电炉设备实现了大型化和全密闭，自动化程度高，生产条件好。

国外钛渣生产能力为×106～×106t，产能最大的国家是加拿大、南非、挪威和独联体。

加拿大QIT 公司采用矩形密闭电炉熔炼钛渣，生产能力为×105t/a～×105t/a，所生产的钛渣含TiO2达80％，主要供欧洲硫酸法钛白粉厂使用。

挪威Tinfos钢铁公司是挪威的钛渣生产公司，采用圆形密闭电炉熔炼
钛渣，生产能力为2×105t/a，所生产的钛渣含TiO2达75％，主要供欧洲硫酸钛白粉厂使用。

独联体国家(俄罗斯、哈萨克斯坦、乌克兰)采用圆形半密闭电炉熔炼钛渣，生产能力约为2×105t/a，所生产的钛渣含TiO2达90％，主要用于熔盐氯化制造TiC14，作为生产海绵钛的原料。

南非是全球头号钛渣生产大国，生产技术先进，年生产能力为130×104t，主要生产含TiO285％的高钛渣，既可作为酸溶渣又可作为氯化渣。

南非里查兹湾矿物公司(RBM)是BHP Billiton P1c和Rio Tinto 2家公司的子公司(各占50％的股份)，钛渣生产能力为100×l04t/a，是全球最大的优质钛原料生产商，钛原料(钛渣和金红石)占全球的30％，钛渣销售额占RBM公司销售额的70％。

里查兹湾有2家子公司：Tisand公司(从事采选)和里查兹湾铁钛公司(从事冶炼)。

南非另一家钛渣生产公司—Namakwa公司年产钛渣能力为30×104t。

目前全球高钛渣供应商十分有限，主要有加拿大的QIT公司(索雷尔)、南非的RBM(理查湾)公司、Namakawa公司、Tincor公司、挪威的TTI公司和独联体(乌克兰、哈萨克等)，其中加拿大QIT公司生产能力最大，占世界高钛渣总产能的%，南非RBM公司次之，占%。

世界主要高钛渣生产厂家生产能力及产品用途详见下表2-1。

表2-1 世界高钛渣主要生产厂家
②人造金红石生产技术发展情况
目前世界上普遍采用的人造金红石生产工艺主要有两种；一种是以澳大利亚Iluka公司为代表的Becher还原锈蚀法；另外一种是美国Benilite公司开发的BCA盐酸循环浸出法。

目前Iluka公司使用含TiO258%～63%的钛砂矿，生产含TiO290％以上的人造金红石；在美国的科美基(Kerr—McGee)公司、印度稀土有限公司都使用BCA 工艺生产人造金红石，该工艺通常采用含54～65％TiO2的钛铁矿为原料，获得高品位的人造金红石，全部废酸和洗涤水都能再生和循环使用等优点。

另外日本石原公司开发出硫酸浸出法，石原公司以印度高品位的氧化砂矿(TiO2含量%)为原料，利用钛白废酸浸出钛铁矿，生产出含TiO290%的人造金红石。

（2）钛白粉生产技术发展情况
钛白是广泛用于涂料、塑料、造纸、化纤、橡胶和油墨等领域的白色颜料，分为金红石型（R）和锐钛型（A）两种。

涂料工业多用R型，造纸和化纤工业多用A型，在世界钛白销售总量中，金红石型约占85%。

全世界90%以上的钛原料用于生产钛白粉，钛白按生产工艺分有硫酸法钛白和氯化法钛白两种。

氯化法钛白技术密集，粒度分布窄，产品质量高，只能生产金红石型产品；硫酸法钛白技术既能生产金红石型（R）也能生产锐钛型（A）产品，但产品整体质量不如氯化法生产的钛白粉。

目前，国际钛白粉生产中氯化法生产工艺已占主导地位，占世界总产能的65%，硫酸法生产工艺仅占世界总产能的35%，并有逐步
被先进的氯化法生产工艺所取代而减少的趋势。

美国杜邦公司是目前氯化法钛白粉生产技术最先进的公司，该公司于1956年首次开始使用该技术。

国际最先进的氯化法生产装置已经发展到单线装置产能以100～120kt/a作为主流型态，最新技术则达到单线能力150～200kt/a，最小经济规模的单线能力为50～60kt/a。

目前全球钛白粉的前6大生产商全部为跨国或跨洲的集团型公司，如表2-2所示：
表2-2 全球钛白粉产能、分布情况表
（3）海绵钛生产技术发展情况
钛的冶炼提取技术是引起钛合金原料成本居高不下的主要原因。

1910年亨特(Hunter)首次用钠还原TiCl4制取了纯钛。

1940年卢森堡科学家.克劳尔(Kroll)用镁还原TiCl4制得了纯钛，目前，镁还原法已成为海绵钛生产主流技术。

尽管传统的Hunter法和Kroll 法等方法固然工艺成熟、质量稳定，但因为制造成本高，矿石利用率低等原因，严重制约了钛在汽车、体育、化工和建筑等民用领域的应用。

对此，各国纷纷加大在钛冶炼提取方面的研究开发。

近年来钛及钛合金的快速发展和广泛应用，促进了各大国际海绵钛生产公司纷纷扩大生产规模。

目前国际上主要有八家大的海绵钛生产企业(年产能在10kt以上)在生产海绵钛，分别是美国的Timet、ATI，日本的住友钛和东邦钛两家企业，独联体的三家钛镁联合企业和中国的遵义钛厂。

美国Timet在2008年将海绵钛的产能提高到13kt。

而ATI是于2006年开始恢复原海绵钛厂生产，2006年该厂的海绵钛产量达到。

多年来，两家公司生产的海绵钛仅供自用，不足部分从国外进口。

2006年年初，美国ATI公司宣布，耗资亿美元在美国犹他州新建一座海绵钛生产厂，产能为11kt/a，ATI宣布将位于纽约州的海绵钛工厂产量提高到a。

乌克兰的ZTMK海绵钛厂过去由于设备老化，于1994年关闭，1998年又重新开始生产。

2004年该厂的产量达到6kt，2006年的产量增加到近9kt。

该国钛需求的急剧增长主要由于内需用钢铁添加原料以及下游板坯生产企业用量的增加。

哈萨克斯坦的UKTMP厂是独联体最晚建成的海绵钛厂，该厂的设备先进，技术优良，自建厂以来，一直出口供国外航空用优质海绵钛，截止2006年产能达18kt。

俄罗斯Avisma于2005年完成与VSMPO厂的合并重组，按照VSMPO-Avisma公司的发展规划，在2010年前扩大海绵钛产量达到年产44kt；海绵钛出口量增大倍，达到年出口。

为适应市场需要，满足全球航空工业的扩产以及中国为主的一般工业用钛的增长，日本两大海绵钛厂扩建了各自的生产规模，2008年的海绵钛总产量达到38kt，比2007年增长3%。

2、国内发展现状及趋势
（1）富钛料生产技术现状及趋势
我国钛矿富集基本采用的是电炉熔炼法，电炉熔炼法基本采用敞口交流炉，是典型的高能耗、高污染的行业，与国外先进的直流电弧炉冶炼技术相距甚远。

同时电炉熔炼法所生产的钛渣品位低，钙镁含量难以满足氯化法钛白的原料要求，而盐酸浸出生产富钛料的湿法生产方法在我国还不成熟，尚无大型工业化生产经验，这进一步阻碍了我国生产高档金红石型钛白粉的道路。

我国约有高钛渣电炉30多座，电炉容量400～6300KVA，一般为1800～2200 KVA，高钛渣生产能力估计在10万吨/年以上，主要集中在云南。

目前我省用于高钛渣熔炼的矿热电炉大约17座，分布在武定（2座）、禄劝（1座）、富民（3座）、禄丰（3座）、漾濞县（2座）、陆良县（4座）和曲靖（2座）等县市，电炉功率一般为1800KVA，其生产能力约为5～6万吨/年，实际年产量在4万吨/年以上。

总的来说，国内钛渣行业现状为：生产工艺技术及设备落后、生产规模小、炉子多、容量小、产量低、品种单一、耗能大、污染严重、技术落后，是典型的高能耗、高污染的行业。

与国外相比，在产能和生产技术上都有较大的差距（见表2-3），已远不能适应高钛渣产业发展的需要。

目前，国家已出台一系列产业政策措施，目的就是加大对高能耗、高污染和资源型行业的布局和产品结构调控力度，严格市场准入，鼓励企业自主创新，加快落后企业退出市场。

表2-3国内外钛渣生产设备比较
未来几年，我国钛渣生产将呈现以下几方面的趋势：
①加快酸溶性钛渣及高钛渣的发展进程，生产品位为75～80%的酸溶钛渣和85%以上的高钛渣，实现“以渣代矿”的精料方针。

由于目前国内硫酸法钛白粉厂未使用富钛料（钛渣或人造金红石）作为原料，低品位的钛铁矿成为主要的钛原料，导致国内钛矿工业发展处于较低水平。

由于环保和经济等原因，国外的硫酸法生产也大量使用80%以上的高钛渣原料，而我国却没有一家使用高钛渣，因此，国内硫酸法工厂采用酸溶性钛渣将会随着环保压力及综合经济效益的改善而出现较快的增长。

由于氯化法钛白粉工艺必须使用天然金红石、人造金红石或85%以上品位的高钛渣，因此我国要发展氯化法钛白粉技术，发展人造金红石或高钛渣是不容置疑的。

②不断提高产品质量，降低成本，提升国际竞争力。

由于国内钛矿普遍规模小、产品质量差，在新的矿源不能稳定开采之前，国内钛矿供应在质量和数量两方面还不能满足钛资源综合开发的需求。

随着世界一体化的发展，国外钛矿（如澳矿、东南亚矿等）的进入将成为一种必然。

国内钛矿供应商必须不断降低成本，提高产品质量。

③加强行业战略联盟，实施一体化战略，确立在世界钛矿市场上的优势。

世界钛矿产能的相对集中加剧了钛原料市场的一体化，为改变目前我国钛矿生产高度分散的局面，尽快提高我国钛原料生产的集中度，将成为今后一段时期我国钛矿产业的发展目标。

（2）钛白粉生产技术现状及趋势
截至“十一五”末，我国已是世界第一大钛白粉生产国和消费国，我国钛白生产厂家约70家，生产能力已达到230万吨，但其中氯化法钛白产能仅3万吨（单线年产万吨），占国内产能的%，2011年全年我国生产钛白粉万吨；全年进口万吨，出口21万吨；国内表观消费量万吨，产能过剩近30%。

目前我国基本采用高污染、高耗能、产品质量低和自动化程度低的硫酸法生产钛白粉，而当前国外钛白粉工厂大部分都已采用工艺技术先进的氯化法生产工艺，全球产能氯化法已占65％，国外占比更高。

据了解，2011年上半年由于国际钛白粉市场供不应求，我国出口量激增，钛白粉价格大幅提高，行业整体利润率较高。

在这种情况下，国内企业投资热情高涨，据统计，眼下全国拟建和正在建设的硫酸法钛白粉产能达到150万吨以上，氯化法钛白粉产能也达到了67万吨。

到2015年，新建项目全部竣工投产后，产能将达438万吨。

尽管氯化法成本较高，技术难度大、设备要求高，但副产物很少，环保，自动化程度高，产品质量高。

另外，随着各国环境意识的日益增强，以及钛白粉用户对产品质量要求的日益提高，硫酸法生产钛白粉的工艺将逐步被先进的氯化法生产工艺所取代，因
此氯化法钛白生产备受关注，国内已经启动了几个氯化法钛白粉生产项目，尤其是新立公司的氯化法钛白粉项目备受关注。

总的来说，国内现在基本采用硫酸法工艺生产钛白粉，总产量大，但产品档次低、产品附加值低、污染大、自动化程度低、能耗高、企业规模小且分散，单线产能小。

目前仅锦州钛业有限公司有一条单线万吨、总产能3万吨的氯化法钛白装置在成功运行，但该装置无论在技术等级、生产规模、工艺完整性和产品质量等方面都与国际先进技术水平有很大距离。

另外，科研投入小、产学研联系不紧密等也制约着我国钛白粉行业的产业升级。

（3）海绵钛生产技术现状及趋势
“十一五”以来，我国海绵钛的生产和消费均呈现出快速增长态势，但生产仍然满足不了国内市场需求（见表2-4）。

产量由2005年的万吨增加到2009年的万吨，年均增长63%；表观消费量由2005年的1万吨增加到2009年的万吨，年均增长61%；2009年，消费缺口达5%。

表2-4 “十一五”我国海绵钛生产消费情况一览表
的市场前景。

近几年来，我国海绵钛生产技术已取得较大突破，但相对于国外先进海绵钛生产技术仍存在产品品级率低、能耗高及三废高等缺点,据我国钛协会统计数据显示，我国零级海绵钛的生产比例是40%，日本和独联体生产零级海绵钛的比例是70%；我国目前不能批量生产“90”级海绵钛，独联体生产“90”级海绵钛的比例是20%至30%，由此可见，我国高品质海绵钛生产比例之小。

提升我国高品质海绵钛生产技术已迫在眉睫，产业升级刻不容缓。

（4）国内发展现状及趋势小结
总体来说，经过多年的发展我国钛产业确实取得令人瞩目的发展，但与美、日、俄相比，我国还是后进者。

其主要表现在产业的聚集度不够、总产能大但单线产能小、上下游企业之间缺少实质的有机联系、自动化程度低、高耗能、高污染、产品档次低、附加值低、产品品种单一和企业自身的素质需要进一步提高等方面。

因此，钛资源深加工工程研究中心的建立在为企业的可持续发展提供技术支撑的同时，也能为我国的钛产业升级做出应有的贡献。

（三）本领域当前急待解决的关键技术问题
1、高品质富钛料生产技术
富钛料一般指TiO2含量不小于75%的钛渣或人造金红石。

富钛料是生产钛白粉和海绵钛的重要原料，因此在生产中，如何将钛精矿进一步处理，以获得TiO2含量较高的富钛料，是本领域急待解决的关键技术问题。

用钛铁矿生产富钛料的方法主要有有电炉法和盐酸浸出法。

（1）大型密闭直流电弧炉钛渣冶炼技术
目前，大型密闭直流电弧炉冶炼钛渣技术在钛渣冶炼行业处于
领先地位，具有技术含量高、环境污染低、经济效益好和辐射带动作用强的特点。

大型密闭直流电弧炉无疑是钛渣冶炼技术的发展方向，但国外掌握大型密闭直流电炉冶炼钛渣技术的公司一直对我国进行技术封锁，国内尚无该技术的应用，因此我国钛工业中对大型密闭直流电炉冶炼钛渣技术的研究还存在许多不足，急需进行大量的引进、吸收和消化研究工作。

（2）酸浸制备人造金红石技术
氯化法钛白粉工艺必须使用天然金红石、人造金红石或85%以上品位的高钛渣，由于我国缺乏天然金红石资源，因此要发展氯化法钛白粉技术，发展人造金红石或高钛渣是不容置疑的。

高钛渣在制造过程中不能去除钙、镁成分，钛矿原料中的钙、镁成分会在制造过程中富集，因此使用钙、镁含量过高的钛矿原料所生产的高钛渣，是不能应用于目前的沸腾氯化法钛白工艺的。

为了能够发展氯化法钛白制造技术，能够除去原料中钙、镁成分的人造金红石技术成为本领域急待解决的关键技术问题。

2、氯化法钛白粉生产关键技术
随着全球环保法规日趋严格，以及钛白粉用户对产品质量要求的日益提高，硫酸法生产钛白粉的工艺逐步被先进的氯化法生产工艺所取代。

由于氯化法钛白粉生产在技术上有一定难度，基本由少数几个大公司所垄断，为了突破这一技术垄断，推进我国氯化法钛白粉的产业化建设，解决氯化法钛白粉生产中的关键技术刻不容缓。

（1）沸腾氯化制取四氯化钛技术
目前国内氯化炉大多为有筛板型，容易造成物料粘结在筛板上，造成堵塞；炉体直径普遍偏小，无法满足大的产能需求；且氯。