《十四、五》中国有色金属锆产业高质量发展设想

《十四、五》中国有色金属锆产业高质量发展设想

刘长河 教授


1. 全球锆英砂的储量、供需情况

全球锆资源储量73000万吨(以65%zro2计),澳大利亚储量最多。

据分析2023年之前锆资源供给量有下降趋势,未来来自南非洲的锆矿量会大于产自澳大利亚的锆矿,需求增长依赖全球新的锆矿项目启动会促使锆矿的生产能力增加,预计2025年后锆矿供给量较充足《TZMI资料》。据瑞道网的资料全球的锆英砂产量在150万吨(以ZrO265%计),实际产量在120-150万吨之间。我国进口锆英砂总量大约65万吨,占全球总产量的43.33%。精矿和中矿进口的海关分别如下:精矿主要通过青岛、厦门、南京海关进口,中矿通过厦门、湛江、海口海关进口。


1.1全球锆英砂的生产能力和实际产量

全球的锆英砂主要产于澳大利亚、南非、肯尼亚、莫桑比克。我国海南省的资源已经开采的枯竭了。仅剩下村舍占地的区域有一点,已经不适合开采。实际当地的资源没有产量。海南省的产量基本是进口中矿在海南选出来的精矿。据有关报道锆矿的产量逐年下降趋势,开采的成本升高,年产150万吨锆矿已经是最大的产量了。


1.2锆英砂的用途

全球锆英砂产量150万吨,以实际消耗135万吨计,国内消耗占48%,国外消耗占52%。国外生产金属锆的资源消耗仅占4.1%.为中国消耗的2倍,还生产锆铁合金,高端的陶瓷耐火材料消耗较多。全球锆资源各行业消耗总量135万吨。

国内以硅酸锆形式低端应用占资源的54%是主要的,用于生产锆铪产品的资源仅占2%。与国外应用的领域对比国内消耗在高端陶瓷锆珠、高级耐火材料、化学锆、冶金等方面的应用还有差距。这种差距不是简单的锆矿消耗数量差,可能反应的是应用技术上的差距,很值得行业重视的。


1.3中国对锆资源的需求拉动价格攀升

中国是消耗锆资源的大国几乎占消耗总量的50%,锆资源100%进口,而且有逐年增加的趋势,加之近几年锆矿产量有所减少拉动锆矿一路飙升目前65%的锆英砂价格含税已达到12500元吨。 进口的精矿和中矿主要来自如下国家:


1.4放宽锆英砂进口的标准减低放射性豁免值

国内锆产业所需的锆矿100%依赖于进口,锆矿的供应会影响锆产业的发展和生产成本,直接影响锆生产企业的经济效益。今年就发生因锆矿的放射性豁免值1.0BQ/kg较低,有多个港口锆矿到货而无法进关,辗转其它港口才进关,一度影响原料的供应和价格提升波动。为长久之计应该研究适度放宽锆矿的放射性豁免值,疏通锆矿进口渠道,加强国内锆矿的储备,保证锆产业健康发展。


2. 我国锆产业链

我国的锆产业以锆英砂的应用而论主要是低端的硅酸锆占54%和原料产业氧氯化锆占31%,合计占85%。低端产品尽管附加值低,但是产量大产值占比也比较大。冶金产品锆铪附加值高,尽管产量很少占比达19.10%。应该注重高端产品的发展和生产的开拓。

锆英砂直接氯化的绿色工艺技术路线可以生产锆产业的几乎所有中高端产品,硅锆一体化应用技术路线节能减排是行业发展的方向。


3.《十四、五》中国有色金属锆产业高质量绿色发展设想

3.1节约资源发展综合利用的绿色工艺技术路线

锆资源有限我国基本不产锆英砂,全部依赖进口。产业路线图看出只有锆英砂直接氯化生产四氯化锆和四氯化硅的技术路线资源利用充分,节能减排,几乎可以生产锆产业的中高端产品,工艺过程回收率高于碱法生产,又避开碱熔法的硅渣和废酸处理难题是一条绿色技术路线,应该积极鼓励发展。

3.2提高铪资源的利用率和加大存储 国内消耗的锆资源出南通国核维科、东方锆业有限公司利用氧氯化锆生产核级锆铪提取铪外,其它企业基本上没有提取铪,铪全部浪费掉。特别是用于生产硅酸锆占的比例大铪浪费掉非常可惜。铪的熔点2222℃、氧化物熔点2900℃可以制造耐高温的炉衬火法高温提纯石墨用于多晶硅行业,铪添加在镍基合金钢中可提高合金钢的强度耐高温抗蠕变性能制造飞机发动机的涡轮叶片提高使用温度,钢中添加千分之的锆铪就可以细化晶粒结构提高钢的强度生产防弹钢推动国防工业发展,铪应用在高科技的产品开发上很有战略意义。铪资源有限创造无限,锆产业应该积极进行产品生产技术路线的创新和锆产品的设计开发上制定有效的激励措施回收铪,加大储存。

3.3提高产品档次高质量发展 中国是锆产品生产大国,但不是强国。从锆产业链图和大数据可以看出锆资源用于低端顾产品的硅酸锆消耗资源占54%,产品工艺简单附加值低。未来完全可以用其它高附加值的产品替代;而高端产品产量少产值少,要注重开发满足化工、核电、军工、海洋舰船发展的需要高端陶瓷产品、金属和高温合金,以国产代替进口促进国内核电、军工、化工等行业对锆产业高端产品的需求,促进健康发展。

3.4锆产业《十四、五》的发展目标 立足国内市场拉动和实现强国强军梦的发展目标和需求设计主要锆产品的发展目标。 核级锆2000吨/铪30吨 工业锆5000吨 氧氯化锆22万吨 开发锆的高端产品纳米氧化锆、超细氧化锆等陶瓷新材料、高级耐火产量。减少普通硅酸锆、脱硅锆的产量。


4.加强锆产业的技术创新

技术创新推动锆产业的高质量绿色发展的动力。傱观近十年锆产业的技术进步和取得的经验,认为锆产业应该确立行业的发展课题引领行业发展,推动资源利用、节能减排绿色发展。提高生产能力生产装置实现大型化,实现低成本高质量发展参与干基生产竞争。建议确立的课题如下:


4.1锆硅资源的一体化应用项目的大型化和需要解决的技术问题

锆英砂直接氯化生产四氯化锆和四氯化硅是一条锆产业绿色发展的技术路线。目前的工业装置已实现工业化建成了∮200、∮400、∮850的工业生产装置。尚需要解决生产装置生产能力小、反应区石墨管冲刷和腐蚀使用寿命短更换频繁造成成本高和电耗较高的问题使技术更为先进。但是要以此技术代替碱法生产氧氯化锆还需要进行大型化装置的技术攻关;利用同步氯化的理论设计新型的硅锆同步氯化的大型氯化炉,提高生产能力。目标锆英砂直接氯化生产四氯化锆和四氯化硅氯化炉直径≥1000mm; 采用同步氯化技术开发大型硅锆一体化氯化炉直径≥2000mm。主要承担课题的单位:锦州中特电炉有限公司、新疆特变有限公司。


4.2从四氯化锆中回收铪资源和应用研究

铪资源的紧缺极具战略意义和其回收困难的种种原因把回收铪资源的课题应立为行业发展的重要课题。鉴于以四氯化锆为原料生产工业锆的生产能力不断扩大,生产能力达到1000吨以上生产集中和技术上采用熔盐提纯四氯化锆生产海绵锆的工艺技术特点,为从四氯化锆中提取部分铪创造了条件。提出借鉴熔盐分离锆铪的技术在四氯化锆提纯的过程中研究回收部分铪生产富铪的四氯化锆,目标是富铪四氯化锆中含四氯化铪≥30%。课题提出和承担单位:锦州中特电炉有限公司、宝钛锆业有限公司、朝阳东方锆业有限公司。 在国内有大量铪生产的基础上建议国家各相关部门要积极开展铪应用的研究确立相关的课题。


4,3节约资源减少污染放射性废渣的集中处理项目

锆产业《伴生放射性矿开发利用环境辐射限值》生态环境部出台即将执行的标准只是规定了排放废液和气体中放射性含量的标准,但生产过程产生的废渣还是没有排放标准,如何达标排放依然是个问题。气体排放只能当地净化处理无法积累回收,但是锆放射性含量的液体比如氯氧化锆生产的母液、四氯化锆熔盐提纯的废盐含放射性浓度较高,在生产能力大。生产其也集中的条件下,可以实现建设规模企业集中处理。凡生产能力大的企业、区域和一定运距的企业可以集中建立放射性废物处理资源回收工厂,形成生产规模,实现集中处理回收有价元素锆、釷、鐳、铀等,降低处理成本,变有毒有害废渣废液为一般工业废渣。处理后少量渣集中堆存减少放射性污染点,化减放射性污染的范围。随着锆产业的发展放射性污染防止处理必须引起国家和行业的充分重视。


( 2019.12.19  锦州 )