鋯板、鋯管、鋯棒等鋯合金材料的應(yīng)用及核級(jí)鋯材需求分析
發(fā)布日期:2019-3-5 22:12:11
一、鋯的簡(jiǎn)介
鋯(Zirconium)的元素符號(hào)Zr,位于化學(xué)元素周期表中IV-B族,它的原子序數(shù)是40,是一種銀白色的過(guò)渡金屬。鋯的表面易形成一層氧化膜,具有光澤,故外觀與鋼相似。有耐腐蝕性,但是溶于氫氟酸和王水;高溫時(shí),可與非金屬元素和許多金屬元素反應(yīng),生成固體溶液化合物。鋯的可塑性好,易于加工成板、絲等。鋯在加熱時(shí)能大量地吸收氧、氫、氮等氣體,可用作貯氫材料;鋯的耐蝕性比鈦好,接近鈮、鉭。
鋯主要以礦物形式存在于自然界,鋯在地殼中鋯的含量居第20位,比常見(jiàn)的金屬銅、鉛、鎳、鋅多,卻被稱為“稀有金屬”,是因?yàn)橹迫」に囕^為復(fù)雜,不易被經(jīng)濟(jì)地提取。另外,在已發(fā)現(xiàn)的40多種鋯鉿礦床中,具有工業(yè)開(kāi)采價(jià)值的只有10種左右,用于工業(yè)生產(chǎn)的僅有鋯英石和斜鋯石兩種。
二、鋯資源儲(chǔ)量豐富、供應(yīng)集中
據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)統(tǒng)計(jì),全球鋯儲(chǔ)量51百萬(wàn)噸、基礎(chǔ)儲(chǔ)量77萬(wàn)噸(以ZrO2計(jì)),其中澳大利亞和南非擁有世界上最大的鋯英砂儲(chǔ)量,儲(chǔ)量占比分別占44.6%和25.0%,基礎(chǔ)儲(chǔ)量占比45.45%、18.18%。我國(guó)資源儲(chǔ)量相對(duì)比較缺乏,儲(chǔ)量和基礎(chǔ)儲(chǔ)量進(jìn)展世界的0.98%和4.81%。
鋯英砂主要產(chǎn)地集中于澳大利亞、南非Richards Bay Deposit 地區(qū)、美國(guó)佛羅里達(dá)以及非洲的莫桑比克和亞洲的印度尼西亞、越南、印度等。目前世界年產(chǎn)鋯英砂在125-130萬(wàn)噸之間。澳大利亞是世界第一大鋯英砂生產(chǎn)國(guó),目前占世界市場(chǎng)份額總量1/3 以上。南非是世界第二大鋯英砂生產(chǎn)國(guó),產(chǎn)量?jī)H次于澳大利亞,目前占世界市場(chǎng)份額總量約1/3。
中國(guó)鋯英砂產(chǎn)地主要分布在海南的文昌和萬(wàn)寧、廣東的湛江,年產(chǎn)量約為2萬(wàn)噸。加工粗砂的能力為4-5萬(wàn)噸。國(guó)內(nèi)只有海南文昌的鋯英砂精礦的品質(zhì)最好,萬(wàn)寧和湛江主要生產(chǎn)普通鋯英砂。從地區(qū)消費(fèi)結(jié)構(gòu)來(lái)看,中國(guó)和歐洲是主要的鋯消費(fèi)地區(qū),各占約30%。
三、鋯應(yīng)用領(lǐng)域廣泛、金屬鋯僅占3%-4%左右
鋯英砂是生產(chǎn)鋯制品的最初原料,可用于生產(chǎn)硅酸鋯和氯氧化鋯,而氯氧化鋯是生產(chǎn)碳酸鋯、硫酸鋯、二氧化鋯、復(fù)合氧化鋯、金屬鋯等鋯制品的主要原料,復(fù)合氧化鋯則是生產(chǎn)氧化鋯結(jié)構(gòu)陶瓷的主要原材料。
鋯的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,主要以硅酸鋯、氧化鋯的形式應(yīng)用于陶瓷、耐火材料等領(lǐng)域,這部分的應(yīng)用占鋯消費(fèi)的90%以上。另外,由于金屬鋯具有優(yōu)異的核性能,它的熱中子吸收截面小,僅為0.18×l0-28。鋯及其合金的一個(gè)重要用途就是作為核動(dòng)力反應(yīng)堆的燃料包覆材料和其他結(jié)構(gòu)材料。因此,鋯及鋯金的研究與發(fā)展是與核工業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)聯(lián)的,最初是用于核動(dòng)力艦船,后來(lái)則大力發(fā)展原子能發(fā)電站。鋯是一種活性金屬,對(duì)氧有很高的親合力,這就導(dǎo)致在室溫的空氣中會(huì)形成保護(hù)氧化膜,這層保護(hù)氧化膜使得鋯及其合金具有優(yōu)良的抗腐蝕性能。具有優(yōu)異耐蝕性的鋯對(duì)很多腐蝕介質(zhì)有很強(qiáng)的抗力,同時(shí)又具有良好的力學(xué)和傳熱性能,以及顯著的成本優(yōu)勢(shì),使它成為當(dāng)今石油化工領(lǐng)域優(yōu)異的耐蝕結(jié)構(gòu)材料。工業(yè)鋯產(chǎn)品廣泛用于各類耐蝕工藝設(shè)備中,主要應(yīng)用包括壓力容器、熱交換器、管道、槽、軸、攪拌器及其它機(jī)械設(shè)備以及閥、泵、噴霧器、托盤(pán)、除霧器和塔襯料等。
據(jù)統(tǒng)計(jì),僅有3%-4%左右的鋯被加工成金屬鋯(或稱海綿鋯)的形式,再進(jìn)一步加工成各種鋯合金,應(yīng)用于核燃料組件或者普通工業(yè)領(lǐng)域。從加工難易程度、工藝水平、科技含量等方面而言,金屬鋯制品處于產(chǎn)業(yè)鏈最高端。鋯制品的應(yīng)用領(lǐng)域如下表所示。
我國(guó)鋯產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu),為了便于行業(yè)內(nèi)的協(xié)調(diào)和政府的管理,按專業(yè)特點(diǎn)將鋯行業(yè)分為五大產(chǎn)業(yè),分別為鋯英砂采選、硅酸鋯(鋯英粉)加工、化學(xué)鋯制品生產(chǎn)、電熔二氧化鋯生產(chǎn)、鋯冶煉和加工等五個(gè)單元我國(guó)鋯的消費(fèi)結(jié)構(gòu)中,陶瓷占63.09%,化學(xué)鋯(不包括鋯金屬)占22.08%,電熔鋯占8.04%,金屬鋯占3.63%。
四、金屬鋯及下游產(chǎn)業(yè)鏈分析
金屬鋯制品分為兩大類,一種為核級(jí)鋯,主要用作核動(dòng)力航空母艦、核潛艇和民用發(fā)電反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料、鈾燃料元件的包殼等,是重要的戰(zhàn)略金屬;另一種為工業(yè)級(jí)鋯(或化工鋯、火器鋯),主要用于制作化工耐酸堿的設(shè)備、軍工、電子行業(yè)。
金屬鋯的生產(chǎn)過(guò)程:鋯礦石經(jīng)過(guò)精選提取鋯礦砂(精礦),然后冶煉成海綿鋯,在冶煉海綿鋯的同時(shí)進(jìn)行鋯鉿分離,冶煉出海綿鉿。再將海綿鋯熔鑄成鋯鑄錠(和鈦鑄錠相同),鋯鑄錠再經(jīng)過(guò)加工制成鋯坯(鋯管坯、鋯板坯、鋯棒坯等),最后經(jīng)過(guò)擠壓等壓力加工制成鋯材。
目前金屬鋯的主要生產(chǎn)方法是鎂熱還原法,即利用金屬鎂還原四氯化鋯(ZrCl4)制取海綿鋯的方法。主要包括3個(gè)主要環(huán)節(jié):鋯英砂的分解和四氯化鋯的制備;鋯和鉿的分離;四氯化鋯精制和鎂熱還原制取海綿鋯。3個(gè)程序完成就可生產(chǎn)出核級(jí)海綿鋯,若制取一般工業(yè)級(jí)海綿鋯,則無(wú)需分離鉿,完成1、3步驟即可得到工業(yè)級(jí)海綿鋯。用鎂還原ZrC14獲得的海綿鋯不具備可塑性,不能直接加工,且鋯加熱時(shí)可與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng),因此海綿鋯必須根據(jù)核反應(yīng)堆的特點(diǎn)添加少量錫、鐵、鈮等元素后再熔成錠。在冶煉海綿鋯的過(guò)程中,鋯鉿萃取分離,制取原子能級(jí)海綿鋯是其生產(chǎn)的核心技術(shù)。如果不能做到鋯鉿分離,那就只能制造工業(yè)級(jí)別的海綿鋯(其中大約含有4~5%的鉿)。
國(guó)際上應(yīng)用較為廣泛的海綿鋯標(biāo)準(zhǔn)主要是美國(guó)的ASTM標(biāo)準(zhǔn):ASTM B 349(原子能工業(yè)用)和ASTM B 494(普通工業(yè)用)。ASTM B 349包含一個(gè)級(jí)別R60001,ASTM B 494包含兩個(gè)級(jí)別R60702和R60703。我國(guó)的海綿鋯的標(biāo)準(zhǔn)分為原子能級(jí)和工業(yè)級(jí),原子能級(jí)包括HZr-01和HZr-02兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn),其中HZr-01與美國(guó)R60001基本相同;工業(yè)級(jí)包括HZr-1和HZr-2兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn),HZr-2與美國(guó)R60702基本相同。
五、核級(jí)鋯材國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程漸行漸近
海綿鋯的下游是鋯材,海綿鋯必須根據(jù)工業(yè)需要或者核反應(yīng)堆的特點(diǎn)添加少量錫、鐵、鈮等元素后再熔成錠,將海綿鋯熔鑄成鋯鑄錠,鋯鑄錠再經(jīng)過(guò)加工制成鋯坯(鋯管坯、鋯板坯、鋯棒坯等),最后經(jīng)過(guò)擠壓等壓力加工制成鋯材。目前,國(guó)外生產(chǎn)廠商它們從鑄錠到成品管的成材率約為60%~80%。從終端用途分類,可以分為核電用鋯材和工業(yè)用鋯材。
核級(jí)鋯材的需求將是決定核級(jí)海綿鋯市場(chǎng)主要因素。
1、核級(jí)鋯合金材的生產(chǎn)能力
從鋯材的形態(tài)來(lái)看,可以分為鋯管材和鋯板材(管材主要用于包殼材料和壓力管,棒材主要用于端塞元件,板帶材主要用于格架等),其中核電用鋯材對(duì)鋯管、棒材占75%-80%,核鋯板帶材的需求占到20%~25%。
國(guó)際生產(chǎn)廠商情況。目前,世界上較大的幾家鋯管廠美國(guó)西屋公司(每年400 t)、法國(guó)鋯管廠(每年450 t)、加拿大鋯管廠(每年150 t)、德國(guó)鋯管廠(每年250 t)都在滿負(fù)荷生產(chǎn)。亞洲是鋯材需求增長(zhǎng)最快的地區(qū),目前日本每年可生產(chǎn)50t管材;另外,韓國(guó)核燃料有限公司(KNFC)140×104m/a大型鋯管廠于2005年12月在大田(Daejon)破土動(dòng)工,于2009年1月投入商運(yùn)?傮w來(lái)看,由于鋯材的生產(chǎn)需要根據(jù)核電站的需要而生產(chǎn),所以目前國(guó)際主要的鋯合金材的生產(chǎn)商均為核電站供應(yīng)商的子公司。
我國(guó)生產(chǎn)能力情況。我國(guó)目前共有兩條生產(chǎn)線具備生產(chǎn)鋯合金管棒材的能力。
西北鋯管:西北有色金屬研究院和寶鈦集團(tuán)有限公司在獲得國(guó)家資金支持的基礎(chǔ)上并自籌部分資金建設(shè)了鋯鉿材生產(chǎn)線(西北鋯管有限責(zé)任公司,目前已劃撥為國(guó)核鋯業(yè)的全資子公司),公司擁有一條先進(jìn)完備的核級(jí)鋯材生產(chǎn)線,主要設(shè)備從德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家國(guó)引進(jìn)。
公司以核級(jí)鋯材加工制造為主營(yíng)業(yè)務(wù),曾多次榮獲國(guó)家級(jí)科研獎(jiǎng)。其研發(fā)制造的我國(guó)首批核級(jí)鋯材用于我國(guó)第一座核電站秦山一期核反應(yīng)堆燃料組件的制造環(huán)節(jié)中。目前,中核建中核燃料元件有限公司、中核北方核燃料元件有限公司所生產(chǎn)的燃料組件部分鋯管亦由公司供應(yīng)。除為核反應(yīng)堆燃料組件提供核級(jí)鋯材外,公司還向石油、化工等產(chǎn)業(yè)提供工業(yè)級(jí)鋯材,鋯管生產(chǎn)能力達(dá)到年產(chǎn)6×105m。目前公司鋯管年生產(chǎn)能力已達(dá)到60噸,其它異型材、棒材等生產(chǎn)能力40噸,總體年生產(chǎn)能力達(dá)到100噸。
西北鋯管的產(chǎn)品已經(jīng)通過(guò)國(guó)家核工業(yè)總公司、中國(guó)核動(dòng)力院和宜賓核燃料廠等國(guó)內(nèi)專家的聯(lián)合質(zhì)量認(rèn)證和用戶鑒定。公司還分別同法國(guó)、加拿大、俄羅斯等國(guó)外大公司簽訂核燃料組件鋯材的生產(chǎn)技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同,具備了向引進(jìn)核電站重水核反應(yīng)堆提供鋯材的資格。
2005年3月公司生產(chǎn)出首批重水堆用鋯-4合金板、棒、線材。
上海高泰稀貴金屬股份有限公司:上海高泰也建立了一條鋯管材生產(chǎn)線,公司成立于1998年5月,注冊(cè)資本9320萬(wàn)元,公司專門(mén)從事核電用核燃料包殼管和稀貴金屬材料及高精密金屬管材的生產(chǎn)和研發(fā)。目前,中核建中核燃料元件有限公司持有公司5082萬(wàn)股股份,占總股本的54.53%;嘉寶集團(tuán)(600622)持有2178萬(wàn)股股份,占總股本的23.37%。公司生產(chǎn)各種核反應(yīng)堆用Zr-4合金管棒、Zr-704合金管棒,并生產(chǎn)φ2.0~φ30mm規(guī)格、符合各種標(biāo)準(zhǔn)的化工鋯及鋯合金無(wú)縫管產(chǎn)品。公司引進(jìn)法國(guó)、加拿大先進(jìn)的核電管材制造技術(shù),先后為中核建中核燃料元件公司提供了300Mwe級(jí)核電站用鋯合金包殼管,該產(chǎn)品在核反應(yīng)堆內(nèi)運(yùn)行狀況良好;同時(shí)也為秦山三期提供了重水核反應(yīng)堆用CANDU管。目前公司鋯合金管生產(chǎn)能力70噸/年,擬擴(kuò)建至150噸/年。
(3)核級(jí)鋯材國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程漸行漸近
由于我國(guó)初期的核電工程是引進(jìn)項(xiàng)目,核電工程引進(jìn)為配套工程,所需鋯材則隨中標(biāo)公司配套供應(yīng),在一定期限不能夠自行采購(gòu)。另外,目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)鋯合金管棒所用原料如:管坯、板坯等半成品也均為進(jìn)口,這就決定了鋯材的下游核級(jí)海綿鋯的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)基本很小。
但是隨著核級(jí)鋯材國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加快,核級(jí)海綿鋯的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也隨著打開(kāi)。
我國(guó)在運(yùn)行的廣東核電站和秦山核電站所需的鋯合金基本上為鋯-4,我國(guó)擁有這種鋯合金的生產(chǎn)技術(shù)。2005年開(kāi)始,廣東核電站和秦山核電站的原子能級(jí)鋯材可自行采購(gòu),這樣為我國(guó)原子能級(jí)鋯(鉿)的產(chǎn)品提供了市場(chǎng)。
我國(guó)在建的二代+核電站大部分為CPR-1000,所需鋯合金為法國(guó)M5型號(hào)。1999年3月到2000年4月,法馬通已經(jīng)完成向我相關(guān)公司的技術(shù)轉(zhuǎn)讓,限制期為10年。意味著到2010年之后,需要M5鋯合金的核電站也逐步可以自行采購(gòu)相應(yīng)的耗材。
我國(guó)在建的三代核電站大部分為AP1000,所需鋯合金為西屋公司ZIRLO。國(guó)核寶鈦鋯業(yè)是我國(guó)受讓美國(guó)西屋公司全套核級(jí)鋯材生產(chǎn)加工技術(shù)的指定用戶,目前國(guó)核鋯業(yè)已經(jīng)和西屋公司達(dá)成了初步技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議,并開(kāi)工建設(shè)核級(jí)鋯材生產(chǎn)線。目前國(guó)核寶鈦鋯業(yè)股份公司已成功研制出了Φ280mm、重300Kg的我國(guó)第一個(gè)核級(jí)工業(yè)化Zirlo合金鑄錠。
預(yù)計(jì)2015年后,我國(guó)將全面實(shí)現(xiàn)核電裝備國(guó)產(chǎn)化(包括核級(jí)鋯材),核電站的建設(shè)速度還將明顯加快,核電建設(shè)還有很大的發(fā)展空間,對(duì)核級(jí)鋯材的需求將快速提升。
2、工業(yè)鋯合金材
工業(yè)用海綿鋯材市場(chǎng)受益于我國(guó)化工業(yè)的飛速發(fā)展呈現(xiàn)出了升溫趨勢(shì)。鋯由于其優(yōu)異抗腐蝕性而廣泛應(yīng)用于化工設(shè)備制造,尤其是醋酸、農(nóng)藥、塑料等行業(yè)用反應(yīng)器、熱交換器、泵、閥、管道等。近年來(lái),我國(guó)每年民用鋯材(鋯鉿不分離的鋯材)約500噸。
2009年10月,經(jīng)專家組嚴(yán)格評(píng)審,寶鈦生產(chǎn)的工業(yè)級(jí)鋯合金——Zr-3鋯板(管) 材質(zhì)量與國(guó)外先進(jìn)水平相當(dāng),已滿足ASME 壓力容器使用的要求,完全可以替代進(jìn)口產(chǎn)品用于壓力容器的建造。
六、全球核級(jí)海綿鋯的供需平衡分析
海綿鋯包括核級(jí)海綿鋯和工業(yè)級(jí)海綿鋯。鋯合金由于其與核燃料優(yōu)良的相容性和優(yōu)異的耐蝕性和加工性能,用于核燃料的包殼、格架、端塞和其它堆芯材料,由于燃料消耗及輻照,每年要更換三分之一,使其成為經(jīng)常性消耗材料。核級(jí)海綿鋯是加工鋯合金關(guān)鍵原材料。
1、全球核級(jí)海綿鋯供需情況
(1)全球核級(jí)海綿鋯產(chǎn)能造8500-8600噸左右
目前全球生產(chǎn)核級(jí)海綿鋯的廠家主要包括美國(guó)華昌、西屋電氣公司、法國(guó)CEZUS和俄羅斯切別茲基機(jī)械廠四家,合計(jì)總產(chǎn)能為8500噸。
另外據(jù)美國(guó)Ux-Consulting公司的數(shù)據(jù)顯示,全球海綿鋯產(chǎn)能在8600噸左右。兩者數(shù)據(jù)基本一致。
(2)目前全球核級(jí)海綿鋯需求大約在5000-6000噸左右
目前關(guān)于全球合計(jì)海綿鋯的需求方面,沒(méi)有比較一致的數(shù)據(jù)。從公開(kāi)資料可以查到數(shù)據(jù)有一定的差距。
1)據(jù)美國(guó)Ux-Consulting公司數(shù)據(jù),全球核級(jí)海綿鋯需求大約在5000噸左右;
2)據(jù)美國(guó)西屋的數(shù)據(jù),其海綿鋯年產(chǎn)量在2000-2200噸,占全球的40%左右,可以推算出全球需求在5000-5500噸;
3)據(jù)Matamec勘探公司的數(shù)據(jù),目前全球大約消耗7000噸海綿鋯,其中85%左右用于核能方面,即大約6000噸左右。
4)根據(jù)《中國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告(2004)》數(shù)據(jù),全球海綿鋯的實(shí)際產(chǎn)量只占產(chǎn)能的71%。根據(jù)世界核電裝機(jī)容量來(lái)的情況來(lái),目前和2004年的水平僅有小幅增長(zhǎng),所以預(yù)計(jì)海綿鋯的需求也基本持平。所以按照全球產(chǎn)能8500噸計(jì)算,海綿鋯需求在6000噸左右,其中核級(jí)海綿鋯在5100-5400左右。
所以綜合來(lái)看,全球核能級(jí)海綿鋯的需求在5000-6000噸左右。
(3)2020年全球海綿鋯需求預(yù)計(jì)增長(zhǎng)22%-45.6%
截至2009年底,世界運(yùn)行中的核電機(jī)組共計(jì)436臺(tái),裝機(jī)容量約為373 GWe;在建核電機(jī)組53臺(tái)(截至目前已有57臺(tái)),裝機(jī)容量約為51.1GWe;計(jì)劃建造核電機(jī)組142臺(tái),裝機(jī)容量約156.1GWe;擬建核電機(jī)組327臺(tái),裝機(jī)容量約342.9GWe。
根據(jù)IAEA的樂(lè)觀和保守預(yù)測(cè),2020年全球核電裝機(jī)容量將由2010年的373GW增加到455-543GW,增長(zhǎng)幅度為22%-45.6%。按照保守估計(jì),粗略估算海綿鋯的需求大約在6100-7320噸;按照樂(lè)觀估計(jì),粗略估算海綿鋯的需求大約在7300-8700噸。
七、我國(guó)海綿鋯的供需分析
1、我國(guó)核級(jí)海綿鋯供給現(xiàn)狀:基本依賴進(jìn)口
我國(guó)鋯、鉿冶金技術(shù)研究從20世紀(jì)50年代中期開(kāi)始,通過(guò)聯(lián)合攻關(guān),1960年解決了鋯、鉿分離技術(shù),制取了原子能級(jí)海綿鋯。1963年,上海合利冶煉廠開(kāi)始了海綿鋯的工業(yè)化生產(chǎn)。20世紀(jì)60年代末期,遵義鈦廠和錦州鐵合金廠建成了海綿鋯和海綿鉿生產(chǎn)車間,形成年產(chǎn)200噸海綿鋯、4噸海綿鉿的生產(chǎn)能力,使我國(guó)初步具備了海綿鋯工業(yè)化生產(chǎn)的基礎(chǔ),并成為當(dāng)時(shí)少數(shù)幾個(gè)具備工業(yè)化生產(chǎn)海綿鋯、鉿的國(guó)家之一。20世紀(jì)70年代后期,因需求驟減,核級(jí)鋯生產(chǎn)線全部關(guān)停,僅錦州鐵合金廠保留工業(yè)鋯生產(chǎn)線,主要生產(chǎn)少量火器鋯。
1997年遼寧錦州鐵合金股份有限公司恢復(fù)年產(chǎn)100t原子能級(jí)海綿鋯和2t原子能級(jí)海綿鉿的生產(chǎn)建設(shè),2001年該生產(chǎn)線開(kāi)始運(yùn)行。錦州鐵合金股份有限公司恢復(fù)建設(shè)時(shí),除鋯鉿萃取分離工藝采用我國(guó)20世紀(jì)80年代較為先進(jìn)的“N235、P204—硫酸體系萃取分離工藝”,其它工序仍采用20世紀(jì)70年代的技術(shù),與國(guó)外鋯鉿工業(yè)相比尚有相當(dāng)?shù)牟罹唷?/p>
朝陽(yáng)百盛鋯業(yè)完成了“原子能級(jí)海綿鋯制備新工藝應(yīng)用研究”項(xiàng)目,并且建成了年產(chǎn)150噸原子能級(jí)海綿鋯的生產(chǎn)線,產(chǎn)品技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到原子能級(jí)海綿鋯的要求。2010年6月18日,中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)組織專家認(rèn)為新工藝生產(chǎn)成本低,產(chǎn)品質(zhì)量好,技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。
目前我國(guó)生產(chǎn)海綿鋯的廠家主要集中在遼寧,包括中信錦州鐵合金股份有限公司(原錦州鐵合金廠)、朝陽(yáng)百盛鋯業(yè)有限公司、寶鈦華神鈦業(yè)有限公司等,主要生產(chǎn)工業(yè)級(jí)和火器級(jí)海綿鋯,核能級(jí)海綿鋯基本依靠進(jìn)口。
2、我國(guó)核級(jí)海綿鋯規(guī)劃有效產(chǎn)能在2500噸左右
近年來(lái),隨著國(guó)家核電建設(shè)重新進(jìn)入快速發(fā)展期,大大刺激了市場(chǎng)對(duì)核級(jí)海綿鋯的需求,國(guó)內(nèi)一些企業(yè)紛紛開(kāi)始建設(shè)或規(guī)劃建設(shè)核級(jí)海綿鋯生產(chǎn)項(xiàng)目。
綜合來(lái)看,按照國(guó)內(nèi)核級(jí)海綿鋯規(guī)劃及已建的規(guī)模來(lái)看,總產(chǎn)能將達(dá)到3500噸左右(只考慮國(guó)核維科一期1500噸)。但是我們根據(jù)文獻(xiàn)資料得知,由于核級(jí)海綿鋯設(shè)備復(fù)雜,投資大,只有達(dá)到1000 t以上的生產(chǎn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)上才合算。所以我們判斷,只有國(guó)核維科和東方鋯業(yè)兩家公司的核級(jí)海綿鋯生產(chǎn)線建成以后,才真正具備核級(jí)海綿鋯低沉本、持續(xù)的供應(yīng)能力。另外從項(xiàng)目建設(shè)的背景來(lái)看,國(guó)核維科和東方鋯業(yè)也具有一定的優(yōu)勢(shì)。所以,我們判斷國(guó)內(nèi)未來(lái)有效的核級(jí)海綿鋯供應(yīng)能力在2500噸左右。
3、我國(guó)核能級(jí)海綿鋯的需求分析
(1)我國(guó)核電進(jìn)入快速發(fā)展階段催生核級(jí)鋯需求
截止到2010年8月15日,我國(guó)大陸已投入運(yùn)行機(jī)組12臺(tái),共計(jì)977萬(wàn)千瓦;在建(已批準(zhǔn)立項(xiàng))機(jī)組共33臺(tái),共計(jì)3727萬(wàn)千瓦,其中已開(kāi)工建設(shè)24臺(tái),共計(jì)2698萬(wàn)千瓦;共13個(gè)廠址在建,這13個(gè)廠址共可建二代+核電機(jī)組44臺(tái),總?cè)萘繛?360萬(wàn)千瓦,三代核電機(jī)組18臺(tái),總?cè)萘繛?430萬(wàn)千瓦,總計(jì)62臺(tái)核電機(jī)組,總?cè)萘繛?790萬(wàn)千瓦。
可以看出,我國(guó)核電發(fā)展已從起步階段進(jìn)入快速發(fā)展階段,核級(jí)鋯作為核電的必要耗材之一,其需求必然將隨著核電的快速發(fā)展而增加。
(2)我國(guó)核級(jí)鋯需求測(cè)算
測(cè)算一:根據(jù)文獻(xiàn)資料數(shù)據(jù)測(cè)算,到2020年我國(guó)核電裝機(jī)容量將達(dá)到7000萬(wàn)千瓦,海綿鋯需求量為大約在1800-2200噸左右。
鋯是核反應(yīng)堆不可或缺的重要關(guān)鍵材料,而且由于燃料消耗及輻照,每年要更換三分之一左右,屬于主要耗材之一,所以鋯的需求包括首建核電站的需求和存量核電站的更換需求。資料和國(guó)際核電建設(shè)的實(shí)踐表明,每1萬(wàn)千瓦核電首爐裝機(jī)容量需鋯材0.3-0.35噸,如按50%成材率計(jì)算,則需核級(jí)海綿鋯0.6-0.7噸,每年換材按1萬(wàn)千瓦0.1-0.12噸計(jì)算,折合成海綿鋯0.2-0.25噸。(以上假設(shè)條件數(shù)據(jù)來(lái)源于:《核電發(fā)展為我國(guó)鋯鉿產(chǎn)業(yè)帶來(lái)發(fā)展機(jī)遇》. 魏占海,王力軍, 熊炳昆. 稀有金屬快報(bào), 2007年01期.)
目前我國(guó)已建成的7座核電站,援巴核電站2座,存量核電站的海綿鋯更新需求大約在240噸左右。這些已建核電用鋯,初期全部按合同由建堆方提供,至2005年合同全部到期,所需鋯材可以自行生產(chǎn)解決。但目前基本上依然全部依靠進(jìn)口。
目前裝機(jī)容量約為900萬(wàn)千瓦(不包括援巴項(xiàng)目),如果按照國(guó)家核電發(fā)展規(guī)劃,到2020年,我國(guó)核電裝機(jī)容量將達(dá)到7000萬(wàn)千瓦。按照目前單位核電的需求測(cè)算,2020年海綿鋯需求量為大約在1800-2200噸左右。
如果按照60%的成材率計(jì)算,則2020年需要核級(jí)海綿鋯1500-1800噸左右;如果按照70%的成材率計(jì)算,則2020年需要核級(jí)海綿鋯1300-1560噸左右。
測(cè)算二:根據(jù)東方鋯業(yè)公告數(shù)據(jù)測(cè)算,2020年我國(guó)核級(jí)海綿鋯需求在1425噸左右。
根據(jù)東方鋯業(yè)公告,目前我國(guó)已經(jīng)建成及正在建設(shè)的核電站每年鋯材的用量約550噸,需耗用核級(jí)海綿鋯760噸。我們統(tǒng)計(jì)目前已經(jīng)建成及正在建設(shè)的核電站裝機(jī)容量為37,270MW,按照2020年達(dá)到70,000MW的裝機(jī)容量計(jì)算,2020年我國(guó)核級(jí)海綿鋯需求在1425噸左右。
測(cè)算三:根據(jù)全球需求測(cè)算,2020年我國(guó)核級(jí)海綿鋯需求在950-1150噸左右。按照2020年全球核電裝機(jī)容量將由2010年的373GW增加到455-543GW,我國(guó)2020年達(dá)到70GWM的水平測(cè)算,我國(guó)到2020年海綿鋯的需求大約在950-1150噸左右。
綜合來(lái)看,我們判斷第一種測(cè)算方法50%的成材率偏低,而第三種測(cè)算方法國(guó)外的成材率預(yù)計(jì)高于我國(guó)。所以我們認(rèn)為第二種方法或者按照60%左右的成材率計(jì)算比較合適。預(yù)計(jì)到2020年我國(guó)核級(jí)海綿鋯的需求在1500-1800噸左右。
總體來(lái)看,我國(guó)到2020年核級(jí)海綿鋯的供給平衡情況與目前或者2020年全球核級(jí)海綿鋯的供給平衡情況基本一致。在目前全球核級(jí)海綿鋯鋯供需的狀態(tài)下,核級(jí)海綿鋯毛利率處于較高的水平。從這個(gè)角度來(lái)看,按照我國(guó)規(guī)劃的核級(jí)海綿鋯的產(chǎn)能來(lái)看,未來(lái)不不用擔(dān)心產(chǎn)能過(guò)剩的局面,核級(jí)海綿鋯依然能夠保持目前的高盈利水平。