李 飛（長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南長沙410019）

世界鈦工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

李 飛（長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南長沙410019）

鈦是重要的戰(zhàn)略資源，在世界各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的用途。本文全面系統(tǒng)地介紹了世界鈦資源儲(chǔ)量及分布情況、鈦礦生產(chǎn)情況，重點(diǎn)介紹了世界鈦白粉的產(chǎn)能產(chǎn)量、工藝技術(shù)、世界主要鈦白粉生產(chǎn)商及其生產(chǎn)情況、鈦白粉的應(yīng)用領(lǐng)域等，同時(shí)對(duì)世界各國海綿鈦的產(chǎn)能產(chǎn)量、工藝技術(shù)以及鈦加工材進(jìn)展情況進(jìn)行分析總結(jié)，并在基礎(chǔ)上對(duì)鈦工業(yè)未來發(fā)展趨勢(shì)做出預(yù)測(cè)。

鈦資源；鈦礦；鈦白粉；海綿鈦；鈦加工材

鈦是一種重要的戰(zhàn)略資源，在世界各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的用途，鈦白粉是僅次于合成氨和磷酸的全球第三大無機(jī)化工產(chǎn)品，而鈦金屬被預(yù)期將是繼鐵、鋁后的“第三金屬”。世界各國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展表明，先進(jìn)的鈦工業(yè)是綜合國力的重要標(biāo)志。目前世界上90%以上的鈦礦用于生產(chǎn)鈦白粉，4～5%的鈦礦用于生產(chǎn)金屬鈦，其余鈦礦用于制造電焊條、合金、碳化物、陶瓷、玻璃和化學(xué)品等。

1 鈦礦

鈦是地殼中分布最廣和豐度高的元素之一，占地殼質(zhì)量的0.61%，居第9位；鈦資源則僅次于鐵、鋁、鎂而居第4位[1]。鈦礦物種類繁多，地殼中含鈦1%以上的礦物有80多種，但具有工業(yè)價(jià)值的僅十幾種，當(dāng)前工業(yè)利用的主要是金紅石和鈦鐵礦，其次為銳鈦礦、板鈦礦和白鈦石，其它還有紅鈦鐵礦、鈦磁鐵礦、鈦鐵晶石、鎂鈦礦、紅錳鈦礦、鈣鈦礦、假板鈦礦、鈣鈰鈦礦、黑鈦石、榍石等。

目前全球具有工業(yè)利用價(jià)值的鈦資源主要是鈦鐵礦 （巖礦、砂礦）和天然金紅石，其中鈦鐵礦占絕大多數(shù)。據(jù)2016年美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）公布的資料表明，全球鈦礦儲(chǔ)量約7.9億t，其中鈦鐵礦儲(chǔ)量約7.4億t（占比93%），金紅石儲(chǔ)量5400萬t（占比7%），二者合計(jì)儲(chǔ)量約7.9億t。

全球鈦資源分布較廣，三十多個(gè)國家擁有鈦資源。鈦資源主要分布在澳大利亞、南非、中國、印度和肯尼亞等國。中國的鈦鐵礦儲(chǔ)量占到全球鈦鐵礦儲(chǔ)量的27.03%，居第一位；澳大利亞金紅石儲(chǔ)量占全球總量的40.74%，幾乎占據(jù)了金紅石儲(chǔ)量半壁江山。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年世界鈦鐵礦產(chǎn)量約569萬t（以TiO2計(jì)），同比上年降低2.6%，主要生產(chǎn)國家為中國（34.80%）、澳大利亞（12.65%）、越南（9.49%）南非（8.44%）等；另外世界金紅石（包括銳鈦礦）產(chǎn)量約48萬t（以TiO2計(jì)），同比上年增長2.1%。主要生產(chǎn)國家為澳大利亞 （30.00%）、塞拉利昂（22.92%）、烏克蘭（13.13%）、南非（11.46%）等。

2 鈦白粉

2015年，世界鈦白粉年產(chǎn)能總計(jì)約720萬t（有效產(chǎn)能），主要集中于中國、北美、歐洲、沙特和日本，其中中國約260萬t，占全球產(chǎn)能的37%。近年全球鈦白粉產(chǎn)量見表1。自1995年以來，國外鈦白粉產(chǎn)能產(chǎn)量僅保持微量增長，其原因在于國外鈦白市場(chǎng)已發(fā)展到相對(duì)成熟階段，加之嚴(yán)厲的環(huán)保政策極大遏制了資本的進(jìn)入，產(chǎn)量增長基本上靠技術(shù)改造來實(shí)現(xiàn)，新建項(xiàng)目也很少。世界主要鈦白粉生產(chǎn)商及生產(chǎn)情況見表2。

表1 世界鈦白粉產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表（萬t）

表2 世界主要鈦白粉生產(chǎn)商及生產(chǎn)情況表

從企業(yè)開工率來看，國外鈦白粉企業(yè)平均開工率達(dá)到90%以上，而中國2015年平均產(chǎn)能利用率僅83%（僅考慮有效產(chǎn)能）。按國際慣例開工率若在85%以下，即為產(chǎn)能過剩。當(dāng)前，國際上生產(chǎn)鈦白粉的主要方法是硫酸法和氯化法[3]，其中硫酸法占49%，氯化法占51%。硫酸法和氯化法兩種工藝幾乎平分秋色，但發(fā)展潮流是氯化法不斷壯大，硫酸法逐漸萎縮的格局。從區(qū)域上看，氯化法工藝主要集中在美國，世界其他地區(qū)仍以硫酸法工藝為主。而我國鈦白粉主要采用的是硫酸法工藝，所占比例達(dá)到98%以上。

在應(yīng)用領(lǐng)域方面，國內(nèi)外企業(yè)產(chǎn)品并無非常明顯的差別，各產(chǎn)品牌號(hào)之間的性能差異正逐漸消除，國際上鈦白粉的牌號(hào)大大削減，逐漸向兼顧全方位性能的通用型和新一代多功能型產(chǎn)品方向發(fā)展，國際市場(chǎng)上的鈦白粉常規(guī)牌號(hào)大約只有100個(gè)。

3 海綿鈦

全球目前僅有中國、日本、美國、俄羅斯、哈薩克斯坦和烏克蘭6個(gè)國家生產(chǎn)海綿鈦，且生產(chǎn)工藝全部采用Mg還原法[4]。中國海綿鈦生產(chǎn)能力位居第一，占全球產(chǎn)能的49%，其次是日本19%和俄羅斯14%，哈薩克斯坦約占8%，美國約7%，烏克蘭3%。但中國近幾年行業(yè)平均開工率一直保持在50～60%的低位，遠(yuǎn)低于國外80%左右的水平。2014年以來海綿鈦行業(yè)陷入全行業(yè)虧損的困境，企業(yè)總體開工率持續(xù)降低。從其他國家來看，美國、俄羅斯、烏克蘭的海綿鈦產(chǎn)量保持平穩(wěn)，哈薩克斯坦及日本產(chǎn)量有所減少。世界海綿鈦的產(chǎn)能及產(chǎn)量見表3。

表3 世界海綿鈦產(chǎn)能及產(chǎn)量情況（萬t）

中國是世界上海綿鈦產(chǎn)能最大的國家，生產(chǎn)能力達(dá)到15萬t，有10多家海綿鈦生產(chǎn)商，目前正在進(jìn)行整合，將會(huì)逐步淘汰一部分規(guī)模小、效率低、品質(zhì)不高的海綿鈦生產(chǎn)企業(yè)，預(yù)計(jì)年產(chǎn)能會(huì)降至10萬t左右[5]。

世界鈦工業(yè)巨頭——俄羅斯的VSMPO公司，2015年的海綿鈦產(chǎn)量為4萬t，而前兩年產(chǎn)量也超過了4萬t，占全球供應(yīng)總量約20%。

日本2015年產(chǎn)量剛過3萬t，其最著名的鈦企業(yè)為日本東邦鈦公司（Toho Titanium）。

美國海綿鈦產(chǎn)量基本維持不變，國內(nèi)最大的海綿鈦公司為鈦金屬公司（Titanium Metals Corporation）。

4 鈦加工材

俄羅斯、日本、中國四個(gè)國家掌握完整的鈦工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，形成四強(qiáng)稱雄的格局。此外歐洲雖然沒有海綿鈦工業(yè)，但是鈦加工材和應(yīng)用技術(shù)處于世界先進(jìn)水平。鈦加工材生產(chǎn)國主要包括中國、美國、俄羅斯、日本、歐洲。自2010年以來，中國鈦加工材產(chǎn)量已居世界第一位。

世界各國由于軍事、經(jīng)濟(jì)及工業(yè)水平的不同，其鈦應(yīng)用狀況有較大的差異。在消費(fèi)結(jié)構(gòu)方面，美國和俄羅斯以軍事為主航空航天分別占70%和60%，民用工業(yè)占30%和40%；中國和日本以民用為主，約占80～90%，而航空及軍工占10～20%。

美國是航空航天大國，也是世界上最大的軍事強(qiáng)國。近年來其鈦加工材的55%用于航空（包括軍用及民用航空器）、9%用于非航空軍工，25%用于工業(yè)，11%民用。與美國不同，日本鈦工業(yè)以民用為主。其鈦材消費(fèi)結(jié)構(gòu)為：化工32%、銷售業(yè)20%、汽車14%、民用11%、電力及海水淡化約10%、飛機(jī)6%、建筑、土木及海洋約3%，及其他4%。

目前，俄羅斯鈦材主要用于航空和艦船，分別占65%及26%。歐洲鈦應(yīng)用主要集中在航空工業(yè)和民用工業(yè)，前者占60%左右，后者占40%左右。歐洲有空中客車公司，有制造航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)的法國SAFRAN公司和英國羅-羅公司，其鈦產(chǎn)業(yè)主要是圍繞這些企業(yè)需求來展開和發(fā)展的。

來自中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)鈦鋯鉿分會(huì)的信息顯示，近幾年我國鈦材的主要消費(fèi)領(lǐng)域是化工 （約占52%）、電力（13%）、航空航天（11%）、體育休閑（5%）、冶金（6%）和真空制鹽（4%）等行業(yè)。根據(jù)30家企業(yè)的統(tǒng)計(jì)，2015年中國共生產(chǎn)鈦加工材48646t，從鈦產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面來看，板材占46.8%，棒材22.3%，管材13.2%，鍛件8.7%，鈦絲占0.9%、鑄件占3.3%，其他占4.8%[6]。

5 鈦工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

目前國內(nèi)外的鈦工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)為：

（1）航空工業(yè)是鈦合金的主要應(yīng)用領(lǐng)域，在飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為延長飛機(jī)壽命、提高結(jié)構(gòu)效益和安全性，大量采用鈦合金大型鍛件、承力結(jié)構(gòu)件和連接件，鈦合金材料在規(guī)格上向兩極發(fā)展，即更大、更薄、更寬、更厚。

（2）在鈦的冶煉、熔煉、鍛造、軋制及他的加工成形、熱處理過程中采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，并向系統(tǒng)化、集成化方向發(fā)展，體現(xiàn)在產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性、一致性及生產(chǎn)效率大大提高。

（3）開發(fā)先進(jìn)的冶煉、熔煉、加工技術(shù)，其目的在于提高質(zhì)量或降低成本，比如電解法等新法制鈦技術(shù)、電子束或等離子束冷床爐熔煉技術(shù)、快鍛技術(shù)、帶材軋制技術(shù)、粉末冶金成形技術(shù)等。

（4）開發(fā)新型鈦合金，開拓鈦及鈦合金的新應(yīng)用領(lǐng)域。

（5）鈦的熔煉-加工-性能-組織計(jì)算機(jī)模擬。

（6）鈦冶金及加工過程的節(jié)能降耗和清潔化生產(chǎn)。

[1]吳 賢，張 健.中國的鈦資源分布及特點(diǎn)[J].鈦工業(yè)進(jìn)展，2006，23（6）：8～11.

[2]U·S·Geological Survey.Mineral Commodity Summaries[M].2016：179.

[3]于壽儼，張林倉.2010年全國鈦白粉行業(yè)年會(huì)[C].2010，11：4～5.

[4]王曉平.海綿鈦生產(chǎn)工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].鈦工業(yè)進(jìn)展，2011，28（2）：8～13.

[5]黃淑梅，王 源，等.全球鈦工業(yè)供需現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].鈦工業(yè)進(jìn)展，2016，33（2）：7～11.

[6]賈翃，逯福生，等.2015年中國鈦工業(yè)發(fā)展報(bào)告[J].中國鈦業(yè)，2016，1：3～9.

由于熔煉工藝復(fù)雜、加工難度大，目前世界上僅有美國、

F416.32

A

2095-2066（2016）24-0127-02

2016-8-15

李 飛（1982-），男，工程師，主要從事采礦工程與技術(shù)經(jīng)濟(jì)工作。