《探秘海绵钛：工业基石的魅力与前景》

一、海绵钛是什么

海绵钛是金红石矿经氯化生成四氯化钛，再用活性元素镁或钠还原得到呈海绵状的金属钛，是制取工业钛合金的主要原料。海绵钛生产是钛工业的基础环节，它是钛材、钛粉及其他钛构件的原料。

海绵钛有不同的等级，中国生产的镁还原海绵钛和钠还原海绵钛均分为 5 级，级别越低纯度越高。其纯度一般为 99.1%～99.7%，杂质元素总量为 0.3%～0.9%，杂质元素氧为 0.06%～0.20%，硬度 (HB) 为 100～157，根据纯度的不同分为 WHTiO 至 MHTi4 五个等级。海绵钛的储藏一般采用充氩密封的罐装，以免氧化和吸湿。

海绵钛的制取方法主要有沸腾氯化、熔盐氯化和竖炉氯化三种。其中，沸腾氯化是现行生产四氯化钛的主要方法，以钙镁含量低的高品位富钛料为原料，在高温、氯气流的作用下呈流态化状态进行氯化反应制取四氯化钛；熔盐氯化是将磨细的钛渣或金红石和石油焦悬浮在熔盐介质中，并通入氯气制取四氯化钛，可使用含高钙镁的原料，具有氯化装置单位生产率高、氯化温度低、钛回收率高、杂质含量低、对原料粒度要求不高、反应过程安全环保等优点；竖炉氯化已基本被淘汰，是将被氯化的钛渣与石油焦细磨制团后，在竖式氯化炉中与氯气作用制取四氯化钛。

镁还原法是在 880℃～950℃下的氩气气氛中，让四氯化钛与金属镁进行反应得到海绵状的金属钛和氯化镁，再用真空蒸馏除去海绵钛中的氯化镁和过剩的镁，从而获得纯钛。蒸馏冷凝物可经熔化回收金属镁，氯化镁经熔盐电解回收镁和氯气。

二、海绵钛的生产工艺

海绵钛的生产工艺较为复杂，主要包括氯化工艺和 Mg 还原法等。

1. 氯化工艺

• 沸腾氯化：沸腾氯化是现行生产四氯化钛的主要方法。采用细颗粒富钛料与固体碳质还原剂，在高温、氯气流作用下呈流态化状态进行氯化反应制取四氯化钛。流态化氯化的操作温度一般控制在 1000—1050℃，在此温度下富钛料发生加碳氯化反应，主要反应方程式为 TiO₂+2Cl₂+C = TiCl₄+CO₂、TiO₂ +2Cl₂ + 2C = TiCl₄ + 2CO、TiO₂ +2Cl₂ + 2CO = TiCl₄ + 2CO₂。在实际生产中，准确的配炭比、氯料比、混合料粒度以及合适的氯化温度是影响沸腾氯化的关键因素。
• 熔盐氯化：将磨细的钛渣或金红石和石油焦悬浮在熔盐介质中，并通入氯气制取四氯化钛。熔盐一般由 KCl、NaCl、MgCl₂ 和 CaCl₂ 组成，该方法适用于含高钙镁的原料。独联体国家和中国采用熔盐氯化法，其炉子产能达 20 t/m²~25 t/m² 四氯化钛，大型熔盐氯化炉日产四氯化钛为 120 t~150 t。
• 竖炉氯化：将被氯化的钛渣与石油焦细磨制团后与氯气作用制取四氯化钛。该法由于产量较低、产品质量不高基本已被淘汰。

2. Mg 还原法

在 880℃~950℃下的氩气气氛中，让四氯化钛与金属镁进行反应得到海绵状的金属钛和氯化镁，用真空蒸馏除去海绵钛中的氯化镁和过剩的镁，从而获得纯钛。蒸馏冷凝物可经熔化回收金属镁，氯化镁经熔盐电解回收镁和氯气。

三、海绵钛行业现状

1. 市场规模
• 全球海绵钛市场规模近年来呈现一定波动性，而中国海绵钛行业市场规模整体呈逐年上升趋势。2019 年市场规模为 29.85 亿元，2020 年为 37.25 亿元，2021 年为 40.08 亿元，2024 年预计为 56.52 亿元。
2. 产量分布
• 中国海绵钛产量逐年递增，2018 年中国海绵钛产量为 7.5 万吨，2019 年为 8.3 万吨，2020 年为 10.8 万吨，2021 年为 14 万吨，2024 年预计将达到 26.8 万吨。辽宁、云南、新疆、四川等省份产量较高，其中辽宁占比 28%，云南占 17%，新疆占 15%，四川占 14%，行业生产区域分布较为分散。同时，中国海绵钛行业竞争较为集中，少数几家企业占据较大市场份额。如新疆湘润占比 19%，攀钢集团占 17%，双瑞万基占 14%，金达钛业占 13%，遵钛集团占 11%，龙蟒佰利占 11%，百盛钛业占 7%，宝钛神华占 6%，盛丰钛业占 2%。
3. 全球市场
• 全球海绵钛市场主要制造商有 AVISMA、UKTMP 和 ZTMC 等，中国地区收入占比最高。地区层面来看，中国市场在过去几年变化较快。2023 年全球海绵钛市场销售额达到了 24.49 亿美元，预计 2030 年将达到 29.63 亿美元，年复合增长率（CAGR）为 2.8%（2024 - 2030）。根据 QYR（恒州博智）的统计及预测，2023 年全球海绵钛市场销售额达到了 24.49 亿美元，预计 2030 年将达到 29.63 亿美元，年复合增长率（CAGR）为 2.8%（2024 - 2030）。该行业主要制造商是 AVISMA，UKTMP 和 ZTMC，其收入占比 31%。根据地区来看，中国地区收入占比是最高的，大约是 34%。

四、海绵钛的用途

海绵钛是生产钛合金的重要原材料，广泛应用于多个领域，有着 “太空金属”、“海洋金属”、“现代金属” 和 “战略金属” 的美誉。

在航空航天领域，飞机和航天器在高空高速环境下运行，对材料的性能要求极高。海绵钛经过进一步加工制成的钛合金，具有高强度和耐高温特性，成为制造飞机发动机、机身结构件等关键部件的理想材料。

在生物医疗领域，海绵钛因其良好的生物相容性和耐腐蚀性备受青睐，被广泛用于制造人工关节、牙科植入物等医疗器械。随着人们对医疗健康的重视和医疗技术的进步，该领域对海绵钛的需求逐步上升。

在化工冶金领域，海绵钛出色的耐腐蚀性使其成为制造化工设备、管道等的重要材料，能够在复杂的化学环境中稳定运行，延长使用寿命，降低维护成本。

在海洋工程领域，海绵钛的耐腐蚀能力使其能够适应海洋环境的严苛要求，可用于制造海洋工程设备和结构件。

在体育休闲领域，海绵钛被用于制造高尔夫球杆、自行车架等，具有轻质、高强度、耐疲劳等优点。

五、海绵钛市场前景

中国海绵钛产量逐年增长，尽管目前产能利用率持续回升，但仍面临高端产能不足、主要依赖进口的产业瓶颈。从全球市场来看，海绵钛产能产量持续提升，然而产能利用率较低。2021 年全球海绵钛产量为 21 万吨，产能为 35 万吨，产能利用率为 60%；中国海绵钛产量为 12 万吨，产能达到 17.6 万吨，产能利用率为 68%，产量占全球的 57%。相较于军用航空钛材生产占据主导地位的美、俄，以及民用钛材优势明显的日本，中国高端钛材制造能力尚浅，应用领域相对中低端，航空航天、船舶制造等行业高端用钛比例与全球钛材需求结构相比偏低，未来增量空间广阔。

未来，随着化工钛材需求逐步恢复，军品钛材放量趋势明晰，需求结构进一步优化。在化工领域，海绵钛出色的耐腐蚀性使其成为制造化工设备、管道等的重要材料，随着化工行业的发展，对海绵钛的需求将逐渐增加。在军品领域，海绵钛作为高端钛合金的基础原料，其需求也将随着军工装备现代化建设的加速而不断增长。此外，随着环保风暴的影响，原料成本的上升也将助力海绵钛价格反弹。

目前，海绵钛高端产品有扩大趋势，将成为市场主流。海绵钛广泛应用于化工、石油、轻工、冶金、纺织、建筑、医疗、体育、日常生产等领域，随着科技的不断进步和工业的持续发展，对海绵钛的性能要求也将不断提高，高端海绵钛的市场需求将不断扩大。

预计未来 2 - 3 年，海绵钛的价格中枢将有望突破 7.5 万元 / 吨。从历史价格走势来看，海绵钛价格经历了多个阶段的波动。21 世纪以来，中国海绵钛市场的发展可以分为五个阶段：量价双低期（2000 年 - 2003 年）、急剧扩张期（2004 年 - 2006 年）、严冬期（2007 年 - 2015 年）、产能出清期（2016 年 - 2019 年）、新一轮洗牌期（2020 年 -）。在供给侧改革指引下，落后产能逐步关停淘汰，产业集中度持续提高。同时，随着军工装备现代化建设的加速和化工钛材需求的逐步恢复，海绵钛价格有望触底反弹。此外，海绵钛产业链上下游个股也受到市场关注，如盛和资源、宝钛股份等。随着 “十四五” 规划和军队现代化建设进入加速期，军工装备等高端领域用钛将大幅提升，国家深海发展计划和大飞机发展国产化稳步推进，下游高端