如需更多报告、获取矿产资源上下游客户资源,联系客服钛工业发展水平是一个国家综合实力的重要标志。海绵钛产量是衡量一个国家钛工业规模的重要指标,海绵钛制造工业的发展对一个国家的国防、经济及科技的发展具有战略意义。目前世界上仅有美国、俄罗斯、日本、中国四个国家掌握完整的钛工业生产技术。
海绵钛是钛金属单质,一种多孔的纯钛,从钛矿中还原出来的中间产品,一般为浅灰色颗粒或海绵状,海绵钛是生产钛合金的主要原材料,是钛工业的基础环节。海绵钛通常与其他金属元素混合熔铸成锭后,被用于制造钛板、钛棒、钛管等纯钛或钛合金产品,钛合金材料中海绵钛质量约占比90%。海绵钛中含有的杂质元素和微观结构对钛合金的力学性能、耐腐蚀性能以及耐高温性能等有着决定性的影响。高端海绵钛可以生产出高性能的钛合金,满足航空航天、国防军工等高端领域对材料的严苛要求。海绵钛的外观类似于海绵,有许多小孔和杂质,这种形态的钛具有较高的表面积,使得它在与其他物质反应时具有较高的活性。海绵钛纯度一般在98.5%-99.8%之间,密度约为1.6-1.8克/立方厘米,比金属钛的密度(4.5克/立方厘米)低很多。
海绵钛的主要生产方式是镁热还原法(Kro1法),即用氯气、石油焦和富钛料反应生成四氯化钛,再用镁将四氯化钛还原生成海绵钛和氯化镁。镁热还原法是目前最广泛使用的方法,其他生产方式还有亨特法、电解法等。
镁热还原法分为半流程法和全流程法。海绵钛生产需要经过三个大的流程:氯化、还原蒸馏-精整、电解。三个流程都具备,则称为全流程法,如果只具备还原蒸馏,则称为半流程。全流程的主要工序为:1利用石油焦(主要元素为碳)还原钛渣,并通入Cl进行氯化形成粗工iCl4;2通过铝粉除钒、硫化氢除钒、铜丝除钒以及矿物油除钒等方法获得精TiClL;3在800-900C下,以一定的流速通入精TiCL,使之与电解的Mg发生还原反应:TiC4+2Mg=Ii计+2MgClz;4在反应温度下,生成的MgCh呈液态,可以及时排放出去,在900-1000C及一定真空度的条件下,将残留的MgCh2和过剩的Mg真空蒸馏出去,获得纯净的海绵钛;5MgCl经过电解工艺可分解为Mg和Cl,重复利用,只需少量补充Mg与Cl的损耗。
TiCl4与Mg发生还原反应可形成海绵钛坨,根据海绵钛坨部位、海绵钛坨破碎后海绵钛的等级、粒度、外观要求和单桶海绵钛的封(松)装密度等指标要求,海绵钛可以分为WHTio至MHIi4七个等级,也可粗略分为中高端和低端两种。
根据国标<<海绵钛>>(GB/T2524-2019),将海绵钛按照粒度规格分为标准粒度(0.83mmm-25.4mm)、小粒度(0.83mmm-12.7mmm)和细粒度(0.83mm-5.0mm);海绵钛按化学成分及布氏硬度分为0A、0、1、2、3、4、5这7个等级,0A等级最高。等级越高,钛的纯度越高,所含Fe、Si、C1等杂质越少,布氏硬度越小。布氏硬度是各种杂质成分综合影响的结果,0A、0、1等高等级海绵钛在航空航天、国防军工等领域的应用较高,而化工、消费电子等用钛对纯度的要求相对不高,一般用中低端等级海绵钛。
海绵钛和钛材是钛工业的两个重要环节,其中海绵钛产量反映的是原料生产能力,钛材产量反映的是深加工能力。全球拥有海绵钛生产技术和生产能力的国家有美国、俄罗斯、中国、日本、乌克兰、哈萨克斯坦、沙特阿拉伯和印度等。
根据USGS 的数据显示,2024 年全球海绵钛产能41 万吨,其中中国产能26 万吨,全球占比63%。全球海
绵钛产量32万吨,其中中国产量22万吨,全球占比69%。中国之外,全球第二到第五的海绵钛产能产量排序为日本、俄罗斯、哈萨克斯坦和沙特阿拉伯。美国、印度也有部分海绵钛产能,但占比极低。另外值得一提的是,俄乌战争开始之前,乌克兰也有完整的海绵钛生产体系,是全球第六大的生产国家,但2022年之后,产量快速下降,逐渐清零。
中国钛工业的起步源于国家战略需求。1954年,北京有色金属研究总院开始了海绵钛制备的工艺研究,拉开了中国钛工业的序幕。1958年,在抚顺铝厂建成了中国第一个海绵钛生产车间,同时在沈阳有色金属加工厂成立了中国第一个钛加工材生产试验车间,实现了从原料到加工材的"零的突破"。
上世纪60至70年代,在国家统一规划下,一批骨干企业相继建立,形成了较为完整的钛工业体系框架。其中,以遵义钛厂为代表的海绵钛生产单位,以及以宝鸡有色金属加工厂为代表的钛材加工单位是其中的核心力量。至此,中国成为继美国、前苏联和日本之后第四个具有完整钛工业体系的国家。1994年到上世纪末,中国海绵钛一直保持着2000吨左右的体量,占全球4%,同期日本、俄罗斯两个钛工业大国的产量已经到了万吨级别。
2001年-2015年,中国海绵钛产量快速增长,从2500吨增长到110000吨,全球占比从4%增长到57%。2007年中国海绵钛产量达到了4.52万吨,超越日本和俄罗斯成为全球第一大海绵钛生产者。此后,中国以外的国家海绵钛产量基本停留在10万吨的量级,全球产量的变化主要由中国贡献。
然而,这种快速扩张也带来了产能过剩、低价竞争等问题,这一时期,国内第一家海绵钛工业化企业抚顺铝厂的海绵钛正式退出历史舞台。15年随着国内经济增速放缓,导致石油、化工等钛材传统消费大户的需求低迷,国内海绵钛企业再次洗盘,年产能达1.5万吨的中航唐山天赫钛业破产停业,遵义钛业也部分停产,当年中国产量从11万吨降至6.2万吨,接近腰斩,全球占比也从57%跌至39%。
2015年后中国海绵钛生产缓慢恢复,2015年至2023年间中国国内海绵钛产量由6.2万吨持续增长至22万吨。同时,在航空航天、海洋工程、高端化工(石化、环保等)、军工等行业需求拉动下,行业结构性调整初见成效,产业结构开始由低端走向高端。2024年中国海绵钛产量22万吨,占全球的69%。
从产能利用率的角度看,2015年之后,全球经济复苏,海绵钛产能利用率从51%上升至78%。但中国由于产能扩张速度较快,2015年到2022年,产能利用率从44%上升到99%,之后两年连续下降,2024年中国产能利用率为85%,全球为78%。
海绵钛行业市场需求整体向中高端发展,低端海绵钛产品存在产能过剩、供大于求的情况。航空航天、国防军工等下游领域对钛材品质要求较高,高品质的钛材又严重依赖于海绵钛的品质,但高端海绵钛对生产工艺及过程控制等具有较高的要求。在此背景下,主要生产低端海绵钛的企业可能面临一定竞争压力和挑战。
2007年到2015年之间,中国是全球海绵钛的主要出口国,仅少量高端海绵钛需要进口。2015年国内海绵钛产业遇到危机大幅减产,到2022年之间一直处于净进口状态,2021年海绵钛进口达到峰值。2023年开始,国内海绵钛开始大幅出口。
2024 年我国进口海绵钛101 吨,出口海绵钛5993 吨,为净出口国家,其中出口的前三名分别为韩国、日本、美国。
2005年到现在,随着技术进步带来的成本下降,海绵钛价格整体呈下降趋势。2008年、2015年等几个经济周期低点也是海绵钛价格的低点。
2021年,在生产原料价格上涨和能耗"双控"政策加码的双重影响下,原镁生产成本增加,市场供应偏紧,镁价格强势上行。此外,受益于航空航天、海洋工程等下游领域发展,海绵钛市场运行良好,需求旺盛,四氯化钛、镁锭等上游原材料价格保持在高位导致国内半流程企业产能释放受限,海绵钛行业大部分半流程或落后产能被迫退出市场或进行转型升级,同时因地缘冲突俄罗斯和乌克兰海绵钛企业产量大幅下降,海绵钛价格大幅上行。
此后,随着国内地产见顶,钛白粉需求大幅下滑,海绵钛原材料钛精矿价格持续向下,因此海绵钛价格波动下行。
1910年,美国化学家马修.亨特在实验室中首次通过钠还原法制得了海绵钛。1948年,美国杜邦公司成功实现了以镁热还原法(克劳尔法)吨级生产海绵钛,这标志着现代钛工业的诞生。此后,苏联、英国、日本等国也在20世纪50年代中期相继建立了自己的海绵钛工业。
美国主要的海绵钛生产企业为PCC子公司Timnet和ATI,产能均在一万吨左右,主要生产航空航天级优质海绵钛。俄罗斯VSMPO-AVISMA由两家公司合并,年产量占到俄罗斯整个国家的90%。乌克兰的ZTMC公司于1956年投产,因设备老化于1994年关闭,1998年又重启,理论产能在一万吨左右俄乌冲突后停产。日本有2家海绵钛生产企业,分别是日本大阪Osaka钛科技股份公司和日本东邦Toho钛股份公司,日本是目前世界上海绵钛生产技术最先进、质量最好、经济指标最优的国家。
基于技术、电价、矿产等多方面因素考虑,国内海绵钛生产主要集中在辽宁、云南、新疆等地,因此海绵钛行业存在一定的区域性特征。国内海绵钛行业集中度较高,中国主要海绵钛生产企业包括金钛股份、宝钛华神、双瑞万基、遵义钛业、朝阳百盛、云南国钛、新疆湘润、攀钢集团等。其中军品海绵钛的供应商主要有金钛股份、宝钛华神、遵义钛业、双瑞万基、朝阳百盛等。
抚顺铝厂的海绵钛是中国第一个工业化海绵钛生产基地,1958年抚顺铝厂实现了海绵钛工业试验,成立了中国第1个海绵钛生产车间,同时在沈阳有色金属加工厂成立了中国第1个钛加工材生产试验车间。2014年在激烈的市场竞争中,抚顺铝厂的海绵钛正式退出历史舞台。
遵义钛业是20世纪60年代我国三线建设重点厂矿之一,1966年正式建厂,至今仍然是中国全流程海绵钛生产的重要基地。遵义钛业80年代攻克5吨炉技术,2001年成功研发8吨炉工艺,2015年因市场环境部分工序停产,2022年自主研发的12吨/炉倒U型还原一蒸馏联合法生产工艺技术在效率和节能方面实现突破,恢复全流程生产。遵义钛业目前主要产品包括海绵钛(年产能2.4万吨)、四氯化钛(年产能4.5万吨)以及金属镁(年产能1万吨),旗下的"航天牌"海绵钛是知名品牌。公司在2025年取得了AS9100航空航天质量管理体系认证,这为其海绵钛产品进入全球航空供应链打开了大门,是其技术实力和产品质量获得国际高端市场认可的重要标志。
洛阳双瑞万基钛业成立于2005年,是由中国船舶集团公司第七二五研究所与万基控股集团共同投资组建的国有企业。七二五所在钛材料研究方面拥有深厚的技术积累,项目综合了国内现有技术和引进消化吸收的国外技术,通过集成创新形成了具有自主知识产权的海绵钛生产工艺。公司第一条产线初始设计产能5000吨,投产后迅速扩建至1万吨,2022年年产1.5万吨的二期技改项目通过竣工验收,公司海绵钛产能达到3万吨。
攀钢集团的海绵钛建设起步于2009年,2011年下半年,攀钢第一条1.5万吨海绵钛投产。2023年攀钢第二条年产3.5万吨的超软海绵钛生产线投产。2022年4月,攀钢3.5万吨海绵钛扩能项目正式启动。随着一期项目的技改和二期项目全面达产,攀钢海绵钛总产能突破6万吨/年,占国内总产能的20%.
新疆湘润成立于2016年7月8日,位于新疆哈密市伊州区高新技术园区南部循环产业园,20吨大炉型海绵钛已经实现规模化生产。公司项目总投资76亿,主要产品包括海绵钛、钛及钛合金铸锭、带材、板材、锻材、棒材、复合材等,是国内首家"钛矿-海绵钛-钛加工材-钛制品"的钛全产业链公司。公司将建成年产5万吨钛材加工基地,目前一期已实现3万吨海绵钛,1万吨钛加工材,2万吨钛复合带材的生产能力。到2025年,公司海绵钛的0级品率已达到总产量的90%以上,实现了从"量"到"质"的飞跃。
云南国钛成立于2019年,是上市公司龙佰集团的子公司,前身为成立于1999年的云南新立钛业。20195月,龙佰集团完成了对濒临破产的新立公司的收购重组,新立钛业在重组后仅用约180天,就实现了8万吨高钛渣生产线、1万吨海绵钛生产线的顺利复产,到2023年实现了5万吨的年产量,成为全球最大的海绵钛产商。2024年5月,公司的年产能进一步达到8万吨。2022年5月是一个里程碑式的时刻,云南国钛成功产第一炉转子级海绵钛,其产品质量达到了航空发动机转子级的最高水平。这标志着公司掌握了世界最先进的治绵钛工艺技术,突破了国际高端海绵钛对我国的"卡脖子"困境。
宝钛华神钛业有限公司始建于2001年,位于辽宁省锦州市,为宝钛股份子公司,年产海绵钛25000吨,绵锆1000吨,四氯化钛120000吨,公司已通过GJB9001C-2017军工质量体系认证。
朝阳百盛钛业股份有限公司成立于2003年,隶属于百盛集团,2005年生产出第一炉海绵钛,2011年通AS9100C航空航天质量管理体系认证。2015、2016年在湖北百盛钛业新建两条海绵钛产线。目前公司产能1.万吨左右。
朝阳金达钛业(金钛股份)成立于2006年,是一家北交所上市公司。西北院旗下两家上市公司西部超号西部材料均是金钛股份持股 5%以上股东。公司专注于生产、研发和销售高端海绵钛系列产品,是我国航空航等重要领域高端海绵钛产品批量化生产的国家高新技术企业、国家级绿色工厂。公司是国家工信部首批授予自制造业单项冠军培育企业,公司生产的小粒度海绵钛系"制造业单项冠军产品"。金达钛业从2006年建设完年产2000吨海绵钛生产线起步,到2022年11月,其北园区2万吨全流程高品质海绵钛生产线全面建成投产使公司生产规模和工艺水平跻身国内一流