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§钛元素介绍

钛（Titanium）是一种金属化学元素，化学符号Ti，由于其在自然界中存在分散并难以提取，被认为是一种稀有金属。在地壳中，钛的含量为0.61%，在结构金属中居第4位，仅次于铁、铝、镁。钛是一种银白色的过渡金属，熔点为(1660±10)℃，沸点为3287℃，密度为4.506g/cm3。由于钛具有熔点高、比重小、比强度高、韧性好、抗疲劳、耐腐蚀、导热系数低、高低温度耐受性能好、在急冷急热条件下应力小等特点，被广泛应用于航空、航天、电力、生物医疗、化工冶金、海洋工程、体育休闲等领域，被誉为“太空金属”、“现代金属”、“海洋金属”和“战略金属”。目前，工业上用来生产钛的矿石主要有金红石和钛铁矿。

§钛材产业是战略新兴产业，近年政策持续加码

1791年，钛以含钛矿物的形式在英格兰的康沃尔郡被发现，1795年德国化学家克拉普罗特在分析匈牙利产的红色金红石时也发现了这种氧化物，1910年被美国化学家亨特第一次用钠还原TiCl4制得纯度达99.9%的金属钛。1940年镁还原法和钠还原法成为生产海绵钛的工业方法。1948年，美国用镁还原法制出2吨海绵钛，从此开始了钛的工业化生产。随后日本在1952年、英国在1953年、苏联在1956年相继开始生产海绵钛。中国钛工业发展大致经历了四个时期：开创期（20世纪50年代）——建设期（60-70年代）——初步发展期（80-90年代）——快速成长期（21世纪后）。

§海绵钛

海绵钛是指用金属热还原法生产出的海绵状金属钛，纯度%（质量）一般为99.1～99.7，杂质元素%（质量）总量为0.3～0.9，杂质元素氧%（质量）为0.06～0.20，硬度(HB)为100～157。其外表呈疏松多孔海绵状，性质活泼，极易氧化，是制备钛材的主要原材料。根据纯度、杂质含量和硬度，海绵钛一共可分为七个等级，其中仅高品质0A级及0级可用于航空航天和军工领域，1-5级海绵钛品质相对较低，主要应用于化工工业领域。生产海绵钛的方法有镁热还原法和钠热还原法，目前全球生产海绵钛的主流方法为镁热还原法，又被称为克罗尔法，分为半流程和全流程两种方式。半流程工艺仅包含镁热还原蒸馏，随着供给侧结构性改革的深入及环保要求的升级，海绵钛行业大部分半流程或落后产能被迫退出市场。全流程生产流程从冶炼钛渣制取四氯化钛，精制四氯化钛，金属镁还原四氯化钛，最后蒸馏获得海绵钛。目前市场上海绵钛的生产方式主要采取全流程工艺（制四氯化钛+镁还原蒸馏）。熔盐氧化工艺：由高钛渣、石油焦和氯气在熔融状态下的NaCl中发生气固反应，反应器温度、压力控制在800℃、0.003MPaG，生成粗TiCl4及CO、CO2等副产物。反应为放热反应。主要反应方程式如下：2TiO2+4Cl2+3C→2TiCl4+2CO+CO2。还蒸工序工艺原理：采用热镁金属还原四氯化钛生产海绵钛工艺，还原反应主反应方程式如下：TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2+Q。

§全球海绵钛

受中国海绵钛产量快速增长的推动，近年全球海绵钛供给呈现稳步增长态势。根据美国地质调查局数据，2022年全球海绵钛产量26万吨，2016年以来呈现快速增长态势。但从区域来看，2016年以来，除中国外全球其他区域海绵钛产量呈现稳定态势，基本维持在11万吨左右。历史上中国海绵钛工业与美日、独联体国家还存在一定差距，部分高端产品依赖进口。从《海绵钛工业生产现状及发展》（申庆飞）、新材料在线的研究的来看，相比海外主要海绵钛生产企业主要聚焦于航空级，历史上我国海绵钛在产品质量、工艺控制上与海外主要海绵钛供给国存在一定差距。

2023年随着国内部分航空级、转子级海绵钛项目投入投产，国内海绵钛产业实现了进口替代、迈向了出口高端化的局面，全球竞争力进一步提升。从海关总署披露的数据，2023年1-11月国内海绵钛出口5478吨，进口134吨；相比2022年净进口9445吨，出现大幅扭转。同时从价格来看，出口均价由2022年的均价7.92美元/kg提升到9.3美元/kg，进口均价由8.73美元/kg下降到6.88美元/kg，出口均价高于进口均价26%。反映了海绵钛不仅仅实现了高端进口替代，也开始迈向出口高端化。中国海绵钛生产主要集中在辽宁、云南、新疆、河南，四川等地，其中辽宁是我国海绵钛产量第一大省。根据钢联数据，2023年全国海绵钛产量20.7万吨，其中辽宁产量5.72万吨，全国占比28%。云南、新疆、河南、四川等地的产量全国占比均达到13%及以上。目前，辽宁已经培育了十多家高新技术企业，主导产品有钛金属及钛合金铸件、中间合金等，海绵钛生产企业主要分布在朝阳、锦州等地区。海绵钛行业集中度高于钛渣。按照产能测算，截止2023年年末龙佰集团、洛阳双瑞万基、朝阳金达、宝钛华神、攀钢集团五家产能合计占比达到61%。其中龙佰集团在国内拥有云南、甘肃两个基地，合计产能达到5万吨，占比到21%，除此之外，洛阳双瑞万基、朝阳金达、宝钛华神、攀钢集团的海绵钛产能均超过10%。整体行业集中度高于钛渣环节。拥有钛资源的企业通过一体化布局、新增投资、提升市场占有率是行业的主要竞争态势。近年来以龙佰集团、攀钢集团、安宁股份、新疆湘晟为代表的、拥有钛矿资源的企业，通过延伸产业链，形成了钛渣-海绵钛一体化布局，并且进一步通过新建产能，提升市场占有率。电力价格是决定海绵钛成本竞争力的关键因素。产业链上钛矿-钛渣-海绵钛环节的集中度、壁垒、产能、进出口、成本因素等供给特性差异引发的利润流向是：先资源端、再海绵钛、最后钛渣。区域电力价格优势对产业链上的企业，尤其是钛渣、海绵钛企业带来成本竞争力。

钛提取技术可以使用HEL的Simular进行测评。

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