钛是一种银白色过渡金属，具有熔点高、比强度大、生物相容性良好、耐蚀性强等优点，目前被广泛应用于航空航天、国防军工、医疗生物以及石油化工等领域。我国钛资源十分丰富，储量居世界第一，但海绵钛的生产能力较弱，远远不能满足国家经济发展的需求。

海绵钛是钛金属单质，一般为浅灰色颗粒或海绵状，是钛材、钛粉及其他钛产品的基础原材料，把钛铁矿变成四氯化钛，与金属镁反应，就得到海绵状多孔“海绵钛”。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。

（图片来源：攀钢集团有限公司官网）

中国海绵钛行业发展概况

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、哈萨克斯坦和印度7个国家。

21 世纪初，随着中国经济的快速发展，我国钛工业迅速崛起，打破了世界钛工业长期保持的俄、美、日三国鼎立的局面，跻身于世界钛工业大国的行列。尤其是在 2010 年，海绵钛和钛加工材的产能及产量双居世界第一，装备水平也达到了世界一流，成为名副其实的钛工业大国，但还不是钛工业强国，部分产品的生产技术和品质还不能满足高端需求。

2019年，全球海绵钛产量达210万吨，较2018年增长了30万吨;中国海绵钛产能增长47.7%，产量达84万吨。市场需求方面，2019年，国内高端海绵钛需求爆发，进口量大幅增长45.2%。在企业竞争格局方面，攀钢钛业、洛阳双瑞、贵州遵钛和朝阳百盛的年产量达10万吨以上;在区域竞争格局方面，辽宁、四川是我国海绵钛主要生产地。

从宏观调控方面来看，当前产业行业状况并不需要海绵钛产能的提升，应当着重投入研发新技术、新生产装备，把海绵钛产业应用推向更深、更广的领域。企业努力掌握与吸取行业内前沿企业的技术，开拓自己企业的市场与海绵钛的运用新领域，落实好节能减排的国家号召，这样就能促进中国海绵钛产业的稳步发展。

海绵钛生产工艺

目前生产海绵钛的方法主要是镁热还原法。镁热还原法，又称Kroll 法，1937 年由 William Kroll 提出，并于 1948 年实现海绵钛的工业规模生产。该法是目前世界上应用最广的海绵钛生产工艺。

Kroll 法流程图

Kroll 法是在密闭的钢制反应器中进行的。将纯金属镁放入反应器中并充满惰性气体，加热使镁熔化，在 800～900℃下，以一定的流速通入 TiCl4，使之与熔融的镁反应。反应式为：

在反应温度下，生成的 MgCl（熔点为 2 714℃）呈液态，可以及时排放出来。在 900～1000℃及一定真空度的条件下，将残留的 MgCl2 和 Mg真空蒸馏出去，获得海绵状金属钛。反应产物 MgCl2电解再生 Mg 和Cl2，循环再用。

Kroll 法在实际生产中也显露出一些问题：如生产过程中产生的废气废水对环境有污染；反应中镁的利用率低（约 70％），损耗大；电解MgCl2消耗的能源很大，约占总能耗的 28％～34％。

到目前为止，Kroll 法仍然是世界上普遍采用的生产海绵钛工艺。其他生产工艺虽然没能大规模工业化使用，但都向着低成本、环保、节能的方向发展研究，这也是钛金属生产的未来趋势。希望这些生产工艺能早日完成工业化生产的突破，让钛金属能更多的应用于工业和民用领域。

海绵钛生产设备

目前国内大部分大型的海绵钛产业与钛冶金企业都是镁钛联合生产企业，多数厂家也一直采用较为普遍与稳定的还原-蒸馏一体化工艺。这种工艺也被称为联合法或半联合法，它实现了原料 Mg-Cl2-MgCl2的闭路循环。

还原-蒸馏一体化设备，分为倒“U”型和“I”型两种。倒“U”型设备是将还原罐（蒸馏罐）和冷凝罐之间用带阀门的管道连结而成，设专门的加热装置，整个系统设备在还原前一次组装好。“I”型一体化工艺的系统设备如在还原前一次性组装好，即称为联合法设备；而先组装好还原设备，待还原完毕，趁热再将冷凝罐组装好进行蒸馏作业的系统设备则称为串联合设备，中间用带镁塞的“过渡段”连结。

我国钛工业前景展望

相较于军用航空钛材生产占据主导地位的美、俄，民用钛材优势明显的日本；我国高端钛材制造能力尚浅，钛材大部分为初级产品，应用领域也相对中低端。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。

产量决定价格走势的时期已经过去，钛市场未来将由高端需求主导。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，下游高端钛材需求增长将倒逼上游海绵钛供应结构不断改善，未来高端海绵钛将成为市场主流。

国内外海绵钛生产工艺很多，但真正实现工业化的少。我国海绵钛生产企业应该加强对关键技术的引进和吸收掌握，在海绵钛生产的原料、氯化、精炼和电解等方面突破技术瓶颈，提升钛产品的档次和降低能耗。对我国海绵钛生产企业来说，应积极从现有的生产方法的技改和新生产方法的研发入手，实现海绵钛制备技术的跨越式发展。

参考来源：

【1】东方财富网《钛原材料海绵钛涨价 龙头股涨停 布局钛产业链个股名单抢先看》

【2】胡耀强.海绵钛生产工艺综述.科技视界.2016年.

【3】刘挥彬，等.海绵钛生产现状及发展展望.化工管理.2017年.

【4】和奔流.海绵钛生产装备现状分析.龙蟒佰利联集团股份有限公司.2020年.

【5】和平志，等.世界海绵钛工业的现状及对我国未来发展的思考.2017年.

【6】前瞻产业研究院《2020年中国海绵钛行业市场现状及区域竞争格局分析 辽宁、四川成为国内主要生产地》

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