2025年有色金属行业深度：新质生产力金属元素专题五，钛_助力航天深海，“打印”轻盈未来

钛产业链图谱

钛，位于元素周期表第 4 周期第四族（钛分族），是一种过渡金属元素，元素符号 Ti，原子序数 22，相对 原子质量 47.867。钛是坚硬有光泽的银白色金属，低温下为 α 相（六方密堆积），高温下转为 β 相（体心立方）。 自然界中主要以金红石、钙钛矿、钛铁矿等存在。钛凭借其高强度、低密度、耐腐蚀、生物相容性好等独特优 势，在航空航天、医疗、消费电子、日常生活多个领域展现出不可替代的用途。 高比强度：钛的密度约为 4.506g/cm³，仅为铁的一半左右，但机械强度却与钢相差不多，这种极高的比强 度是钛合金成为航空航天、军事装备等领域理想结构材料的根本原因，可以实现显著的减重效果。

独特的晶体结构与相变：钛有两种同素异形体。室温下稳定的是 α-Ti（六方密堆积结构），当温度升至 882.5℃ 左右时，会转变为 β-Ti（体心立方结构）。通过添加不同的合金元素和热处理工艺，可以调控 α 相和 β 相的比 例与形态，从而获得性能各异的钛合金。 耐腐蚀性：在常温下，钛的表面会迅速形成一层极致密、附着力强的氧化膜（主要是二氧化钛，TiO₂）。 这层惰性薄膜非常稳定，能有效阻止内部金属进一步与介质反应，使得钛在空气、海水、湿氯气以及多种氧化 性酸和氯化物环境中表现出极强的抗腐蚀能力，其抗腐蚀性近似于铂。因此钛在海水中浸泡数年也不会锈蚀。 钛在高温下化学性质非常活泼。红热状态下能与氧气、氮气等发生剧烈反应。 生物相容性：钛在人体内能够抵抗体液腐蚀且无毒，对人体组织无毒副作用，生物相容性极佳，肌肉纤维 甚至能在钛骨骼上生长，因此被赞誉为“亲生物金属” 高熔点、低导热导电、弱磁性：钛熔点为 1942K，比黄金高近 1000K，比钢高近 500K。在超低温环境下， 钛会变得更为坚硬，并有超导体的性能。另外，钛的导电导热性较差，几乎没有磁性，这在某些特定应用场景 （如制造核潜艇壳体）中是一个重要优势。 钛矿是钛产业链的起点，主要有钛铁矿和金红石矿两种。全球钛行业的产业链可以简单地分为两条，一是 化工产业链：钛矿→钛白粉；二是有色金属产业链：钛矿→海绵钛→钛合金。其中钛白粉占全球钛精矿消费的 82%，用来生产涂料、塑料等；海绵钛约占 11%，主要用于生产钛材及各种钛合金。此外，钛资源也有少量用 于生产电焊条、电容器等领域，占比较小。

钛白粉核心下游为涂料和塑料，我国产能居世界首位。2024 年我国钛白粉总产量再创历史新高，达到 476.6 万吨，比上年增加 60.6 万吨，增幅 14.57%。据 USGS 数据，2023 年全球钛白粉产能为 981.9 万吨，其增量主要 来源于中国，中国以 550 万吨的钛白粉产能占据全球市场的主导地位，占比高达 56.7%；美国的产能为 136 万 吨，占比 14%，位居第二。 涂料：钛白粉可以提高涂料产品的遮盖力、着色力和化学稳定性，同时凭借着无毒且白度好的特点及优异 的耐候性，一经面世就迅速地取代了铅白等传统白色颜料涂料，需求占比接近 6 成； 塑料：在塑料产品中，除了应用了钛白粉的高遮盖力和高消色力外还能进一步提高塑料制品的耐热、耐光 和耐候性，能够使产品的使用寿命得到有效延长； 造纸：在造纸行业中添加钛白粉则能够起到荧光增白剂的效果，使纸张具有较好的白度和光泽度并使其在 保持纸张表面光滑的前提下尽可能的更纤薄； 化纤：在化纤领域内钛白粉是主要的消光剂，能够在不影响纤维拉伸和染色性能的前提下有效地消除纤维 的光泽，并增加白度； 墨水：钛白粉有着优秀的白度和遮盖力，同时也具备良好的稳定性，能够有效的防止黄变，可以广泛的应 用于墨水当中； 此外，钛白粉还同时广泛地应用于搪瓷、橡胶、电子工业和化妆品等行业领域中。 海绵钛是钛金属单质，海绵钛是生产钛材的重要原材料，被誉为“太空金属”、“海洋金属”、“现代金 属”、“战略金属”和“未来金属”。

钛矿行业

钛是地壳中分布最广和丰度较高的元素之一，占地壳重量的 0.61%，位居第 9 位，但自然界中其存在分散 并难以提取，被认为是一种稀有金属。钛化学活性强，自然界中没有单质钛存在，易与氧结合，矿物中钛主要 以 TiO2 和钛酸盐形式存在，常与铁共生，形成各类矿物，单是 TiO2 含量超过 1%的矿物就超过 140 种，其中有 工业价值的仅 10 余种，主要为金红石、钛铁矿、钛磁铁矿、锐钛矿、白钛矿、钙钛矿等。 然而，由于钛资源的经济价值和开采潜力高度依赖于矿物的品质，目前具有工业开采价值的钛矿资源主要 为钛铁矿与金红石。其中： （1）钛铁矿：钛铁矿分为岩矿和砂矿，从岩矿中选出的钛精矿中 TiO2 品位一般为 42%-48%，而从砂矿中 选出的钛精矿 TiO2 品位可超过 50%。钛铁矿是目前最主要的钛矿资源，可以直接作为生产钛白粉或海绵钛的原 料。为了充分利用钛铁矿中的铁，许多冶炼厂以钛铁矿为原料进行电炉冶炼，得到生铁和高钛渣，之后高钛渣 再作为生产海绵钛、四氯化钛或钛白粉的原料。 （2）金红石：金红石是钛矿中分布最广的砂矿矿物之一，品位较高，TiO2 含量较高，同时含有 Fe、Mg、 Al、Si、Ca 等杂质元素，通过重选、磁选、电选等方法进行选矿后可获得 TiO2 含量高达 95%-99%的高品位精 矿。进而用于制取海绵钛、四氯化钛、钛白粉等产品。虽然天然金红石质量较为优质，但储量相对较少，难以 满足生产需求，因此需要大量生产人造金红石（也称合成金红石）作为替代品。当前，主流厂商多以钛铁矿为 原材料，采用硫酸浸出法、盐酸浸出法、选择氯化法、还原锈蚀法等方法将铁矿中的大部分铁成分分离出去所 生产的一种在成分和结构性能与天然金红石相同的富钛料，是天然金红石的优质代用品。

全球钛矿资源以钛铁矿为主，集中分布于中国、澳大利亚、印度等国家。根据 USGS 数据，2024 年全球钛 矿资源储量合计约 5.6 亿吨以上（以 TiO2 计），其中钛铁矿与金红石资源储量分别 5.1 亿吨、0.46 亿吨，分别 占比 91%、9%。分地区来看，钛铁矿资源主要分布于澳大利亚和中国，分别达 1.8 亿吨和 1.1 亿吨，占比 35% 和 22%。金红石资源主要分布于澳大利亚，占比 76%，约 0.35 亿吨。 从钛矿产量来看，2024 年全球钛矿产量 940 万吨，其中钛铁矿 890 万吨，金红石矿 45 万吨。钛铁矿产量 贡献主要来源于中国、莫桑比克与南非，分别达到 330 万吨、191 万吨、130 万吨。金红石矿则主要由澳大利亚、 南非、塞拉利昂、乌克兰贡献，产量分别为 20 万吨、10 万吨、6 万吨和 1 万吨。

虽然我国钛资源储量大、分布广，但多为品位较低的原生矿，伴生多种矿种，90%以上的钛矿为岩矿型钒 钛磁铁矿，脉石含量高，结构致密，选矿分离困难，叠加国内选矿技术尚不成熟，导致综合利用率低，无法满 足国内的钛矿需求。因此，中国对高品位优质钛矿有一定的进口需求，对外依存度较高。 2024 年中国钛精矿产量 330 万吨，进口量 505 万吨。但产量数据已经换算为标品，而进口的海关数据为实 物吨概念，含有低品位钛精矿，实际国内产量仍然高于进口量。按照 2023 年中国有色金属工业协会钛锆铪分会 数据，2023 年国产钛矿约 324.7 万吨（TiO2 含量，下同），进口钛矿 193.9 万吨，进口依存度 37%。进口数据 的逐年上升也说明了国内钛精矿进口依存度较高的情况。

从进口区域来看，莫桑比克是中国的主要进口来源地。2024 年，中国从莫桑比克进口钛精矿 230 万实物吨， 占比 47%。第二、三名分别为澳大利亚和挪威，占比分别为 12%和 8%。 依据中国自然资源部（2016）划分方案，钛矿类型划分为原生钛（磁）铁矿型、钛铁砂矿型、金红石型和 金红石砂矿型 4 类。中国钛铁矿占钛资源总储量的 98%，而金红石仅占 2%。资源禀赋较差，平均品位一般为5%-10%，远低于全球主要钛矿资源国钛矿品位。因此，中国高品位钛矿资源主要依赖进口，尤其是从莫桑比克 和越南等国家。

原生钛（磁）铁矿占全国总量的 89%，钛矿品位（TiO2）较低（一般为 5%-10%），综合利用难度大，低 于世界平均值（9%-13%）。分布在四川攀西、河北承德、云南、海南、广西等地，其中尤以攀西地区为最，攀 西地区的钒钛磁铁矿探明储量占世界的 1/4，是中国最大的钛资源供应基地。该钛矿区主要以攀枝花矿区、红格 矿区、白马矿区和太和矿区为主，并称攀西四大钒钛磁铁矿。

钛矿行业公司

全球钛精矿集中度较高，全球前九大含钛原料生产企业产量占比超过 50%。海外主要供应商为 Rio T into、Kenmare、Iluka 等矿业企业，国内主要为攀钢集团、龙佰集团、安宁股份等企业。

Rio Tonto 的钛业务主要依托其在加拿大（RTIT 运营）、南非（RBM 运营）和马达加斯加（QMM 运营） 的基地。其中南非基地的产量贡献最大。 Tronox同时是全球最大的钛白粉公司，钛精矿多为自用，钛矿资源主要集中在南非和澳大利亚。 Kenmare 公司的钛矿项目为莫桑比克东北海岸的 Moma 钛矿，主要产品包括钛铁矿、锆石以及金红石等。 Iluka 公司的钛矿项目主要位于南澳大利亚 Eucla 盆地的 Jacinth-Ambrosia 以及位于西澳大利亚 Perth 盆地的 Cataby。另外 2016 年公司收购了全球最大的金红石钛矿公司 Sierra Rutile，从而获得了位于非洲塞拉利昂的金红 石钛矿资源。 国内钛矿集中在攀西地区，攀钢集团、安宁矿业、龙佰集团、西昌矿业四大龙头的主矿区均位于攀西地区。

攀钢集团矿业有限公司拥有攀枝花矿区朱家包包、兰家火山、尖包包矿段以及白马矿区及及坪、田家村矿 段采矿权，具备年产铁精矿 1340 万吨、钛精矿 170 万吨的实际生产能力。2024 年实际产量 185 万吨，占到了 国内供应的一半以上。未来，攀钢计划通过红格南矿区扩建等项目持续提升产能，并致力于通过技术创新、绿 色发展和资本运作来巩固和增强其竞争力。 安宁矿业集中于四川攀西地区，核心资产为米易县潘家田钒钛磁铁矿。2025 年 7 月公司公告拟以 65.08 亿 元现金收购毗邻潘家田铁矿的经质矿产（核心资产为会理县小黑箐铁矿）。收购完成后，公司伴生的二氧化钛 （TiO₂）资源储量将增加约 48.45%。 龙佰集团是钛精矿和钛白粉一体化的公司，目前钛精矿自给率在 60%-70%之间，资源高度集中在四川攀枝 花地区。龙佰集团未来的增长核心在于红格北矿区与徐家沟铁矿的联合开发项目。该项目规划新增钛精矿年产能高达 248 万吨，完成后将进一步提高公司的自给率。另外公司积极拓展川西以外资源，2024 年 9 月，其子公 司竞得了云南武定县长冲钛矿的普查探矿权。 西昌矿业核心资产是位于四川省凉山州西昌市太和镇的太和钒钛磁铁矿，该矿资源集中且规模巨大，采用 露天开采，开发条件优越。该矿区的钒钛磁铁矿储量约 1 亿吨，且深部及周边矿权储量丰富，为持续开采提供 了坚实基础。目前西昌矿业通过建设 1000 万吨/年采选扩建工程和 500 万吨/年极贫矿项目进行扩产。

海绵钛行业

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。

海绵钛制备工艺

海绵钛的主要生产方式是镁热还原法（Kroll 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 Cl2 进行氯化形成粗 TiCl4；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 TiCl4；③在 800-900℃下，以一定的流速通入精 TiCl4，使之与电解的 Mg 发生还原 反应：TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2；④在反应温度下，生成的 MgCl2 呈液态，可以及时排放出去，在 900-1000℃及 一定真空度的条件下，将残留的 MgCl2 和过剩的 Mg 真空蒸馏出去，获得纯净的海绵钛；⑤MgCl2 经过电解工 艺可分解为 Mg 和 Cl2 重复利用，只需少量补充 Mg 与 Cl2 的损耗。

海绵钛分类

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 WHTi0 至 MHTi4 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（0.83mm-25.4mm）、小粒 度（0.83mm-12.7mm）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、Cl 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。

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