美国、日本和中国钛工业发展评述

;B=) 年 美 国 利 用 克 劳 尔 技 术 成 功 实 现 了 钛 工 业 日本于 ;B?; 年开始 化生产， 当年生产约 ;/ . 海绵钛；
生产海绵钛；中国于 ;B?) 年开始了半工业化生产海绵 钛。表 & 列出了近 < 年世界主要海绵钛生产国的产量。 海绵钛的生产走势起伏很大。近 &/ 年出现 = 次 峰谷， 这是由于世界政治格局和经济形势的震荡引起 一 的。海绵钛的市场动向主要取决于 % 个重要因素， 是独联体的海绵钛生产动向， 二是世界航空业的需求 动向， 三是钛新兴开发领域的动向。 但总体来看，日本曾长期与美国的走势一致，但 这主要 值得注意的是近 & 年却是与美国相反的走势， 是 由 美国 TGIJI. 公 司 海绵 钛 的 停 产 ， 美 国 海绵 钛 增 加了进口的依赖性引起的。中国尽管海绵钛产量很 低， 但总体上也是与美、 日同样的走势， 近 & 年的发展 与日本相似， 增长幅度大大超过其它国家。
稀有金 属材料 与工程
!" 卷
世界各国近年海绵钛产量 " # $%& ’
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世界各国钛加工材的产量 # $ %&" ’ -.’/.’ 01 (2 3)’,42)+5 26 ’7, 804+9 %$$’ &;) ’;$ ’;" ’;% (;$ %$$# &;! %;( %;’ ’;# ’;& = %$$! &;= %;( ’;$ ’;# ’;& ";# %$$$ &;’ %;& ’;" ’;) ’;& );( &’’’ &;’ %;& ’;# ’;" ’;( );( &’’% %;! %;) %;& ’;" ’;) ";( ’;" %;) &’’&
据 ";;; 年的统计，世界各国海绵钛供给比例和 需求比例如表 !。由表 ! 可知， 美国、 欧洲和中国为海 绵钛进口国， 日本和独联体为海绵钛出口国。
表; ()*+, ; !%%% 年世界海绵钛供给和需求比例 " < =)’20 01 /90>25203 )3? 3,,? 01 @09+? (2 5/036, 23 !%%%A5 A*-+E G+’H,.,’) I--3 ?020) !$ "$ <> B> ""> " !%> ! &AB !#> " 9!> : &C,)0 #> # @> : F(+’2; 9=> #
收稿日期：&//%>/<>;)
周 作者简介： 廉， 男， 教授， 中国 工程院院 士， 西北有 色金属研 究院， 陕西 西 安 :;//;< ;B=/ 年生，
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钛矿产资源
钛在地壳中的含量约为 /$ <=C ， 在金属元素中仅
次于铝、 铁和镁， 居第 = 位。 作为工业原料的钛矿石主 要是钛铁矿、 金红石和钛白石 % 种。钛矿的储量因内 涵不同而有较大差异，根据美国地质学会的定义，
&//; 年 全 世 界 已 探 明 的 钛 铁 矿 和 金 红 石 矿 约 为 主要分布在澳大利亚、 南非、 印度、 美国、 ?$ %& D ;/) .，
";;9 年 % * 炉已研制成功。从 9::9 年起采用 99; S5 无隔板电解槽镁电解技术， 降低了能耗。 总体上说， 中
国海绵钛生产技术已逐步与国外水平接近， 今后主要 应着重解决生产设备的大型化、除钒工艺的非铜化、 生产过程的自动化及高纯钛的生产技术等。 降低海绵钛的 要使钛发展成为真正的第 ! 金属， 成本是 9 个关键。目前的克劳尔法成本高， 主要是其 炉批式生产造成的， 因此使海绵钛的生产连续化一直 是钛冶炼研究人员追求的目标。 《 自然 》 杂志上发表了 T+08 教授的题 ";;; 年英国 为 “ 熔融氯化钙中二氧化钛直接电化学还原制取钛 ” 的文章， 在学术界和钛产业界引起了反响。它是用原 料 D,N" 烧结成电极形状，浸入熔融 &0&7" 中电解，直 接制得了低氧浓度的金属钛， 称为 TT& 法。这一结果 引起了各国研究人员对氧化钛电解还原方法的广泛 兴趣，日本小野等人也正在推进该法的工业化研究， 并 于 ";;" 年 提 出 了 NB 法 ， 还 有 日 本 冈 部 等 人 在
金属钛冶炼用的钛原料为氯化法钛渣、天然金红石、 （按 人造金红石、 高钛渣。全世界 &/// 年共消费钛矿 < 约 =$ ?) D ;/ .， 其中金属钛消费的钛矿约 3HT& 含量计 ） 仅占 &$ <C 。按目前钛矿的年使用量计算， ;$ ? D ;/? .， 但日本 今后 &// 年内全世界不必担心钛资源的枯竭。 没有经济性钛资源，主要依赖从澳大利亚、南非等国 进口， 而且日本对钛原料的放射性物质含量有严格要 求， 因此选择余地小、 价格高。 中国尽管钛资源的储量 而 为世界第一， 但其中钛铁矿岩矿占总储量的 B%C ， 且钙、 镁杂质含量高， 增加了选冶的技术难度。另外， 攀西地区的钒钛磁铁矿的综合利用也是我国冶金工 业面临的重要课题。
加拿大、 挪威、 乌克兰等国家， 见表 ; 。 中国的钛资源为 但可经济地利用 世界第一， 现探明的储量达 B D ;/ .，
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海绵钛
的钛铁矿约为 ; D ;/) .， 金红石矿仅为数千万吨。 钛矿石主要用来生产钛白粉、 金属钛及焊条等。
表! "+,-. ! E"+F.GHIKFH.IL -.M.I*+-.GM#HM EMFMLM 5FLHM ("GNMO 6"+.P *QGHRM KSGMHFI T.PIG R"+F.GHI3".M# 各主要钛资源国钛矿资源储量 （按 "#$% 含量计 ） & ’ !() * "#*+/#0/ /#1.2+- 2.34025.3 5#JIFH.I ? B// ;% /// % <// % )// = /// < %// ; %// ) =// =< %// )%/ &?/ ; :// < B%/ ::/ 0+.H#I ;)/ % &//
美、 日、 中 ( 国钛加工材的产 %$!& 年到 &’’& 年， 量见表 )，从表中可以看出美国钛加工材的产量波动 起伏很大， 而日本和中国钛加工材产量的波动较小。 受航 这主要是由于美国的钛材约 !’* 用于航空领域， 空业市场的影响很大。 而日本的钛材约 !’* 用于一般 民用工业及民生用品领域， 尽管美国和日本的经济衰 退以及其它地区的金融危机等对日本的钛业有一定
第 %& 卷 &//% 年
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稀有金属材料与工程
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美国、 日本和中国钛工业发展评述
周 廉
9 西北有 色金属 研究院 ， 陕西 西 安 :;//;< ） 摘
日本和 中国近 年钛工 业的状况 和展望 ， 从钛矿资 源、 海绵 钛、 钛加工 材、 钛应用 开发、 钛 合金研 要：简要叙 述了美 国、
现 在 世 界 海 绵 钛 的 生 产 能 力 约 为 9> " J 9;# *， 若 减 去 独联 体 陈 旧 设备 生 产 能 力 约 "> # J 9;= *，实 际 为 （产 能 :> # J 9;= *。主 要 生 产 厂 家 有 俄 罗斯 的 5KABL5 （ 产能 ! J 9;=*） ， 哈萨克斯坦的 <MDLM ， 日本 = J 9;= *） = 的 住 友 钛 （ 产 能 9> % J 9; *） 和 东 邦 钛 （ 产 能 9> " J （ 产能 9> =# J 9;=*） ， 美国的 D,E-* 公司 和俄勒冈 9;= *） （ 产能 @ %;; *， （ N+-E-*） 于 ";;9 年停产 ） ， 中 冶金公司 （产能 %;; *） （产能 ! ;;; *） 和抚顺钛厂 。 乌 国的遵义钛厂 克兰的扎波罗日钛镁联合企业，西欧各国厂家，中国 的锦州铁合金厂等相继停止了海绵钛的生产。 （ 镁法 ） 现在海绵钛的生产几乎都为克劳尔法 ， 亨 （ 钠法 ） 特法 已相继被各国所淘汰。 日本具有世界一流 的海绵钛生产技术，其特点是采用大型沸腾氯化炉 （ !!E） 生产粗 D,&7= ， 经蒸馏及矿物油除钒提纯 D,&7= ， （% * O 9; * P 炉 ） 再经镁还原真空蒸馏 < 型联合炉 生产 海绵钛， 整个过程自动化程度高。日本是 9 个能源进 口国，节能是 9 项重要的国策，在降低海绵钛生产能 耗方面进行了长期的卓有成效的研究和开发。 至今海 绵钛生产的氯耗、镁耗、电耗等指标均处于世界领先 水平。在镁的电解工序中， 约消耗海绵钛生产总电能 日本致力于氯化镁电解槽的开发， 淘 的 $;Q 。因此， 汰了单极槽， 目前以双极槽为主， 还开发了称为 574’) 的筒型电极， 大大节省了镁电解的能耗。 另外， 顺应近 年 AD 产业的发展需 求，日本还 开发了高纯 海绵钛的 生产技术，目前用生产普通海绵钛的流程，通过从原 料到产品各工序的严格控制及纯化技术，已能生产
年产能力达 #; *。 ::R :::Q 的高纯海绵钛， 美国海绵钛生产技术的特点是采用大型沸腾氯 （ !!> ;# E） ， 其氯化技术水平居世界领先。但由 化炉 于美国总体海绵钛生产设备陈旧， 技术改造资金投入 少， 技术水平曾落后于日本， 但从 "; 世纪 :; 年代开始， 美国引进了日本的还蒸联合等技术进行改造，使其技 术水平赶上日本， 但其海绵钛的质量仍不如日本。 中国海绵钛的生产工艺基本与国外相同， 但年产 氯化采用的 能小于国际基本经济规模应达的 # ;;; *。 沸腾炉仅为 !9> " E， 提纯 D,&7= 采用铜丝除钒， 成本 高， 不能连续作业。还蒸联合炉经 "; 世纪 %; 年代科 技攻关，于 9:%: 年由 # * 级取代了原 9> $ * 和 ! * 炉，
";;" 年 提 出 了 FLU P LBF 法 ， 这 些 方 法 的 总 反 应 都
一样。今后还必须进一步研究解决杂质的控制、 融盐 和生成的钛的分离，电流效率等诸多问题，以开辟钛 冶炼的新篇章。 除了上述以氧化钛为原料的熔融电解 法的研究之外，对现有克劳尔法的连续化、高效化的 研究， 以 D,&7= 为原料的 LV 法、 I0 法、 W" 法等的连续 化制备研究也取得了一定的成效。
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Hale Waihona Puke 周廉 ：美国、 日本 和中国 钛工业发 展评述
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的打击， 但由于日本一直致力于民用市场新领域应用
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钛加工材
的开发， 使其受影响程度比美国小。中国的钛材产量 小，!’* 为民用，受世界钛市场的影响甚微。总体来 看， ( 国的钛材产量均呈上升趋势。 据 &’’’ 年的统计，世界各国 钛加工材的供给与 需求所占世界总供给及总需求的比例如表 "。由此可 见，日本和独联体既是海绵钛的出口国，又是钛加工 材的出口国，欧洲和中国既是海绵钛的进口国，又是 钛加工材的进口国， 而美国基本上是依赖进口和本国 生产的海绵钛生产钛加工材供本国使用。
究开发 等方面比 较了各 自发展 的特点。 美国； 日本 ； 中国 ； 评述 关键词：钛；
中图法分类号： 38 ;=<$ &%
文献标识码： *
文章编号： ;//&>;)?@ 9 &//% A /)>/?::>/)
金属钛资源丰富，比强度高，具有优异的特殊性 能。 钛工业经历了半个世纪的历程， 逐渐发展壮大， 在 各种领域获得了广泛的应用。本文对美国、 日本和中 国近年来钛工业发展的状况作以比较和评述。