中國(guó)鈦加工材產(chǎn)量已居世界第一位

全球目前僅有中國(guó)、日本、美國(guó)、俄羅斯、哈薩克斯坦和烏克蘭6個(gè)國(guó)家生產(chǎn)海綿鈦， 且生產(chǎn)工藝全部采用Mg還原法。中國(guó)海綿鈦生產(chǎn)能力位居第一，占全球產(chǎn)能的49%，其次是日本19%和俄羅斯14%，哈薩克斯坦約占8%，美國(guó)約7%，烏克蘭3%。但中國(guó)近幾年行業(yè)平均開(kāi)工率一直保持在50～60%的低位，遠(yuǎn)低于國(guó)外80%左右的水平。2014年以來(lái)海綿鈦行業(yè)陷入全行業(yè)虧損的困境，企業(yè)總體開(kāi)工率持續(xù)降低。從其他國(guó)家來(lái)看，美國(guó)、俄羅斯、烏克蘭的海綿鈦產(chǎn)量保持平穩(wěn)，哈薩克斯坦及日本產(chǎn)量有所減少。

由于鈦在高溫條件下化學(xué)性質(zhì)十分活潑，易與氧、氮、碳、氫等元素發(fā)生反應(yīng)，對(duì)提取純鈦造成極大影響，所以在鈦冶金史上生產(chǎn)海綿鈦的工藝一直比較復(fù)雜。至今海綿鈦的生產(chǎn)工藝出現(xiàn)過(guò)很多種，但真正大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的只有Kroll 法和Hunter 法，其他的方法或已淘汰，或仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段。
Kroll 法（鎂熱還原法）
Kroll 法于1937 年由William Kroll 提出，并于1948 年實(shí)現(xiàn)海綿鈦的工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。該法是目前世界上應(yīng)用最廣的海綿鈦生產(chǎn)工藝。Kroll 法是在密閉的鋼制反應(yīng)器中進(jìn)行的。將純金屬鎂放入反應(yīng)器中并充滿惰性氣體，加熱使鎂熔化，在800～900℃下，以一定的流速
通入TiCl4，使之與熔融的鎂反應(yīng)。反應(yīng)式為:
TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2
在反應(yīng)溫度下，生成的MgCl2（熔點(diǎn)為714℃）呈液態(tài)，可以及時(shí)排放出來(lái)。在900～1000℃及一定真空度的條件下，將殘留的MgCl2和Mg真空蒸餾出去，獲得海綿狀金屬鈦。反應(yīng)產(chǎn)物MgCl2電解再生Mg 和Cl2，循環(huán)再用。

由于熔煉工藝復(fù)雜、加工難度大，目前世界上僅有美國(guó)、俄羅斯、日本、中國(guó)四個(gè)國(guó)家掌握完整的鈦工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，形成四強(qiáng)稱雄的格局。此外歐洲雖然沒(méi)有海綿鈦工業(yè)，但是鈦加工材和應(yīng)用技術(shù)處于世界先進(jìn)水平。鈦加工材生產(chǎn)國(guó)主要包括中國(guó)、美國(guó)、俄羅斯、日本、歐洲。自2010 年以來(lái)，中國(guó)鈦加工材產(chǎn)量已居世界第一位。

世界各國(guó)由于軍事、經(jīng)濟(jì)及工業(yè)水平的不同，其鈦應(yīng)用狀況有較大的差異。在消費(fèi)結(jié)構(gòu)方面，美國(guó)和俄羅斯以軍事為主航空航天分別占70%和60%，民用工業(yè)占30%和40%；中國(guó)和日本以民用為主，約占80~90%，而航空及軍工占10~20%。美國(guó)是航空航天大國(guó)，也是世界上最大的軍事強(qiáng)國(guó)。近年來(lái)其鈦加工材的55%用于航空（包括軍用及民用航空器）、9%用于非航空軍工，25%用于工業(yè)，11%民用。與美國(guó)不同，日本鈦工業(yè)以民用為主。其鈦材消費(fèi)結(jié)構(gòu)為： 化工32%、銷售業(yè)20%、汽車14%、民用11%、電力及海水淡化約10%、飛機(jī)6%、建筑、土木及海洋約3%，及其他4%。

目前， 俄羅斯鈦材主要用于航空和艦船， 分別占65%及26%。歐洲鈦應(yīng)用主要集中在航空工業(yè)和民用工業(yè)， 前者占60%左右，后者占40%左右。歐洲有空中客車公司，有制造航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)的法國(guó)SAFRAN 公司和英國(guó)羅-羅公司， 其鈦產(chǎn)業(yè)主要是圍繞這些企業(yè)需求來(lái)展開(kāi)和發(fā)展的。

主要消費(fèi)領(lǐng)域是化工（約占52%）、電力（13%）、航空航天（11%）、體育休閑（5%）、冶金（6%）和真空制鹽（4%）等行業(yè)。根據(jù)30 家企業(yè)的統(tǒng)計(jì)，2015 年中國(guó)共生產(chǎn)鈦加工材48646t，從鈦產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面來(lái)看，板材占46.8%，鈦棒材22.3%，管材13.2%，鍛件8.7%，鈦絲占0.9%、鑄件占3.3%，其他占4.8%。