全球鈦資源行業發展現狀

李 政, 陳從喜

1)自然資源部信息中心, 北京 100036； 2)合肥工業大學資源與環境工程學院, 安徽合肥 230009

鈦是地殼中分布最廣和豐度較高的元素之一,占地殼重量的 0.61%, 位居第9位, 鈦易與其他金屬組成合金使其強度增加、生物相容性、低的膨脹系數等優異的物理性質和抗腐蝕性等化學性質, 使其廣泛應用于化工、電力、冶金、制鹽等傳統領域中, 并在航空航天、海洋工程、醫藥、休閑體育等新興領域中的應用也越來越多。美國將鈦列入《關鍵礦產目錄》, 日本將其列入《稀有金屬保障戰略》名錄中, 歐盟將其列入《關鍵原材料清單》中。我國也將鈦產業列入《中國制造2025》和《新材料產業發展指南》中。鈦是我國戰略性新興產業所需的重要高技術礦產(陳從喜等, 2020), 在未來科技發展道路上占有重要地位。加強全球鈦業現狀的研究,能夠對制定我國戰略性新興產業所需的重要礦產產業政策有重要意義。

全球鈦礦資源較集中, 分布極不均衡, 并被世界前四大鈦礦資源經銷商控制。全球最大鈦鐵礦和金紅石生產國家分別是中國、澳大利亞、加拿大、莫桑比克、南非、印度。主要消費國是中國、美國、俄羅斯、歐洲國家、日本以及新興國家和地區(亞太、拉美、中東等地區)。發達國家鈦礦終端產品絕大多數應用于新興領域(航空航天、海洋工程、休閑體育、醫藥), 中國以及新興市場大部分仍應用于傳統領域(化工、電力、冶金、制鹽等)。我國的鈦礦資源分布雖然廣泛, 但儲量主要集中在四川攀西和河北承德等地區, 鈦礦品位低, 選礦難度較大, 整體品質較差。我國優質鈦資源對外依存度高。隨著我國高端制造業的迅猛發展, 優質鈦資源的消費需求將大大增加, 因此, 加強我國鈦礦產業升級、加大高品質鈦礦的勘查工作以及促進高品質鈦礦原材料的進口多元化勢在必行(吳賢和張健, 2006； 張福良等,2015； 孫仁斌等, 2019； 張曉偉等, 2019； 崇霄霄等,2020)。本文通過研究全球鈦資源及其分布特征, 對全球鈦生產和消費情況進行了研判, 對我國鈦礦的供應風險進行了分析, 同時提出相關建議, 希望能夠為我國鈦行業的健康發展提供參考依據。

1 全球鈦資源及其分布

鈦屬于大離子親石元素, 主要以氧化物和硅酸鹽的形式存在。地殼中含鈦礦物有 140多種, 常見的有鈦鐵礦、金紅石及銳鐵礦、鐵板鈦礦、鈣鈦礦、鎂鈦礦、紅鈦錳礦和榍石等。鈦金屬的經濟價值和開采潛力高度依賴于賦存礦物的品質。目前, 全球開發利用的鈦礦資源主要為鈦鐵礦、金紅石。據美國地質調查局統計, 全球鈦礦儲量8.17億t, 其中鈦鐵礦資源儲量為7.7億t, 約占 94.2%； 金紅石資源儲量0.47億t, 約占5.8%(表1)。除南極洲外, 其余六大洲均有豐富的鈦礦資源, 分布在三十多個國家。澳大利亞鈦資源儲量居世界第一位, 其次為中國、印度、南非、肯尼亞、巴西、馬達加斯加、挪威、加拿大、莫桑比克、烏克蘭、美國、越南和塞拉利昂, 上述 14個國家鈦儲量約占世界總儲量的97%。鈦鐵礦資源主要集中在中國、澳大利亞、印度、南非和巴西等國； 金紅石鈦礦資源量則主要分布在澳大利亞、南非、印度和塞拉利昂。

表1 2019年全球鈦鐵礦、金紅石產量及儲量(104 t)Table 1 Global production and reserves of ilmenite and rutile in 2019 (104 t)

2 全球鈦生產

據美國地質調查局統計, 2019年全球鈦鐵礦總產量約 702萬 t(以 TiO2計)。2009—2013年, 鈦鐵礦產量一直呈上升態勢, 在 2013年達到這一階段的峰值 673.4萬 t。其后受全球經濟形勢影響,2013—2019年, 鈦鐵礦產量波動較大, 整體呈震蕩上升態勢, 2016年和2017年有所回落后, 2018年、2019快速上升, 達到近幾年的最高點(圖1)。全球鈦鐵礦主要生產國家是中國、澳大利亞、加拿大、莫桑比克、南非、印度, 這 8個國家的年產量為556萬t, 約占全球總產量79.2%, 其他國家(包括肯尼亞、塞內加爾、烏克蘭、挪威、越南、美國、馬達加斯加、巴西等)的年產量為 146萬 t, 約占20.8%(表 2)。

圖1 2009—2019年全球鈦鐵礦產量變化情況(數據來源: USGS, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015,2016, 2017, 2018, 2019, 2020)Fig.1 Global production situation of ilmenite in 2009-2019(data resource: USGS, 2010, 2011, 2012, 2013,2014, 2015, 2016, 2017, 2018, 2019, 2020)

表2 2009—2019年全球鈦鐵礦產量(以TiO2計算, 萬t)Table 2 Global production of ilmenite in 2009-2019 (count in TiO2, 104 t)

2019年全球金紅石總產量約 79.8萬 t。2009—2019年, 金紅石產量一直呈震蕩態勢, 在50～80萬t的產量直接徘徊。2014年為近幾年來的最低點, 產量僅為47.1萬t, 2016年的產量為近幾年來的最高點, 產量為80.5萬t, 近兩年, 全球金紅石產量又回落到60萬t左右(圖2)。全球金紅石主要生產國家是澳大利亞、印度、肯尼亞、莫桑比克、塞內加爾、塞拉利昂、南非、烏克蘭、馬達加斯加,其中澳大利亞、塞拉利昂、南非、烏克蘭這4個國家的年產量為46.4萬t, 約占全球總產量77.5%, 其他國家的年產量為13.4 t, 約占22.5%(表3)。

圖2 2009—2019年全球金紅石產量變化情況(數據來源: USGS, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015,2016, 2017, 2018, 2019, 2020)Fig.2 Global production situation of rutile in 2009-2019(data resource: USGS, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015,2016, 2017, 2018, 2019, 2020)

表3 2009—2019年全球金紅石資源產量(以TiO2計算, 萬t)Table 3 Global production of rutile in 2009-2019 (count in TiO2, 104 t)

3 全球鈦消費

從全球來看, 鈦行業產業鏈主要有兩條, 一是在化工領域, 主要鈦礦原料生產鈦白粉, 世界上95%以上的鈦礦原料用來生產鈦白粉。鈦白粉的最大用途是顏料、涂料和塑料制品。鈦白粉顏料因具有不透光、光澤亮、抗紫外線降解、高穩定性和安全無毒無過敏等特性而被廣泛應用, 其中涂料行業占據整個鈦白粉消費的一半以上。鈦白粉的應用具有不可再生利用的特點。二是在有色金屬領域產業鏈, 由鈦礦原料通過提純成人造金紅石, 制成海綿鈦, 傳統領域占比很少。金紅石原礦的產品主要是高端海綿鈦和高端鈦白粉。

目前世界上僅有美國、俄羅斯、日本、中國四個國家掌握完整鈦工業產業鏈的生產技術, 但中國的生產技術與其他三國相比還較低端。鈦礦資源主要的消費地區是中國、美國、俄羅斯、歐洲國家、日本以及新興市場。中國和美國是世界上兩個最大的鈦礦原料消費國家。

近幾年來, 由于鈦市場高端領域需求旺盛以及國外鈦精礦的供應緊張, 我國國內鈦原料價格和進口高品位鈦精礦的價格連續上漲, 帶動了海綿鈦和鈦金屬加工材價格的上漲。2019年國內海綿鈦主要生產企業通過擴建、復產和新建等途徑, 產能較2018年有大幅增加。在“十三五”期間, 我國高端領域鈦材作為重點發展產業, 發展趨勢迅猛。2019年, 航空航天、船舶、醫療、海洋工程和化工等領域的用鈦量延續增長迅速, 化工領域鈦材需求增長幅度最大, 其次是航空航天、海洋工程、船舶和醫療。預計未來上述領域的需求還將呈現出快速增長的趨勢(姚震和鄧峰, 2018； 賈翃等, 2020)。

4 我國鈦資源供應安全分析

我國鈦資源較豐富, 其特點是：資源豐富、儲量大、分布廣； 原生礦多, 砂礦少； 鈦鐵礦多, 金紅石礦少； 貧礦多, 富礦少； 均為多金屬共生礦。產量較大的礦石主要以巖礦型釩鈦磁鐵礦形式存在, 便于開采利用的金紅石型鈦礦非常少。同時國內鈦礦提純技術不夠發達, 選冶技術有限, 產出的鈦精礦品位較低, 高品質鈦精礦十分依賴進口。

2009年到 2019年, 我國鈦礦礦石產量經歷了較大規模的起伏。從2009年的年產262.82萬t, 2011年產量到達近幾年的峰值 1296.3萬 t, 之后連年持續下降, 2015年為近幾年的最低值34.54萬t。2016年開始, 鈦礦石產量呈緩慢上升態勢, 2019年達到了146.98萬t, 但僅為最高點的11%(表4)。

表4 2009—2019年中國鈦礦礦石產量變化情況Table 4 Production of titanium minerals in China in 2009-2019

2009年到 2019年, 我國鈦精礦進口量總體上呈現增長的態勢, 其中 2009年至 2012年, 我國鈦精礦進口量從147.9萬t增至290.5萬t。2012年之后, 進口量有所下滑, 2015年鈦精礦的進口量下降到了188.0萬t, 2016年開始又逐漸恢復, 到2018年達近幾年的最高值319.9萬t, 但2019年又下降到了 261.4萬 t(表 5)。

表5 2009—2019年我國鈦精礦進口量變化情況Table 5 China’s import volume of titanium minerals in 2009-2019

從進口來源國看, 我國鈦精礦進口主要集中在莫桑比克、肯尼亞、澳大利亞、越南、印度、南非和塞內加爾7個國家, 上述7國進口量占進口總量的82.6%, 總體來看進口集中度相對較高(表6)。

表6 2017—2018年中國鈦礦砂及其精礦進口來源國(單位：萬t)Table 6 China’s import source countries of titanium minerals in 2017 and 2018 (104 t)

2019年中國鈦精礦進口 319.9萬 t, 同比增長20.9%。從莫桑比克進口的鈦精礦占進口總量的31.2%, 進口集中度上升勢頭較快。對外依存度是礦產品的凈進口量與該產品總消費量之比。礦產品對外依存度可以簡單明了地表征我國某種(類)礦產對國際市場的依賴程度, 是我國礦產資源安全的重要指征。李政等(2020)依據鈦精礦進出口數據, 國內鈦礦礦石產量, 國內消費量用凈進口量與國內礦石產量的合計初步代替, 通過公式：對外依存度=(進口量-出口量)/[產量+(進口量-出口量)]×100%, 計算得出了我國近幾年來鈦精礦對外依存度的變化情況,我國鈦精礦的對外依存度從2011年的最低點14.8%上升到2015年的84.2%, 提高了將近70個百分點,創歷史新高。目前我國鈦精礦對外依存度為63.8%,供應風險處于中高級, 相關管理應立即采取對策,制定行業管理政策, 同時應努力實現多元化的進口格局, 以降低我國鈦資源供應的安全風險。

5 結論

(1)鈦是現代工業和尖端科技不可或缺的金屬原料, 是我國戰略性新興產業所需的高技術礦產。全球鈦資源分布較廣, 主要分布在澳大利亞、南非、中國、印度和肯尼亞等國。鈦鐵礦和金紅石是工業應用的主要礦石, 其中鈦鐵礦占絕大部分。

(2)鈦資源全球的產量總體呈震蕩上升態勢, 產量主要集中在中國、澳大利亞、加拿大、莫桑比克、南非、印度等國。鈦資源的消費主要集中在化工領域鈦白粉生產行業, 但近幾年鈦市場高端領域需求旺盛, 航空航天、船舶、醫療、海洋工程等高端領域的用鈦量增長迅速。

(3)我國雖然已初步建立了完整的鈦產業體系,但隨著我國戰略性新興產業的發展, 鈦資源需求量仍然很大, 而我國優質鈦資源對外依存度高, 進口來源集中度較高, 因此, 當前我國鈦行業應進一步加強產業升級, 提高選冶技術。同時應加大對我國高品質鈦礦的地質勘查工作, 提高我國資源儲量潛力。在對外貿易方面應加快合作國的多元化, 盡快降低我國鈦資源供應的對外依存度。

Acknowledgements:

This study was supported by the National Social Science Fund of China (No.18ZDA049), National Soft Science Research Plans Project (No.2012GXS4B062), and Ministry of Natural Resources of the People's Republic of China (No.121101000000180044).