1 引言

中国钛资源较丰富，多为共生型原矿，品位低。作为工业生产主要原料的钛精矿对外依赖程度高，长期维持在50%左右。钛白粉常年占据钛矿80%以上的消费量，主要应用于涂料、塑料、造纸等行业，其中涂料消费约占60%以上（贾翃等，2019）。海绵钛是钛材产业链中的中间产品，钛材是航空航天、航海船舶等战略新兴产业的重要材料（Cui et al., 2011；孙仁斌等，2019）。

钛主要应用于传统产业领域，目前国内学者针对钛矿资源需求相关的研究较少，邹建新（2011）根据钛白粉产量与经济发展之间的联系，预测2020年中国钛白需求量为300~400万t，2030年需求量为500~600万t；姚震和邓锋（2018）根据钛白粉的表观消费和GDP的近似线性相关性，预测2020年、2025年和2030年钛白粉需求量分别为301.4万t、408.9万t和556.1万t。吴晴（2021）通过3个样本国家消费量和人均GDP关系，预测中国2025年、2030年和2035年钛精矿（TiO₂）需求量分别为400万t、410万t和380万t。上述预测方法大多从产业规模增长率与GDP增长规律角度来分析，存在着样本参照国数量较少，规律特征代表性不强的问题，未结合产业发展的角度进行预测。

在此背景下，本文系统总结了钛的地质、应用、供需和市场等资源特征，利用部门分析法、“S”形和ARIMA模型预测法，系统选取了样本参照国家，定量预测了中国钛精矿未来十年消费需求，旨在为钛白粉产业与钛矿相关产业的发展路径提供参考。

2 中国钛矿的资源特征 2.1 资源禀赋

根据《中国矿产资源报告（2021）》数据显示，截至2020年末，钛矿查明资源储量（TiO₂）为8.5亿t。自2004年之后，中国钛矿基础储量常年稳定在2亿t以上的水平（图 1）。

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。

2.1.1 原生钛（磁）铁矿型

矿床成因为岩浆分异作用，与基性岩关系密切（邓陈雄，2015；丁建华等，2020）。矿床规模巨大，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%）。此类型钛矿查明钛资源储量占全国总量的89%（吴贤和张健，2006）。

2.1.2 钛铁砂矿型

此类矿床为次生矿床，钛铁矿床中钛铁矿含量为5%~10%。分为残坡积风化壳砂矿、海滨砂矿和河流（河谷）冲积砂矿3类，大部分钛精矿品位（TiO₂）在48%~52%。矿区比较分散、规模小、原矿品位低（吴晴，2021）。

2.1.3 金红石砂矿型

此类矿床为次生矿床。该类砂矿床中，金红石品位（TiO₂）多在1%~2%。金红石砂型钛矿包括海滨砂矿和残坡积风化壳型。

2.1.4 金红石型

该类矿床主要赋存在基性变质岩系或沉积变质岩系中，是金红石型钛矿床的重要成因类型。中国大型金红石型钛矿床皆为此种矿床类型（邓陈雄，2015）。

中国钛资源较丰富，但多为共生型原矿，品位低，主要以原生钛（磁）铁矿型的形式存在，金红石型钛矿短缺。353个矿区中钒钛磁铁矿型为132个，占37.4%，基础储量为2.16亿t。钛铁砂矿型151个，占42.8%，基础储量为1992.62万t。金红石型36个，占10.2%，基础储量为33.55万t。金红石砂矿型34个，占9.6%，基础储量为46.63万t（图 2，据2020年矿产资源储量通报）。

2.2 钛的产业与应用

钛的产业链中，上游产品分为钛白粉、海绵钛、电焊条及其他（图 3）。2020年钛精矿消费量（以TiO₂计）消费量为386万t，消费结构为钛白粉82%，海绵钛11%，电焊条2%，其他5%。其中钛白粉直接应用于下游的产业类型有涂料、塑料、造纸等部门。海绵钛的中游产品为钛材，主要为钛材和钛合金制品（黄淑梅等，2016）。在整个产业链中高耗能、高污染的钛白粉制备方法主要为硫酸法。

2.3 供应现状

2020年中国钛精矿产量（TiO₂）230万t，约占世界的32%。1981—2020年，中国钛精矿产量总体年均增幅10%，呈波动上升态势，近30年的时间里，产量增加了400倍。随着2002年中国有色金属工业协会钛业分会成立，2003年钛精矿产量出现了飞跃式增长。2008年产量为108万t，受全球经济危机的影响，2009年产量降低至90万t，2012年受房地产行业对钛白粉需求的影响，钛精矿产量呈现突破式上升。2016年由于“去产能”政策影响钛精矿产量有所下降，2017后开始逐步回升，2020年升至230万t（图 4）。

2.4 消费现状

2020年中国钛精矿消费量386万t，同比增长1.3%，占世界消费量的46%。2000—2020年，中国钛精矿消费量呈快速上升态势，年均增幅9.83%（图 5）。钛精矿最主要的两个消费领域为钛白粉和海绵钛，2020年钛白粉的消费量占总消费量的82%，海绵钛占总消费量的11%（图 6）。近年来钛白粉需求基本维持稳定，2020年消费量为243万t，2010年后消费量增长率呈现减缓趋势。中国钛白粉最大的消费市场是涂料行业，其景气度与下游房地产、汽车工业等终端消费市场密切相关（黄宋义，2019；孙哲宇等，2020）。

2.5 市场贸易与价格

2005—2012年，中国钛精矿进口量呈现逐年上升的趋势，2012年后稳定在140万t左右，对外依存度常年保持在40%以上（图 7）。从进口来源国看，2006—2013年中国钛精矿进口来源国进口额前三位的分别是越南、澳大利亚、印度。2013年后越南产量下降，因为资源禁止出口的政策以及钛行业处于低谷期，导致越南国内很多矿山关停，随后对中国的出口量降低。2015年进口额前三名分别是印度、肯尼亚、澳大利亚。2015年后印度对中国出口量下降因为产量下降，受到了政府政策性限制开采的影响。2016—2020年，莫桑比克进口量常年位居进口国第一，澳大利亚常年稳定在前三名，最近中国与澳大利亚的外交政策，将直接影响钛精矿供应稳定程度。

利用HHI作为评估集中度的指标（数值放大10000倍）（石冬莲等，2013），构建分类标准（表 1），2006—2020年中国钛精矿进口市场的HHI平均值为2000，2008年达到最高值3600，钛精矿进口市场集中度较高，进口国的规模分布不均匀。从平均值看整体上判断为“高寡占Ⅱ型”。

2012年中国钛精矿（TiO₂ > 50%，Fe₂O₃ > 30%）年平均价格达到最高为1874.96元/t，2012年后价格逐渐降低，2015年达到最低值为528元/t，随后呈现波动上升的趋势（图 8）。2020年主流进口钛矿价格也呈上涨态势，年底价格较年初上涨50美金/t左右。价格上涨原因是新冠疫情影响导致供应减少。2020年中国钛精矿市场动态为0.38，近15年中国市场动态指标值在0.38~0.46，处于较大的波动程度。

综上所述，虽然中国钛矿资源储量逐年增长，优质金红石型矿仍然缺乏，对外依存度较高。中国钛矿需求大，国内供应能力不足，需求缺口须由进口来弥补，近两年对外依存度在45%左右，同时进口来源国集中，钛矿产品价格波动程度较大等因素增加了贸易的风险性，未来的钛精矿的供需形势面临较大的挑战。

3 中国钛需求预测 3.1 预测方法介绍

本文采用部门分析法，按钛白粉、海绵钛、其他消费三个部门进行预测。部门消费预测法是在预测各部门发展趋势基础上将需求量加和从而预测出矿产资源的需求总量的一种方法，部门需求预测法适用于消费集中于某些部门的矿种（赵琪等，2016；赵汀等，2017；崔晓林，2017；张照志等，2017）。“S”型模型采用函数的形式定量地分析了需求与经济变量函数关系的模型，反映了资源和能源消费的周期规律，在铝、粗钢、能源等大宗矿产和商品的需求预测中取得了比较准确的验证（王安建等，2010；Wang et al., 2015；Zhang et al., 2016；Gao et al., 2019）。ARIMA模型是运用时间序列的过去式、当期值及之后扰动项的加权来显示时间序列变化规律的一种模型（Lasheras et al., 2015）。

其中钛白粉消费量采用“S”形预测法，海绵钛的下游产业分为石油化工、航空航天、海洋船舶、其他领域，以上4个领域分ARIMA模型进行预测。预测各个消费部门钛材需求量，利用比例系数换算成海绵钛需求量。再根据钛白粉和海绵钛的比例反算出钛精矿需求量。为便于分析，钛矿产品的数据均按照折合TiO₂的量进行分析。

3.2 钛白粉需求预测

世界范围内钛精矿90%以上的消费应用于钛白粉，中国钛白粉的历年消费量占到钛矿消费量的80%左右。选取美国、加拿大、英国、法国、奥地利、意大利、荷兰、澳大利亚、日本、韩国和中国具有代表性的国家的较长尺度数据（1950—2020年），对钛白粉的消费规律进行探讨和预测。在选取的10个样本国中，钛白粉消费量与人均GDP呈现出“S”形的演化规律，可大致分为三类：韩国、日本、澳大利亚为“低S形”，钛白粉人均消费量峰值集中在1.07~1.32 kg/人；荷兰、奥地利、法国为“中S形”，钛白粉人均消费量峰值集中在2.01~2.7 kg/人；英国、加拿大和美国为“高S形”，钛白粉人均消费量峰值集中在3.15~4.25kg /人。除美国外，其余样本国人均钛白粉达到峰值的人均GDP均集中于19900~23200美元（1990盖凯美元）（图 9，表 2）。

随着中国城市化率的提升，中国涂料市场对钛白粉的需求将进一步扩大，但人口老龄化严重，新生儿出生比例不及预期的现状下，真正对钛白粉的消费不会带来爆发式增长。钛白粉行业本身属于高耗能、高污染行业，中国钛白粉产能预计不会出现英国和加拿大的高增长场景。在低场景下，中国人均GDP达到样本国家人均钛白粉消费峰值区间时，对应的人均钛白粉消费量为2.01~2.25 kg/人（表 3）。除此之外，在考虑中国经济增速稳定和产业稳步升级及环保政策的背景下，笔者认为钛白粉的生产和消费峰值将近一步降低，中国人均钛白粉消费量将低于历史样本数据即拟合后人均消费量为1.69~1.87 kg/人，即新业态场景。笔者进而得出未来十年钛白粉人均消费量（图 10）和钛白粉消费总量（图 11，表 4）。

3.3 海绵钛需求预测

2020年中国海绵钛表观消费量为18.8万t，同比增长了16%（吴晴，2021）。钛材领域的消费与战略新兴产业息息相关，在未来十年将保持增长趋势。2020年石油化工、航空航天、海洋运输、工程及其他领域消费分别占比50.8%、18.4%、10.6%和20.2%（崇霄霄等，2020）。

石油化工领域是钛材最主要的消费领域，主要分为氯碱行业、纯碱行业等（雷让岐等，2011）。随着国家对高新技术产业的鼓励支持，化工企业生产线升级改造和设备更新换代，钛材的需求量将继续保持增长趋势，根据ARIMA(0，1，0)预测模型，中国石油化工领域2025年、2030年折算后TiO₂需求量分别为16.67万t、26.15万t（图 12a）。航空航天领域是钛材消费的重要领域，与全球50%钛材应用于航空领域相比，中国航空用钛材的比例在2020年仅为18.41%，有巨大的发展空间。在考虑军用和民用航空航天领域的巨大需求下，根据ARIMA(0, 1, 1)模型预测2025年、2030年折算后TiO₂需求量分别为9.31万t、19.95万t（图 12b）。船舶与海洋工程领域产业作为战略性新兴产业，钛合金的重要程度不言而喻。根据ARIMA(0, 1, 0)预测模型，对中国船舶和海洋工程领域预测2025年、2030年折算后TiO₂需求量分别为2.99万t、5.67万t（图 12c）。其他领域包括电力行业、医用钛材、体育休闲等作为国民经济的重要领域，根据ARIMA(0，1，0)预测模型，预测2025年、2030年折算后TiO₂需求量分别为9.52万t、11.34万t（图 12d）。

综上，预测中国2025年、2030年海绵钛折算成TiO₂需求量分别为38.49万t、57.10万t，总体为上升趋势。作为钛最主要的消费领域，中国83%的钛精矿用于钛白粉生产，预计未来十年虽仍然保持在80%的比例，给予下降5%的能耗减排阈值，认为消费量将会出现缓慢下跌的趋势。海绵钛在战略新兴领域应用广泛，预测未来消费占比将提升至10%。按钛白粉和海绵钛占钛精矿消费量的90%计算，则2025年、2027年和2030年中国钛精矿（TiO₂）的需求量分别约为466万t、479万t、462万t（表 5）。

4 对策建议

（1）中国钛矿资源以共伴生矿为主，矿石品位低，钛矿需求大，国内供应能力不足（丁建华等，2020）。高品位优质钛矿需求缺口需进口来弥补，短时间内很难改变。从进出口贸易来看，进口集中程度高，由于进口量会受到进口国的资源、地缘政治和运输等因素的影响，存在供应风险（孙仁斌等，2019）。基于此应降低进口集中度，重点关注“一带一路”沿线及中非合作论坛框架内国家的开发。中国钛资源总量丰富，拥有巨大的开发潜质，若引进或发明突破性的选冶技术，钛资源的安全程度将得到进一步保障（王欢等，2021）。

（2）钛白粉作为钛资源消费主要集中的领域，中国低端硫酸法钛白粉产能过剩，氯化法技术并不成熟（崇霄霄等，2020）。国产钛铁矿中，FeO占比高，硫酸法提炼钛白粉的过程中，会产生大量的硫酸亚铁造成极大的环境压力。但国外钛铁矿中为Fe₂O₃占比高，产生的环境污染较小。随着国家环保政策进一步推进，国内钛白粉行业未来势必将面临大规模升级改造。目前来看，除重视开发高端专用型钛白粉外，更要关注钛白粉产品经济性和环保性等方面。在建筑材料领域，如果能开发出替代钛白粉的环保产品，将减少生产能耗和污染排放。

（3）钛材消费量主要应用于石油化工领域，目前正处在结构性过剩的产能调整期。航空、医疗等领域内高端钛合金产品供应不足。在高端钛材制造领域，不断加大技术和方法的革新，缩短加工环节，提高生产效率，将成为未来发展的主流方向。

（4）随着经济新业态的到来，钛白粉消费量将在2030年前达到峰值，随即产业能耗将逐步降低，海绵钛将继续保持增长的趋势。另外以钛酸锂、钙钛矿、核电、风电等钛材为代表的新能源材料将越来越受到重视。

5 结论

（1）运用“S”形预测法，预测了未来十年中国在高、中、低三种经济增速下的钛白粉消费量（以TiO₂计）。高情景的峰值时间为2025年，消费量为517.29万t；中情景的峰值时间为2026年，消费量为375.69万t；低情景峰值时间为2027年，消费量为321.12万t；未来十年的消费呈现出先继续增长，后缓慢下降的趋势。

（2）通过ARIMA模型预测未来十年中国海绵钛的消费量（以TiO₂计），在2025和2030年分别为38.49万t和57.10万t，海绵钛主要应用于战略新兴产业领域，该领域在未来将保持稳定快速增长态势。

（3）运用部门分析法综合得出，中国钛精矿（以TiO₂计）预计在2027年消费量达到顶峰为479.1万t，随后将出现缓慢下降的趋势。