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请别忽视了这个最具发展前景的产业
来源:中国有色金属报    时间:2016-7-20 12:09:41

  编者按:

  镁从1886年开始应用于工业生产,至今已130年之久。但是,2015年,与其同为轻金属的电解铝在我国年产量已经达到3000多万吨,而全世界原镁年产量却不到百万吨,我国占80多万吨。同为轻金属,镁与铝相比,显得格外渺小。

  今年正逢“十三五”开局之年,记者想通过梳理近些年镁产业的发展现状及产业情况,再针对记者走访的一些涉镁企业及研究机构的所见所闻,谈谈镁产业的优势、前景及面临的问题,以期进一步促进镁产业的健康发展。

  镁产业优势和发展现状

  面对我国经济进入“新常态”,作为国民经济重要基础的有色金属材料也面临着摆脱“旧常态”的现状,特别是面对资源与能源等诸多不利因素下,可持续性变得越来越重要。2015年9月27日,习近平总书记在出席联合国气候变化问题领导人工作午餐会上郑重承诺:未来,中国将进一步加大控制温室气体排放力度,争取到2020年实现碳排放强度降低40%~45%的目标。

  镁具有比重轻、强度高、减震性好、抗电磁辐射等诸多优质特性,在航空航天、汽车、轨道交通、3C、腐蚀防护等诸多领域都有极为广阔的前景,同时,在环保、节能减排领域也有着极其重要且长远的发展前景和意义。我国不仅是镁资源全球储量第一,总储量占世界的22.5%,也是全球最大的镁生产国和出口国。

  镁是地球上储量最丰富的元素之一,除在地壳表层金属矿的含量为23%,位居常用金属元素第8位外,在盐湖及海洋中的含量也十分可观,如海水中镁含量达2×1015吨,可以说是取之不尽,用之不竭。而镁和铝具有相似的性能,但镁的比重却比铝轻,只有1.8,仅相当于铝的2/3,钢的1/4。

  2000年7月,由师昌绪、李依依、王淀佐、李恒德、左铁镛5名院士共同联名起草的“加速我国金属镁工业发展的建议”提交科技部,在建议中提到,我国镁工业拥有三项“世界冠军”,分别为我国镁资源储量第一、出口量第一、生产量第一,在很多金属材料趋于枯竭的当下,加速开发镁金属材料是实现可持续发展的重要措施之一。现如今,16年匆匆过去,几位院士有些已不在,但镁产业是否已经同当年建议的那样受到重视和发展了呢?

  在5位院士的建议后,科技部开始制定关于镁及镁合金的“十五”、“十一五”、“十二五”项目计划,同时还制定了镁研发项目的国家自然科学基金委“973”计划、“863”计划。

  十几年来,通过5位院士的建议和国家政策的引导及支持,镁产业出现了突飞猛进的发展,在技术和应用上都取得了丰硕的成果。

  在冶炼技术上,皮江法炼镁的各项技术、装备水平和节能减排能力均有很大提升,在采用HTAC和余热利用技术的基础上,又采用了“煤改气”技术,进一步提升了冶炼清洁化和节能减排的效果。2010年后,冶炼水平与2000年前的相比,吨镁用白云石减少约4~7吨、硅铁减少了0.36~1吨、煤耗减少了12~14吨、电耗减少了1900~2250kW·h,节能60%以上。

  在加工方面,辽宁营口银河镁铝合金有限公司在2013年成功生产出了宽1.5米、厚1.5毫米的宽幅镁合金薄卷板。该板材的轧制成功打破了我国无法生产宽幅镁合金板材的技术瓶颈,并拥有了完全自主知识产权,填补了国内空白,也标志着镁板材加工技术跻身世界前沿;山东华盛荣镁业科技有限公司和费县银光镁业有限公司等企业成功建成高品质和高纯净镁合金板棒坯料、压铸、挤压工业化生产线。

  在应用领域,山西闻喜银光镁业集团、重庆盛镁镁业有限公司等企业积极参与国家重大项目建设,成功试制出镁合金舱体、机匣、尾翼及板材、型材等航空航天、汽车、3C等领域的镁合金部件,并且目前已有大量应用。

  在科研领域,今年4月,上海交通大学的丁文江院士在上海科学技术奖励大会上,荣获科技功臣奖,其带领建立的上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心,在阻燃镁合金、高强镁合金、高强韧镁稀土合金等方面的研究上作出了突出贡献,许多研究成果属世界前沿;今年5月,重庆大学潘复生教授在经中、美、日、德、英等国际标准化组织(ISO)会员国投票后,担任ISO镁及镁合金技术委员会主席,任期6年,其组织建立的“国家镁合金材料工程技术研究中心”还在今年意大利举办的国际镁协年会上,荣获2016年度工艺技术创新奖。

  可见,近些年,我国镁产业在国家政策支持和企业及科研机构的努力下,已获得了诸多喜人的成绩,在国际地位、产业规模、技术水平上都得到了极大的提升。但是,在这些基础上,镁产业却并没有实现大规模产业化和应用,甚至许多人对它的了解还极少。而镁产业的发展,至今仍处于小而散的发展格局,生产加工企业均为民营,没有大型国营企业和重要科研机构涉及。

  为究其原因,记者采访了多家科研机构的负责人和企业负责人。其中各有说辞,但唯有一方面是相同且共同认可的,即是“国家的关注度低和研发投入少”。其中包括缺少行业龙头企业的带动、产学研用方面科技成果转化的资金支持较少等。

  因此,对于镁产业来说,更加需要国家的支持和推动,加大对镁产业的重视力度,把镁产业放在战略发展的角度。同时,在5位院士建议的16年后,希望能有更多的爱镁之士为镁产业的发展付出一份力,为推动镁产业建言献策。

  镁缘何“热”不起来?

  其实,除了呼吁国家加大支持力度之外,镁产业还需要解决一些目前产业存在的瓶颈问题,也就是它一直没有“热”起来的根本原因。

  多数人认为,镁产业至今无法发展壮大的原因在于需求不足以及大众对镁的认知、认可度低,且推广度不够。对此,记者走访了几家镁产品加工企业,在与他们的交谈中才真正意识到,镁产业在推广阶段遇到的问题并非是无需求市场,而在于镁合金基础研究还十分薄弱,无法解决生产及加工中存在的诸多技术瓶颈,以及缺乏产业法规以及行业自律性。

  4月19日,本报记者陈岩在其写的一篇“需要整合‘碎片化’的镁产业”的评论文章中就已提出过类似观点。他写道,镁产业从原镁冶炼到深加工及其终端并没有形成完整的系统产业链,而是呈现“碎片化”的链条。所谓“碎片化”是指当前镁产业在整个产业链中原镁冶炼、镁合金化、镁行业通用装备、镁深加工等环节处于单打独斗状态,并没有形成像钢铁、铝产业系统完善的产业链研发设计能力。

  的确,镁产业确实存在“碎片化”的状态,但记者却认为,“碎片化”的实质,其实是“简单化”和“无序化”。

  何为“简单化”?

  近年来,镁产业在业内人的不断努力下,无论是在冶炼工艺上不断完善,加工技术也有了很多突破性的进展。但是,冶炼仍一直延续传统的“皮江法”,没有新的突破,而加工技术,由于晶体结构难于变形,所以一直以铸造为主。虽然镁合金轧制方面在近些年也有了些许进展,但仍离可大规模生产和稳定生产存在差距。同时,在材料相关牌号上,目前世界上的镁合金牌号单一,仅有简单的几种,无法涵盖针对不同领域需求的应用,材料稳定性和质量也与日本等国还存在一定差距;最重要的是,在供应量上,镁在全世界的产量仅100万吨,若大规模应用首先要突破产量障碍。

  何为“无序化”?

  先看一下今年上半年我国镁市场的情况(见左图)。可以说,2016年上半年的镁价呈上下波动状,市场处于不稳定和不理性的状态。不稳定性和不理性即“无序化”。对此,记者分析认为,导致镁价不稳定和不理性的原因有四:其一是企业间的恶性竞争,导致相互压价,使镁价一再跌破价值底线;其二是受不同因素的影响,价格一旦出现上扬,一些小型生产企业不再坐以待毙,也加入到竞争市场份额中,使之产量增加,供大于求的情况再次出现;第三,一些厂商以不含税销售的方式,严重地扰乱了镁市场的正常经营秩序,导致企业间不平衡的局面出现。最后,采购商面对不稳定的市场,基本处于观望状态,不敢也不愿大量购货,使下游需求不稳。

  实际上,这些问题在近几年的我国镁产业中一直存在,也正是阻碍产业发展的重要原因。因此,解决“简单化”和“无序化”就需要政府、行业协会及企业各方的努力,完善产业规章制度,呼吁企业自律、增加基础性工作并与支撑技术创新的科研机构的合作,以此来达到促进行业稳定性和“产学研用”的效果。

  其实,在镁产业中也有在这些方面做得较好的企业。

  5月份,记者走访了重庆博奥镁铝金属制造有限公司,并采访了其董事长曹建勇,并得知他们一直以来与重庆市多所重点科研机构都有紧密的合作。最重要的是,重庆市政府也对其大力支持,在镁产业中首先开辟了一种“政产学研用”的新模式,并获得了诸多成效。在各方的共同努力下,博奥镁铝的部分镁合金压铸产品已经打入汽车、电动工具等市场,并在方向盘、中控件等汽车部件中抢占了国际市场的一定份额。

  6月6日,山西闻喜地区由部分出口贸易商组成的镁业协会成立。据悉,该协会的成立是为了促进行业自律,抑制市场的大幅波动性,稳定镁价。6月8日,陕西府谷镁业协会也召开了关于规范原镁市场经营秩序的会议,会议决定将通过各种有效手段,包括申请政府工业主管部门、物价部门等配合,制止府谷地区一些镁企业的不含税销售活动,规范市场秩序。

  因此,在看到行业协会及企业为行业有序发展所作的努力和博奥镁铝成功的案例后,不免发现,面对我国镁产业的种种问题,我们需要的不仅仅是企业、科研机构、行业协会的努力,还应有政府的支持与帮助,只有多方合力,镁产业才能发展壮大。

  未来或许更加“镁”好

  在记者近半年的走访中,经常有许多业内人给记者讲“镁”的故事,在他们的眼中,镁这个字的含义很巧妙,译为:金属中的美。其实,镁真的就如老祖宗造字时给我们留下的悬念一样,美总是难得的、神秘的,需要我们去发现。

  所以,镁产业的发展特别需要我们去推动和呼吁,同时,企业也应看到产业的可见性发展空间,坚持将镁产业做精、做细,在具有前景的方向上发展下去。

  那么,产业又有哪些发展方向和值得我们借鉴的呢?

  近日,记者了解到,欧盟与美国等国要求汽车的回收率将达到汽车自身重量的95%以上,否则汽车将不允许出厂,而汽车厂商还要达到企业平均燃油经济指标以及各国的强制性排放标准。对此,汽车厂商除了改善燃油性能之外,一个重要的途径就在于汽车减重,使用比铝更轻的材料用于汽车制造,例如镁合金。目前,世界上一些大型汽车公司已经把采用镁合金零部件的多少作为衡量其汽车产品技术是否领先的标志。

  据德国TüV统计机构曾公布了的一则统计数据,一辆自重1.5吨左右的汽车,如果部分使用镁合金制造零部件,可以减轻100公斤的重量,每百公里油耗就会平均降低0.3升。

  因此,面对可持续性发展与节能减排的要求,镁作为汽车轻量化的材料之一是未来必然的发展方向。

  6月13日,中国汽车协会发布的最新汽车销售数据中显示,今年前5个月,中国汽车产销量分别为1084.4万辆和1075.5万辆。值得注意的是,新能源汽车依然一枝独秀。据统计,今年前5个月,中国新能源汽车生产13.2万辆,销售12.6万辆,比上年同期分别增长131.4%和134.1%。

  新能源汽车相比燃油汽车对减重的需求更加迫切。而该产业是近几年刚刚兴起的产业,在一些方面仍不完善,需要新技术、新材料等诸多领域的创新和突破。对于镁企业来说,与其竞争已经发展成熟的产业,不如进军新兴产业,在新能源产业上寻找商机。目前,镁行业中在该领域做的较为优秀的企业是重庆博奥镁铝和山西闻喜银光镁业集团等,他们在镁合金压铸件领域推动着一批汽车厂商应用镁合金,并且生产的产品已在全世界具有较高影响力。

  5月,在韩国首尔举行的“WPM(韩国政府材料业务培养核心项目)业务第二阶段业务成果展示会”上,WPM表示,WPM项目的第二阶段力推向德国出口汽车内外装饰材料专用镁材,并达到了2167亿韩元的销售额,同时,超轻量镁材已经成功应用于雷诺三星汽车SM7的后座椅椅背和车尾行李箱之间位置的部件,以及德国保时捷性能车911GT3的车顶。WPM还表示,第三阶段仍将致力于研发镁等高水平材料相关技术。

  可见,镁产业的应用正在逐步扩大,一些国家和下游厂商已经意识到镁产业对未来发展的重要性,而镁材料的需求也正在面临着一个爆发前的临界点。

  2015年11月2日,中国自主研制的首款新一代喷气式干线客机C919在上海总装下线。今年7月7日,我国自主研发的运-20大型运输机,正式列装空军航空兵部队后成功首飞。从C919大飞机起飞后,运-20的首飞代表了我国航空领域的设计制造能力已越发成熟。而材料是进步的基础,对于航空领域来说,对飞行器减重的需求较其他行业更加迫切。在上文中记者提到,营口银河镁铝成功生产出宽幅镁合金薄卷板,填补国内空白。在近日,记者得知,中航某院将投资10亿元用于与该企业合作生产异型镁合金。可见,待条件成熟,航空航天也许会是镁产业的另一大爆发需求地。

  除了这两大行业之外,更值得注意的是,对于“走出去”的高铁大国——中国,镁应用在轨道交通上也将有不可小觑的可能性。同时,武器装备轻量化的要求也将成为镁及镁合金材料的发展重点。近年来,山西银光华盛镁业股份有限公司、重庆博奥镁业、上海交大轻合金研究中心、重庆大学国家镁合金研究中心、长春应化所、费县银光镁业有限公司等研制的镁及镁合金零部件在轨道交通、信息通讯、国防军工等领域的应用也逐步得到推广和认可。

  其次,我国的镁牺牲阳极是全世界出口量最多的,消费量也由1990年的200吨增加到现在的3000吨以上。目前,该产品大部分应用于热水器等相关产品中,我国在该领域的年销售量可达2000多万根。但实际上,除了应用于热水器中,镁牺牲阳极还有很大的潜在发展空间,如应用于石油、天然气、煤气管道和储罐储罐、机场、发电厂、市政建设、水处理厂、石化工厂、冶炼厂、加油站的腐蚀防护等。当前,许多国家已经将镁牺牲阳极应用于管道中,来应对管道出现腐蚀的情况。但我国的镁阳极应用还处于起步阶段,目前将其应用的产业和企业极少。山东黄金集团有限公司焦家金矿就采用了镁牺牲阳极保护技术来预防井下金属管道腐蚀,被保护金属管道的电极电位控制在-0.88~-l.22V之间,保护度均达90%以上,对井下金属设施起到了很好的保护作用。

  因此,如果能够在站国家层面上,对牺牲阳极的应用进行普及和推广,不仅镁产业将获益,我国在腐蚀防护方面也将提升一个台阶。

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