đế la gì(www.84vng.com):镁基新材料赋能新能源汽车技术提升,镁冶炼工艺和重点企业一览

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我国已经成为全球最大的原镁供应国和消费国,镁基新材料在交通运输、医疗器械、3C电子等领域有着广泛的应用场景,因其全生命周期降碳的特性正充分赋能产业加快发展方式绿色转型。


镁基新材料产品正在运用于国民经济各个领域。比如,笔记本电脑、手机等各类电子产品;门槛梁、防撞梁、横梁等汽车结构件;心血管支架、接骨板等医疗器械;列车座椅、电网接触支架等轨道交通装备……受新能源汽车、新基建等下游旺盛的需求带动,镁基新材料的应用场景还在持续广泛拓展中。


“镁合金密度仅为铝的三分之二、钢的四分之一,在交通工具轻量化带动节能减排降碳等方面的作用愈发凸显。”中国工程院院士潘复生说。汽车轻量化是新能源汽车产业竞争力的重要标志,《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》明确指出,实施新能源汽车基础技术提升工程,开展高性能铝镁合金等关键材料产业化应用。



具体来说,镁矿有哪些用途?镁冶炼工艺有哪些?国内拥有镁矿较多的企业又有哪些?我们一起来看看吧!


镁矿的用途


镁矿在许多工业方面都有用途,比如生产合金等材料,制药,化工等。


(一)可以用于研制镁电池:金属镁成本只有锂的1/25至1/50;镁电池负极不易生长枝晶,安全性高;镁及其化合物无环境污染;镁电池理论能量密度和锂离子电池相当。


(二)可以用于制造耐火材料:一般特指耐火度在1580℃以上的一类无机非金属材料,主要应用于钢铁、石化、冶金等高温工业。


(三)可以实现合金轻量化:镁合金深加工产品重点拓展的是汽车结构件、电动自行车部件和镁建筑模板。


镁冶炼工艺


20 世纪初世界原镁产量的 80%由电解法生产,20%由热还原法生产。90 年代后热还原 法原镁产量迅速增长,加之电解法的生产成本较高,国内外的电解法纷纷关闭。目前,世界 原镁 80%由热还原法生产,其中 90%以上由热还原法中的皮江法生产。



镁冶炼行业是一个高能耗的能源密集型行业。生产镁的过程中会产生大量三废,其单位 金属的温室气体排放量是钢铁行业的 5 倍。早在 08 年发改委就发布了《镁冶炼企业单位产品 能源消耗限额》并且该能源消耗限额强制性国家标准逐渐严格。2011 年发改委在《产业结构 调整指导目录》中将镁冶炼列入限制类名单。随着我国提出“碳达峰、碳中和”目标和相关 环保政策,高能耗、高污染的工艺现状与日益收紧的节能、环保政策之间的矛盾越发凸显, 我国镁冶炼行业提出了诸多机遇和挑战。 二十世纪九十年代初,得益于丰富易取的原材料、低廉的劳动力和早期粗放的环保要求, 技术门槛相对较低的皮江法真空硅热炼镁工艺在我国得到推广。皮江法是利用硅铁(Si>75%) 还原煅烧后的白云石生产镁。虽然皮江法炼镁技术在过去的 20-30 年间取得了很大的进步, 但皮江法镁冶炼技术存在的问题及挑战还有很多:“三废”排放多、热还原反应生成金属镁的废渣,仍未得到较好的处理,环保压力大;能耗高、成本高;自动化、智能化水平低; 不能实现连续化、规模化;资源综合利用低。


(一)铝热法


铝热法炼镁作为一种高效、节能、环保的炼镁技术,是在碳中和背景下真空热法炼镁的 发展方向之一。铝热法是采用铝粉为还原剂的一种金属热还原法,铝热法炼镁技术以氧化镁 或白云石为原料以铝粉为还原剂在真空条件下热还原制取金属镁,同时副产轻质碳酸钙和镁 铝尖晶石或铝酸钙水泥。生产过程中无废渣、无废水外排,环境友好。 铝热法解决了白云石煅烧尾气排放问题;解决了镁冶炼过程中还原渣的问题,实现了“废 气、废渣”零排放。能减少镁行业 50%土地的占用,还原物料总量减少 52%;实现了“废气、 废渣”零排放;打造环保节能企业,清洁生产;有利于优化金属镁产业结构和我国镁行业可 持续发展。


相较于皮江法,铝热法一方面能耗更低,去除镁铝尖晶石及轻质碳酸钙产品后,吨镁能 耗 0.561tce/t;另一方面碳排放更低,在清洁生产上更进一步。


单看得到金属镁的生产成本来说铝热法比皮江法更高,铝热法炼镁得到金属镁的同时还 会得到轻质碳酸钙和镁铝尖晶石产生收入,随着产业化发展,未来铝热法成本有望持续降低, 具有成本优势。

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实际上由于改变生产方法需要新建生产线,年产 100kt 金属镁的生产线需建设投资 15 亿 元,项目建设也需要 16~18 个月,并且需要铺设轻质碳酸钙和镁铝尖晶石的销售渠道,铝热 法的使用规模暂不及皮江法。


(二)真空碳热还原法


真空碳热还原炼镁(VCTRM)工艺具有低成本、低能耗、低资源消耗、环保等优点,被认 为是一种理想的镁清洁生产工艺。 真空碳热还原相比于皮江法和电解法能耗分别降低了 42.9%和 27.5%。并且相比于皮江 法,碳热法可处理的原料更广,菱镁矿和硅镁镍矿都可作为提取金属镁的原料。


碳热还原炼镁在成本和能耗方面都要低于皮江法,生产过程中冷凝镁易燃易爆的问题目 前得到一定程度的解决,但是镁蒸汽与 CO 发生逆反应污染冷凝镁的关键问题制约了其工业 化应用。


(三)再生镁技术


镁及其合金是易于回收的金属,目前使用的镁合金均可以回收。报废镁合金产品回收处 理技术,不仅对于减少环境污染、节约能源、降低成本、延长使用周期具有重要意义,也有 利于缓解镁供给受限和下游需求大的市场矛盾。各地大型镁加工企业也开始投入资金和技术 开发回收技术,像重庆镁业股份有限公司为了开发镁资源专门成立了万盛镁厂,其中一个很 重要的职能就是对压铸生产过程中的废件及毛边料和失效报废镁合金零部件进行回炉提炼, 生产出合格的再生锭,其成本和质量远远优于镁矿产品。


(四)天然气替代煤炭作为镁冶炼能源


天然气较煤的利用效率更高,燃烧排放的 CO2、SO2、NOX 以及烟尘较少,可在节能减排 过程中发挥重要作用。吨镁冶炼需约 1100m3 天然气,1m3 天然气与相应可替代的煤炭相比, 可节约能量 11%~73%,减排二氧化碳 47%~84%,氮氧化物 44%~95%,二氧化硫和烟尘近 100%。根据公司公告,云海金属旗下五台山云海、巢湖云海部分采用天然气替代煤,有利于 降低能源成本。 总体看,双碳背景下低碳技术及能源结构升级将加速推动镁冶炼低碳环保工艺发展,具 有相应技术的企业将获益于成本降低及得到更多市场机会。


拥有镁矿较多的企业



(一)盐湖股份:拥有40亿吨氧化镁1,0亿吨金属镁占世界总量90%。


(二)北京利尔:关联公司海城镁矿耐火材料总厂菱镁矿远景地质储量约8.3亿吨。2012年底公司收购辽宁金宏矿业,目前菱镁矿储量超过5000万吨。


(三)濮耐股份:公司在西藏翔晨镁业储量是4800万吨,新疆秦翔储量是4400万吨,合计9200万吨。


(四)云海金属:公司子公司巢湖云海镁业有限公司拥有8864.25万吨白云石的采矿权,合资公司安徽宝镁轻合金有限公司拥有131978.13万吨白云石的采矿权。


(五)新疆众和:拥有菱镁矿石资3266.56万吨,同时拥有5万吨石墨电极。目前该公司10万吨/年氧化镁的项目处于试生产过程中。。


(六)晨鸣纸业:子公司海鸣矿业拥有菱镁矿4000多万吨。





来源:骑马找牛记,新华网,华宝证券

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