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新材料!镁的进阶之路

浏览:47 发表时间:2020-07-01 16:37:39

伴随着资源、能源和环境在经济发展中的约束逐渐增强,以及工业技术的不断进步,镁作为一种新材料成为了国内外研究和发展的重点。目前,镁材料已广泛应用在轨道交通、航空航天及军工、3C产品、建筑、化工等领域,本文将从镁资源、镁工业发展及镁产品市场方面对镁产业进行深入分析。

全球镁资源情况概述

一、含镁的主要矿物

镁在自然界分布广泛,镁以化合物形态存在的镁矿在1500种矿物中占200多种,但是,全球所利用的镁资源主要是白云石,菱镁矿,水镁石,光卤石,和橄榄石这几种矿物。其次为海水苦卤、盐湖卤水及地下卤水等。

二、我国镁资源优势

中国是世界上镁资源最为丰富的国家之一,镁资源矿石类型全,分布广。

菱镁矿资源丰富

截至2016年,全球菱镁矿中国菱镁矿探明储量为31.9亿吨,其中基础储量10.08亿吨,约占世界基础储量的20%。

虽然我国菱镁矿储量丰富,但探明储量和基础储量逐年变化,其中,从2013年以来菱镁矿基础储量呈明显下降趋势,至2016年降幅以超过50%。

我国菱镁矿储量主要集中在辽宁和山东两省,辽宁省储量约占全国总储量的84%。山东省占全国的15%,其余储备位于河北、四川、青海等地。

白云石资源丰富

我国白云石已探明储量40亿吨以上,资源遍及我国各省区,特别是山西、宁夏、河南、吉林、青海、贵州等省区。

盐湖镁资源丰富

我国的盐湖镁盐主要分布于西藏自治区的北部和青海省柴达木盆地,柴达木盆地内的镁盐储量占全国已查明镁盐总量的99%,居全国第一位,氯化镁和硫酸镁累计查明资源储量60亿吨。

三、镁冶炼技术演变

金属镁从1808年发现到现在已经200多年,在这200多年中按镁的制得方法可分为以下三个阶段:

镁工业发展现状

一、镁工业规模情况

菱镁矿开发规模

全球菱镁矿产量从2006年至2014年之间一直保持稳定增长态势, 2015年全球菱镁矿产量出现爆发式增长,总产量较2014年翻了3倍多,之后产量增速明显下滑。中国是菱镁矿产量大国,全球产量的70%左右由中国提供。

原镁产量规模

2017年全球原镁产量(不含美国)110 万吨。中国原镁产量93万吨,占世界总量 84.5%,在该市场具有主导地位。产量较多的国家还有俄罗斯、以色列、巴西、哈萨克斯坦。

全球原镁产量呈现稳步增长趋势,在菱镁矿产量的迅速增长时期,原镁产量并没有同步高速增长,而是维持了原有的产量。说明中国释放出的大量菱镁矿产量并没有转化成原镁的生产。

二、镁矿的综合利用

镁产品生产路线

固态镁矿利用最多的是菱镁矿和白云石,液态镁矿利用最多的是盐湖卤水。

1、生产金属镁和镁合金主要路径:

电解法:

菱镁矿氯化生成氯化镁→电解生成镁→镁合金

盐湖卤水→沉降生成氢氧化镁→中和生成氯化镁→电解生成镁→镁合金

热还原法(皮江法):

白云石→煅烧生成煅白→真空还原生成镁→镁合金

比较电解法和热还原法两种工艺,电解法投资成本较高,但可以副产氯气,因此单位生产成本低;而热还原法工艺简单、投资成本低,在我国迅速推广,我国原镁产量的高速增长也得益于此。

2、生成镁化合物主要路径:

菱镁矿→煅烧生成轻烧镁砂→水溶生成氢氧化镁

盐湖卤水→沉降生成氢氧化镁

氢氧化镁→碳化生成碳酸镁

氢氧化镁→煅烧生成氧化镁

3、生成耐火材料主要路径

菱镁矿→煅烧生成轻烧镁砂→煅烧生成重烧镁砂→煅烧生成电熔镁砂

三、镁产品应用方向

镁产品市场情况

一、镁产品生产及出口

1.中国镁及镁合金产量

中国近十年镁的年产量从60万吨增长到100万吨,十年增长了67%,而镁合金代表镁铝合金的年产量从230万吨增长到690万吨,十年增长了200%,远超过镁产量的增长速度。说明市场对镁合金需求强劲。

2.中国镁产量及出口量

中国生产的镁有50%左右用于出口,由于中国是全球镁供应大国,几乎90%的镁产自于中国,说明了中国市场消化了全球镁产量中的绝大部分。

3.中国镁产品出口量

出口产品中占比最大的为天然开采的菱镁矿及通过煅烧矿石得到轻烧镁、重烧镁和电熔镁,在出口镁产品中占比70%以上;以硫酸镁为代表镁化合物的出口量排在第二;金属镁的出口量最少。出口量的对比也能侧面反映出我国镁产业结构的大体情况。

4.中国镁产品出口价格

出口平均价格最高的产品是金属镁,平均价格是重烧镁产品出口价格的10倍左右,结合金属镁出口量,近几年金属镁出口量变化不大,而出口价格有所下降,说明中国之外的市场对镁的消费没有大的增长,镁的消费增长主要依靠国内市场带动;电熔镁产品的出口价格排名第二;而出口量较大的菱镁矿、重烧镁、轻烧镁价格相对较低,产品附加值不高。

二、镁产品消费结构

1.原镁消费结构

全球压铸制品和镁铝合金的占比超过60%,美国、日本在这两方面的应用比例超过80%,且在传统钢铁行业中的应用比例较小,说明金属镁的应用中以合金结构材料为重要方向。

2.镁合金消费结构

镁合金应用领域的消费结构中汽车行业约占75%,3C行业约占15%,军事、航空航天以及其他领域约占10%。

汽车行业是镁合金使用量最大的行业,汽车行业的发展推动了镁合金产业的增长。

3C产业是全球发展最快的产业,以手机、笔记本电脑为代表的3C产品朝着轻、薄、短、小的方向发展,镁合金应用也随着增长。

3.镁质耐火材料消费结构

我国菱镁矿的消费结构中90%用于镁砂类产品,只有10%用于建材、化工、提炼金属镁。镁砂类产品中的重烧镁砂、电熔镁砂主要用作耐火材料。

耐火材料的消费中70%左右应用于钢铁行业。炼钢炉的炉底、炉膛、炉衬、炉盖均需要使用耐火砖,在炼钢、精炼、连铸、轧钢的整体流程中也需要耐火材料。

中国炼钢固定资产投资金额近几年成下降趋势,对耐火材料消费增长的支撑不足。

从实际数据来看,我国耐火材料行业处于全面过剩状态,产能利用率不足75%,2016年全国耐火材料产量为2391.24万吨,同比降低8.56%。

三、中国镁产品产量分布

1、中国原镁产量分布

我国主要的原镁产地为陕西、宁夏、山西,三个地区的原镁总产量占全国的77%。

从企业规模来看,产能规模超过3万吨的仅有17家,大部分企业产能较小,且很多企业已经缩减产能甚至停产。

从行业集中度来看,原镁产量前十的企业合计生产35万吨左右,占比不足全国的40%,行业整体呈较为分散的状态。

2.中国镁合金产量分布

从我国产业群体分布来看,山西和陕西以原镁和镁合金生产为主,而广东和江苏则以镁压铸和深加工为主。

在产能方面,大部分企业产能都在3万吨及以下,整个行业的产能呈小而散的状态,且大部分产能实际处于停工甚至退出状态。

2016年我国镁合金产量达到28万吨左右,其中前五大企业的产量占据总量的80%以上,行业集中度很高。

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