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我國鎂產業高質量發展的挑戰與機遇


來源:中國產業經濟信息網   時間:2019-11-20





"十三五"以來我國鎂產業發展情況評估和對"十四五"的預思考


  “十三五”以來我國鎂產業的發展變化


  “十三五”以來,我國鎂產業持續健康發展,產量、消費量和出口量均呈現一定程度增長,行業投資效益有所改善,鎂加工應用實現重大突破。


  生產方面


  據中國有色金屬工業協會鎂業分會統計數據,2018年,國內原鎂產能153.81萬噸,較2015年增長9.67%,增量主要來自青海鹽湖鎂業有限公司以及部分企業技術設備升級改造。2018年國內原鎂產量86.3萬噸,比2015年增長9.67%,年均復合增長率僅為3.1%;而鎂合金產量32.99萬噸,較2015年增長36.55%,年均復合增長率達到10.9%。產能利用率不高,2015年為60.8%,而依照2018年的數據,僅為56.1%,最高的年份是2017年,達到66.0%。


  據中國有色金屬工業協會初步統計數據,1~7月中國共產原鎂47.97萬噸,同比增長9.65%。三個主產區中,陜西地區累計生產28.8萬噸,同比增長14.96%;山西地區累計生產7.13萬噸,同比增長32.55%;寧夏地區累計生產2.6萬噸,同比下降45.31%。據此估算,2019年全年產量大約90萬噸,2020年將達到100萬噸左右。


  消費方面


  中國是世界第一鎂消費大國,也是鎂需求增長最快的國家之一,“十三五”期間國內鎂消費量保持較快速度增長。


  2018年,我國鎂消費量44.66萬噸,較2015年增長22.29%,年均復合增長率6.9%;用于冶金領域29.45萬噸,占國內消費總量的65.94%,較2015年增長22.4%,年均復合增長率7%;用于加工領域14.01萬噸,占國內消費總量的31.37%,比2015年增長20.2%,年均復合增長率6.3%。預計,2019年,國內消費量將達到48萬噸左右,2020年有望達到52萬噸左右。


  2018年,鎂消費有兩個現象值得關注:一是鎂消費增速有所上升,二是鎂在加工材料領域消費首次出現負增長。鎂在加工材料領域消費首次出現負增長值得重視,交通領域仍然保持較好的增長勢頭,但是3C領域減少使用。如何提高鎂產品性價比,提高鎂產品競爭力將是鎂消費保持較高增長,鎂應用實現跨越式發展最為重要的課題之一。


  出口方面


  據海關統計數據,2018年,我國共出口各類鎂產品40.98萬噸,同比下降10.95%,較2015年僅增長0.39%,表明我國鎂產業發展結構已經逐漸轉向依靠國內消費增長為主。


  據海關總署統計數據,1~7月中國共出口各類鎂產品26.85萬噸,同比增長17.85%,累計金額6.98億美元,同比增長24.35%。據此估算,2019年全年出口量約46萬噸,2020年預計達到50萬噸。但實際未必如此樂觀,不排除國外對貿易形勢預判有些偏差和匯率因素作用,導致提前采購。


  行業投資效益有所改善


  國家統計局數據顯示,2018年,83家規模以上鎂冶煉企業的產品銷售收入143.78億元;利潤總額-0.16億元。全行業來看,經濟效益同比下降106.79%。(注:此數據為國家相關部門數據,根據鎂協了解的情況,鎂冶煉行業皮江法煉鎂企業效益較好,全行業應該是盈利的,而且盈利水平應該超過2017年)。


  應用取得重要進展


  “十三五”以來,我國鎂應用在多方面取得重要進展。


  軍工領域應用獲突破


  由中鋁鄭州輕研合金科技有限公司研發的超輕鎂鋰合金成功應用于我國某型號軍機吊艙,相比鋁合金材質減重了46%,這是我國在航空吊艙領域首次應用這一種世界上最輕的金屬結構材料。


  高端應用有突破


  上海交通大學等單位承擔的863計劃課題“新型可控降解骨修復用鎂合金材料研發”通過技術驗收。該課題通過關鍵技術的突破,使我國具有自主知識產權的全降解骨修復用高性能鎂合金材料實現了體內“均勻可控降解”,并實現了規模化的高質量穩定制備生產,開始為國內醫療器械企業實現醫用鎂合金材料供貨。


  交通領域應用不斷擴大


  2016年9月29日,世界第一輛鎂合金輕量化電動客車在山東下線。這輛長8.3米、24座的電動客車車身骨架全部采用鎂合金材料,成功用226公斤鎂合金材料替代了鋁合金和鋼鐵材料,相對于鋼鐵材料實現減重780公斤,相對鋁合金材料減重110公斤。全鎂客車的誕生,代表鎂合金在汽車領域的應用步入轉型升級新階段。


  自2017年下半年起,銀光鎂業集團成功開發出鎂合金精密擠壓型材,目前已成功列裝36列高鐵車輛、44列地鐵車輛,總長度近5萬延長米。


  2017年12月11日,成都天智輕量化科技公司圓滿完成中國標準動車組“復興號”列車用鎂合金擠壓側墻型材和地板導槽型材首批訂單的交付,總長度近萬延長米,成功列裝本批次11列“復興號”動車組。同時,該公司還完成了型材總長度超過1萬延長米、可列裝25列地鐵車輛的鎂合金精密擠壓型材訂單的成功交付。


  2018年5月,已與美國公司簽訂鎂合金汽車輪轂訂單的德威股份,鎂合金汽車輪轂再次通過了歐洲的檢測,并陸續向德國奔馳設計公司小批量供應鎂合金汽車輪轂。2018年7月26日,“一次正反擠壓鍛造鎂合金汽車輪轂工藝技術”通過專家評審。目前該技術已在河南德威股份有限公司實現產業化,并有望在汽車行業實現規模化。


  科技進步顯著


  論文數量、科技成果、專利申請和標準等。鎂及鎂合金標準體系初步形成,數量已經達到70個。


  中國已成為鎂合金國際標準主席國。


  產業布局漸趨合理


  冶煉產能主要集中于能源或礦產優勢地區以及產業鏈綜合優勢明顯的地區,比如,以陜西府谷為主的神府地區有能源優勢,山西五臺有礦石優勢,以冶煉為主;山西運城地區進入產業轉型階段,開始往下游發展;安徽巢湖地區有礦石和離市場近的優勢,同時,廢渣能消納,走產業鏈發展;而早期我國的鎂冶煉基地河南鶴壁則是徹底退出冶煉,變成我國鎂及合金的重要加工基地之一。青海正在積極探索鹽湖鎂資源綜合利用。


  產業鏈各環節集中度有所提高,但離合理健康仍有很大差距。2018年,國內鎂冶煉企業前10名產量合計為32.58萬噸,同比增長2.52%,但相對上年前10名的33.18萬噸產量反而下降了1.81%。據鎂業分會統計,2018年產量在1.0萬噸以上的鎂冶煉企業有41家,與上年持平,產量合計為78.6萬噸,同比下降4.69%;年產3.0萬噸以上企業是5家,與上年持平,產量合計為16.59萬噸,同比下降13.32%。


  2018年,前5名鎂合金生產企業產量合計為27.01萬噸,同比增長0.52%。


  裝備水平有了顯著提高


  (1)硅熱法煉鎂生產技術裝備水平明顯提升


  采用清潔能源和引進蓄熱式高溫空氣燃燒技術的還原爐;豎式預熱白云石和豎式冷卻煅白的回轉窯;連續蓄熱精煉爐;豎罐式蓄熱還原爐;大容量粗鎂及鎂合金連續精煉爐。


  (2)鎂合金加工成型裝備向大型化發展


  目前,國內鎂加工裝備最大噸位有以下幾個。


  壓鑄機


  對鎂合金壓鑄加工貢獻上:國產力勁,4000噸,富士康集團引進的4200噸。


  軋機


  西部鈦業:2800mm四輥可逆熱軋機、高軋制力5500噸,可軋出2600mm寬的鎂合金中厚板;1780mm六輥可逆冷軋機,最大軋制力3000噸,可生產冷/溫軋產品:厚0.4~4mm×寬800~1560mm×Lmm。


  擠壓機


  山東華盛榮鎂業的4500噸擠壓機已擠壓出投影直徑510mm產品。


  鍛壓機


  河南德威的鍛壓機8500噸,年后安裝1.25萬噸鍛壓機。


  現階段對比


  “十三五”規劃預期目標的分析


  產量等方面距離預期目標仍有較大差距


  從2020年鎂產量、消費量等的估算值與“十三五”預測指標對比可以看出,估算值均遠小于指標數據。分析原因,一方面,指標設定時對“十三五”發展前景過于樂觀,過早的估計了鎂規模化應用的時間點,因此,預測指標偏高,另一方面,國內外政治、經濟環境中不可預測因素對鎂行業產生較大影響,導致行業增長速度放緩。


  能耗等數據基本達到預期目標


  2018年,鎂冶煉綜合能耗(硅熱法)為4.5噸標煤/噸,先進水平為3.5噸標煤/噸;電解法為19800千瓦時/噸(試運行),到“十三五”末基本能夠達到預期目標。


  高性能輕鎂合金材料應用取得長足進步


  “十三五”規劃中提出,“航空航天用高強鎂合金大尺寸復雜鑄造件、高強耐熱鎂合金大規格擠壓型材/鍛件、3C產品用鎂合金精密壓鑄件、大卷重低成本高成型性鎂合金板帶材、汽車輕量化結構件用鎂合金精密壓鑄件等,到2020年,實現鎂合金在交通運輸領域擴大應用15萬噸”。


  目前,鎂行業已在以下方面取得了長足進步。


  在航空航天領域,鎂合金應用日趨廣泛,產品涉及各個領域,典型產品有:衛星肼瓶支架、直升機減速機匣、導彈電子艙殼體、衛星安裝支架、火箭燃料加注口框、航空航天用鎂合金測試平臺等,其中,航空航天用鎂合金測試平臺單產品重量10噸左右。


  在擠壓型材和鍛件等方面,成功開發出高鐵、地鐵用鎂合金型材、鍛件,產品有:擠壓側墻型材、地板導槽型材、橫梁型材、中央縱梁及內外側縱梁型材等,據統計,復興號單節車廂用鎂合金量達2噸左右。在鍛造領域,2016~2017年期間,最大的收獲是成功開發出鎂合金鍛造輪轂,已經通過各類測試,并在改裝車列裝,目前,特斯拉、上海汽車、北汽新能源都在積極測試,計劃在新車型規模化使用。


  3C領域,是鎂合金應用最為廣泛、也是最為成熟的領域。目前,鎂合金應用向高端發展,如開發出超薄超輕鎂合金筆記本外殼,最小厚度為0.8mm,平板電腦用鎂合金外殼等。


  大卷重低成本高成型性鎂合金板帶材,鎂合金一直在摸索和努力,現有軋制開坯工藝難度很大。根據現有研究來看,鑄軋工藝可能是比較好的工藝路線,目前,山東臨沂曙光鑄造有限公司、洛陽銅加工集團正在開展開拓性工作,其中,山東臨沂曙光鑄造有限公司鎂合金鑄造生產線有望2019年投產,真正實現大卷重低成本高成型性鎂合金板帶材。


  汽車輕量化結構件用鎂合金精密壓鑄件。汽車領域一直是鎂合金開發最為重要的領域,也是目前應用量最大的領域,當前已經開發出100多種鎂合金壓鑄件,并在不同車型使用。2016~2017年期間,在汽車領域,鎂合金應用有新的進展,鎂合金儀表盤、轉向支柱已在國內普遍使用,鎂合金掀背門、鎂合金內側門、中控臺、鎂合金座椅和鎂合金水箱支架已開發成功并逐漸進入應用,預計今后兩年使用量將會大大提升。


  “十三五”期間鎂合金壓鑄件、擠壓鑄造件和鍛造件等在高鐵、航空、汽車領域的應用拓展還是較為顯著的。根據鎂業分會的統計,當前,鎂在這些方面的使用量大約12萬噸左右,到2020年將超過15萬噸。


  “十四五”時期發展方向


  “十四五”時期是我國經濟社會發展的重要歷史性窗口期,將跨越我國第一個戰略百年——中國共產黨建黨一百年,將全面完成小康社會建設戰略目標,同時,第二個戰略百年目標,向全面實現社會主義現代化邁進承上啟下的關鍵時期,“十四五”的5年必將是中國發展變革的5年,也是突破的5年。


  從外部環境來看,世界政治格局變化趨勢加快,科技與產業發展日新月異,中國在世界發展格局中的作用日益凸顯。從內部環境來看,我國主要矛盾在“十三五”時期已經轉變,目前及未來幾年將更加關注如何實現高質量發展,滿足人民日益增長的美好生活需要。


  實體經濟是我國發展的本錢,是構筑未來發展戰略優勢的重要支撐。黨的十八大以來,以習近平為核心的黨中央高度重視發展壯大實體經濟,作出了振興實體經濟的一系列重大決策部署。從提出“必須把發展經濟的著力點放在實體經濟上”,到部署“供給側結構性改革要向振興實體經濟發力、聚力”,再到要求“金融要把為實體經濟服務作為出發點和落腳點”,以“咬定青山不放松”的決心振興實體經濟,有力促進實體經濟發展壯大,有力推動我國經濟高質量發展。


  中國的經濟社會發展模式全面升級,順應全球經濟變革和中國經濟新常態,追求更高質量發展和更可持續發展,成為我們謀劃未來發展的基本路徑。


  展望“十四五”,受國際國內多方面因素的影響,做大國內市場、提振內需將更加緊迫。從產業層面來看,“十四五”時期有三大領域將成為帶動國民經濟發展的“引擎式”新增長點:一是電動新能源汽車及其相關配套基礎設施建設;二是第五代移動通信技術(5G)的產業化普及;三是互聯網-物聯網線上線下融合對生產、生活方式的變革。


  經濟社會的大趨勢將為鎂產業創造巨大的機會,同時也帶來巨大的挑戰,全行業同仁要堅定信心,勇于應對。我們對“十四五”期間鎂發展方向歸納為以下幾個方面。


  提高冶煉水平,降低能耗,增強競爭力


  經過多年的發展,我國鎂冶煉技術工藝有了較大提升,如豎罐技術的應用和推廣,從能耗和產量來看都較橫罐有更大優勢,但面對新形勢、新要求,鎂冶煉技術工藝發展仍較為滯后,機械化、自動化水平還需提升,工況條件需更好的改善。


  多年來,一些大中院校,科研院所在探索冶煉新技術、現有工藝技術提升等方面做了大量而富有成效的工作,但這些工作大多較為獨立,缺乏有效的聯合和協同。“十四五”期間鎂業分會將進一步加強行業引導和協調,整合行業資源和技術,有效提升行業機械化、自動化水平,增強競爭力,改善工況條件,推動行業冶煉技術進步,適應時代發展的新要求。同時,鼓勵借鑒其它行業先進技術和經驗,推動現有冶煉技術實現革命性突破,最終實現規模化連續生產。


  加強研發、擴大重點產品應用


  鎂合金產品應用規模化是鎂能否真正擔負起第三金屬重任的必要條件。“十四五”期間,需要進一步加強鎂合金材料及應用研發,加大產、學、研、用結合力度,加快科技成果向產品轉換。


  擴大應用,實現鎂產業規模化發展是當前鎂工業發展最為重要的目標。經過多年的發展,鎂行業形成了較好的產業基礎,初步具備了快速發展基本條件。


  (1)支持發展潛力大、帶動力強的重點產品首先突破,是凝聚社會力量推動鎂應用,實現鎂行業快速發展的主要途徑之一。從行業發展現狀來看,鎂合金鍛造輪轂、鎂合金寬幅薄板和鎂合金擠壓材是值得重點關注的產品。其中,鎂合金鍛造輪轂更有潛力和帶動力。經過多方努力,鎂合金鍛造輪轂已獲多方認可,通過引導和支持,鎂合金鍛造輪轂在汽車行業應用有望實現突破,進而全面帶動鎂合金在汽車行業的應用,有效加快鎂產業實現規模化應用進程。


  鍛造鎂合金汽車輪轂經過“十三五”的技術研發、工藝實踐和市場開發等方面的積累,為“十四五”擴大市場規模做了很好的鋪墊。與鍛造鎂合金輪轂配套的鎂合金棒工藝技術日趨成熟,產品質量穩步提高,可靠性大大提高;輪轂生產工藝成熟可靠,花色品種將隨著規模擴大而不斷增加。鍛造鎂合金輪轂有許多優點:首先是相較其它材料“輕”,可減重三分之一左右,汽車的簧下減重對于提高操控性和降低能耗水平有非常顯著的效果。其次是減震效果,較好提高汽車乘坐的舒適性。第三是優良的散熱性能,這又有兩方面的好處,一是降低爆胎的概率,提高行駛的安全性;二是顯著降低輪胎的磨損程度,從而大幅提高輪胎的使用壽命,據轎車實際使用反饋情況,輪胎使用里程壽命可提高50%左右,可大幅節省更換輪胎的費用。


  (2)組織行業資源,加強鎂作為儲氫材料的研發為今后產業化準備把開發氫能作為人類未來能源的重要發展方向之一已逐漸形成共識,金屬儲氫是安全且高效的方式。在儲氫合金中,鎂基儲氫合金被廣泛認為是最有發展前途的儲氫材料之一。鎂作為儲氫材料具有密度小,儲氫容量高,價格低廉,儲量豐富等顯著特點,但目前看,鎂基儲氫合金也存在一些問題:吸放氫條件苛刻,速度慢。生成的氫化物過于穩定,吸氫動力學性能差,需要573K溫度才能有效吸放氫。吸放氫循環穩定性差。合金電極在堿液中的耐腐蝕性差,循環壽命低。鎂基儲氫合金的上述缺點限制了它的實際應用。為了克服上述缺點,目前的研究正集中于以下方面:一是納米化處理。納米尺度的儲氫材料顯示出新的優良性能,其活化性能明顯提高,具有更高的氫擴散系數,并具有優良的吸放氫動力學性能;二是非晶化處理。與晶態合金相比,非晶態合金擁有大量長程無序和短程有序結構,為氫的擴散和占位提供了大量能壘較低的空穴,從而有利于氫的吸收和釋放。


  如果鎂能成為未來氫能源主要的儲氫材料,對鎂的需求不可估量,組織行業的力量加強這方面研發,為鎂產業打開下一個規模化的應用方向,很有必要。


  加強標準化建設


  從供給側結構性改革的需求出發,業內需要進一步提高產品質量水平、統一產品質量要求,更好的實現與國際接軌,進一步建立、修訂、完善技術和產品標準已迫在眉睫。


  經過多年努力,目前業內已形成一個標準體系框架,后期需要針對不同產品、技術等對標準體系進行更新和完善,同時進一步做好降低能耗、安全生產、清潔生產等方面的標準制訂。如:為鍛造鎂合金輪轂制定鎂錠、合金和輪轂乃至回收利用的系列產品和技術工藝標準,為打開應用消除障礙。


  加強環保改造和安全生產管理


  “十四五”時期,社會經濟發展仍將堅持“綠水青山就是金山銀山”的發展理念,無論經濟發達地區還是欠發達地區,都必須以“綠色發展”作為一系列建設的前置要求。企業需要配合日益嚴格的環保要求,不斷加強自身環保升級、改造,讓鎂真正成為綠色金屬。


  由于鎂的金屬特性,安全生產同樣是“十四五”期間需要重點關注的一個方面。近幾年業內不斷出現因違規操作、肆意堆放引發失火事故,給企業、行業乃至政府造成較大經濟損失和負面的社會影響。


  “十四五”期間,企業需要把安全放在首位,建立安全生產責任制,制定安全管理制度和操作規程,排查治理隱患和監控重大危險源,建立預防機制,規范生產行為,使各生產環節符合有關安全生產法律法規和標準規范的要求。


  新時代背景下,一方面,隨著節能減排的不斷推進,新能源汽車、重型貨車等對輕量化材料需求迫切,我國具備鎂資源優勢和技術基礎,產業發展有較大潛力。另一方面,也要看到,近年來,鎂冶煉產生的二氧化碳已成為世界主要鎂應用國家關注的焦點,現有的鎂冶煉工藝將可能成為未來部分國家制約鎂應用、引發貿易摩擦的主要借口。因此,推進鎂產業高質量發展,要把“綠色冶煉、提升性能、擴大應用”作為主要目標。(作者:林如海)


  轉自:中國有色金屬報

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