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镁从冶炼到加工有望迎来一个快速发展黄金期

2019-03-12 00:54:49来源:励志吧0次阅读

近日,在北京召开的镁行业年会上,中国铝业公司郑州轻金属研究院轻金属材料研究所所长肖阳博士应邀作了题为《关于中国镁业发展的思考》的报告。肖阳的报告内容十分丰富,既有对当前镁工业和镁材料面临的问题的剖析,也有前瞻性、战略性的预测;既有技术和生产层面的分析,也有对市场层面的调研和政策管理方面的建议;既直言不地谈到了市场的真实状况和行业困难,也积极乐观地展望了镁材料与镁行业的光明前景。他的报告给与会人士带来很大启发。

肖阳认为,原镁冶炼工艺改进提升还有巨大潜力,成本持续降低可为镁加工发展与应用提供保障。

当前,我国镁行业经过十多年的发展,原镁产量持续增长、价格持续走低,镁消费稳步增长。据统计,2014年世界原镁产量突破100万吨,我国的原镁产量87.4万吨,出口43.5万吨;我国的金属镁消费量实为37万吨。原镁价格从2014年1月的15300元持续走低到目前的13000元,铝镁价格比小于1.3,使镁的规模化应用具有竞争优势,有助于镁的消费稳步增长。

镁冶炼成本不断降低 技术进步加快

目前我国吨镁生产的能耗已经从2000年的11吨降到目前4 吨以下标煤。

镁冶炼工艺的持续改进,从横罐向竖罐方向发展,罐直径和容量增大,能源种类改变(煤、发生炉煤气、焦炉煤气、半焦气、天然气)、炉窑热效率提高(喷嘴均布及燃烧效率、蓄热式加热)和装备的革新等措施,促使能耗下降迅速。如青海三工镁业,锻烧消耗1.5吨标煤,还原消耗1500立方米天然气折合1.97吨标煤,每吨镁能耗合计3.47吨标煤。南京云海特种金属股份有限公司还原使用竖罐,使用天然气为能源达到能耗指标,锻烧按标煤1.5吨,还原和精炼消耗1300立方天然气折合1.7吨标煤,合计3.3吨标煤能耗。

当前,镁冶炼成本随着技术进步和规模增加会越来越低于铝,向钢铁水平不断接近。

镁冶炼工艺近期能从现有三步法变成免精炼两步法,远期理论上可变成一步还原法。能耗从3吨标煤可降到理论的2吨标准以下。生产过程逐步更加环保绿色,

镁从冶炼到加工有望迎来一个快速发展黄金期

资源可循环利用。

铝冶炼的生产工艺复杂、流程冗长,目前针对低品位的氧化铝矿还要进行选矿富集,氧化铝的管道化溶出技术过程冗长;吨铝电解需要消耗2吨氧化铝、半吨预焙石墨阳极和30公斤氟盐,电耗14000度。在预焙石墨阳极和大型铝电解槽(280kVA)技术出现之前,铝电解的生产环境与镁电解相似,烟气和氟化物的污染使铝电解工作环境非常恶劣。技术进步使中国原铝生产越来越绿色,产量从1980年的38万吨跃升到2014年2438万吨,占世界的一半。

而镁冶炼的生产工艺流程相对于铝冶炼要简短得多,而且理论能耗低于铝电解,如果以后技术进步和规模扩大后能耗将会低于电解铝。

如果镁冶炼技术能够突破一步法,用碳还原像高炉炼铁一样:菱镁矿煅烧 MgCO3MgO+CO2,焦炭热还原MgO+CMg+CO2。设想高炉结构为侧部装料、下部出渣、上部结晶出镁;单炉出镁量可达几吨或几十吨,镁的冶炼成本将不断地接近于钢。

新型炼镁技术可能从二步硅热法变成一步碳热法,一步碳热法炼镁的工艺比炼铁工艺流程要简短、能够像高炉炼铁一样大规模的生产。随着镁冶炼技术进步与装备的革新、自动化和智能化越来越高、镁冶炼厂规模和产量将会逐步扩大,向10万、20万、50万、100万吨发展;镁锭的边际生产成本会持续下降;镁的生产成本会远离铝、向钢铁的生产成本不断靠近。

二步法的新型竖罐炼镁技术的发展,可能会出现单厂规模10万吨以上、能耗2.5吨标煤左右、劳动生产率在100吨/人年以上,其冶炼成本会降低至1万元以下。

如果一步碳热法能像高炉炼铁一样技术成功并成熟,10万吨以上规模企业的吨镁生产成本乐观预计5000~8000元也有可能的。

原镁的发展将进一步为镁应用提供保障。镁的储量丰富,地壳的元素含量在2.7%左右。中国镁资源具有的优势,镁在中国有更好的发展。不像高品位的铁矿石和铝土矿资源缺乏,制约着中国钢铁和原铝的可持续发展。我国原镁将在世界上较长时间内保持低成本优势和资源+能源+新技术的优势。

镁需要从冶金功能应用向结构应用转变

从我国2014年的镁消费量情况来看,2014年共消费了37.07万吨,同比增长5.47%。其中用于冶金领域25万吨,以原镁形式进行消费的占67.44%。用于加工领域的镁只有11.27万吨,占30.4%,其中镁压铸和牺牲阳极消费为主要用途。

可以看出,镁消费主要是在冶金领域以原镁为主的低端消费。而具有高附加值的深加工产品只占12.9%,镁合金的生产量相比2013年缩减13.53%,特别是变形镁合金的消费量更小。

由此可见,我国在镁的应用结构还处于应用的低谷区。与西方高峰期年消费镁30万吨相比,我国在镁合金应用上存在巨大的差距。

衡量一个国家一种金属结构材料的发展水平,就要看其板带材生产水平。其板带材的设备装机水平、生产能力、产量及质量。如,武钢五机架冷连轧机组、西南铝1+4热连轧、洛铜高精度电子铜板带、宝钛的3.3米热轧机等代表我国的板带材加工水平。

而1965年建设的洛铜镁板带车间到现在为止,仍是代表我国镁加工的水平,代表设备是1600mm二辊可逆热轧机和1800mm二联三重轧机,与钢、铝、钛加工相比差距巨大。

2014年我国用铸锭热轧生产镁合金板材的数据是400吨,略高于二战时德国高峰期单月镁合金板材300吨的产量,轧制板材只占我国镁产量的万分之五,这种应用现状要引起镁业界人士的关注。

镁板带作为轻结构材料减重优势,急需减重的航空航天(克克计较)和国防军工、交通运输等领域有美好的应用前景。

扩大镁的应用要根据镁的特性来推广,充分认识到镁应用的误区和问题。镁需要同钢铁、铝、钛、高分子、复合材料等其他材料进行应用竞争,要充分发挥镁的特性优势,特别是其他与之竞争材料是不可替代或不易替代,这是扩大镁应用的指导思想。

而扩大镁的冶金功能性应用向结构材料转变是关键。要扩大镁的应用就需要大力发展镁的深加工。目前镁的深加工以压铸镁合金和镁牺牲阳极为代表,特别是变形镁合金作为结构材料应用比例非常小。变形镁合金的总消费量不足2万吨。国内镁合金产品品质能获得航空航天领域的认可,其作为结构材料的应用可取得突破;军转民后在交通运输领域具有与铝或钢的同等经济和技术竞争优势后,将会有大规模的应用。

由此,我们通过不断地认知镁,按镁的特性来应用镁,把镁合金作为结构材料在交通领域进行大规模应用,镁从冶炼到加工会迎来一个快速发展的黄金期。

(:中冶有色技术)

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