镁产业分析

镁及镁制品产业报告一、镁及镁合金的特性镁是实用金属中最轻的金属，比重为1.738，是铁的1/4，铝的2/3。镁合金主要特性如下：1、物理性能镁合金最重要的物理性能在于它的比重，镁合金比重为铝合金的2/3，为工程塑料ABS的1.8倍。镁合金是最轻的可用于结构材料的实用金属。除了比重低，镁还有很多其它的良好的物理特性：比铝合金高30倍的减振性能；比塑料高200倍的导热性能；其热膨胀性能只有塑料的1/2。2、机械性能镁合金强度和刚度明显好于塑料，抗冲击力好于铝合金，由冲撞而引起的凹陷小于其他金属材料。另外，镁合金抗蠕变性能好，即随着时间和温度的变化在尺寸上蠕变较少。3、加工性能镁合金有很好的加工性能。如果镁合金切削阻力设定为1.0，那么铝合金、黄铜和铸铁分别为1.8、2.3和3.5。镁合金比其他金属的切削阻力小，在机械加工时，可以较快的速度加工，缩短了加工周期。镁的物理化学特性使其比铝更适合压铸大型部件。镁单位体积的熔化潜热只有铝的2/3，比热只有铝的3/4，并且有非常低的溶铁性。4、其他主要性能电磁波屏蔽性好。镁合金的电磁波屏蔽性能比在塑料上电镀屏蔽膜的效果好，因此，使用镁合金可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序和成本。再生性好。镁合金与塑料不同，它可以简单地再生使用且不降低其机械性能，而塑料很难在不降低其机械性能的前提下再生使用。镁合金与其他金属相比，熔点低，比热小，在再生熔解时所消耗的能源是新材料制造所消耗能源的4%。因此，镁合金被誉为“绿色”环保材料。二、镁资源的情况世界上镁盐资源是极其丰富的，主要以液体矿和固体矿两种形式存在。液体矿以海水、地下卤水、盐湖卤水为主，固体矿包括菱镁矿、白云石矿、蛇纹石矿、滑石、水镁石及少量其他沉积矿等。镁在地壳表层储量居第8位，占1.9%（质量比）。镁的总储量估计为100亿吨以上。海水中的镁含量为0.14%，全世界海水中的含镁量估计为6×1013千吨。主要的含镁矿物有：菱镁矿（MgCO3），白云石（MgCO3·CaCO3），光卤石（MgCl2·KCl·6H2O），水氯镁石（MgCl2·6H2O）和蛇纹石（3MgO·2SiO2·2H2O）等。世界上所利用的镁盐矿物原料主要是菱镁矿和白云石，其次为海水苦卤、盐湖卤水及地下卤水。中国是世界上著名的“镁大国”，镁储量占世界第一，镁资源占全球总储量的22.5%。菱镁矿、白云石资源丰富，其分布遍及全国各省区，约占全球的50%以上。1、白云石（CaCO3•MgCO3）是碳酸镁与碳酸钙的复盐。理论上含MgO21.8%，CaO30.4%,CO247.68%。CaO与MgO的质量比为1.394，物质的量比为1.0。大多数天然白云石中CaO与MgO的质量比为1.4～1.7。白云石有结晶形与无定形两种。白云石因含有不同的杂质，而具有不同的颜色。白云石分布很广，主要集中在山西、河南、陕西、宁夏等地。中国的白云石资源已探明储量在40亿吨以上。2、菱镁矿（MgCO3）是碳酸盐矿物，理论上MgO含量为47.82%，CO2为52.18%，矿物有结晶形与无定形两种。结晶形菱镁矿属于六方晶系，有玻璃光泽，而无定形菱镁矿则没有光泽，并有角质断口。菱镁矿外观色泽为白色或淡黄色，由于常含有碳酸钙、碳酸铁、碳酸锰、二氧化硅等杂质，因此其颜色各种各样。中国的菱镁矿资源总量31.45亿吨，符合炼镁要求的一、二级矿占78%。世界上储量最大、质量最好的菱镁矿矿床是在中国的辽宁省大石桥。山东掖县、河北邢台等地也有菱镁矿，但其质量不如大石桥。3、水氯镁石及光卤石水氯镁石（MgCl2•6H2O）与光卤石（KCl•MgCl2•6H2O）是两种含水的氯盐。这两种原料必须经过彻底脱水后成为无水MgCl2或无水光卤石（KCl•MgCl2）后才能按电解法来生产金属镁。MgCl2•6H2O与KCl•MgCl2•6H2O在我国青海省盐湖中有极为丰富的资源，青海盐湖氯化镁32亿吨，硫酸镁16亿吨。三、镁的工业制法镁的冶炼方法主要分为两种：利用电解熔融氯化镁或用硅铁等使其还原而制得金属镁，前者叫做熔盐电解法，后者叫做硅热还原法。熔盐电解法的成本高于硅热还原法。1、硅热还原法是以煅烧白云石为原料、硅铁为还原剂，在高温和真空条件下，使氧化镁还原成金属镁。按照还原炉的特点，硅热法有三种工艺：皮江法（横罐外加热还原炉）炼镁、卧式电内热还原炉试验法、半连续硅热法。目前全球90%以上的金属镁均是采用皮江法炼镁技术生产的，在中国则将近100%。皮江法生产金属镁是以煅烧白云石或菱镁矿石为原料、硅铁为还原剂、萤石为催化剂，进行计量配料。粉磨后压制成球，称为球团。将球团装入还原罐中，加热到1200℃，内部抽真空至13.3Pa或更高，则产生镁蒸气。镁蒸气在还原罐前端的冷凝器中形成结晶镁，亦称粗镁。再经加熔剂精炼，产出商品镁锭，即精镁。皮江法是在60多年前，受第二次世界大战的驱动，由加拿大国家研究院的皮江先生在政府资助下，率领上百人的研发团队发明的。而蒂明科公司（加拿大上市公司）通过大规模的资本投入，持续进行金属镁冶炼和合金化技术的提升和创新，在高品质金属镁及镁合金生产工艺和生产装备方面形成了深厚的技术积淀和独有技术，有多项发明专利，多年来一直是全球皮江法金属镁冶炼和合金化的技术先驱和领导者。1988、1998、2008年硅热法技术经济指标比较年白云石（吨/吨镁）硅铁（吨/吨镁）煤耗（吨/吨镁）电耗（KW.h/吨镁）198814-181.4-2.016-182900-3600199812-141.2-1.311-13.41200-1900200810.5-11.01.08-1.15.6-6.21000-15002、氯化熔盐电解法包括氯化镁的生产及电解制镁两大过程。该方法又可分为以菱镁矿为原料的无水氯化镁电解法和以海水为原料制取无水氯化镁的电解法。两种方法都是以菱镁矿和海水为原料，经氯化一电解一精炼的流程。以菱镁矿为原料的无水氯化镁电解法流程的主要问题是氯耗高，颗粒氯化时,吨镁要补充1.5～1.7吨氯气。以海水为原料制取无水氯化镁的难点是如何去除MgCl2·6H2O中的结晶水。采用普通的加热法可以去除部分结晶水，生成MgCl2·3/2H2O。但MgCl2·3/2H2O在空气中加热时很容易发生水解反应，生成不利于电解过程的杂质。3、中国原镁产量占到世界总产量的80%。中国的工厂全部采用白云石与硅铁进行热还原生产(皮江法冶炼)。美国镁业公司是美国唯一一家原镁生产工厂。而世界上其余的原镁工厂分别是：以色列死海镁业有限公司，俄罗斯的索里卡姆斯克镁厂和AVISMA，哈萨克斯坦的一家，它们都采用电解氯化镁来生产原镁。此外，巴西利马公司采用改良的皮江法生产。世界主要国家产镁量单位：万吨年份以色列哈萨克斯坦俄罗斯巴西加拿大美国中国世界合计20062.823.61.54.74.351.9770.872007322.81.51.64.362.4777.672008323.51.20.24.363.0777.77四、镁的应用镁的应用主要集中在铝合金生产、变形生产、炼钢脱硫三大领域，还用在稀土合金、金属还原、腐蚀保护及其他领域。1、镁合金：由于镁的密度小，比强度高，并能与铝、铜、锌等金属构成高强度合金，因此，镁是重要的合金元素。世界上镁的最大消费领域是作铝合金添加元素。2、变形生产：镁变形生产指压铸和挤压。目前镁压铸生产占变形生产量的90%以上。但镁挤压的性能和强度都高于镁铸压，因此镁挤压是镁深加工的主要发展方向。3、很多钢厂都采用镁脱硫。使用镁粒的脱硫效果比碳化钙好，虽然镁的价格比碳化钙高，但其用量仅为碳化钙的1/6—1/7，镁脱硫总费用较碳化钙经济。一般来说，吨钢消耗镁粒0.4—0.5公斤，脱硫后含硫量0.001—0.005%。4、使用镁牺牲阳极进行阴极保护，是一种有效的防止金属腐蚀的方法，镁牺牲阳极具有以下特点：防腐性能好、不需外加直流电源、安装后自动运行、不需维护、占地面积少、工程费用低、与外界环境不发生任何干扰。镁牺牲阳极广泛用于石油管道、天燃气、煤气管道和储罐；港口、船舶、海底管线、钻井平台；机场、停车场、桥梁、发电厂、市政建设、水处理厂、石化工厂、冶炼厂、加油站的腐蚀防护以及热水器、换热器、蒸发器、锅炉等设备。5、在人体细胞内，镁是第二重要的阳离子，它能激活体内多种酶抑制神经异常兴奋性，维持核酸结构的稳定性，参与体内蛋白质的合成、肌肉收缩及体温调节。近代研究证实，动脉硬化、心脑血管病、高血压、糖尿病、白内障、妇女痛经、骨质疏松、抑郁症均与缺镁有关。镁在医药领域的应用越来越受重视。五、镁合金的应用1、镁合金主要品种根据ASTM标准，镁合金主要品种有AZ91D、AM60B、AM50A和AS41B。以其中AZ91D为例，A和Z分别代表主要添加元素铝和锌，9代表第一种添加元素铝的重量比为约为9%，1代表第二种添加元素锌的重量比为约为1%，D代表合金开发的顺序号。在不考虑其它微量添加元素和杂质时，镁合金中镁的重量比为扣除主要添加元素后的余量。2、镁合金应用领域镁合金具备良好的性能优势，随着近年来制造成本的降低和加工工艺的突破，镁合金的应用领域越来越广，市场需求量也越来越大。目前，镁合金的主要用途可分为民用与军事—航空航天两大类。1）民用领域镁合金在民用领域的应用主要体现在：交通运输工具：包括汽车、摩托车、自行车和轨道交通车辆等；3C类产品：包括笔记本电脑、手机、数码摄像机、数码相机和便携式音乐播放器等；其他民用产品：包括手动工具、运动器械、建筑装潢材料等。2）军事——航空航天领域军事装备中使用镁合金可以提高结构件强度，减轻装备重量，提高武器命中率。同时，镁合金能够满足航空航天等高科技领域对材料吸噪、减震、防辐射的要求，明显改善飞行器的气体动力学性能和减轻结构重量。3、镁合金行业的发展状况长期以来，由于受价格昂贵和技术方面的限制，镁及镁合金只少量应用于航空、航天及军事工业，因而被称为“贵族金属”。自20世纪90年代以来，随着镁合金生产成本不断降低，镁合金压铸等成形技术不断完善，世界汽车及电子、电器产品追求轻量化，社会对节能与环保要求的提高，镁合金被广泛地应用于航空航天、汽车、摩托车、自行车、电子、移动通讯、冶金等领域。同时，由于其它主要有色金属材料受其资源的限制，应用成本不断增加，因此，金属镁及镁合金的应用领域的不断扩大将成为趋势。自20世纪90年代以来，凭籍丰富的矿产资源和低成本制造优势，中国连续10年成为世界最大的原镁产地，全球原镁生产一直呈现西方国家减产中国增产两大走向，近三年原镁产量均占全球市场的80%左右。作为全球原镁最主要的产地，中国原镁产能充足，竞争充分，价格低于国际市场，因此，中国镁合金生产具有低成本的优势。在竞争压力下，境外镁合金厂家相当部分的产能关闭或向中国转移。加入WTO后中国已日益成为世界制造业中心之一，应用镁合金最多的汽车产品和3C产品越来越多在中国本土制造，跨国公司在中国构筑全球采购平台，所有这些促使了镁合金需求地域越来越向中国转移。原镁价格低、镁合金就近供应有助于降低镁合金应用行业的成本以及镁合金应用技术的逐步成熟共同促进了近年来中国镁合金行业的发展，进一步提升了中国在全球镁合金市场的地位。六、镁合金市场的容量及发展趋势由于汽车和电子行业对产品轻量化的迫切需求，镁合金的应用得到了长足发展。近二十年来，全球镁合金应用的年均增长率约10%，而欧美镁合金应用的年均增长率达到了15%以上。2004年-2006年，镁合金全球市场年需求总量已达25万吨至30万吨。中国镁资源丰富，在市场需求的拉动下，镁合金产业发展势头强劲，无论是产量，还是出口量，均已跃居世界第一。相比欧美国家，中国镁合金的市场需求增长速度更快，从2000年的0.4万吨增加到2006年的5.1万吨，年均增长率达到了52.85%。未来镁合金的需求呈持续增加的趋势。1、以汽车、3C为代表的民用产品领域仍处于明显的增长期，其总量和结构的变化为镁合金产业增长带来了积极需求。（1）汽车行业1998年至2005年世界汽车产量稳步增长，其中自2002年以来，世界汽车产量增速保持在3%左右的