1. 鎂行業(yè)基礎(chǔ)信息及現(xiàn)狀

1.1. 鎂資源豐富，應(yīng)用廣泛

鎂是地殼中含量最豐富的元素之一，主要分布在白云石礦、鹽湖、海水等資源中。鎂在 自然界中有固體和液體兩種存在形式，固體包含菱鎂礦、白云石、蛇紋石等；液體包含海水、 天然鹽湖水以及地下鹵水。目前開采鎂資源主要來自菱鎂礦（MgCO3，鎂比重 28.8%）和白 云石礦（MgCO3·CaCO3，鎂比重 13.2%），其次為海水苦鹵、鹽湖鹵水以及地下鹵水。

金屬鎂的比重是 1.74g/cm3，只有鋁的 2/3，鈦的 2/5，鋼的 1/4，具有比強度、比剛度 高，切削加工性以及加工成本低和易于回收等優(yōu)點。鎂合金應(yīng)用于產(chǎn)品構(gòu)件輕量化效果好、 節(jié)能減排效果顯著。 鎂合金除了具有顯著的結(jié)構(gòu)輕量化優(yōu)勢之外，還具有很好的功能特性，可進一步拓寬鎂 合金的應(yīng)用領(lǐng)域。鎂合金具有高的阻尼減振性能，其主要阻尼機制是位錯阻尼，阻尼性能一 般是鋁合金的 15 倍、鋼的 60 倍。鎂合金具有高的導熱性能和散熱性能，其總體散熱性能優(yōu) 于鋁合金。鎂合金具有優(yōu)良的電磁屏蔽性能，常規(guī)商用鎂合金在 30-1500MHz 頻率范圍內(nèi)的 電磁屏蔽效能一般可達 50dB 以上，明顯優(yōu)于相同厚度的部分鋁合金。鎂合金具有良好的能 源特性，純鎂的理論儲氫量高達 7.6%，作為電池負極材料可以使電池具有很高的理論比容量 （2.22A?h/g），因此作為儲氫材料和電池負極材料展現(xiàn)出巨大的潛力。 因此，鎂合金應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)定位主要有汽車、軌道交通、建筑、3C、休閑和健康、軍口、 能源等重要行業(yè)。其中，交通工具、電子信息和建筑等行業(yè)對鎂合金零部件的需求近年來急 劇增加。作為我國獨特的戰(zhàn)略性金屬和新型結(jié)構(gòu)材料，鎂在交通輕量化、新能源材料、環(huán)保 產(chǎn)業(yè)、消費電子、海洋工程、航空航天以及軍工配套、軍民融合等領(lǐng)域?qū)l(fā)揮更大的作用。

1.2. 高端制造領(lǐng)域推動鎂基新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展廣闊空間

鎂產(chǎn)業(yè)鏈包含上游提煉、中游鑄造塑性及下游深加工。上游提煉主要包括鎂礦石的分離、 提煉，海水鹽湖提煉等，從含有鎂元素菱鎂礦、白云石等提煉出原鎂；中游鑄造塑性是將原 鎂轉(zhuǎn)化為鎂合金，再對鎂合金通過鑄造和變形的成型工藝以生產(chǎn)鎂合金合成型材與鑄件；下 游產(chǎn)業(yè)通過壓鑄對鎂合金進行深加工，形成能滿足下游特殊性能需求的鎂合金系列材料。

根據(jù)中國耐火材料行業(yè)協(xié)會資料，全球菱鎂礦下游主要應(yīng)用為合金，涉及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域逐步 擴大。伴隨合金成型工藝不斷發(fā)展，，可生產(chǎn)合金性能更為優(yōu)越，逐漸滿足更多應(yīng)用場景需 求。同時，由于合金較高性價比，及上游資源的豐富儲量，其作為新興輕質(zhì)材料在汽車、3C 和 航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸普及，目前全球新生產(chǎn)汽車方向盤骨架基本均采用合金為材料，伴 隨行業(yè)節(jié)能減排的要求提升以及材料行業(yè)迭代更新，行業(yè)發(fā)展前景廣闊。

2. 雙碳推動鎂冶煉工藝升級，降碳降能耗技術(shù)大勢所趨

20 世紀初世界原鎂產(chǎn)量的 80%由電解法生產(chǎn)，20%由熱還原法生產(chǎn)。90 年代后熱還原 法原鎂產(chǎn)量迅速增長，加之電解法的生產(chǎn)成本較高，國內(nèi)外的電解法紛紛關(guān)閉。目前，世界 原鎂 80%由熱還原法生產(chǎn)，其中 90%以上由熱還原法中的皮江法生產(chǎn)。

鎂冶煉行業(yè)是一個高能耗的能源密集型行業(yè)。生產(chǎn)鎂的過程中會產(chǎn)生大量三廢，其單位 金屬的溫室氣體排放量是鋼鐵行業(yè)的 5 倍。早在 08 年發(fā)改委就發(fā)布了《鎂冶煉企業(yè)單位產(chǎn)品 能源消耗限額》并且該能源消耗限額強制性國家標準逐漸嚴格。2011 年發(fā)改委在《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu) 調(diào)整指導目錄》中將鎂冶煉列入限制類名單。隨著我國提出“碳達峰、碳中和”目標和相關(guān) 環(huán)保政策，高能耗、高污染的工藝現(xiàn)狀與日益收緊的節(jié)能、環(huán)保政策之間的矛盾越發(fā)凸顯， 我國鎂冶煉行業(yè)提出了諸多機遇和挑戰(zhàn)。 二十世紀九十年代初，得益于豐富易取的原材料、低廉的勞動力和早期粗放的環(huán)保要求， 技術(shù)門檻相對較低的皮江法真空硅熱煉鎂工藝在我國得到推廣。皮江法是利用硅鐵(Si>75%) 還原煅燒后的白云石生產(chǎn)鎂。雖然皮江法煉鎂技術(shù)在過去的 20-30 年間取得了很大的進步， 但皮江法鎂冶煉技術(shù)存在的問題及挑戰(zhàn)還有很多：“三廢”排放多、熱還原反應(yīng)生成金屬鎂的廢渣，仍未得到較好的處理，環(huán)保壓力大；能耗高、成本高；自動化、智能化水平低； 不能實現(xiàn)連續(xù)化、規(guī)模化；資源綜合利用低。

鋁熱法

鋁熱法煉鎂作為一種高效、節(jié)能、環(huán)保的煉鎂技術(shù)，是在碳中和背景下真空熱法煉鎂的 發(fā)展方向之一。鋁熱法是采用鋁粉為還原劑的一種金屬熱還原法，鋁熱法煉鎂技術(shù)以氧化鎂 或白云石為原料以鋁粉為還原劑在真空條件下熱還原制取金屬鎂，同時副產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣和鎂 鋁尖晶石或鋁酸鈣水泥。生產(chǎn)過程中無廢渣、無廢水外排，環(huán)境友好。 鋁熱法解決了白云石煅燒尾氣排放問題；解決了鎂冶煉過程中還原渣的問題，實現(xiàn)了“廢 氣、廢渣”零排放。能減少鎂行業(yè) 50%土地的占用，還原物料總量減少 52％；實現(xiàn)了“廢氣、 廢渣”零排放；打造環(huán)保節(jié)能企業(yè)，清潔生產(chǎn)；有利于優(yōu)化金屬鎂產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和我國鎂行業(yè)可 持續(xù)發(fā)展。

相較于皮江法，鋁熱法一方面能耗更低，去除鎂鋁尖晶石及輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品后，噸鎂能 耗 0.561tce/t；另一方面碳排放更低，在清潔生產(chǎn)上更進一步。

單看得到金屬鎂的生產(chǎn)成本來說鋁熱法比皮江法更高，鋁熱法煉鎂得到金屬鎂的同時還 會得到輕質(zhì)碳酸鈣和鎂鋁尖晶石產(chǎn)生收入，隨著產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，未來鋁熱法成本有望持續(xù)降低， 具有成本優(yōu)勢。

實際上由于改變生產(chǎn)方法需要新建生產(chǎn)線，年產(chǎn) 100kt 金屬鎂的生產(chǎn)線需建設(shè)投資 15 億 元，項目建設(shè)也需要 16~18 個月，并且需要鋪設(shè)輕質(zhì)碳酸鈣和鎂鋁尖晶石的銷售渠道，鋁熱 法的使用規(guī)模暫不及皮江法。

真空碳熱還原法

真空碳熱還原煉鎂(VCTRM)工藝具有低成本、低能耗、低資源消耗、環(huán)保等優(yōu)點，被認 為是一種理想的鎂清潔生產(chǎn)工藝。 真空碳熱還原相比于皮江法和電解法能耗分別降低了 42.9%和 27.5%。并且相比于皮江 法，碳熱法可處理的原料更廣，菱鎂礦和硅鎂鎳礦都可作為提取金屬鎂的原料。

碳熱還原煉鎂在成本和能耗方面都要低于皮江法，生產(chǎn)過程中冷凝鎂易燃易爆的問題目 前得到一定程度的解決，但是鎂蒸汽與 CO 發(fā)生逆反應(yīng)污染冷凝鎂的關(guān)鍵問題制約了其工業(yè) 化應(yīng)用。

再生鎂技術(shù)

鎂及其合金是易于回收的金屬，目前使用的鎂合金均可以回收。報廢鎂合金產(chǎn)品回收處 理技術(shù)，不僅對于減少環(huán)境污染、節(jié)約能源、降低成本、延長使用周期具有重要意義，也有 利于緩解鎂供給受限和下游需求大的市場矛盾。各地大型鎂加工企業(yè)也開始投入資金和技術(shù) 開發(fā)回收技術(shù)，像重慶鎂業(yè)股份有限公司為了開發(fā)鎂資源專門成立了萬盛鎂廠，其中一個很 重要的職能就是對壓鑄生產(chǎn)過程中的廢件及毛邊料和失效報廢鎂合金零部件進行回爐提煉， 生產(chǎn)出合格的再生錠，其成本和質(zhì)量遠遠優(yōu)于鎂礦產(chǎn)品。

天然氣替代煤炭作為鎂冶煉能源

天然氣較煤的利用效率更高,燃燒排放的 CO2、SO2、NOX 以及煙塵較少,可在節(jié)能減排 過程中發(fā)揮重要作用。噸鎂冶煉需約 1100m3 天然氣，1m3 天然氣與相應(yīng)可替代的煤炭相比, 可節(jié)約能量 11%～73%,減排二氧化碳 47%～84%,氮氧化物 44%～95%,二氧化硫和煙塵近 100%。根據(jù)公司公告，云海金屬旗下五臺山云海、巢湖云海部分采用天然氣替代煤，有利于 降低能源成本。 總體看，雙碳背景下低碳技術(shù)及能源結(jié)構(gòu)升級將加速推動鎂冶煉低碳環(huán)保工藝發(fā)展，具 有相應(yīng)技術(shù)的企業(yè)將獲益于成本降低及得到更多市場機會。

3. 能耗雙控下行業(yè)供給端或?qū)⑦呺H收縮

3.1. 我國鎂儲量和產(chǎn)量全球第一，榆林產(chǎn)量全國第一

儲量方面，中國是世界上鎂資源最豐富的國家之一 全球鎂資源豐富，分布廣泛。根據(jù)亞洲金屬網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，全球鎂金屬儲量龐大分布廣泛， 全球的菱鎂礦儲量達 240 億噸，多分布于中國、朝鮮、俄羅斯等地。

我國菱鎂礦所探明的儲量就有 27 處，主要分布在河北、遼寧、安徽、山東、四川、西藏、 甘肅、青海、新疆等 9 個省區(qū)，其中以遼寧省資源儲量最大，占全國總儲量的 85.62%，其次 是山東，占全國總儲量的 9.54%。儲量稍大的還有西藏、新疆和甘肅等省區(qū)。我國菱鎂礦的主 要資源特點是儲量相對集中，大型礦床較多；礦床類型較為單一，主要是積變質(zhì)-熱液交代型 菱鎂礦；特別是遼寧省的礦石品質(zhì)優(yōu)良，一般 MgO 的含量都在 46%~47%。

產(chǎn)量方面，中國一直是全球主要原鎂供給國

2021 年全球金屬鎂產(chǎn)量為 103 萬噸，同比增長了 0.3%。我國原鎂產(chǎn)量 94.99 萬噸，同比 縮減 1.27%。中國之外的鎂產(chǎn)量，美國 4 萬噸，俄羅斯 2.4 萬噸，巴西 2.2 萬噸，以色列 1.83 萬噸，其他 0.5 萬噸。