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从资源优势及冶炼技术看中国镁发展的产业机遇

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镁在自然界分布广泛，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。




中国镁资源优势


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

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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％。
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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年降幅已超过50%。

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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。
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白云石资源

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原矿粒度为30～120mm的白云石是生产金属镁的重要原料，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

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。
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硅铁资源

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从地区分布而言，硅铁主产区在内蒙古，青海及宁夏，作为硅铁主要消耗品的镁厂家，主要集中于山西，陕西，宁夏三地，近几年随着镁业的发展以及下游应用使得镁业发展迅速，国内镁产量逐年增长。



镁冶炼技术的发展

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#化学法

1808年，英国化学家戴维(HDavy)，电解汞和氧化镁的混合物，得到镁汞齐，汞蒸馏后，得到金属镁。

1828年，法国科学家布西(ABussy)，用金属钾将镁从熔融的无水氯化镁中置换出来，得到金属镁。

化学法只是在实验室中制得少量的镁，没有形成工业化生产规模。

1833年，英国科学家法拉第(M.Faraday)电解熔融化镁制得金属镁。

1886年在德国建成了世界上第一家镁厂，首次在工业规模上电解无水光卤石生产金属镁，宣告了电解炼镁工业化的开始。

1916年，以盐井卤水为原料，采用天然气外部加热的电解槽炼镁。
1923年，采用菱镁矿氯化电解流程建厂。在缺少菱镁矿的地方，以白云石代替氧化镁进行改良。

20世纪70年代以来，含水氯化镁在氯化氢气体中脱水，电解熔融无水氯化镁制取金属镁成为工业生产金属镁的先进水平工艺方法之一。




#电解法



#热还原法

1924年实现了用硅作还原剂还原氧化镁的方法。

1932年实现了用铝硅合金作还原剂还原氧化镁的方法。

1941年，加拿大多伦多大学教授皮江(LMPidgeon)用硅铁作还原剂还原煅烧白云石制取金属镁获得成功。
1942年加拿大政府建立了年产5000t以白云石矿为基础的硅热还原炼镁厂。
1947年，法国研制了连续定时加料、周期性出镁出渣的半连续法生产金属镁。
1959年建成日产镁2.5t的半连续硅热法镁厂。
1969年建成年产4500t的半连续硅热法镁工厂，1971年该厂产能增至9000t。

半连续硅热法的研究及成功进一步推动镁工业的技术进步用硅铁作还原剂还原煅烧白云石制取金属镁也成为工业生产金属镁的先进水平工艺方法之一。

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  • 皮江法仍然是最成熟的冶炼技术路线，短时间内可能不会被替代。

但根据我国2019年颁布的《产业结构指导目录》中，在对镁冶炼列为限制类的描述中，除了保留原来的“综合利用除外”，增加了新的表述，即允许或鼓励先进节能环保工艺的技术改造镁冶炼项目，为鼓励镁冶炼工艺创新打开了政策通道。

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预计目前陕西地区现有横罐冶炼产线存在技改可能性，未来将改造或新建为低能耗、自动化程度较高的竖罐冶炼产线。

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  • 电解法在能耗方面显著优于皮江法。

在工业上，用电解法制镁已有120多年的历史，2000年以前，电解法在世界金属镁生产中一直占主导地位，在国外镁生产中电解法占到85%的比例，2000年以后，由于中国皮江法产能的迅猛发展，以及国外一些大型电解法镁厂的关闭，电解法的产量逐步下滑。

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当然我们也应该清醒地认识到镁工业面临的问题、差距与短板，认识到镁工业发展的不平衡与不充分。镁合金的应用范围与市场还要进一步扩大，更大程度满足生产和生活的新需要；原镁生产的工艺技术还要需有更大的进步，满足节能减排、清洁生产和现代工业的要求，跟上自动化、智能化、绿色制造的步伐；镁产业链成长模式还需要调整优化，通过资源整合和结构调整培育发展基础牢固、有创新能力、竞争实力的镁业公司，引领产业发展。
文章分类： 综合
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