我国再生镁产业的可持续发展

王树谷

（《中国循环经济》杂志社，北京 100082）

镁是十种常用有色金属之一，蕴藏量丰富，在地壳中的含量达到2.1％～2.7％，在所有元素中排第8位。镁及其合金是迄今在工业中应用的最轻的金属结构材料之一，广泛用于航空航天、导弹、汽车、建筑等行业。

镁合金是当前世界发展、应用最快的轻合金，被材料专家誉为“21世纪最具开发和应用潜力的绿色工程材料”。在全球矿产资源开发利用规模日益扩大、资源供应形势日趋严峻的情况下，大力开发和使用镁合金，既可节约能源，又能降低资源消耗，对于人类的生产和可持续发展具有现实意义。

1 我国是镁资源最丰富的国家

我国是世界上镁资源最丰富的国家，总储量占世界的22.5％，居世界第一。镁资源主要来源于菱镁矿、含镁白云岩、盐湖区镁盐以及海水等。我国菱镁矿资源丰富、质地优良，已探明菱镁矿储量34亿t，占世界菱镁矿总储量的28.3％，居世界首位；含镁白云石资源储量达40亿t以上；我国四大盐湖区蕴藏着丰富的镁盐资源，其中，柴达木盆地内大小不等的33个卤水湖、半干涸盐湖和干涸盐湖镁盐资源储量60.03亿t。

我国的菱镁矿主要分布在河北、辽宁、安徽、山东、四川、西藏、甘肃、青海、新疆等省区，其中以辽宁省资源储量最大，占全国总储量的85.62％，其次是山东，占全国总储量的9.54％。储量稍大的地方还有西藏、新疆和甘肃等省区。

在我国发展镁产业具有明显的资源优势。1988年随着具有我国特色的皮江法炼镁技术取得突破，涌现出了大批的原镁生产企业，产业规模迅速扩大。1995年一跃成为全球原镁的生产与出口大国。最近10年，全球镁消费呈快速增长势头，2000—2007年，我国原镁产量增长了238％，年平均增长率为19％。2008年受经济危机的影响，镁价大起大落，制约了下游加工企业的使用，不少企业重新使用铝合金，金属镁产销呈下降态势。同年，中国原镁产量达到63万t，同比下降5.8％，原镁消费量约16万t，同比下降近37.2％，这是自2003年首次出现负增长。

2010年镁价趋于稳定，促进了国内消费。2010年国内金属镁消费23.20万t，同比增加34.88％。据中国有色金属工业协会镁业分会提供的数据，2010年我国原镁产量65.38万t，接近历史最好水平。

2010年海关总署统计，原镁出口19.02万t，出口到58个国家和地区；镁合金出口8.59万t，出口到40个国家和地区（以上均含中国香港特区和台湾省）；镁粉出口8.50万t，出口到39个国家和地区（含台湾省）。成为名副其实的镁资源大国、生产大国、消费大国和出口大国。

随着世界经济的复苏，预计未来10年对金属镁的需求越来越大，当然对于再生镁合金的需求同样也会越来越大。

2 金属镁的三大优势

金属镁比其他金属拥有资源优势、性能优势和环境优势。

当前世界铁、铝资源趋于贫化，使用年限不超过300年。然而，地壳中镁含量高，分布广，约占地壳质量的2.77％。海水中镁含量约为0.13％，应有1 800万亿t，使用年限1 000年，不仅资源极其丰富，还可再生循环利用。这是资源优势。

镁的密度小，是铝的2/3，铁的1/4；比强度高，比铝合金高50 MPa，是碳钢的2倍；减震性好，阻尼性优于铸铁；抗冲击，优于铝合金和软钢；切削性好，切削力为铝和软钢的1/2；电磁屏蔽优良，可屏蔽频率范围较广；易再生利用，可节约资源，保护环境。这是性能优势。

应用金属镁实现汽车等移动工具轻量化，有利于节能减排。在手机、电脑、摄像机及电动工具等便携式产品上应用镁合金，不仅节能降耗，而且轻便美观，对环境友好，利于回收，废镁再生回收能耗比废铝回收低20％以上。这是环境优势。

3 废镁合金的回收利用

废镁多以合金形式存在，物理形态有块状和屑状。镁的主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍，以及少量锆或镉等。在实用金属中它是最轻的。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。它的用量正在以每年15％的速度保持快速增长，远远高于铝、铜、锌、镍和钢铁的增长速度。这在近代工程金属材料的应用中是前所未有的。

随着镁合金应用技术的不断提高，镁及镁合金在各个行业的用量日益增大，废镁和废旧镁合金的回收与利用产生了巨大的需求空间，对镁合金的循环利用具有重要意义，已经成为突出课题。

镁合金的熔化潜热比铝合金低得多，比铝合金消耗的能量少，因而镁及其合金是易于回收的金属，目前使用的镁合金均可以回收。一方面是回收失效或报废的镁合金零部件，另一方面是回收镁在生产过程中的废料和切屑。

为了便于镁合金零件的回收利用，镁合金零件均在出厂前压铸模上的非主要大面上刻有“mg”标记，便于将镁合金与其他合金直观上进行区别，便于回收利用和筛选。可以将该产品与传统的材质铝合金区分开来。回收方法是根据废镁的成分和形态以及所得产品的使用目的而定。在废镁回收中，最常用的方法有二种：真空升华法和重熔法。

预防镁合金废件混入铝合金件。镁合金与铝合金废件从色泽和质量上是很容易直观判断的，在分选时还应看清有无“mg”标记。如不小心将镁合金混入了铝件，在回炉冶炼时也不会发生严重后果，因为镁合金在达到其熔点时发生燃烧，提高了炉温，并相对提高了铝合金的牌号、化学成分和机械强度，达到了事半功倍的效果。对是否发生爆炸的疑点，从理论上和实践上都是不可能的，因为高温的金属溶液和水结合时才能因水分的剧烈膨胀形成爆炸。镁合金爆炸也是镁液和水接触产生氢气形成恶性循环反应产生爆炸，众所周知，任何金属在冶炼中是不可能与水接触的，这样镁回收利用中发生爆炸的情况是不存在的。

4 再生镁合金的特点及其应用

再生镁合金与塑料不同，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同时再生使用。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％。所以，镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中，达到轻量化的目的。

目前，再生镁合金在汽车上的应用零部件可归纳为两类。一是壳体类。如离合器壳体、阀盖、仪表板、变速箱体、曲轴箱、发动机前盖、气缸盖、空调机外壳等。二是支架类。如方向盘、转向支架、刹车支架、座椅框架、车镜支架、分配支架等。

根据有关研究，汽车所用燃料的60％是消耗于汽车自重，汽车自重每减轻10％，其燃油效率可提高5％以上；汽车自重每降低100 kg，每百公里油耗可减少0.7 L左右，每节约1 L燃料，可减少二氧化碳排放2.5 g，年排放量减少30％以上。所以减轻汽车自重对环境和能源的影响非常大，汽车的轻量化成必然趋势。

在携带式器械上，镁合金主要应用于移动电话、笔记本电脑的支撑框架和背面的壳体上。在内部产生高温的电脑和投影仪等的外壳和散热部件上使用镁合金。电视机的外壳上使用镁合金可做到无散热孔。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。虽然镁合金的导热系数不及铝合金，但是，比塑料高出数十倍，因此，镁合金用于电器产品上，可有效地将内部的热散发到外面。在硬盘驱动器的读出装置等的振动源附近的零件上使用镁合金。若在风扇的风叶上使用镁合金，可减小振动达到低噪音。此外，为了在汽车受到撞击后提高吸收冲击力和轻量化，在方向盘和坐椅上使用镁合金。

5 建立废镁回收系统的重要性

为了促进废镁回收与利用，镁合金资源开采、加工成型、应用、直至失效报废和余料及切屑回收形成一个完整的体系。根据镁合金产业的高速发展，我国各地镁合金生产厂家均在当地建立废镁回收系统，像重庆镁业股份有限公司为了开发镁资源，专门成立了万盛镁厂，其主要职能就是对压铸生产过程中的废件、毛边料和失效报废镁合金零部件进行回炉提炼，生产出合格的再生锭，其成本和质量远远优于镁矿产品。

废镁经分选和处理后也可以作为其他冶金产品的添加元素。众所周知，在有色和黑色金属的冶炼中，均需要添加合金元素，如进行黑色金属冶炼时，为了提高冶炼温度和减少熔液中的硫含量，都要加入镁元素；在进行有色金属铝的精炼中，为了保证其化学成分也需要加入适量的镁元素，一些牌号的铝合金加入量高达1.2％左右。所以即使在暂时未建立废镁回收系统的地区，也可以将分选后的废镁件作为添加元素卖给有色金属或黑色金属冶炼厂家作为产品添加元素和工艺辅助剂，其回收价远高于铝合金。

综上所述，镁合金的回收利用是不存在问题的，其主要措施是做好镁合金的产品标记，做好镁合金的分选回收工作，回收镁可以作为金属冶炼元素和辅助剂，常用金属混入回收镁不会发生爆炸事故。

6 建立准入制度和标准的紧迫性

如同铜、铝、铅一样，再生镁行业同样需要建立准入制度。把目前分散的、自发的、规模大小不一、技术设备各不相同、行业集中度低、抗风险能力弱、资源综合利用率低、能耗高的企业，通过兼并整合重组，经过准入制度的筛选，使企业的资金集聚，再生规模、产能得到升级改造，技术、设备得到提高，抗风险能力、资源综合利用率得以增强，能耗大大降低。这样才能适合今天再生金属产业的发展，才能跟上再生镁合金产业发展的需要。

2011年年初，工信部、科技部、财政部联合发布了《再生有色金属产业发展推进计划》，将进一步推进再生有色金属行业产业布局、联合重组、淘汰落后、节能减排等工作，再生有色金属行业发展将逐步规范化。到2015年，再生有色金属产业规模和产量明显提高，预处理、拆解、熔炼、节能环保技术、装备水平大幅提高，产业布局和产品结构进一步优化，节能减排和综合利用水平显著提高。

尽快推行预处理、拆解、熔炼、加工等关键岗位操作人员的技术培训，经考试合格方可持证上岗。尽早打造出再生镁产业的示范企业。

7 再生镁行业发展前景广阔

再生金属产业是节能、环保和劳动密集型产业，对于我国这样一个人口众多、资源短缺的发展中国家，建设资源节约型和环境友好型社会具有重要的现实意义。我国再生金属经过近20年的快速发展，特别是进入21世纪以来，在我国政府倡导大力发展循环经济，强力推进节能减排的背景下，再生有色金属产业发展更是突飞猛进。2010年我国再生有色金属产量775万t，同比增长22.4％。随着人类活动的加剧，原本埋藏在深山、地下的矿藏，逐渐都跑到了地面上，变成了废旧金属、尾矿……，这些都是未来“城市矿山”的重要组成部分。

如今，再生有色金属产业已经成为我国有色金属工业的重要组成部分。大力发展再生金属产业是有色金属工业节能减排的重要结构性措施，对于实现我国有色金属工业节能减排目标具有重要意义。再生有色金属产业作为节能环保领域的重要组成部分被列入国家七大战略性新兴产业之一，“十二五”期间，再生镁行业发展前景非常广阔。