榆林市金属镁产业现状分析及发展建议

孟 宇，魏 伟，胡 超

(1.榆林学院 化学与化工学院，陕西 榆林 719000；2.榆林市科技局，陕西 榆林 719000)

榆林神府地区是全国最大的金属镁生产基地和全球原生镁锭的主要产区，神府两县共有金属镁企业43家，其中府谷34家，神木9家。2019年，榆林原镁产量达50.23万t，占全国产量的59.57%，原镁产量稳居全国产量第一[1]。目前神府两县金属镁企绝大多数仅以生产镁锭为主，只有东风镁业、金川鸿泰、华顺镁业、天龙镁业兼具镁合金生产销售[2]。榆林镁产业的发展，是通过与兰炭产业的有机结合达到了降低能耗、节约成本、资源循环利用的目的。神府镁企业这几年在各级政府的带领下不断开拓进取，保持了稳步增长的势头，受到业界瞩目，部分企业有向镁合金生产发展的趋势，尤其是近年来，在国家及陕西省相关政策引导和市委市政府的支持下，榆林市打造中国镁谷的步伐越走越快[3]。尽管如此，榆林市在原镁生产和下游加工等方面还存在一些行业共性问题和技术难题。

1 榆林镁产业发展优势

1.1 资源及政策优势

榆林金属镁深加工产业有着得天独厚的发展优势。首先，接壤的晋、蒙地区白云石资源丰富，依托当地丰富的煤炭资源，运煤回程空车从邻省山西、内蒙拉回低成本采购的白云石，有效降低了运输成本。同时，榆林有着丰富的纯铝和稀土资源，镁铝合金和镁稀土合金制备可以就地取材。此外，兰炭及金属镁生产工业园区配套产业资源丰富，园区管委会可以按照项目要求代建厂房以租赁补贴等形式给予支持；同时榆林作为煤炭能源大市，电力成本很低，为了进一步支持产业发展，榆林市政府出台了一系列优惠的税收政策。有了资源优势、产业基础，又有政策支持、组织保障等一系列措施，榆林市镁精深加工产业发展规模将不断壮大。

1.2 技术支撑优势

近年来，市委、市政府高度重视产学研合作，建立以创新型企业、大学、科研机构为实施主体，以高层次技术创新研发平台和优势科技创新团队为重要支撑，以科技重大专项为载体的金属镁产业技术创新联盟。先后与国内外数十所大学及中国镁协、中国有色金属协会等相关单位建立了良好的合作交流机制。与重庆大学、国家镁合金材料工程技术研究中心、西北有色院、西北工业大学等8家科研单位合作申请实施“榆林镁及镁合金冶炼与加工新技术应用研究与示范”陕西省重大科技项目，先后完成了金属镁制取工艺优化，开发了竖罐炼镁新工艺、铝镁合金成型技术和镁合金表面处理等技术。

1.3 价格优势

通过与兰炭产业的有机结合，充分利用煤干馏过程产生的荒煤气作为清洁燃料，仅此一项节省镁生产成本3000元/t左右[4]。此外，兰炭产业链还提供了热还原法生产金属镁的还原剂硅铁，约占到金属镁生产总成本的40%左右[5]，由此极大地节约了成本，形成了独特的竞争优势。同时，榆林接壤的晋、蒙地区白云石资源丰富，利用大量运煤回程空车运输，运输成本低，形成了资源在山西，优势在榆林的格局[6]。

1.4 镁产业集群优势

榆林市政府按照“政府主导、市场运作、资源整合、多方运作”的指导思想，以资本招商为途径，以搭建镁产业战略发展平台为目的，建设国内一流的镁合金和镁加工产业基地，促进产品高端化、成果产业化、应用规模化、企业集团化，实现镁产业与新能源汽车、智能制造、国防军工等产业融合互动发展，形成地域经济优势，建成国内重要的镁及新材料研发、制造、应用示范基地。榆林市通过产业基地化、集群化和园区化发展，推动金属镁产业的转型升级，努力培育形成金属镁产业集群。目前，以稳定神府金属镁产能为基础，以科技支撑，整合区域资源，加强分工和协作，促进产业集聚，加快产业融合，推动优势产业向基地化方向发展，向区域集聚。

2 榆林市镁产业发展存在的问题及技术难题

2.1 存在的问题

(1)机械化程度低、工人劳动强度大。榆林金属镁企业目前仍属于劳动密集型企业，工厂机械化水平低下，企业很少采用自动化设备，还原车间进料、出渣，及精炼工艺的大部分操作仍主要由人工完成。还原车间作业温度高(还原炉口温度接近800℃)，精炼车间二氧化硫等气体污染严重，工人劳动强度极高，大多数企业目前均面临劳动力短缺的困境，这也制约了神府金属镁企业的产能提升[7]。

(2)产业集中度低，产能受限严重。现有的金属镁生产企业基本以民营为主，多采用与兰炭配套生产，主体分散，集中度低，企业对外集中供货能力差，市场影响力不强，对镁工业正常有序的发展极为不利。府谷地区镁企业产能受限主要原因是上游三八块煤供应不足，块煤作为兰炭生产的原材料，府谷地区日趋紧缺的块煤供应直接制约了金属镁企业产能的释放。神木地区金属镁企业则以兰炭销售为主，金属镁为其附属产品，金属镁产量受兰炭销量限制严重，以销定产。同时汽车运输较铁路运输更高的运输费用也制约着榆林兰炭的销售，这些问题最终限制了神木金属镁产能的提升[8]。

(3)镁产业链条短，产业升级、企业转型动力不足。镁合金精深加工、特别是性能优异的稀土镁合金等高端产品的生产是镁产业链中增值最大的环节，也是突破现有消费量上限、打开镁产业发展新空间的关键所在。目前榆林镁行业仅有个别企业涉及到镁铝合金材料的压铸生产，但在合金材料与产品加工方面整体上还处于起步和摸索阶段。目前多数金属镁企业对新技术新工艺持观望态度。同时，由于存在资金压力大、民营企业融资难、融资贵，没有合适的合金发展方向和下游生产商以及知识产权保护等问题，大多数金属镁企业虽然有生产镁合金的意向，但是并未找到合适的发展模式和发展方向。目前神府二县除东风镁业、金川鸿泰、华顺镁业、天龙镁业生产镁合金外，其他企业仍以镁锭生产为主，生产模式单一。

(4)各自为阵，分散作战，产业技术瓶颈突破难。金属镁企业人才短缺、资源闲置、重复建设、资源浪费、效率不高和新的冶炼及深加工技术难点亟待研究突破等现象严重。

(5)水资源浪费严重，环保形势严峻。目前神府金属镁企业均使用锅炉加热产生水蒸气配合射流泵加速水蒸气形成还原罐内相对负压的方式来还原金属镁，但射流泵系统尾端水蒸气采用直接排放的模式，造成年产3万t的金属镁企业每年浪费水量接近100万t。所有金属镁企业都有环境污染大，环保投入力度有限，工人劳动保护意识薄弱，作业过程中未佩戴有效劳动保护用具等问题，其中尤以金属镁还原车间和精炼车间问题最为突出。目前神木大多数企业及府谷部分企业逐渐增加了煤棚、脱硫塔、除尘网等环保设备，但从整体上看，两县并未从根本上彻底解决环境污染问题，大多数企业仍然面临着很大的环保压力。

2.2 存在的技术难题

(1)原镁冶炼技术瓶颈突破难。冶炼技术瓶颈主要表现在两方面，一是原镁还原率低。生产废渣中氧化镁含量较高(≥5%)，导致神府金属镁企业的生产废渣只能采取掩埋的处理方式。据调研，之前神府部分金属镁企业将生产废渣处理生产为免烧砖、水泥等产品，但是由于废渣中氧化镁含量较高，这些产品在使用过程中氧化镁逐渐与水和二氧化碳反应，导致产品体积膨胀，最终破坏了其本身的强度。根据国内外研究表明[9]，只有废渣中氧化镁含量小于3%时，废渣才可有效用于制作免烧砖等产品，并保证后期结构强度及产品使用的安全可靠性。二是生产的镁锭纯度较低。除府谷华顺镁业和京府煤化工镁锭纯度可以达到99.95%以外，其他金属镁企业均面临镁锭纯度低的问题。镁锭质量较低直接导致了神府二县金属镁企业在镁锭销售过程中没有价格话语权，贸易商肆意压价，制约了金属镁企业的长远发展。

(2)镁及镁合金的深加工技术研发不足，镁合金材料及精深加工技术需逐步突破。技术创新能力有限，导致新产品应用能力不足。榆林神府两县镁行业专业技术人才培养相对滞后，由于没有专业技术人才作为企业技术进步强有力的支撑，导致镁工业领域的新技术、新工艺、新产品研发应用创新能力不足。目前，各生产企业都以生产普通镁锭为主，无法提供高纯镁、变型镁合金及铸造镁合金产品，没有形成产品差异优势，这也成为制约府谷地区金属镁做大做强的一个瓶颈。

(3)镁渣综合处理制约金属镁发展。镁渣综合利用率达不到73%，按照产1t金属镁生产6t多镁渣计算，2019年镁渣产量约260万t左右，镁渣的综合利用成为榆林市金属镁发展的另一个瓶颈。

3 发展建议

3.1 加强机械化改造，实现原镁集中精炼

针对金属镁企业机械化程度低、工人劳动强度大的问题，短期内应尽快对神府金属镁企业进行机械化改造，加快进料、出渣设备研发，降低金属镁企业劳动力使用率和劳动力使用强度。长远来看，必须加快原镁还原横罐技术的淘汰。一是要加快竖罐炼镁技术的推进，从工艺环节大幅度增加机械化和自动化，彻底解决金属镁企业劳动力密集、劳动力使用强度过高的问题，将榆林原镁冶炼企业由劳动密集型企业转变为机械自动化型企业，降低劳动力使用率及劳动力成本。其次，要研究论证东北大学相对真空连续炼镁项目的可行性，推动相对真空炼镁项目的进展。东北大学相对真空连续炼镁技术与传统皮江法相比，取消了真空系统以及真空还原罐，实现了金属镁的连续生产，可做到全流程自动化。此技术的推广，可以改革原镁冶炼还原流程，缩短冶炼还原周期，提高能源利用效率，同时降低环境污染，解放劳动力。建议借鉴原铝生产企业开发高性能、高自动化连铸生产线，降低人工使用率。同时，考虑到各个企业精炼车间存在环保投入成本高，环保投入效率低下的问题，建议针对粗镁进行集中精炼，这样做的优点是精炼过程中的污染可以集中处理，大大提高了环保投入效率，同时也为政府监管带来了便利。

3.2 企业转型升级引导，形成榆林镁铝产业链集群

针对金属镁企业产业升级、企业转型动力不足的问题，应加强政府引导，积极搭建产学研合作平台，针对43家金属镁的共性问题，联合科研院所和企业共同攻关，尽快在金属镁冶炼竖罐技术、电热法炉内还原技术、相对真空连续炼镁技术上有所突破，淘汰落后的原镁横罐冶炼技术，集思广益在原镁纯度问题上有所突破，提升原镁纯度等级，建立榆林镁高质量品牌，促进榆林金属镁企业健康绿色发展。针对榆林市金属镁企业在镁合金产业升级中没有具体方向的问题，应加强政府政策引导，逐步实现榆林镁铝产业产业化、集群化、园区化。具体而言，应加大和下游企业的沟通交流，根据下游企业对镁合金的切实需求确定镁合金发展方向。各种镁合金应用领域不同，镁合金种类繁多，单一企业无法及时调整产品结构，无法适应市场瞬息变化，建议政府规划镁铝标准化园区，加强政策、经济扶持力度，集中力量先生产几种主流镁合金产品，由点到面，逐渐在镁合金深加工技术方面打开局面。同时，下游加工企业具有科技含量高、工艺复杂、产业配套体系需求高、从业人员多等特点，建立镁铝标准化园区有利于承接下游加工企业来榆林安家落户，促进下游加工企业相互依存、协同发展，逐步完善榆林镁铝合金产业链，形成榆林镁铝产业链集群。

3.3 注重在节能降耗和保护环境上取得突破

针对金属镁企业水资源浪费严重的问题，应加强和电厂等具有水资源冷却循环利用系统成熟技术的企业合作，尽快研究开发金属镁企业射流泵末端水资源循环利用系统，减少金属镁企业水资源消耗，降低金属镁企业生产成本。同时，应研究机械泵抽真空技术取代射流泵技术的经济适用性，降低水资源消耗。同时，针对榆林金属镁环保形势严峻的问题，应把消除污染作为镁工业发展的首要任务，清洁生产是我市镁工业可否持续发展的关键，要通过设备、工艺改造和资源综合利用基本上消除炼镁污染。短期内建议继续加大环保设备的投入以逐渐减少神府金属镁企业环境污染。长远来看，榆林地区应加强和科研院校及先进原镁冶炼企业的合作，逐渐改进或淘汰较为原始的生产工艺，切实改善原镁冶炼过程如进料、出渣、精炼环节的设备密封性，减少工艺过程中的废气物直接排放，加强后端废气集中处理模式的应用。

3.4 在行业人才引进和培养上取得突破。

把营造人力资源优势作为榆林金属镁产业加快发展的核心内容之一，积极探索和完善良好的人才培养、使用机制，吸引各类人才为我市金属镁产业发展贡献力量。加强科技攻关，突破高效清洁炼镁、镁渣综合利用、镁合金材料及高品质制备、精深变形加工等关键技术。同时聚集国内外镁专业科研力量和研究成果，建设陕西省金属镁产业技术创新中心，积极发挥国家镁合金工程技术研究中心榆林研究中心的作用，逐步能解决镁产业发展关键技术问题，使其成为榆林市镁产业技术研发平台、分析测试平台和科技成果转化基地。依靠科技创新，加强技术改造，逐步改变榆林市现有金属镁生产的高能耗、资源高消耗、高污染、低效率等现状，大幅度提高金属镁企业的生产效率和技术含量，提升企业竞争实力，加速镁合金及其深加工产业技术成果转化和产业换代升级，提升地方民营经济实力，推动地方经济发展，助力榆林高质量发展。

3.5 加大政府政策扶持

针对神府两县金属镁企业产能受限的问题，各级政府应加大政策扶持力度。对于府谷地区金属镁企业块煤供应不足的问题，相关能源部门应加大政策倾斜力度，优先满足府谷金属镁企业对块煤的需求，保证府谷地区金属镁产能的全面释放。对于神木地区金属镁企业以兰炭销量确定金属镁产量的模式，政府部门应在兰炭销售上为企业提供更多的支持，加大榆林地区煤炭站台、神华线火车运力、港口转货场等资源向兰炭的分配力度，促进兰炭贸易健康稳定发展，逐步带动神木金属镁企业产能提升。