我國再生鎂產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展

王樹谷

（《中國循環(huán)經(jīng)濟》雜志社，北京 100082）

鎂是十種常用有色金屬之一，蘊藏量豐富，在地殼中的含量達到2.1％～2.7％，在所有元素中排第8位。鎂及其合金是迄今在工業(yè)中應用的最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料之一，廣泛用于航空航天、導彈、汽車、建筑等行業(yè)。

鎂合金是當前世界發(fā)展、應用最快的輕合金，被材料專家譽為“21世紀最具開發(fā)和應用潛力的綠色工程材料”。在全球礦產(chǎn)資源開發(fā)利用規(guī)模日益擴大、資源供應形勢日趨嚴峻的情況下，大力開發(fā)和使用鎂合金，既可節(jié)約能源，又能降低資源消耗，對于人類的生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展具有現(xiàn)實意義。

1 我國是鎂資源最豐富的國家

我國是世界上鎂資源最豐富的國家，總儲量占世界的22.5％，居世界第一。鎂資源主要來源于菱鎂礦、含鎂白云巖、鹽湖區(qū)鎂鹽以及海水等。我國菱鎂礦資源豐富、質(zhì)地優(yōu)良，已探明菱鎂礦儲量34億t，占世界菱鎂礦總儲量的28.3％，居世界首位；含鎂白云石資源儲量達40億t以上；我國四大鹽湖區(qū)蘊藏著豐富的鎂鹽資源，其中，柴達木盆地內(nèi)大小不等的33個鹵水湖、半干涸鹽湖和干涸鹽湖鎂鹽資源儲量60.03億t。

我國的菱鎂礦主要分布在河北、遼寧、安徽、山東、四川、西藏、甘肅、青海、新疆等省區(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％。儲量稍大的地方還有西藏、新疆和甘肅等省區(qū)。

在我國發(fā)展鎂產(chǎn)業(yè)具有明顯的資源優(yōu)勢。1988年隨著具有我國特色的皮江法煉鎂技術(shù)取得突破，涌現(xiàn)出了大批的原鎂生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴大。1995年一躍成為全球原鎂的生產(chǎn)與出口大國。最近10年，全球鎂消費呈快速增長勢頭，2000—2007年，我國原鎂產(chǎn)量增長了238％，年平均增長率為19％。2008年受經(jīng)濟危機的影響，鎂價大起大落，制約了下游加工企業(yè)的使用，不少企業(yè)重新使用鋁合金，金屬鎂產(chǎn)銷呈下降態(tài)勢。同年，中國原鎂產(chǎn)量達到63萬t，同比下降5.8％，原鎂消費量約16萬t，同比下降近37.2％，這是自2003年首次出現(xiàn)負增長。

2010年鎂價趨于穩(wěn)定，促進了國內(nèi)消費。2010年國內(nèi)金屬鎂消費23.20萬t，同比增加34.88％。據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會鎂業(yè)分會提供的數(shù)據(jù)，2010年我國原鎂產(chǎn)量65.38萬t，接近歷史最好水平。

2010年海關總署統(tǒng)計，原鎂出口19.02萬t，出口到58個國家和地區(qū)；鎂合金出口8.59萬t，出口到40個國家和地區(qū)（以上均含中國香港特區(qū)和臺灣?。?；鎂粉出口8.50萬t，出口到39個國家和地區(qū)（含臺灣省）。成為名副其實的鎂資源大國、生產(chǎn)大國、消費大國和出口大國。

隨著世界經(jīng)濟的復蘇，預計未來10年對金屬鎂的需求越來越大，當然對于再生鎂合金的需求同樣也會越來越大。

2 金屬鎂的三大優(yōu)勢

金屬鎂比其他金屬擁有資源優(yōu)勢、性能優(yōu)勢和環(huán)境優(yōu)勢。

當前世界鐵、鋁資源趨于貧化，使用年限不超過300年。然而，地殼中鎂含量高，分布廣，約占地殼質(zhì)量的2.77％。海水中鎂含量約為0.13％，應有1 800萬億t，使用年限1 000年，不僅資源極其豐富，還可再生循環(huán)利用。這是資源優(yōu)勢。

鎂的密度小，是鋁的2/3，鐵的1/4；比強度高，比鋁合金高50 MPa，是碳鋼的2倍；減震性好，阻尼性優(yōu)于鑄鐵；抗沖擊，優(yōu)于鋁合金和軟鋼；切削性好，切削力為鋁和軟鋼的1/2；電磁屏蔽優(yōu)良，可屏蔽頻率范圍較廣；易再生利用，可節(jié)約資源，保護環(huán)境。這是性能優(yōu)勢。

應用金屬鎂實現(xiàn)汽車等移動工具輕量化，有利于節(jié)能減排。在手機、電腦、攝像機及電動工具等便攜式產(chǎn)品上應用鎂合金，不僅節(jié)能降耗，而且輕便美觀，對環(huán)境友好，利于回收，廢鎂再生回收能耗比廢鋁回收低20％以上。這是環(huán)境優(yōu)勢。

3 廢鎂合金的回收利用

廢鎂多以合金形式存在，物理形態(tài)有塊狀和屑狀。鎂的主要合金元素有鋁、鋅、錳、鈰、釷，以及少量鋯或鎘等。在實用金屬中它是最輕的。目前使用最廣的是鎂鋁合金，其次是鎂錳合金和鎂鋅鋯合金。主要用于航空、航天、運輸、化工、火箭等工業(yè)部門。它的用量正在以每年15％的速度保持快速增長，遠遠高于鋁、銅、鋅、鎳和鋼鐵的增長速度。這在近代工程金屬材料的應用中是前所未有的。

隨著鎂合金應用技術(shù)的不斷提高，鎂及鎂合金在各個行業(yè)的用量日益增大，廢鎂和廢舊鎂合金的回收與利用產(chǎn)生了巨大的需求空間，對鎂合金的循環(huán)利用具有重要意義，已經(jīng)成為突出課題。

鎂合金的熔化潛熱比鋁合金低得多，比鋁合金消耗的能量少，因而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。一方面是回收失效或報廢的鎂合金零部件，另一方面是回收鎂在生產(chǎn)過程中的廢料和切屑。

為了便于鎂合金零件的回收利用，鎂合金零件均在出廠前壓鑄模上的非主要大面上刻有“mg”標記，便于將鎂合金與其他合金直觀上進行區(qū)別，便于回收利用和篩選。可以將該產(chǎn)品與傳統(tǒng)的材質(zhì)鋁合金區(qū)分開來?；厥辗椒ㄊ歉鶕?jù)廢鎂的成分和形態(tài)以及所得產(chǎn)品的使用目的而定。在廢鎂回收中，最常用的方法有二種：真空升華法和重熔法。

預防鎂合金廢件混入鋁合金件。鎂合金與鋁合金廢件從色澤和質(zhì)量上是很容易直觀判斷的，在分選時還應看清有無“mg”標記。如不小心將鎂合金混入了鋁件，在回爐冶煉時也不會發(fā)生嚴重后果，因為鎂合金在達到其熔點時發(fā)生燃燒，提高了爐溫，并相對提高了鋁合金的牌號、化學成分和機械強度，達到了事半功倍的效果。對是否發(fā)生爆炸的疑點，從理論上和實踐上都是不可能的，因為高溫的金屬溶液和水結(jié)合時才能因水分的劇烈膨脹形成爆炸。鎂合金爆炸也是鎂液和水接觸產(chǎn)生氫氣形成惡性循環(huán)反應產(chǎn)生爆炸，眾所周知，任何金屬在冶煉中是不可能與水接觸的，這樣鎂回收利用中發(fā)生爆炸的情況是不存在的。

4 再生鎂合金的特點及其應用

再生鎂合金與塑料不同，它可以簡單地再生使用且不降低其機械性能，而塑料很難在不降低其機械性能的同時再生使用。鎂合金與其他金屬相比，熔點低，比熱小，在再生熔解時所消耗的能源是新材料制造所消耗能源的4％。所以，鎂合金廣泛用于攜帶式的器械和汽車行業(yè)中，達到輕量化的目的。

目前，再生鎂合金在汽車上的應用零部件可歸納為兩類。一是殼體類。如離合器殼體、閥蓋、儀表板、變速箱體、曲軸箱、發(fā)動機前蓋、氣缸蓋、空調(diào)機外殼等。二是支架類。如方向盤、轉(zhuǎn)向支架、剎車支架、座椅框架、車鏡支架、分配支架等。

根據(jù)有關研究，汽車所用燃料的60％是消耗于汽車自重，汽車自重每減輕10％，其燃油效率可提高5％以上；汽車自重每降低100 kg，每百公里油耗可減少0.7 L左右，每節(jié)約1 L燃料，可減少二氧化碳排放2.5 g，年排放量減少30％以上。所以減輕汽車自重對環(huán)境和能源的影響非常大，汽車的輕量化成必然趨勢。

在攜帶式器械上，鎂合金主要應用于移動電話、筆記本電腦的支撐框架和背面的殼體上。在內(nèi)部產(chǎn)生高溫的電腦和投影儀等的外殼和散熱部件上使用鎂合金。電視機的外殼上使用鎂合金可做到無散熱孔。鎂合金的電磁波屏蔽性能比在塑料上電鍍屏蔽膜的效果好，因此，使用鎂合金可省去電磁波屏蔽膜的電鍍工序。雖然鎂合金的導熱系數(shù)不及鋁合金，但是，比塑料高出數(shù)十倍，因此，鎂合金用于電器產(chǎn)品上，可有效地將內(nèi)部的熱散發(fā)到外面。在硬盤驅(qū)動器的讀出裝置等的振動源附近的零件上使用鎂合金。若在風扇的風葉上使用鎂合金，可減小振動達到低噪音。此外，為了在汽車受到撞擊后提高吸收沖擊力和輕量化，在方向盤和坐椅上使用鎂合金。

5 建立廢鎂回收系統(tǒng)的重要性

為了促進廢鎂回收與利用，鎂合金資源開采、加工成型、應用、直至失效報廢和余料及切屑回收形成一個完整的體系。根據(jù)鎂合金產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，我國各地鎂合金生產(chǎn)廠家均在當?shù)亟U鎂回收系統(tǒng)，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，其主要職能就是對壓鑄生產(chǎn)過程中的廢件、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。

廢鎂經(jīng)分選和處理后也可以作為其他冶金產(chǎn)品的添加元素。眾所周知，在有色和黑色金屬的冶煉中，均需要添加合金元素，如進行黑色金屬冶煉時，為了提高冶煉溫度和減少熔液中的硫含量，都要加入鎂元素；在進行有色金屬鋁的精煉中，為了保證其化學成分也需要加入適量的鎂元素，一些牌號的鋁合金加入量高達1.2％左右。所以即使在暫時未建立廢鎂回收系統(tǒng)的地區(qū)，也可以將分選后的廢鎂件作為添加元素賣給有色金屬或黑色金屬冶煉廠家作為產(chǎn)品添加元素和工藝輔助劑，其回收價遠高于鋁合金。

綜上所述，鎂合金的回收利用是不存在問題的，其主要措施是做好鎂合金的產(chǎn)品標記，做好鎂合金的分選回收工作，回收鎂可以作為金屬冶煉元素和輔助劑，常用金屬混入回收鎂不會發(fā)生爆炸事故。

6 建立準入制度和標準的緊迫性

如同銅、鋁、鉛一樣，再生鎂行業(yè)同樣需要建立準入制度。把目前分散的、自發(fā)的、規(guī)模大小不一、技術(shù)設備各不相同、行業(yè)集中度低、抗風險能力弱、資源綜合利用率低、能耗高的企業(yè)，通過兼并整合重組，經(jīng)過準入制度的篩選，使企業(yè)的資金集聚，再生規(guī)模、產(chǎn)能得到升級改造，技術(shù)、設備得到提高，抗風險能力、資源綜合利用率得以增強，能耗大大降低。這樣才能適合今天再生金屬產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，才能跟上再生鎂合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。

2011年年初，工信部、科技部、財政部聯(lián)合發(fā)布了《再生有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃》，將進一步推進再生有色金屬行業(yè)產(chǎn)業(yè)布局、聯(lián)合重組、淘汰落后、節(jié)能減排等工作，再生有色金屬行業(yè)發(fā)展將逐步規(guī)范化。到2015年，再生有色金屬產(chǎn)業(yè)規(guī)模和產(chǎn)量明顯提高，預處理、拆解、熔煉、節(jié)能環(huán)保技術(shù)、裝備水平大幅提高，產(chǎn)業(yè)布局和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化，節(jié)能減排和綜合利用水平顯著提高。

盡快推行預處理、拆解、熔煉、加工等關鍵崗位操作人員的技術(shù)培訓，經(jīng)考試合格方可持證上崗。盡早打造出再生鎂產(chǎn)業(yè)的示范企業(yè)。

7 再生鎂行業(yè)發(fā)展前景廣闊

再生金屬產(chǎn)業(yè)是節(jié)能、環(huán)保和勞動密集型產(chǎn)業(yè)，對于我國這樣一個人口眾多、資源短缺的發(fā)展中國家，建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會具有重要的現(xiàn)實意義。我國再生金屬經(jīng)過近20年的快速發(fā)展，特別是進入21世紀以來，在我國政府倡導大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，強力推進節(jié)能減排的背景下，再生有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展更是突飛猛進。2010年我國再生有色金屬產(chǎn)量775萬t，同比增長22.4％。隨著人類活動的加劇，原本埋藏在深山、地下的礦藏，逐漸都跑到了地面上，變成了廢舊金屬、尾礦……，這些都是未來“城市礦山”的重要組成部分。

如今，再生有色金屬產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國有色金屬工業(yè)的重要組成部分。大力發(fā)展再生金屬產(chǎn)業(yè)是有色金屬工業(yè)節(jié)能減排的重要結(jié)構(gòu)性措施，對于實現(xiàn)我國有色金屬工業(yè)節(jié)能減排目標具有重要意義。再生有色金屬產(chǎn)業(yè)作為節(jié)能環(huán)保領域的重要組成部分被列入國家七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，“十二五”期間，再生鎂行業(yè)發(fā)展前景非常廣闊。