镁产业分析

镁及镁制品产业报告

一、镁及镁合金的特性

镁是实用金属中最轻的金属，比重为1.738，是铁的1/4，铝的2/3。镁合金主要特性如下：

1、物理性能

镁合金最重要的物理性能在于它的比重，镁合金比重为铝合金的2/3，为工程塑料ABS 的1.8 倍。镁合金是最轻的可用于结构材料的实用金属。除了比重低，镁还有很多其它的良好的物理特性：比铝合金高30 倍的减振性能；比塑料高200 倍的导热性能；其热膨胀性能只有塑料的1/2。

2、机械性能

镁合金强度和刚度明显好于塑料，抗冲击力好于铝合金，由冲撞而引起的凹陷小于其他金属材料。另外，镁合金抗蠕变性能好，即随着时间和温度的变化在尺寸上蠕变较少。

3、加工性能

镁合金有很好的加工性能。如果镁合金切削阻力设定为1.0，那么铝合金、黄铜和铸铁分别为1.8、2.3 和 3.5。镁合金比其他金属的切削阻力小，在机械加工时，可以较快的速度加工，缩短了加工周期。镁的物理化学特性使其比铝更适合压铸大型部件。镁单位体积的熔化潜热只有铝的2/3，比热只有铝的3/4，并且有非常低的溶铁性。

4、其他主要性能

电磁波屏蔽性好。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和成本。

再生性好。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前提下再生使用。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%。因此，镁合金被誉为“绿色”环保材料。

二、镁资源的情况

世界上镁盐资源是极其丰富的，主要以液体矿和固体矿两种形式存在。液体矿以海水、地下卤水、盐湖卤水为主，固体矿包括菱镁矿、白云石矿、蛇纹石矿、滑石、水镁石及少量其他沉积矿等。

镁在地壳表层储量居第8 位，占1.9%（质量比）。镁的总储量估计为100亿吨以上。海水中的镁含量为0.14%，全世界海水中的含镁量估计为6×1013千吨。主要的含镁矿物有：菱镁矿（MgCO3），白云石（MgCO3·CaCO3），光卤石（MgCl2·KCl·6H2O），水氯镁石（MgCl2·6H2O）和蛇纹石（3MgO·2SiO2·2H2O）等。世界上所利用的镁盐矿物原料主要是菱镁矿和白云石，其次为海水苦卤、盐

湖卤水及地下卤水。

中国是世界上著名的“镁大国”，镁储量占世界第一，镁资源占全球总储量的22.5%。菱镁矿、白云石资源丰富，其分布遍及全国各省区，约占全球的50%以上。

1、白云石（CaCO3•MgCO3）是碳酸镁与碳酸钙的复盐。理论上含MgO21.8%，CaO 30.4%,CO2 47.68%。CaO与MgO的质量比为1.394，物质的量比为1.0。大多数天然白云石中CaO与MgO的质量比为1.4～1.7。白云石有结晶形与无定形两种。白云石因含有不同的杂质，而具有不同的颜色。白云石分布很广，主要集中在山西、河南、陕西、宁夏等地。中国的白云石资源已探明储量在40亿吨以上。

2、菱镁矿（MgCO3）是碳酸盐矿物，理论上MgO含量为47.82%，CO2为52.18%，矿物有结晶形与无定形两种。结晶形菱镁矿属于六方晶系，有玻璃光泽，而无定形菱镁矿则没有光泽，并有角质断口。菱镁矿外观色泽为白色或淡黄色，由于常含有碳酸钙、碳酸铁、碳酸锰、二氧化硅等杂质，因此其颜色各种各样。中国的菱镁矿资源总量31.45亿吨，符合炼镁要求的一、二级矿占78%。世界上储量最大、质量最好的菱镁矿矿床是在中国的辽宁省大石桥。山东掖县、河北邢台等地也有菱镁矿，但其质量不如大石桥。

3、水氯镁石及光卤石水氯镁石（MgCl2•6H2O）与光卤石（KCl•MgCl2•6H2O）是两种含水的氯盐。这两种原料必须经过彻底脱水后成为无水MgCl2或无水光卤石（KCl•MgCl2）后才能按电解法来生产金属镁。MgCl2•6H2O与KCl•MgCl2•6H2O在我国青海省盐湖中有极为丰富的资源，青海盐湖氯化镁32亿吨，硫酸镁16亿吨。

三、镁的工业制法

镁的冶炼方法主要分为两种：利用电解熔融氯化镁或用硅铁等使其还原而制得金属镁，前者叫做熔盐电解法，后者叫做硅热还原法。熔盐电解法的成本高于硅热还原法。

1、硅热还原法是以煅烧白云石为原料、硅铁为还原剂，在高温和真空条件下，使氧化镁还原成金属镁。按照还原炉的特点，硅热法有三种工艺：皮江法（横罐外加热还原炉）炼镁、卧式电内热还原炉试验法、半连续硅热法。目前全球90%以上的金属镁均是采用皮江法炼镁技术生产的，在中国则将近100%。

皮江法生产金属镁是以煅烧白云石或菱镁矿石为原料、硅铁为还原剂、萤石为催化剂，进行计量配料。粉磨后压制成球，称为球团。将球团装入还原罐中，加热到1200℃，内部抽真空至13.3Pa或更高，则产生镁蒸气。镁蒸气在还原罐前端的冷凝器中形成结晶镁，亦称粗镁。再经加熔剂精炼，产出商品镁锭，即精镁。

皮江法是在60多年前，受第二次世界大战的驱动，由加拿大国家研究院的皮江先生在政府资助下，率领上百人的研发团队发明的。而蒂明科公司（加拿大上市公司）通过大规模的资本投入，持续进行金属镁冶炼和合金化技术的提升和创新，在高品质金属镁及镁合金生产工艺和生产装备方面形成了深厚的技术积淀和独有技术，有多项发明专利，多年来一直是全球皮江法金属镁冶炼和合金化的技术先驱和领导者。

1988、1998、2008年硅热法技术经济指标比较

2、氯化熔盐电解法包括氯化镁的生产及电解制镁两大过程。该方法又可分为以菱镁矿为原料的无水氯化镁电解法和以海水为原料制取无水氯化镁的电解法。两种方法都是以菱镁矿和海水为原料，经氯化一电解一精炼的流程。以菱镁矿为原料的无水氯化镁电解法流程的主要问题是氯耗高，颗粒氯化时,吨镁要补充1.5～1.7吨氯气。以海水为原料制取无水氯化镁的难点是如何去除MgCl2·6H2O中的结晶水。采用普通的加热法可以去除部分结晶水，生成MgCl2·3/2H2O。但MgCl2·3/2H2O在空气中加热时很容易发生水解反应，生成不利于电解过程的杂质。

3、中国原镁产量占到世界总产量的80%。中国的工厂全部采用白云石与硅铁进行热还原生产(皮江法冶炼)。美国镁业公司是美国唯一一家原镁生产工厂。而世界上其余的原镁工厂分别是：以色列死海镁业有限公司，俄罗斯的索里卡姆斯克镁厂和A VISMA，哈萨克斯坦的一家，它们都采用电解氯化镁来生产原镁。此外，巴西利马公司采用改良的皮江法生产。

世界主要国家产镁量单位：万吨

四、镁的应用

镁的应用主要集中在铝合金生产、变形生产、炼钢脱硫三大领域，还用在稀土合金、金属还原、腐蚀保护及其他领域。

1、镁合金：由于镁的密度小，比强度高，并能与铝、铜、锌等金属构成高强度合金，因此，镁是重要的合金元素。世界上镁的最大消费领域是作铝合金添加元素。

2、变形生产：镁变形生产指压铸和挤压。目前镁压铸生产占变形生产量的90%以上。但镁挤压的性