我國鎂產業經過10多年的發展,已經逐步走到了世界鎂工業大國的地位,原鎂產量達到世界總產值的80%。隨著技術進步,鎂冶煉技術逐步從橫罐工藝向豎罐工藝發展,冶煉成本不斷降低,每噸原鎂生產能耗從2000年的11噸標煤,逐步降到目前的4噸以下標煤;鎂加工技術也獲得了諸多突破,如寬幅薄板帶(卷)的設備設計制造和材料生產、鎂合金板成卷軋制、鎂合金連續軋制、鎂合金加工成型裝備大型化等。可以說鎂產業技術創新在近些年已經有了很大地進步,但仍任重道遠。
在有色“十三五”規劃中提出,有色行業要以堅持創新驅動、堅持質量為先、堅持綠色發展、堅持兩化融合、堅持開放合作為主要基本原則。鎂產業目前還處于“懵懂”時期,在技術創新方面存在極大的發展空間,急需自主創新成果產業化的引領和推動。所以,鎂產業更應緊緊圍繞這幾項基本原則,大力推動創新成果的產業化,帶動行業的快速發展。
何季麟提出,從我國鎂產業發展的現狀來看,目前我們的重點應聚焦在制約鎂工業發展的技術瓶頸難題上,突破原鎂冶煉技術,實現規模化綠色冶煉,為下游提供高品質、低成本的原鎂,同時開發新型鎂合金及先進加工技術,推動鎂產業集團化、高質化、規模化的發展。
對此,據徐晉湘介紹,目前多數鎂冶煉企業仍采用硅熱法的橫罐工藝,這對于國家“十三五”時期對鎂冶煉能耗標準的要求來說,很難達到“十三五”末的每噸原鎂3.5噸標煤的標準,因此,“十三五”時期,橫罐工藝將面臨進一步的升級改造,而用新的鎂冶煉技術和設備來改造原有技術工藝將是“十三五”期間鎂產業的重點。
那么,鎂冶煉有沒有好的新工藝?
答案是新的豎罐工藝已經趨于成熟。
徐晉湘表示,豎罐冶煉技術的突破性非常大,并且已經可以實現工業化。目前該技術設計企業已有兩三家,技術也有了一定的成熟度和基礎。如果該技術可以推廣應用,未來鎂冶煉的節能和能耗效益可在當前技術的基礎上節省耗能30%以上。這項新技術無論是與橫向比有色行業,還是縱向比其他行業,30%的節省能耗將是綠色發展理念中獨樹一幟的,也是不可媲美的。另外,新的豎罐技術也是實現“兩化融合”的基礎,是鎂產業真正實現信息化和工業化結合的必由之路。
“從鎂冶煉方面來看,以往在5年規劃中絕不會出現的鎂冶煉技術,這次卻被‘十三五’列入了專欄10的‘綠色發展工程’中,可見‘十三五’對鎂產業冶煉技術發展的鼓勵和支持。”徐晉湘說。
除鎂冶煉之外,“十三五”規劃中還提出,要大力發展高端材料,其中包括高性能輕合金材料、有色金屬電子材料、有色金屬新能源材料等5項。應關注重點在:高性能輕合金材料。
該項指出,圍繞大飛機、乘用車、高鐵、船舶、海洋工程等重大裝備高端制造領域,加快實施大規格鋁鋰合金鑄錠熔煉鑄造、大卷重高精度寬幅鎂合金帶材制造等生產線改造提升。要重點發展包括航空航天用高強鎂合金大尺寸復雜鑄造件、高強耐熱鎂合金大規格擠壓型材/鍛件,3C產品用鎂合金精密壓鑄件,大卷重低成本高成型性鎂合金板帶材,汽車輕量化結構件用鎂合金精密壓鑄件等。
我們發現“大卷重高精度寬幅鎂合金帶材制造”一項在規劃中格外搶眼。徐晉湘介紹,“大卷重高精度寬幅鎂合金帶材制造”是一項極具戰略性意義的重點規劃項目,關鍵在就于“大卷重”三個字。
為什么有色“十三五”規劃提到鎂合金的大卷重?
“要求大板帶材要成卷,才叫做大卷重。目前我國的鎂合金寬幅板帶材可達2.0米~2.2米寬、20米長,但是這并不能達到卷的程度,而是片式的。”徐晉湘說。為什么一定要是卷式的?因為卷式的板帶材的綜合性能極好,這關系到板帶材的抗張性能、屈服強度和延伸率,這也是鎂合金板帶材能否實現工業化、規模化和大量應用在軍工領域和交通運輸領域的關鍵。
“高強耐熱鎂合金大規格擠壓型材/鍛件”中的鍛件一詞也是第一次出現在我國鎂合金的相關規劃中。徐晉湘解釋說:“鎂合金鍛件的含義就暗指著汽車用鎂合金輪轂等相關產品,盡快攻破鎂合金鍛件工藝,是實現鎂合金輪轂應用的關鍵。”
此外,鎂部件工業化設計制造與應用技術在鎂合金技術創新領域和未來應用設計領域也是極其重要的一點。
鎂在汽車輕量化上大有作為
黨的十八大和十八屆五中全會提出,堅持創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念,其中綠色、節能、減排的概念在近些年已經慢慢走入人們的生活,也成為了未來各個產業發展的基礎。其實,早在2005年的聯合國大會上,節能減排就成為了各個國家的共識,也是唯一一次各國不分政治信仰、制度、民族所達成的共同利益共識。
近些年,隨著交通運輸業的發展,汽車、高鐵、航空等領域對節能減排的要求越來越嚴格。早在十幾年前,歐洲各國就定下標準,要求汽車行業要節能減排,使尾氣排放量和平均燃油經濟指標降低到一定標準;近些年,在標準上更加嚴格,并強調汽車制造商生產的汽車回收率要不能少于自身重量的95%,否則會受到高昂的罰款。這些要求都迫使汽車產業必須采用更加輕量化的材料來達到標準,鎂就是最實際且適合的材料。
中國工程院院士左鐵鏞指出,目前許多國家都將汽車輕量化作為節能減排的重點,將如何使鎂用于汽車材料中作為研究重心。汽車行業對鎂的需求量是不可想象的,汽車輕量化材料的應用是鎂產業的一大發展方向,也是解決現有鎂產業問題的有效途徑。
事實上,汽車行業可帶給鎂產業走出困局的出路,而鎂產業也是可以達到汽車行業要求的最佳材料。二者相輔相成,在交通運輸產業未來的發展中,是絕不可分割的互利雙方。因此,開拓市場、拓寬應用是鎂產業在“十三五”期間必須要一一攻破的路徑。
有色“十三五”規劃中也再次對鎂合金的拓寬應用提出要求,規劃指出,積極拓展應用,建立交通運輸用鋁材和鎂材,形成上下游合作機制,提高材料性能和應用服務水平,擴大產品應用量,拓展產業發展空間;積極支持新材料首批次應用,擴大高性能輕合金材料等應用;擴大應用重點領域,支持鋁鎂合金壓鑄件、擠壓鑄造件和鍛造件等在高鐵、航空、汽車領域的應用;到2020年實現鎂合金在交通運輸領域擴大應用15萬噸。
如何具體實施?首先從立項開始,企業或科研機構就要和下游緊密結合,從初始階段就要引進下游和終端企業進入;其二是在成果落實上,最終成果完成的標志一定是在下游實現應用,使成果變成產品、商品進入市場。徐晉湘表示,這也是鎂業協會今后的主抓方向。
另外,鎂空氣電池也將是未來產業發展的重點。有色“十三五”規劃指出,有色金屬新能源材料要圍繞儲能與新能源汽車等領域要求,重點發展大容量長壽命儲能電池正極、負極等材料。專欄8還專門提出,金屬(鋁、鎂)空氣電池空氣電極材料為重點發展。
對于空氣電池來說,鎂在儲氫和放氫的性能極好,可儲量達7%,同時鎂放氫時對環境的要求與現有環境相適應。徐晉湘介紹,面對我國綠色發展理念和國家對節能減排嚴格的要求,鎂空氣電池的前景巨大。目前上海交大正在作相關工作,研發的“MgH2”電池材料,是目前固體儲氫材料中是最好的。
綜上所述,“十三五”期間將是鎂產業發展的戰略機遇期,將從根本上轉變鎂產業的發展模式和發展方向。徐晉湘認為,鎂行業在“十三五”期間將得到國家的重視,并在一些重大項目上給予支持。“十三五”期間,鎂產業將會在汽車輕量化的需求下,進一步擴大應用市場規模,提升工藝、裝備水平,逐步成為重要的金屬材料產業,并加快使鎂產業走向世界先進行列,由鎂產業的大國變為鎂產業的強國。
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