为镁产业发展协同创新奋进

发布时间:2019年11月5日 来源:中国有色金属报
新闻导读:中国工程院院士何季麟作为一名科技工作者,几十年与稀有金属结缘,也长期关注着镁行业的科技进步和产业发展,在10月22日召开的2019年全国镁行业大会暨镁业分会第二十二届年会上,他对我国镁行业的发展作了详细的介绍,指出镁工业的目前存在的问题,并针对存在的问题提出了几点建议。

  中国工程院院士何季麟作为一名科技工作者,几十年与稀有金属结缘,也长期关注着镁行业的科技进步和产业发展,在10月22日召开的2019年全国镁行业大会暨镁业分会第二十二届年会上,他对我国镁行业的发展作了详细的介绍,指出镁工业的目前存在的问题,并针对存在的问题提出了几点建议。
  镁及镁合金具有比重小、比强度高、减震、抗冲击、电磁屏蔽性能优异、可再生利用等特点,被广泛应用于航天航空、交通运输、国防军工、生物医用、能源材料、电子通讯、生活消费等领域。我国镁资源丰富,既有矿物资源、又有盐湖资源,储量占全球50%以上,居世界首位。我国镁工业起步较晚,最早于1957年在抚顺铝厂由苏联援建了第一个电解法工艺生产的镁厂,是我国镁工业发展的摇篮。此后30年的时间里,一直沿用该工艺生产镁,由于技术革新较为缓慢,产量一直停留在年产2000~3000吨。至上世纪90年代,皮江热法工艺被引入中国,由于其投资少、见效快、相对电解法成本低等优点,在我国迅速发展。我国原镁产量1994年超过美国、1999年跃居世界第一,其后20年间持续攀升赢得了世界产镁大国地位。
  何季麟指出,自上世纪末至本世纪初,我国镁产业基本上是以牺牲环境为代价,原镁生产、出口、低端应用为主体。2005年以后,镁行业推进科技进步,产品结构开始呈现渐进性的调整转型,镁合金产量以年均12%的速率递增,其中,压铸与变形加工结构性镁合金比例逐步提升,近年来,镁合金用量占原镁比例达30%以上。我国原镁、镁合金出口量与国内消费量的差距也逐步缩小,到2016年原镁国内消费量首次超越出口量,这种长期依赖出口的发展格局也逐渐发生着质的改变。
  他说,在高新技术迅速发展的驱动下,在国家规划、政策的导向与扶持下,以及科学家建议、行业协会助推、产学研协同实践的作用下,我国镁工业生产技术在近20余年的时间里取得了长足的进步。在原镁生产方面,高温空气蓄热燃烧技术、余热回收喷射真空系统、节能环保型回转窑余热利用、云海竖罐炼镁等技术实现了皮江法改进性的重要进步;榆林地区半焦煤气循环经济模式镁冶炼工艺节能减排效果显着;青海盐湖制订循环经济发展战略,将盐湖提钾后的老卤通过精制、脱水、电解等工序生产镁,并将副产的氯气作为PVC生产原料,为我国的镁工业增添了新的资源利用形式,已成为镁提取的重要研究方向。
  近年来,围绕镁合金性能缺陷,在镁合金加工、材料应用基础研究与工程化技术开发方面取得了一定的进步与发展:研究开发了稀土镁合金增强、增韧技术,较好地提高了镁合金产品的比强度;在镁合金晶格结构、强化固溶、调控晶面滑移机理以及变形行为与滑移系启动关系机理方面的深入研究,极大地改善了镁合金的塑性与成形性;通过纯净化、活性元素调控、强化热处理与耐蚀膜层等技术的开发,较好地改善了镁耐蚀性差的固有性能缺陷;新型压铸、挤压技术及等径角挤压、往复挤压、蛇形轧制、非对称加工等镁合金变形加工新技术的开发与应用,极大地提高了镁合金的性能,拓展了镁合金的应用领域;同时,在生物可降解镁合金与镁氢能源等领域的深度探索与研究开发初现端倪并显示出了重要的应用方向和良好前景。
  我国镁工业发展虽然取得了显着成就,但面对产业经济高质量发展时代新形势,我国镁工业仍面临着诸多尚需突破的关键科学技术问题与新挑战。何季麟表示,目前,我国以皮江法为主的原镁生产工艺仍存在工艺流程长、环境负荷重、绿色程度低、三废问题突出、机械化智能化程度不高、生产效率低、能耗高等问题;盐湖资源一体化开发提镁技术尽管已打通工艺,但要遵循高质量发展时代特征,把握绿色综合利用基本宗旨,努力开发新技术提升现有技术水平;镁深加工方面具有自主知识产权的新型镁合金开发能力还不强,强度、韧性、耐蚀三大性能实现稳定性突破的关键技术研发尚需进一步提升与集成,应用基础研究还需高效强化。
  整体来看,我国原镁生产的产品品质、价格波动性、稳定供需关系等因素对镁合金的加工与应用缺乏有效支撑。镁合金及材料加工方向围绕强度、韧性、耐蚀性三大难题的突破无论是在基础研究层面还是形成高水平的工程化技术方面对镁产业形成标准结构型产品为主体的产品结构格局也仍然缺乏有效支撑。
  综合分析,特别需要指出的是,自2012年后,我国原镁总产量一直在80万吨左右徘徊;原镁生产尚未形成节能、绿色、低成本的先进技术体系;高性能镁合金与材料加工稳定性、一致性工程化关键技术尚未实现根本性突破。我国镁工业虽走过了20余年的快速发展历程,但以作为一种成熟性的基本金属的标准来衡量,我国镁工业尚存差距、“大而不强”。镁及镁合金产业要成长为广泛应用的数百万吨大金属品种,还存在着产业链条关键技术创新进步、价值体系建设与适应营商环境的诸多问题,需要镁科研和产业界深入思考、凝练共识、务实创新、推进镁行业高质量的持续发展。
  针对上述问题,为大力促进镁工业的快速发展,何季麟提了几点建议。
  原镁冶炼技术的变革性进步是支撑下游高性能产品制造、扩大应用、拓展高端需求的重要基石,原镁冶炼仍需坚持走“合理利用资源、短流程、低能耗、绿色化、低成本、规模化”发展路线,着力促进科技创新引领原镁生产的全面进步。
  一是以白云石为原料,深入开展硅热法冶金过程中的热力学、动力学基础理论研究,以及反应物料与反应器之间的传热传质过程耦合机理研究;开发耐高温、高寿命、低成本的金属及复合材质还原罐;研究杂质形成机理与有效净化技术,从源头提高原镁的品质,深入研究冶金过程与装备适配性等问题;研究开发有效抑制可逆反应、副产物可循环利用的低成本绿色碳热炼镁的新工艺、新技术;探索常压条件下连续制备镁的新方法、新路径;开发盐湖镁资源,实现资源综合回收利用,创新盐湖资源生态化、一体化、低成本、绿色电解提镁新工艺、新技术,走出一条以先进技术实现复杂资源高效利用的新路子。
  二是遵循“纯净化、均匀化和细晶化”三化研究思路,围绕镁合金强度低、塑性差、易腐蚀三大难题持续开展基础研究与应用基础研究。开发具有自主知识产权的先进镁合金材料体系,提高生产效率、降低镁合金生产和使用综合成本;建立健全标准结构型镁及镁合金产品体系,高质量拓展镁及镁合金量大面广的普适性应用,着力开发镁合金在国防、军工、航空航天等高端领域的应用;努力提高镁合金产品性能可靠性、价格稳定性、保障供给的信赖性。
  三是目前我国原镁冶炼、镁合金材料加工及应用关键技术等方面取得的诸多研究成果仍基本属于“点式型”成效,系统集成性和成熟的产业化转化亟待强化。整体镁产业需要高度重视科研与生产协同驱动创新的重要作用,立足创新、点面结合、系统集成、促进转化、经济高效,逐步营造出“研发技术成果集成化、产学研用高效协同产业化、标准结构型产品性价优势化、普适型与高端型应用产品营商市场化”的四化驱动发展的镁业新态势。
  四是精准定位应用方向,加强应用基础研究,重视试验环节,强化标准体系建设,服务市场需求,全链条高质量发展。积极培育专业性强的大型骨干企业,牢固确立镁工业企业在工程技术创新进步中的主体地位,发挥实力强的高校与研究院所在科技创新中的引领作用,提高科技成果的集成度和转化率。建立镁行业战略联盟,加强顶层谋划、协同创新,推进镁产业“集团化、一体化、高质化、规模化”发展。保障稳定供给,赢得应用信赖,加速镁产业成熟化发展,促使我国由镁产业大国向镁工业强国转变。
  何季麟最后说,我们应牢记习近平总书记“绿水青山就是金山银山”嘱托,推进生态文明建设,努力实践“绿色化镁产业”发展战略,不以热点为导向,不以论文为目标,瞄准社会与市场需求,精准定位研究方向。坚持镁工业走“绿色、低碳、循环、高效、低成本、可持续发展”之路。大力度推进镁及镁合金成熟化发展进程,为镁及镁合金尽快发展成为数百万吨大宗基本有色金属品种而协同创新奋进。

责任编辑:淮金