丁怡 李軍生 王風 李玉華 戴光 柏霽紋

摘 要：菱鎂礦最初是作為耐火材料使用的， 現(xiàn)在仍然是冶煉工業(yè)必不可少的耐火輔助原料之一。 隨著科學技術的發(fā)展，，其在建筑、化工等領域應用越來越多，需求量亦日趨增大，已成為國民經(jīng)濟不可缺少的一種礦物原料。本文對菱鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢做了系統(tǒng)的概述。

關鍵詞：菱鎂礦;鎂質材料;產(chǎn)業(yè);發(fā)展

1 前 言

菱鎂產(chǎn)業(yè)以菱鎂礦采選為源頭，經(jīng)初級加工成各類氧化鎂原料，利用氧化鎂特性，進一步發(fā)展為鎂質耐火材料、鎂質建筑材料、鎂質化工材料等產(chǎn)業(yè)。其中，鎂質耐火材料是主導支柱產(chǎn)業(yè)，在國內(nèi)外具有顯著的影響力，覆蓋鋼鐵、建材高溫窯爐用耐火材料60%的國內(nèi)市場和40%的國際市場。

2菱鎂礦

中國是世界菱鎂礦資源最為豐富的國家之一，已探明儲量約有34億噸，約占全球儲量的26%。中國菱鎂礦資源分布高度集中，目前菱鎂礦的探明資源量主要分布于遼寧、山東等省區(qū)，遼寧省和山東省的菱鎂礦查明資源量合計占全國的95%，其中遼寧省的查明資源量為29.24 億噸，占全國查明資源量的86%，山東的菱鎂礦已查明資源量為3.06 億噸，占全國總量的9%[1]。此外，西藏、新疆、甘肅等地區(qū)菱鎂礦也較豐富。我國菱鎂礦探明儲量礦區(qū)27處，分布于9個?。▍^(qū)），以遼寧菱鎂礦儲量最為豐富。我國主要菱鎂礦礦山簡況如表1所示[1]。

據(jù)統(tǒng)計，2012年-2019年，我國菱鎂礦產(chǎn)量由460萬噸增長至1900萬噸。見圖1。根據(jù)美國地質調查局數(shù)據(jù)，2019年我國菱鎂礦產(chǎn)量1900萬噸，占全球68%。

我國菱鎂礦出口量增長迅速，特別是2017年，從2016的173噸增長至2017年的294046噸。2017年以后中國菱鎂礦出口量也增長迅速，到2020年中國菱鎂礦出口量為508391噸，同比上升19.25%。見圖2。

隨著我國菱鎂礦陸續(xù)開采，我國菱鎂礦產(chǎn)量上升，對于國外菱鎂礦的需求逐漸減少，到2020年中國菱鎂礦進口量為5726噸，同比下降84.16%。見圖3。

在我國菱鎂礦的消費結構中，約90%的菱鎂礦用于鎂砂類產(chǎn)品，只有10%用于建材、化工、提煉金屬鎂等。鎂砂類產(chǎn)品中的燒結鎂砂、電熔鎂砂主要用于制作各種鎂質耐火材料。

為推進菱鎂行業(yè)供給側結構性改革，實現(xiàn)菱鎂礦資源有序開發(fā)和菱鎂礦產(chǎn)業(yè)轉型升級，2016年以來，我國開展了菱鎂礦山采礦權與采礦資質的優(yōu)化與整合[2]。目前，我國遼寧地區(qū)菱鎂礦整治成效顯著，淘汰不合規(guī)開采及落后產(chǎn)能，生產(chǎn)規(guī)模大型化且逐步規(guī)范化。

3鎂質耐火材料

鎂砂是鎂質耐火材料的主要原料。鎂砂產(chǎn)品種類主要包括輕燒氧化鎂、燒結鎂砂和電熔鎂砂。其中，輕燒氧化鎂是一種十分重要的鎂質基礎原料，可生產(chǎn)各種鎂砂做為耐火材料制品原料，還是鎂化工產(chǎn)品如輕質MgO、輕質MgCO3、鎂肥、鎂建材、飼料添加劑等原料。

我國是鎂砂生產(chǎn)大國，鎂砂生產(chǎn)企業(yè)主要分布在遼寧省的大石橋、海城、營口、岫巖等地區(qū)，主要以菱鎂礦為原料進行生產(chǎn)。因此，遼寧的鎂砂生產(chǎn)情況反映了我國鎂砂的生產(chǎn)狀況。據(jù)統(tǒng)計，2017 年我國生產(chǎn)各類（輕燒、燒結、電熔）鎂砂 460 萬 噸，在全球 1070 萬噸 菱鎂礦基鎂砂中，占比約 43%[1]。

我國是鎂砂出口大國，圖4所示為2015—2019年間我國各類鎂砂原料的出口貿(mào)易量[1]。由圖可以看出，在各類鎂砂中，出口量最多的是燒結鎂砂;其次是輕燒鎂砂，電熔鎂砂出口量最少。除電熔鎂砂2019年的出口量下降外，燒結鎂砂和輕燒鎂砂的出口量在近三年均呈現(xiàn)良好的增長態(tài)勢。

耐火材料是高溫工業(yè)的重要基礎材料。我國耐火材料產(chǎn)量主要集中在河南、遼寧和山東三省，三省耐火材料產(chǎn)量占全國耐火材料總量的80%左右。河南、山東為鋁硅系耐火材料的主產(chǎn)區(qū)，遼寧為鎂質耐火材料的生產(chǎn)基地。我國是世界上最大的耐火材料生產(chǎn)國和出口大國，其產(chǎn)量和出口量連續(xù)多年穩(wěn)居世界第一，在國際上占有舉足輕重的地位。根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，2018年全國耐火材料產(chǎn)量2345.22萬噸，同比增長2.30%，其中鎂質磚213.64萬噸，同比增長29.95%;2018我國耐火材料主營業(yè)務收入超10億生產(chǎn)企業(yè)共17家，其中遼寧省7家，主要生產(chǎn)鎂質耐火材料及原料，見圖5;根據(jù)中國海關數(shù)據(jù)，2018年，我國耐火制品出口量180.54萬噸，同比增長6.54%。

耐火材料下游的應用領域包括鋼鐵、水泥、陶瓷、玻璃、化工、有色金屬等行業(yè)，其中鋼鐵占70%，是耐火材料的第一大消費部門。水泥、玻璃、有色金屬、陶瓷、化工、電力等行業(yè)的耐火材料占比分別為8%、7%、4%、4%、4%和3%左右。

基于中國具有生產(chǎn)鎂質耐火材料的資源優(yōu)勢和成本優(yōu)勢，以及經(jīng)濟全球化、世界工業(yè)結構的調整和我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，世界鎂質耐火材料生產(chǎn)逐步向中國轉移。目前，英國、德國、日本、韓國、奧地利等國家和地區(qū)分別在遼南地區(qū)建立了一批獨資、合資鎂質耐火材料生產(chǎn)企業(yè)[3]。

雖然我國已經(jīng)成世界最重要的鎂質耐火材料生產(chǎn)基地，但還存在產(chǎn)業(yè)集中度較低、產(chǎn)業(yè)結構不合理、生產(chǎn)裝備落后、環(huán)境污染、資源浪費、創(chuàng)新能力不強等問題。因此，我國出臺《耐火材料行業(yè)規(guī)范條件》、《產(chǎn)業(yè)結構調整指導目錄》、《工業(yè)爐窯大氣污染綜合治理方案》等政策，通過兼并重組提高產(chǎn)業(yè)集中度;實行行業(yè)準入標準，淘汰落后產(chǎn)能;對裝備升級，向自動化、智能化和信息化邁進。隨著供給側結構性改革的推進、高溫工業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，耐火材料的消費需求和消費結構也在逐步升級，低檔鎂質耐火材料的市場空間將不斷萎縮，高檔鎂質耐火材料的比重將擴大。未來鎂質耐火材料的技術將向著長壽、低耗、節(jié)能、環(huán)保、低碳、回收利用與功能型相結合的方向進行研究與創(chuàng)新。隨著產(chǎn)品功能提升與用途的開發(fā)，鎂質耐火材料傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)將從產(chǎn)品創(chuàng)新、技術提升、延長產(chǎn)業(yè)鏈、增加下游產(chǎn)業(yè)新需求中尋求新的增長點。

4鎂質建筑材料

鎂質建筑材料主要是指鎂質膠凝材料（鎂水泥）以及使用鎂質膠凝材料與其他材料復合的建筑材料。產(chǎn)品主要有保溫防火板、裝飾板、防火門芯板、輕質隔墻板、保溫砌塊、木塑地板等產(chǎn)品，廣泛應用于房屋建筑、裝飾裝修、市政工程等建筑領域。根據(jù)中國菱鎂行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，目前工商注冊登記的鎂質建材相關企業(yè)約有3000余家。從產(chǎn)業(yè)布局來看，受我國資源分布和經(jīng)濟發(fā)展不平衡以及物流成本和消費市場影響，我國鎂質建材企業(yè)主要分布在山東、遼寧、江蘇、廣東、川渝、青海，并已形成了明顯的集群效應。按區(qū)域、產(chǎn)品劃分，當前已形成了以遼寧營口、海城、大石橋為菱鎂原材料生產(chǎn)貿(mào)易集散地;山東德州形成了菱鎂通風管道生產(chǎn)銷售基地;以長（江）珠 （江）三角洲、沿海地區(qū)為代表的菱鎂防火板生產(chǎn)與出口基地。隨著國家加大對西部地區(qū)的開發(fā)力度，出現(xiàn)了東部地區(qū)帶動中部地區(qū)發(fā)展以及西部地區(qū)已逐步開始啟動的發(fā)展態(tài)勢。

玻鎂平板類產(chǎn)品是鎂質建材的主導產(chǎn)品，據(jù)調查，我國目前正常生產(chǎn)的玻鎂平板類企業(yè)約1100家，主要分布在山東、江蘇、廣東、川渝等地，目前生產(chǎn)線保有量月為1200條，年產(chǎn)能達到16億平方米，實際年產(chǎn)量約11億平方米，產(chǎn)能利用率為68%。目前，我國鎂質建材制品年產(chǎn)值約600億元，近五年，特別是近兩年以來，每年以30%的速率增長。

經(jīng)過近三十年的快速發(fā)展，我國鎂質建材行業(yè)規(guī)模大幅度增長，產(chǎn)品品種逐漸增多，應用領域擴展到國民經(jīng)濟生產(chǎn)建設多個領域。但目前我國鎂質建材行業(yè)尚處在未形成規(guī)模產(chǎn)業(yè)、規(guī)模效應的產(chǎn)業(yè)初級階段，還存在產(chǎn)業(yè)集中度低，缺乏龍頭引領，準入門檻比較低、企業(yè)規(guī)模普遍較小，科研水平低、技術水平落后、創(chuàng)新能力弱、品牌意識淡薄等一系列問題。目前，國家政策為鎂建材行業(yè)提供了良好的發(fā)展環(huán)境。《國務院辦公廳關于促進建材工業(yè)穩(wěn)定增長調結構增效益的指導意見》（國辦發(fā)【2016】34號）和《建材工業(yè)鼓勵推廣應用的技術和產(chǎn)品目錄（2018-2019年本）》等相關國家政策，明確我國將重點發(fā)展“鎂質膠凝材料等新型膠凝材料”和“生物質纖維增強的鎂質建材等產(chǎn)品”，為我國“鎂建材”和“裝配式建筑”的發(fā)展提供了重要機遇。面向國內(nèi)外市場，通過鎂建材產(chǎn)業(yè)的升級和結構調整，開發(fā)鎂建材新產(chǎn)品、新技術和新工藝，推進我國鎂建材工業(yè)的技術水平達到國內(nèi)領先水平、甚至國際先進水平。

5鎂質化工材料

鎂質化工材料主要從白云石、蛇紋石、菱鎂礦、水鎂石等固體材料中提取出來，還可在液體原料（海水、鹽鹵、苦鹵等）中提取。菱鎂礦煅燒后得到的輕燒氧化鎂、重質氧化鎂、高溫電工級氧化鎂、高純電熔氧化鎂等是主要的菱鎂鎂質化工產(chǎn)品。2019年鎂化合物主要產(chǎn)品產(chǎn)能情況見表2[4]。我國鎂化合物行業(yè)已逐步形成了四大鎂化合物產(chǎn)銷基地，見表3[4]。

隨著青海鹽湖綜合利用開發(fā)和循環(huán)經(jīng)濟園區(qū)的實施，氯化鎂、氫氧化鎂和普通的氧化鎂等基礎鎂化合物的供應大于國內(nèi)的需求量，造成了這些產(chǎn)品的市場疲軟。在經(jīng)濟邁向新常態(tài)、市場需求總體下行壓力較大的背景下，精細化產(chǎn)品（橡塑阻燃級氫氧化鎂、高純氧化鎂、高純碳酸鎂、高純氫氧化鎂、鎂化合物晶須等）需求在上升，致使鎂化合物產(chǎn)品精細化率在提升，發(fā)展較為迅速?！笆濉备髦饕V化合物產(chǎn)品達到精細化率提升至30%-40%[4]。

國內(nèi)化學法高純氫氧化鎂市場需求近幾年大約增長幅度在15%左右，可以推測到2021年的高純氫氧化鎂需求量會超過3萬噸。根據(jù)海關數(shù)據(jù)近兩年高純氫氧化鎂原粉及深加工產(chǎn)品出口量每年大約1萬噸。

國內(nèi)化學法氧化鎂市場，國內(nèi)總需求量在20萬噸以上，總體供不應求，結構性矛盾突出，低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩，高端產(chǎn)品依賴進口。根據(jù)海關數(shù)據(jù)：近兩年高純氧化鎂出口量每年不超過2000噸，進口量每年接近1萬噸，主要是硅鋼級氧化鎂、活性氧化鎂、高純氧化鎂，國內(nèi)市場空間較大。

我國鎂質化工材料生產(chǎn)行業(yè)興起較晚，在發(fā)展規(guī)模上遠達不到發(fā)達國家的企業(yè)規(guī)模，鎂質化工材料精細化程度不高，受生產(chǎn)設備的限制，在生產(chǎn)鎂質化工材料期間，產(chǎn)生較大能耗，影響鎂質化工材料的純度。因此，提高鎂化合物產(chǎn)品精化率、優(yōu)化產(chǎn)品、提質增效、節(jié)能減排、自動化生產(chǎn)、清潔生產(chǎn)將是鎂質化工材料行業(yè)的發(fā)展方向。

6金屬鎂及鎂合金材料

中國鎂冶煉發(fā)展從1957年至今經(jīng)歷了60多年，前30年（1957-1987）為緩慢發(fā)展期，主要是采用菱鎂礦氯化電解法煉鎂技術生產(chǎn)金屬鎂。從1987年起，我國開始研究和引進皮江法煉鎂技術，由于皮江法煉鎂與電解法相比具有工藝簡單、投資少、設計及生產(chǎn)規(guī)模靈活、所需原料白云石及煤炭資源豐富且分布較廣等特點，皮江法煉鎂研究成果得到了推廣和應用。我國皮江法生產(chǎn)原鎂主要集中陜西、寧夏、山西等地，主要供應商有云海金屬、瑞格鎂業(yè)、金萬通、天宇鎂業(yè)等。電解法煉鎂因生產(chǎn)成本高，無力競爭，生產(chǎn)企業(yè)在1996年—2003年先后轉產(chǎn)和停產(chǎn)[5]。

目前，我國金屬鎂的應用還主要集中在鎂合金棒材、犧牲陽極、管材和型材等領域。鎂合金作為原鎂下游消費的重要部分，伴隨汽車、3C以及航空航天等領域對鎂合金的應用不斷拓展，其整體消費量明顯增長。2019年我國鎂合金表觀需求量達到22.15萬噸，在國家政策支持下，鎂應用尤其是交通領域的應用將獲得進一步發(fā)展和擴大。面向2030年，我國先進鎂合金材料產(chǎn)業(yè)將建立健全的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)新及運用體系，同時整體實現(xiàn)大規(guī)模高程度自動化制造，在研發(fā)、生產(chǎn)及應用方面達到全球高水平，甚至部分相關技術或產(chǎn)品達到世界精尖水平。特別是高性能變形鎂合金、鑄造鎂合金、焊接鎂合金、增材制造（3D打?。╂V合金等產(chǎn)品研發(fā)制備將是研發(fā)重點。

7鎂質新材料

鎂質新材料是指除了傳統(tǒng)鎂耐火、鎂化工、鎂建材、鎂合金之外的一系列新型材料，主要包括：鎂質陶瓷材料、鎂質功能材料、鎂電池材料等。采用氧化鎂多孔陶瓷等先進技術研發(fā)鎂鋁尖晶石透明材料，在光學領域有著重要應用;鎂質功能材料由于其獨特的化學物理性質，在電氣材料、電磁兼容、平板顯示保護膜、新性能發(fā)光體、核輻射防護、軍工方面的表現(xiàn)出巨大的應用潛力，在電氣級氧化鎂和核輻射方面開始進入產(chǎn)業(yè)化初期階段;開展鎂電池的研發(fā)，發(fā)揮其輕量、容量大、耐熱性能好的優(yōu)勢，實現(xiàn)在混合動力車及電動汽車上的使用;我國雖然在制備納米氧化鎂研宄方面已有十幾年時間，也有許多納米氧化鎂制備的研宄專利，但真正能把技術運用在生產(chǎn)上并進行規(guī)?；a(chǎn)出納米氧化鎂產(chǎn)品的確很少。我國鎂質新材料產(chǎn)業(yè)大多數(shù)還處于研發(fā)起步階段，開發(fā)鎂質新材料，符合更加輕量、更加綠色、更低成本的技術要求，展現(xiàn)出廣闊應用前景。向著生產(chǎn)更小、更智能、多功能、環(huán)保型以及可定制的產(chǎn)品、元件等方向發(fā)展[6]。

8科研開發(fā)

目前，遼寧海城市與遼寧科技大學共同發(fā)起，聯(lián)合中國建材研究總院、武漢理工大學、北京科技大學等15家高校和科研院所成立鎂產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟，以隆鎂科技與沈陽化工大學合作的40萬噸菱鎂閃速輕燒、海城鎂礦集團有限公司與東北大學合作的輕燒懸浮閃爍沸騰爐和與遼寧科技大學合作的全密自動化清潔鎂砂豎爐等為代表的一批重點科技項目都已開工建設。

我國還加大科研投入，依托東北大學、大連理工大學、沈陽化工大學、遼寧科技大學、北京礦冶研究總院、中冶焦耐工程設計院、洛陽耐火材料研究院等高校院所，圍繞建設智能和綠色菱鎂礦山、鎂質材料清潔生產(chǎn)、高端鎂質產(chǎn)品開發(fā)、園區(qū)固廢綜合利用等產(chǎn)業(yè)發(fā)展關鍵問題，持續(xù)開展核心關鍵技術攻關。

9結語

我國菱鎂產(chǎn)業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展，已經(jīng)形成了資源供給、原料初級加工、制品制造及配套產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)集群。我國的菱鎂產(chǎn)業(yè)要充分發(fā)揮得天獨厚的礦產(chǎn)資源優(yōu)勢和已形成的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，圍繞改造升級“老字號”、深度開發(fā)“原字號”、培育壯大“新字號”這“三篇大文章”，做優(yōu)鎂耐火產(chǎn)業(yè)，整合優(yōu)質鎂耐火企業(yè)，提高產(chǎn)業(yè)集中度，同時發(fā)展無碳、低碳鎂質耐火制品、鎂質不定型耐材、冶金連鑄用高耐久鎂質功能材料等;做大鎂建材產(chǎn)業(yè)，將輕燒氧化鎂過剩產(chǎn)能和低品位資源生產(chǎn)的輕燒氧化鎂統(tǒng)一配置和均化，發(fā)展高端鎂質膠凝材料，推動菱鎂墻體材料、菱鎂裝飾材料、菱鎂建材工藝品、裝配式建筑等產(chǎn)品發(fā)展;做強鎂化工產(chǎn)業(yè)，充分利用優(yōu)質氧化鎂優(yōu)勢，重點發(fā)展高純氧化鎂、電工級氧化鎂、氫氧化鎂及其復合材料、鎂肥等;謀劃鎂合金產(chǎn)業(yè)，發(fā)揮低品位菱鎂資源的存量優(yōu)勢，引進戰(zhàn)略合作伙伴，研發(fā)鎂金屬冶煉技術，推動鎂合金產(chǎn)業(yè)化，建設鎂合金產(chǎn)業(yè)鏈，重點發(fā)展應用于航空航天、軍工、汽車領域具有高強度、耐熱或超輕特性的高端鎂合金產(chǎn)品。同時，運用云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G等新興技術，建立菱鎂產(chǎn)業(yè)安全大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)管技術平臺，推動我國菱鎂產(chǎn)業(yè)綠色化、高端化、智能化、集約化發(fā)展。

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