[作者:全国政协常委、中国科协副主席、中国工程院院士 左铁镛]
摘要:本文概述了中国镁工业的现状及发展战略。近千年以来,中国原镁的产量及出口量得到快速发展,但高附加值的镁合金产品——如镁合金深加工产品——的开发与应用却相对不足。今后,中国镁业应朝着大规模、专业化、集团化方向发展。镁合金生产企业应在政府相关政策的支持下通过提高自身的研究开发与管理水平增强国际竞争力。
关键词:原镁 镁合金 发展战略 中国镁业
1 前 言
进入21世纪,资源和环境已成为人类可持续发展的首要问题。随着金属材料消耗量的急剧上升和科学技术的飞速发展、大规模生产工艺的出现和广泛使用,使地球表壳的资源日趋贫化。有些金属材料——之铁、铝、铜、铅、锌等——的持续使用不过百年,甚至是几十年。这将给以消耗资源为代价,承受巨大环境压力的传统制造行业提出更高的要求。因此,减少环境污染以及节约地球有限资源,进而实现人类的可持续发展。是当今人们所面临的一个十分重要而紧迫的课题。
镁作为一种轻质工程材料,其潜力尚未充分挖掘出来,开发利用还远不如钢铁、铜、铝等成熟。镁的特殊性能如密度低、比强度和比刚度高、减振性好、电磁屏蔽性能优异、切削加工性和热成形性好等使其在移动通信、手提计算机等的壳体结构件上以及在汽车、电子、电器、航空航天、国防军工、交通等领域都具有重要的应用价值和广阔的应用前景。在很多传统金属矿产趋于枯竭的今天,加速开发镁是中国社会可持续发展的重要措施之一。
本文着重介绍中国镁工业的发展状况,并对中国镁工业今后的发展战略提出建议。
2 中国镁及镁合金现状
中国是镁资源大国,菱镁矿、白云石矿和盐湖镁资源等优质炼镁原料在中国的储量十分丰富,为中国的原镁工业及下游产业的蓬勃发展和不断进步提供了物质保证。进入20世纪90年代以来,随着改革开放和市场经济的不断深入发展,中国镁工业也有了突飞猛进的发展。2000年全国镁产量约为200kt,几乎占世界镁产量的40%,位居全球第一。2003年,原镁产量达到354kt,原镁产能接近600kt,比2002年净增1OOkt,同比增长32.1%,占全球镁产量的2/3,成为中国继铝、铜、铅、锌之后的第五大有色金属,是世界上第一大镁生产国”。
皮江法是中国原镁生产的主要方法。目前中国原镁企业,产能5000t以上的约有50余家,产能10000t以上的有20多家。原镁生产企业依靠科技进步,在稳定产品质量、开发新产品、进行镁的深加工等方面做了许多新的尝试,多数企业利用技术改造,改进了皮江法炼镁工艺,提高了技术经济指标。例如,吨镁平均消费指标,白云石由1991年的,14.11t降到2003年的11t,硅铁由1.45t降到1.10t,煤由20.65t降到10.0t,电由2496kWh降到1500kWh。
在镁的初级产品应用上,中国近几年也有所突破。2003年中国镁的消费量为51.2kt,总量不大,但增长较快,较上年增长27.18%。其中镁作为铝合金的添加元素:2003年用镁21kt,占总消费的41%。镁粉用于钢铁脱硫:2003年用镁8000t,占总消费的15.62%。镁合金用于压铸件:2003年用镁10200t,占总消费的19.92%。中国镁合金的优势还被国内许多企业所认识,在汽车、摩托车和3C产业中镁合金产品或零部件已经开始获得应用。例如,为上海大众生产的汽车配套的变速箱上下壳体。年消耗镁合金2500t;青岛金谷镁业生产的手机、PDA外壳、CD机、MP3、便携DVD、对讲机外壳等8类3C产品的年产量达200万件等。除此之外,分布在广东、江苏等地的为3C产品配套的镁合金压铸厂受香港,台湾两地从资金投入、技术支撑、市场开拓以及管理的介入等全方位的激发和拉动。发展很快。
中国镁合金变形产品生产能力却远低于压铸件。洛阳铜加工厂是中国重要的镁板材生产基地。可生产镁带、室温高强变形镁合金、高温高强镁合金等新型镁合金材料。变形镁合金将是中国未来发展镁产业的一个重要方向。
在出口方面,2003年中国镁产品出口量为298kt,较2002年增长了42.58%,增长十分迅速。其中原镁出口由2002年的75%下降为2003年的53%,而镁合金由14%增加到22%,镁粒(粉)由18%增加到20%。这些表明中国这几年在镁产品的出口结构上已由单一的原镁锭向多种产品,特别是向镁合金产品方面的转化。
中国镁业的发展离不开政府的重视与支持。科技部、国家自然科学基金委员会等部门相继出台了各种研究开发计划,加深、加快对镁合金材料的应用与开发研究。2000年3月,科技部启动了“镁合金开发应用及产业化”的前期战略研究,全国共有4个研究、7所高校、20多家企业直接参与了“镁合金开发应用及产业化”项目的实施。项目涵盖了原镁的冶炼,镁合金产业化生产,镁合金关键装备技术产业化等7大方面。目前该项目已取得一些阶段性成果:如已初步建立了从镁合金前沿高科技研发到产业化技术开发的研发体系,突破了一批前沿核心技术和产业化关键技术,培育组建了十几家有关镁合金及制品的股份制公司,建立了一批镁合金产业化基地,启动了镁合金标准体系建设工作,并已完成一批标准的制定。到2002年底该项目已申请有关专利33项,其中发明专利15项。
高技术发展计划(863计划)也支持开发高性能镁合金材料及应用技术,其目标是开发未来5-10年内获得应用的关键技术。
总之,中国已经初步形成从基础研究到应用研究一直到产品开发的完整科研开发体系,正在从镁生产大国向镁研发和应用强国迈进。
3 中国镁及镁合金发展战略
10多年来,中国镁工业以年均37%的增长率迅速发展,成为世界镁生产大国、出口大国,也给中国经济发展带来无限生机。但是,快速发展的同时,带来一些问题:如工艺简单,技术装备落后,环境恶劣,资源、能源浪费比较严重,产品质量不够稳定等。这些问题必将给镁业良性发展带来严重后果。因此,急需以新技术和先进装备改造和提升镁冶炼;以科学发展观,全面创新,提升皮江法镁冶炼产业水平,建立科技型、环保型、效益型的机械化、自动化的“新型镁冶炼示范企业”。生产优质镁合金,以带动和影响镁冶炼行业健康有序地发展。在镁产业发展战略上做到完善宏观战略决策体系,建立镁及镁产业发展的目标选择与动态调整机制;建立经济、科技部门信息共享机制,加强产业政策、技术政策和投资机制之间的协调;实施知识产权战略,加速国家标准的制定与推广,加速标准国际化;加强“官产学研”协调合作,充分发挥人的创造力,培养多层次高素质创新人才;重视国际合作,加强自主创新,突出区域比较优势,培育高新技术型产业集群和增长级。
为实施中国镁产业的发展战略。我们建议:
(1)国家制定有关措施限制原镁企业的盲目发展
对已经建成的原镁规模在10kt以下的生产企业,根据具体情况分别处置。对经过技术改造能够达到或基本达到要求的企业,明确时间、目标、要求,经专家验收合格的,予以保留;对无改造前景的小企业,应予以关闭,为镁行业的健康发展提供有利的保证。
(2)发展新型镁工业,走循环经济之路
皮江法炼镁厂可与镁非金属功能材料的生产组成联合企业,利用皮江法炼镁过程中的废弃物生产镁非金属功能材料,不仅解决皮江法炼镁的环保问题,还降低了金属镁与非金属镁的生产成本。
(3)加强镁的应用基础理论研究、加大镁深加工产品的研发与推广力度
加快镁产品结构调整,大力开发镁合金加工材与制品,改变目前中国镁产品结构单一、附加值低的现状,生产高品质、高附加值、高科技含量的深加工产品,大力培育和创造自己的品牌、名牌产品,重视并跟踪国内外两个市场的需求,最大限度地满足国内外客户提出的镁深加工产品需求,在更大范围、更大领域、更高层次参与国际竞争。坚持走“官、产、学、研、用”有机结合之路。利用国内外新工艺、新技术、新装备及新的检测手段,使镁合金深加工企业上水平、上规模。利用高等院校、科研院所的技术与人才优势,积极研究开发各类新型镁合金、镁制品以及新型镁合金焊接方法及表面处理技术。
(4)成立国家级的镁业开发应用研究中心
参照国外的成功经验,建议在北京成立国家级镁开发应用研究中心,以集中全国镁业优秀人才,把过去从事镁教学研究的人员和现在分散在有关行业的从事镁开发应用的研究人员集中起来,联合攻关,解决目前影响中国镁产业发展的一些重大科技难题,尽快提高中国镁产业化水平。
(5)扩大国内镁的应用
政府有关部门制定相关政策,拉动国内镁的应用。对交通领域提出减重、尾气排放要求,使国内汽车制造商不得不采用镁合金替代钢、锌合金、铝合金等铸件以减轻汽车的自重。凡对镁的应用研究取得成效并形成产业化的企业。政府应加大投入力度,通过出台相关法规把汽车用镁列入各行业的设计,制造规范中去,通过国家政策的实施,推动中国镁产品的应用。
4 结 论
中国镁业的发展,应结合资源、能源和投资环境的优势,向规模化、专业化、集团化方向发展,提高产业的集中度,形成以镁为中心的产业群,把企业做强做大,做专做特;尽快提高镁产业国际化生产经营水平,以增强企业的国际竞争力。促进中国镁工业全面、协调、可持续发展。