為鎂產業發展協同創新奮進

2019年11月05日 9:16 3800次瀏覽 來源:   分類: 鎂資訊

導讀: 中國工程院院士何季麟作為一名科技工作者,幾十年與稀有金屬結緣,也長期關注著鎂行業的科技進步和產業發展,在10月22日召開的2019年全國鎂行業大會暨鎂業分會第二十二屆年會上,他對我國鎂行業的發展作了詳細的介紹,指出鎂工業的目前存在的問題,并針對存在的問題提出了幾點建議。

  中國工程院院士何季麟作為一名科技工作者,幾十年與稀有金屬結緣,也長期關注著鎂行業的科技進步和產業發展,在10月22日召開的2019年全國鎂行業大會暨鎂業分會第二十二屆年會上,他對我國鎂行業的發展作了詳細的介紹,指出鎂工業的目前存在的問題,并針對存在的問題提出了幾點建議。
  鎂及鎂合金具有比重小、比強度高、減震、抗沖擊、電磁屏蔽性能優異、可再生利用等特點,被廣泛應用于航天航空、交通運輸、國防軍工、生物醫用、能源材料、電子通訊、生活消費等領域。我國鎂資源豐富,既有礦物資源、又有鹽湖資源,儲量占全球50%以上,居世界首位。我國鎂工業起步較晚,最早于1957年在撫順鋁廠由蘇聯援建了第一個電解法工藝生產的鎂廠,是我國鎂工業發展的搖籃。此后30年的時間里,一直沿用該工藝生產鎂,由于技術革新較為緩慢,產量一直停留在年產2000~3000噸。至上世紀90年代,皮江熱法工藝被引入中國,由于其投資少、見效快、相對電解法成本低等優點,在我國迅速發展。我國原鎂產量1994年超過美國、1999年躍居世界第一,其后20年間持續攀升贏得了世界產鎂大國地位。
  何季麟指出,自上世紀末至本世紀初,我國鎂產業基本上是以犧牲環境為代價,原鎂生產、出口、低端應用為主體。2005年以后,鎂行業推進科技進步,產品結構開始呈現漸進性的調整轉型,鎂合金產量以年均12%的速率遞增,其中,壓鑄與變形加工結構性鎂合金比例逐步提升,近年來,鎂合金用量占原鎂比例達30%以上。我國原鎂、鎂合金出口量與國內消費量的差距也逐步縮小,到2016年原鎂國內消費量首次超越出口量,這種長期依賴出口的發展格局也逐漸發生著質的改變。
  他說,在高新技術迅速發展的驅動下,在國家規劃、政策的導向與扶持下,以及科學家建議、行業協會助推、產學研協同實踐的作用下,我國鎂工業生產技術在近20余年的時間里取得了長足的進步。在原鎂生產方面,高溫空氣蓄熱燃燒技術、余熱回收噴射真空系統、節能環保型回轉窯余熱利用、云海豎罐煉鎂等技術實現了皮江法改進性的重要進步;榆林地區半焦煤氣循環經濟模式鎂冶煉工藝節能減排效果顯著;青海鹽湖制訂循環經濟發展戰略,將鹽湖提鉀后的老鹵通過精制、脫水、電解等工序生產鎂,并將副產的氯氣作為PVC生產原料,為我國的鎂工業增添了新的資源利用形式,已成為鎂提取的重要研究方向。
  近年來,圍繞鎂合金性能缺陷,在鎂合金加工、材料應用基礎研究與工程化技術開發方面取得了一定的進步與發展:研究開發了稀土鎂合金增強、增韌技術,較好地提高了鎂合金產品的比強度;在鎂合金晶格結構、強化固溶、調控晶面滑移機理以及變形行為與滑移系啟動關系機理方面的深入研究,極大地改善了鎂合金的塑性與成形性;通過純凈化、活性元素調控、強化熱處理與耐蝕膜層等技術的開發,較好地改善了鎂耐蝕性差的固有性能缺陷;新型壓鑄、擠壓技術及等徑角擠壓、往復擠壓、蛇形軋制、非對稱加工等鎂合金變形加工新技術的開發與應用,極大地提高了鎂合金的性能,拓展了鎂合金的應用領域;同時,在生物可降解鎂合金與鎂氫能源等領域的深度探索與研究開發初現端倪并顯示出了重要的應用方向和良好前景。
  我國鎂工業發展雖然取得了顯著成就,但面對產業經濟高質量發展時代新形勢,我國鎂工業仍面臨著諸多尚需突破的關鍵科學技術問題與新挑戰。何季麟表示,目前,我國以皮江法為主的原鎂生產工藝仍存在工藝流程長、環境負荷重、綠色程度低、三廢問題突出、機械化智能化程度不高、生產效率低、能耗高等問題;鹽湖資源一體化開發提鎂技術盡管已打通工藝,但要遵循高質量發展時代特征,把握綠色綜合利用基本宗旨,努力開發新技術提升現有技術水平;鎂深加工方面具有自主知識產權的新型鎂合金開發能力還不強,強度、韌性、耐蝕三大性能實現穩定性突破的關鍵技術研發尚需進一步提升與集成,應用基礎研究還需高效強化。
  整體來看,我國原鎂生產的產品品質、價格波動性、穩定供需關系等因素對鎂合金的加工與應用缺乏有效支撐。鎂合金及材料加工方向圍繞強度、韌性、耐蝕性三大難題的突破無論是在基礎研究層面還是形成高水平的工程化技術方面對鎂產業形成標準結構型產品為主體的產品結構格局也仍然缺乏有效支撐。
  綜合分析,特別需要指出的是,自2012年后,我國原鎂總產量一直在80萬噸左右徘徊;原鎂生產尚未形成節能、綠色、低成本的先進技術體系;高性能鎂合金與材料加工穩定性、一致性工程化關鍵技術尚未實現根本性突破。我國鎂工業雖走過了20余年的快速發展歷程,但以作為一種成熟性的基本金屬的標準來衡量,我國鎂工業尚存差距、“大而不強”。鎂及鎂合金產業要成長為廣泛應用的數百萬噸大金屬品種,還存在著產業鏈條關鍵技術創新進步、價值體系建設與適應營商環境的諸多問題,需要鎂科研和產業界深入思考、凝練共識、務實創新、推進鎂行業高質量的持續發展。
  針對上述問題,為大力促進鎂工業的快速發展,何季麟提了幾點建議。
  原鎂冶煉技術的變革性進步是支撐下游高性能產品制造、擴大應用、拓展高端需求的重要基石,原鎂冶煉仍需堅持走“合理利用資源、短流程、低能耗、綠色化、低成本、規模化”發展路線,著力促進科技創新引領原鎂生產的全面進步。
  一是以白云石為原料,深入開展硅熱法冶金過程中的熱力學、動力學基礎理論研究,以及反應物料與反應器之間的傳熱傳質過程耦合機理研究;開發耐高溫、高壽命、低成本的金屬及復合材質還原罐;研究雜質形成機理與有效凈化技術,從源頭提高原鎂的品質,深入研究冶金過程與裝備適配性等問題;研究開發有效抑制可逆反應、副產物可循環利用的低成本綠色碳熱煉鎂的新工藝、新技術;探索常壓條件下連續制備鎂的新方法、新路徑;開發鹽湖鎂資源,實現資源綜合回收利用,創新鹽湖資源生態化、一體化、低成本、綠色電解提鎂新工藝、新技術,走出一條以先進技術實現復雜資源高效利用的新路子。
  二是遵循“純凈化、均勻化和細晶化”三化研究思路,圍繞鎂合金強度低、塑性差、易腐蝕三大難題持續開展基礎研究與應用基礎研究。開發具有自主知識產權的先進鎂合金材料體系,提高生產效率、降低鎂合金生產和使用綜合成本;建立健全標準結構型鎂及鎂合金產品體系,高質量拓展鎂及鎂合金量大面廣的普適性應用,著力開發鎂合金在國防、軍工、航空航天等高端領域的應用;努力提高鎂合金產品性能可靠性、價格穩定性、保障供給的信賴性。
  三是目前我國原鎂冶煉、鎂合金材料加工及應用關鍵技術等方面取得的諸多研究成果仍基本屬于“點式型”成效,系統集成性和成熟的產業化轉化亟待強化。整體鎂產業需要高度重視科研與生產協同驅動創新的重要作用,立足創新、點面結合、系統集成、促進轉化、經濟高效,逐步營造出“研發技術成果集成化、產學研用高效協同產業化、標準結構型產品性價優勢化、普適型與高端型應用產品營商市場化”的四化驅動發展的鎂業新態勢。
  四是精準定位應用方向,加強應用基礎研究,重視試驗環節,強化標準體系建設,服務市場需求,全鏈條高質量發展。積極培育專業性強的大型骨干企業,牢固確立鎂工業企業在工程技術創新進步中的主體地位,發揮實力強的高校與研究院所在科技創新中的引領作用,提高科技成果的集成度和轉化率。建立鎂行業戰略聯盟,加強頂層謀劃、協同創新,推進鎂產業“集團化、一體化、高質化、規模化”發展。保障穩定供給,贏得應用信賴,加速鎂產業成熟化發展,促使我國由鎂產業大國向鎂工業強國轉變。
  何季麟最后說,我們應牢記習近平總書記“綠水青山就是金山銀山”囑托,推進生態文明建設,努力實踐“綠色化鎂產業”發展戰略,不以熱點為導向,不以論文為目標,瞄準社會與市場需求,精準定位研究方向。堅持鎂工業走“綠色、低碳、循環、高效、低成本、可持續發展”之路。大力度推進鎂及鎂合金成熟化發展進程,為鎂及鎂合金盡快發展成為數百萬噸大宗基本有色金屬品種而協同創新奮進。

責任編輯:淮金

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