鎂行業分析：突破“瓶頸”，雙碳推動鎂冶煉“低碳化”升級

1. 鎂行業基礎信息及現狀

1.1. 鎂資源豐富，應用廣泛

鎂是地殼中含量最豐富的元素之一，主要分布在白云石礦、鹽湖、海水等資源中。鎂在 自然界中有固體和液體兩種存在形式，固體包含菱鎂礦、白云石、蛇紋石等；液體包含海水、 天然鹽湖水以及地下鹵水。目前開采鎂資源主要來自菱鎂礦（MgCO3，鎂比重 28.8%）和白 云石礦（MgCO3·CaCO3，鎂比重 13.2%），其次為海水苦鹵、鹽湖鹵水以及地下鹵水。

金屬鎂的比重是 1.74g/cm3，只有鋁的 2/3，鈦的 2/5，鋼的 1/4，具有比強度、比剛度 高，切削加工性以及加工成本低和易于回收等優點。鎂合金應用于產品構件輕量化效果好、 節能減排效果顯著。 鎂合金除了具有顯著的結構輕量化優勢之外，還具有很好的功能特性，可進一步拓寬鎂 合金的應用領域。鎂合金具有高的阻尼減振性能，其主要阻尼機制是位錯阻尼，阻尼性能一 般是鋁合金的 15 倍、鋼的 60 倍。鎂合金具有高的導熱性能和散熱性能，其總體散熱性能優 于鋁合金。鎂合金具有優良的電磁屏蔽性能，常規商用鎂合金在 30-1500MHz 頻率范圍內的 電磁屏蔽效能一般可達 50dB 以上，明顯優于相同厚度的部分鋁合金。鎂合金具有良好的能 源特性，純鎂的理論儲氫量高達 7.6%，作為電池負極材料可以使電池具有很高的理論比容量 （2.22A?h/g），因此作為儲氫材料和電池負極材料展現出巨大的潛力。 因此，鎂合金應用的產業定位主要有汽車、軌道交通、建筑、3C、休閑和健康、軍口、 能源等重要行業。其中，交通工具、電子信息和建筑等行業對鎂合金零部件的需求近年來急 劇增加。作為我國獨特的戰略性金屬和新型結構材料，鎂在交通輕量化、新能源材料、環保 產業、消費電子、海洋工程、航空航天以及軍工配套、軍民融合等領域將發揮更大的作用。

1.2. 高端制造領域推動鎂基新材料產業發展廣闊空間

鎂產業鏈包含上游提煉、中游鑄造塑性及下游深加工。上游提煉主要包括鎂礦石的分離、 提煉，海水鹽湖提煉等，從含有鎂元素菱鎂礦、白云石等提煉出原鎂；中游鑄造塑性是將原 鎂轉化為鎂合金，再對鎂合金通過鑄造和變形的成型工藝以生產鎂合金合成型材與鑄件；下 游產業通過壓鑄對鎂合金進行深加工，形成能滿足下游特殊性能需求的鎂合金系列材料。

根據中國耐火材料行業協會資料，全球菱鎂礦下游主要應用為合金，涉及產業領域逐步 擴大。伴隨合金成型工藝不斷發展，，可生產合金性能更為優越，逐漸滿足更多應用場景需 求。同時，由于合金較高性價比，及上游資源的豐富儲量，其作為新興輕質材料在汽車、3C 和 航空航天領域的應用逐漸普及，目前全球新生產汽車方向盤骨架基本均采用合金為材料，伴 隨行業節能減排的要求提升以及材料行業迭代更新，行業發展前景廣闊。

2. 雙碳推動鎂冶煉工藝升級，降碳降能耗技術大勢所趨

20 世紀初世界原鎂產量的 80%由電解法生產，20%由熱還原法生產。90 年代后熱還原 法原鎂產量迅速增長，加之電解法的生產成本較高，國內外的電解法紛紛關閉。目前，世界 原鎂 80%由熱還原法生產，其中 90%以上由熱還原法中的皮江法生產。

鎂冶煉行業是一個高能耗的能源密集型行業。生產鎂的過程中會產生大量三廢，其單位 金屬的溫室氣體排放量是鋼鐵行業的 5 倍。早在 08 年發改委就發布了《鎂冶煉企業單位產品 能源消耗限額》并且該能源消耗限額強制性國家標準逐漸嚴格。2011 年發改委在《產業結構 調整指導目錄》中將鎂冶煉列入限制類名單。隨著我國提出“碳達峰、碳中和”目標和相關 環保政策，高能耗、高污染的工藝現狀與日益收緊的節能、環保政策之間的矛盾越發凸顯， 我國鎂冶煉行業提出了諸多機遇和挑戰。 二十世紀九十年代初，得益于豐富易取的原材料、低廉的勞動力和早期粗放的環保要求， 技術門檻相對較低的皮江法真空硅熱煉鎂工藝在我國得到推廣。皮江法是利用硅鐵(Si>75%) 還原煅燒后的白云石生產鎂。雖然皮江法煉鎂技術在過去的 20-30 年間取得了很大的進步， 但皮江法鎂冶煉技術存在的問題及挑戰還有很多：“三廢”排放多、熱還原反應生成金屬鎂的廢渣，仍未得到較好的處理，環保壓力大；能耗高、成本高；自動化、智能化水平低； 不能實現連續化、規?；?；資源綜合利用低。

鋁熱法

鋁熱法煉鎂作為一種高效、節能、環保的煉鎂技術，是在碳中和背景下真空熱法煉鎂的 發展方向之一。鋁熱法是采用鋁粉為還原劑的一種金屬熱還原法，鋁熱法煉鎂技術以氧化鎂 或白云石為原料以鋁粉為還原劑在真空條件下熱還原制取金屬鎂，同時副產輕質碳酸鈣和鎂 鋁尖晶石或鋁酸鈣水泥。生產過程中無廢渣、無廢水外排，環境友好。 鋁熱法解決了白云石煅燒尾氣排放問題；解決了鎂冶煉過程中還原渣的問題，實現了“廢 氣、廢渣”零排放。能減少鎂行業 50%土地的占用，還原物料總量減少 52％；實現了“廢氣、 廢渣”零排放；打造環保節能企業，清潔生產；有利于優化金屬鎂產業結構和我國鎂行業可 持續發展。

相較于皮江法，鋁熱法一方面能耗更低，去除鎂鋁尖晶石及輕質碳酸鈣產品后，噸鎂能 耗 0.561tce/t；另一方面碳排放更低，在清潔生產上更進一步。

單看得到金屬鎂的生產成本來說鋁熱法比皮江法更高，鋁熱法煉鎂得到金屬鎂的同時還 會得到輕質碳酸鈣和鎂鋁尖晶石產生收入，隨著產業化發展，未來鋁熱法成本有望持續降低， 具有成本優勢。

實際上由于改變生產方法需要新建生產線，年產 100kt 金屬鎂的生產線需建設投資 15 億 元，項目建設也需要 16~18 個月，并且需要鋪設輕質碳酸鈣和鎂鋁尖晶石的銷售渠道，鋁熱 法的使用規模暫不及皮江法。

真空碳熱還原法

真空碳熱還原煉鎂(VCTRM)工藝具有低成本、低能耗、低資源消耗、環保等優點，被認 為是一種理想的鎂清潔生產工藝。 真空碳熱還原相比于皮江法和電解法能耗分別降低了 42.9%和 27.5%。并且相比于皮江 法，碳熱法可處理的原料更廣，菱鎂礦和硅鎂鎳礦都可作為提取金屬鎂的原料。

碳熱還原煉鎂在成本和能耗方面都要低于皮江法，生產過程中冷凝鎂易燃易爆的問題目 前得到一定程度的解決，但是鎂蒸汽與 CO 發生逆反應污染冷凝鎂的關鍵問題制約了其工業 化應用。

再生鎂技術

鎂及其合金是易于回收的金屬，目前使用的鎂合金均可以回收。報廢鎂合金產品回收處 理技術，不僅對于減少環境污染、節約能源、降低成本、延長使用周期具有重要意義，也有 利于緩解鎂供給受限和下游需求大的市場矛盾。各地大型鎂加工企業也開始投入資金和技術 開發回收技術，像重慶鎂業股份有限公司為了開發鎂資源專門成立了萬盛鎂廠，其中一個很 重要的職能就是對壓鑄生產過程中的廢件及毛邊料和失效報廢鎂合金零部件進行回爐提煉， 生產出合格的再生錠，其成本和質量遠遠優于鎂礦產品。

天然氣替代煤炭作為鎂冶煉能源

天然氣較煤的利用效率更高,燃燒排放的 CO2、SO2、NOX 以及煙塵較少,可在節能減排 過程中發揮重要作用。噸鎂冶煉需約 1100m3 天然氣，1m3 天然氣與相應可替代的煤炭相比, 可節約能量 11%～73%,減排二氧化碳 47%～84%,氮氧化物 44%～95%,二氧化硫和煙塵近 100%。根據公司公告，云海金屬旗下五臺山云海、巢湖云海部分采用天然氣替代煤，有利于 降低能源成本。 總體看，雙碳背景下低碳技術及能源結構升級將加速推動鎂冶煉低碳環保工藝發展，具 有相應技術的企業將獲益于成本降低及得到更多市場機會。

3. 能耗雙控下行業供給端或將邊際收縮

3.1. 我國鎂儲量和產量全球第一，榆林產量全國第一

儲量方面，中國是世界上鎂資源最豐富的國家之一 全球鎂資源豐富，分布廣泛。根據亞洲金屬網數據統計，全球鎂金屬儲量龐大分布廣泛， 全球的菱鎂礦儲量達 240 億噸，多分布于中國、朝鮮、俄羅斯等地。

我國菱鎂礦所探明的儲量就有 27 處，主要分布在河北、遼寧、安徽、山東、四川、西藏、 甘肅、青海、新疆等 9 個省區，其中以遼寧省資源儲量最大，占全國總儲量的 85.62%，其次 是山東，占全國總儲量的 9.54%。儲量稍大的還有西藏、新疆和甘肅等省區。我國菱鎂礦的主 要資源特點是儲量相對集中，大型礦床較多；礦床類型較為單一，主要是積變質-熱液交代型 菱鎂礦；特別是遼寧省的礦石品質優良，一般 MgO 的含量都在 46%~47%。

產量方面，中國一直是全球主要原鎂供給國

2021 年全球金屬鎂產量為 103 萬噸，同比增長了 0.3%。我國原鎂產量 94.99 萬噸，同比 縮減 1.27%。中國之外的鎂產量，美國 4 萬噸，俄羅斯 2.4 萬噸，巴西 2.2 萬噸，以色列 1.83 萬噸，其他 0.5 萬噸。