无水氯化8868体育网页版登录镁怎么生产？

　　中国是全球镁资源最丰富的国家，包括储量惊人的矿石镁和盐湖镁。其中，矿石镁最集中的辽宁省营口市下辖的大石桥市，被誉为“中国镁都”。该市镁矿资源的总探明储量为44.56亿吨。其中，菱镁矿总探明储量30.06亿吨，保有储量29.19亿吨。2002年12月，大石桥市被国家科技部确立为国家镁质材料产业化基地，2005年4月，被中国耐火材料行业协会授予中国镁都---大石桥“全国镁质耐火材料生产和出口基地”称号。目前，全市拥有各类镁产品企业570多家，年产各种镁制品700多万吨，高品级镁制品的种类、产量、出口以及镁制品企业装备水平、创新能力均居全国第一位。

　　我国盐湖中的镁资源丰富，但是由于受地区经济和技术的限制，盐湖中资源综合利用程度仍较低。例如青海盐湖资源的开发主要以生产钾肥为主，每产1吨氯化钾副产8～10吨氯化镁。几十年来随着氯化钾生产规模的不断扩大，产生的氯化镁卤水也不断增加。目前察尔汗盐湖氯化钾年生产规模约 300 万吨，副产氯化镁约2400-3000万吨，作为氯化镁初级产品年销售约30-50万吨，大量的氯化镁没有利用，基本都是作为废液，用管道和渠道排放返回到盐湖中，导致镁盐的局部增浓，这不仅造成了资源浪费，而且在一定程度上破坏了盐湖的资源结构，影响盐湖钾资源的持续开发利用。而青海盐湖镁资源品位高，储量大，易于开采，是非常宝贵的资源，青海柴达木盆地盐湖已探明氯化镁储量48.2亿吨，其中察尔汗盐湖氯化镁储量40.6亿吨。但由于历史原因和技术限制，长期以来对盐湖镁资源的利用重视不够，对盐湖镁资源的开发只停留在初级阶段，因此，结合镁资源的特点，开发新型的节能技术生产高附加值的镁产品(包括但不限于：无水氯化镁、金属镁等)，以满足市场需求，促进镁资源优势转化为经济优势是我国镁业的发展方向，同时也是可持续发展保护环境和节能减排的需要。

　　2008年，青海盐湖工业股份有限公司引进挪威海德鲁公司技术，启动实施了以年产10万吨电解金属镁装置为核心的金属镁一体化项目。项目建成后，金属镁装置4个主生产单元中，除卤水精制、电解、铸造3个单元可稳定运行外，关键核心的氯化镁脱水单元由于受气候、海拔、原料来源、HCl循环途径等诸多因素影响，装置未能实现稳定生产，严重制约了后续金属镁装置的稳定运行和达标达产。氯化镁脱水这项“卡脖子”核心技术一直是世界性难题。

　　由于受限于电解镁的原料供应与质量缺陷，中国目前仍依赖高耗能、高碳排放量的皮江法。该技术路线至今仍占据全球原镁生产量的85%-90%。其中国内金属镁将近50%产能，都来自陕西榆林的府谷县。据统计，2021年陕西省榆林市府谷县的原镁产量约45万吨，占全国年产量的50%。2020年底由榆能集团等牵头组建的陕西榆林镁业（集团），旗下共有金属镁生产企业20家，金属镁总产能55万吨/年，兰炭总产能1650万吨/年，硅铁总产能55万吨/年。

　　采用电解法将无水氯化镁电解生产金属镁的技术路线，是最有前途的氯化镁资源加工利用的途径。以青海省为代表的西部地区拥有丰富的光伏、光热和风能等可再生能源，能够为电解镁等高耗能产业提供大量廉价电力。实现大规模电解镁产业最关键的要点是将含有结晶水的氯化镁原料，低成本制备成符合电解镁产业需求的无水氯化镁。但现有工艺技术路线，存在产线投资巨大、能耗高、生产成本高昂、无水氯化镁的脱水不彻底，产品质量稳定性差等问题，导致高品质无水氯化镁的产能不足，严重制约了电解法金属镁的产能达成。也限制了青海镁业年产十万吨电解镁生产线的达产。

　　电解法与皮江法相比，具有能耗低、连续化生产、机械化和自动化程度高、生产指标高等优点，具体数据对比如下表所示：

　　通过上述数据对比，与皮江法相比，电解法制备金属镁，产生的废渣少而且可综合利用，原料中镁的回收率高达96%，副产的氯气也可以用于PVC等行业，几乎是物尽其用，而且温室气体CO2排放量低，极大地降低了生产过程中对环境的污染，实现了绿色生产。目前，国外80％以上的金属镁都是采用电解法生产的。因此，采用盐湖卤水中廉价的水氯镁石(MgCl2·6H2O)或光卤石（KCl·MgCl2·6H2O）为原料，经脱水制备无水氯化镁，然后采用电解法生产金属镁，将是我国镁冶金发展的根本出路。

　　电解法制备金属镁的关键问题之一是要有高效稳定的生产工艺提供优质的、低成本的无水氯化镁原料。在无水氯化镁的制备的现有技术路线中，有气体保护加热脱水法、‚有机溶剂蒸馏与分子筛脱水法、ƒ氯化镁复盐及络合物分解脱水法和„氧化镁高温碳还原氯化等工艺。其中，气体保护脱水需要大量的氯化氢气体，能耗大，高温下设备腐蚀严重；有机溶剂蒸馏法则存在有机试剂和氯化镁的分解，无水氯化镁产品含有大量的碳和氧化镁8868体育网页版登录，无法作为电解原料；氯化镁复盐及络合物分解脱水法，主要合成六氨氯化镁，进而分解制备无水氯化镁。该方法若以水合氯化镁为原料，则电解制镁产生的氯无法循环使用。若以镁的氢氧化物或氧化物为原料，在制备工艺中即要用到强腐蚀性的盐酸又要用到氨，增大了对环境的危害性。这几种工艺的技术要点和工艺缺陷如下表所示：

　　青海柴达木盆地，特别是察尔汗盐湖蕴含极为丰富的氯化镁资源和光热资源。据介绍，青海清洁能源资源优势显著，光伏资源理论可开发量35亿千瓦，位居中国第一，且光伏发电成本中国最低；风能技术可开发量7555万千瓦，位居中国前列，尤其是低风速风电开发潜力巨大；可用于清洁能源开发的荒漠化土地资源达10万平方公里以上。

　　青海盐湖工业股份有限公司（证券代码SZ.000792）是青海省国有资产监督管理委员会管理的省属大型上市国有企业，主要从事化学原料及化学制品制造。公司位于青海省格尔木市，系中国钾肥制造行业排头兵企业，拥有500万吨/年钾肥生产能力，产能位列全球第四位。

　　过去几年，国家工信部、科技部与青海省科技厅等联合组织开展了技术攻关。先后于2019年组织行业协会、有关企业等专家对青海盐湖股份无水氯化镁脱水工艺开展了系统诊断，并进行了验证性试车，根据试车结果研究制定了整改方案；2021年6月，青海省科技厅设立专项，实行“揭榜挂帅”，征集脱水线改造方案，对青海盐湖镁业有限公司一条脱水线（共有六条脱水线年改造完成并试生产。但从公告情况来看，现有工艺技术路线仍未跳出现有技术的框架，很难实现飞跃性的改进与提升。

　　青海盐湖工业股份有限公司 关于“揭榜挂帅”技术解决方案首轮筛选结果的公示，网址：

　　上述公示中列在第13排的“光卤石经甲酸镁途径制备电解用无水氯化镁的中试工艺研究”是由哈尔滨工业大学（深圳）与深圳市美凯特科技有限公司联合团队申报的，已经通过两轮专家评审与远程答辩。我是该工艺技术路线的主要发明人。

　　我们预计：一旦盐湖卤水制备电解用无水氯化镁的工艺技术实现突破，必将推动中国金属镁产业的新一轮快速发展。而金属镁的产能快速放大，又将进一步推动下游产业的快速发展。包括但不限于：1、大规模量产镁合金压铸类产品；2、用于生产稀土镁合金；3、用于炼钢环节的铁水脱硫；4、促进金属钛等高附加值金属材料的规模化生产；5、促进可循环使用的建筑用镁合金模板的应用普及。

　　其中，镁合金是目前实际应用中最轻的金属结构材料,具有密度低、比强度高、比刚度高、减震性高、易加工、易回收等优点，加上其良好的电磁屏蔽能力,阻尼减震性好,易切削加工性和可再生利用性等优异性能,在航空航天、军工、电子通讯、交通运输等领域有着巨大的应用市场，特别是在全球铁、铝、锌等金属资源紧缺大背景下，镁的资源优势、价格优势、产品优势必将得到充分发挥，使得镁合金成为一种快速崛起的工程材料。

　　然而,镁合金存在室温强度不高,高温强度低,抗蠕变性能差等缺点,又严重阻碍了镁合金的广泛应用。稀土镁合金，泛指含有稀土元素（rare earth）的镁合金，日益受到重视。研究表明：将稀土元素加入镁合金中能够提高其力学性能,抗蠕变性能及耐腐蚀性能，增强其耐热性。其中，稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土元素(Rare Earth)，或简称稀土(RE或R)。由于大部分稀土元素与镁的原子尺寸半径相差在±15%范围内，在镁中有较大固溶度，具有良好的固溶强化、沉淀强化作用；加入稀土元素可以有效地改善镁合金组织和微观结构、提高合金室温及高温力学性能、增强合金耐蚀性和耐热性等；稀土元素原子扩散能力差，对提高镁合金再结晶温度和减缓再结晶过程有显著作用；稀土元素还有很好的时效强化作用，可以析出非常稳定的弥散相粒子，从而能大幅度提高镁合金的高温强度和蠕变抗力。因此在镁合金领域开发出一系列含稀土的镁合金，使它们具有高强、耐热、耐蚀等性能，将有效地拓展镁合金的应用领域。

　　以军工领域为例，以稀土钕为主要添加元素的ZM6铸造镁合金已用于直升机减速机匣、歼击机翼肋及30kW发电机的转子引线A合金广泛应用于飞机、导弹部件的生产，如美洲虎攻击机的座舱盖骨架，超黄蜂直升机的前起落架外筒和轮彀等。中航与有色金属总公司联合研制的稀土高强镁合金BM25已代替部分中强铝合金，在歼击机上获得应用。长春应用化学研究所研发成功的MB26富钇镁合金已用于国产歼7和轰炸机飞机的受力构件上。航空航天领域对合金高温力学性能及合金高温性能的要求使稀土镁合金在此领域应用广泛。WFM3、WE54广泛应用于新型航空发动机齿轮箱和直升机变速系统中。此外，EQ、Ez系列合金也广泛应用于飞机部件，如座椅、踏板、轮子等。

　　以高端钛材为例：中国拥有储量极为丰富的钛铁矿等矿产资源。而要把这些初级资源加工成高附加值的钛材，至少需要经过以下步骤。一、将钛铁矿中的生铁分离后，钛渣与氯反应变成四氯化钛；二、用镁热还原法生产海绵钛。具体是将四氯化钛提纯后，加到密封的不锈钢罐中，充以氩气，使它们与金属镁反应，就得到“海绵钛”；三、将多孔的“海绵钛”放在电炉中高温熔化成液体，才能铸成钛锭，继而加工成钛材……

　　综上所述，中国拥有全球最为丰富的镁资源和稀土资源，既是镁及镁合金的生产大国，又是稀土的生产大国，在利用丰富的稀土资源，推动稀土镁合金的发展方面具有独特的优势。充分利用稀土元素独特的物理和化学性质，进一步提高和改善镁合金的综合性能，特别是耐高温、高强度镁合金的开发，使镁合金的优良性能得到充分发挥，以满足汽车工业、通讯电子业、航空航天等领域对高品质高性能镁合金的需求，扩大镁合金的应用范围，将是稀土镁合金的重要研究方向和产业化发展方向。

　　上图是我率先提出的，以青海、新疆和西藏等西部地区丰富的太阳能与风能等可再生电力资源，与当地盐湖卤水中分离出来的氯化镁、氯化钠的电解技术结合，通过对光热风能资源的开发和盐湖资源深度加工利用，实现绿色电力与盐湖资源全面开发的新蓝图。该蓝图暂未包括已经成熟的氯化钾生产工艺，也未包含以甲酸镁和甲酸锂高效分离为特征的镁锂分离新技术。仅供业界参考。

　　如果上述宏伟蓝图得以逐步达成，我国金属镁的年产量将有望从目前的100万吨，逐步提高到200万吨（2030年碳达峰）和500万吨（2060年碳中和）。并为下游的新能源汽车、航空航天等产业带来每年数千亿元的GDP增量。