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1. 概述
1.1. 镁及镁合金的特性
镁是常用金属中最轻的一种，是地壳中含量最丰富的元素之一，也是一种取之不尽，用之不竭的轻金属材料。它有许多优良的性能特点。
l 镁的密度为1.74g/cm3，是汽车轻金属材料中最轻的一种，为铝密度（2.78 g/cm3）的2/3，钛密度（4.5 g/cm3）的2/5，钢密度（7.8 g/cm3）的1/4。
l 镁合金相对比强度（强度与质量之比）最高。比刚度（刚度与质量之比）接近铝合金和钢，远高于工程塑料。
l 在弹性范围内，镁合件受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大一半，所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。
l 镁合金熔点比铝合金熔点低，压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当，一般可达250Mpa，最高可达600多Mpa。屈服强度，延伸率与铝合金也相差不大。
l 镁合金还有良好的耐腐蚀性能，电磁屏蔽性能，防辐射性能，可做到100%回收再利用。
l 镁合金件稳定性较高压铸件的铸造行加工尺寸精度高，可进行高精度机械加工。
l 镁合金具有良好的压铸成型性能，压铸件壁厚最小可达0.5mm。适应制造汽车各类压铸件。
1.2. 镁的应用领域
基于以上镁的特性, 镁的应用主要集中在铝合金生产、压铸生产、炼钢脱硫三大领域，还用在稀土合金、金属还原及其他领域。
l 由于镁的密度小，比强度高，并能与铝、铜、锌等金属构成高强度合金，因此，镁是重要的合金元素。世界上镁的最大消费领域是作铝合金添加元素。2002年世界主要地区原镁消费中，共用了14.56万吨镁生产铝合金，占原镁消费总量的40%；我国2003年共用2.1万吨镁作为铝合金添加元素，占消费总量的41%。一般来说，镁与原铝的消费比率约为0.4%。
l 2002年世界主要地区原镁消费中，压铸占35%。在镁压铸生产行业中，北美、拉美、西欧用量最多，因为汽车制造业促进了市场对镁需求量的增长。有关统计数字表明，在过去10年里，镁合金压铸件在汽车上的使用量上升了15%左右，而且这种发展趋势还会继续。
l 欧美、俄罗斯等地区和国家的不少钢厂都采用镁脱硫。2002年世界主要地区原镁消费中，5.73万吨用于炼钢脱硫，占总量的15.70%。我国2003年钢铁脱硫用镁8000吨，占总消费量的15.62%。使用镁粒的脱硫效果比碳化钙好，虽然镁的价格比碳化钙高，但其用量仅为碳化钙的1/6—1/7，镁脱硫总费用较碳化钙经济。一般来说，吨钢消耗镁粒0.4—0.5公斤，脱硫后含硫量0.001—0.005%。
l 使用镁牺牲阳极进行阴极保护，是一种有效的防止金属腐蚀的方法，镁牺牲阳极具有以下特点：防腐性能好、不需外加直流电源、安装后自动运行、不需维护、占地面积少、工程费用低、与外界环境不发生任何干扰。镁牺牲阳极广泛用于石油管道、天燃气、煤气管道和储罐；港口、船舶、海底管线、钻井平台；机场、停车场、桥梁、发电厂、市政建设、水处理厂、石化工厂、冶炼厂、加油站的腐蚀防护以及热水器、换热器、蒸发器、锅炉等设备。
l 在人体细胞内，镁是第二重要的阳离子，它能激活体内多种酶抑制神经异常兴奋性，维持核酸结构的稳定性，参与体内蛋白质的合成、肌肉收缩及体温调节。近代研究证实，动脉硬化、心脑血管病、高血压、糖尿病、白内障、妇女痛经、骨质疏松、抑郁症均与缺镁有关。镁在医药领域的应用越来越受重视。
随着市场对镁产品需求应用领域的不断拓宽，从航空、航天、汽车零部件、钢铁脱硫、合金压铸件、3C产品的广泛应用，到民用产品的不断研发，以及镁合金技术的进一步研究，镁产品的发展愈来愈显现出它独特的不可替代的优点。同时由于镁合金较好的加工性能、较强的机械性能、重量轻、韧性好屏蔽性好，特别是具有极强的回收性能，越来越受到人们的青睐。
1.3. 国外镁合金产业发展概况
在国外,镁及镁合金的应用已经有许多年的历史。 1808年在实验室制得纯镁，1886年镁合金在德国开始工业化生产，1930年德国首次在汽车上运用镁合金73.8Kg，1935年苏联首次将镁合金用于飞机生产，1936年德国大众用压铸镁合金生产“甲克虫”汽车发动机传动系统零部件，1946年达到单车镁合金用量18Kg，1938年英国伯明翰首次将镁合金运用到摩托车变速箱壳。后来由于镁的价格上升才停止了使用。80年代初，由于采用新工艺，严格限制了铁、铜、镍等杂质元素的含量，使镁合金的耐蚀性得到了解决，同时成本下降又大大促进了镁合金在汽车上的应用。从90年代开始，欧美、日本、韩国的汽车商都逐渐开始把镁合金用于许多汽车零件上。
由于镁合金用作汽车零部件通常表现出很多优点, 如：
l 提高燃油经济性综合标准 ,降低废气排放和燃油成本，据测算，汽车所用燃料的60%消耗于汽车自重，汽车每减重10％，耗油将减少8—10%；
l 重量减轻可以增加车辆的装载能力和有效载荷,同时还可改善刹车和加速性能；
l 可以极大改善车辆的噪音、振动现象。
l 镁合金具有的非常优异变形及能量吸收能力大大提高了汽车的安全性能；
l 镁合金压铸件具有一次成型的优势，可以将原来多种部件组合而成的构件一次成型，这种代替众多单个部件的方式可以大大提高生产率，同时还能达到减少制造误差和装配误差，减少部件间的摩擦和振动，降低车辆杂音作用。
所以镁作为实际应用中最轻的金属结构材料，在汽车的减重和性能改善中的重要作用受到人们的重视。通用汽车和福特汽车公司预计在今后的20年内每辆汽车的镁合金用量将从目前的3公斤提高到100公斤。
另外镁合金在电器和家电, 3C以及航空航天领域在国外也有很大的消费量.
1.4. 国内镁合金发展概况
我国具有丰富的镁资源，原镁产能、产量和出口均居世界首位。在镁和镁合金的研究和应用领域，我国与欧美等发达国家之间的差距还相当大：一方面，我国的原镁质量差，镁合金锭的质量也不尽如人意，出口缺乏竞争力，作为结构材料应用的镁在国内的消耗量又很少，只能作为初级原料低价出口，属典型的资源出口型工业；另一方面，我国对镁合金的研究和应用更显薄弱。因此，如何利用我国的镁资源优势，将镁的资源优势转变为技术、经济优势，促进国民经济发展、增强我国镁行业的国际竞争力，是摆在我国镁行业面前的迫切任务。
2. 镁业在我国发展的外部环境
2.1. 相关政策法规的影响
2.1.1. 鼓励政策
l 进出口政策: 从国家2004年及最近颁布的有关对于镁业发展的政策可知, 由于中国是镁资源大国, 产量的70%用于出口, 所以从出口退税和相应的进出口政策来讲, 国家一直是支持镁业发展的. 如商务部发布2004年第66号公布，公布《限制进口类可用作原料的废物目录》（第三批）。自2005年1月1日起施行。该目录中包括镁废碎料(8104.2000)，钨废碎料（8101.9700）、钛废碎料（8108.3000）。之所以增加镁碎废料的进口, 有关分析人士认为中国是镁出口大国，原料并不短缺，但随着镁合金的出口量的增加，以及全球镁应用量的增长，废工业废料处理逐渐成为国外用户面临的新问题。一定程度上影响了镁的应用。因此，主动回收废镁成为中国镁企业进一步扩大市场的一种策略。
l 出口退税方面: 国家一直维持镁产品的出口退税率在13%的水平, 也证明国家对镁产品的出口是大力支持的, 而与此同时国家为了“抑制部分高耗能、高污染、资源性产品出口增加”, 从5月1日起对部分钢材出口退税率下调到11％，将煤炭、钨、锌、锡、锑及其制品出口退税率下调到8%，取消稀土金属、稀土氧化物、稀土盐类、钼矿砂及精矿、轻重烧镁、氟石、滑石、碳化硅以及部分木材初加工产品的出口退税。下附镁产品出口退税率附表
l 国家产业发展规划: 同时“镁合金开发应用及产业化”项目已被确定为我国“十五”科技攻关重大项目也表明了国家在二十一世纪初对该产业的支持。其规划涵盖了镁合金原料开发、装备工艺改进、产品开发、应用示范到市场开拓整个产业链。在中华人民共和国科学技术部于2002年4月2日以国科发计字[2002]86号文正式批复“镁合金开发应用及产业化”项目中指出，镁作为最轻的工程金属材料，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。通过镁产业链上的关键技术攻关及应用示范，推动镁合金制品在交通工具、通讯、计算机及其他领域的应用，将提升镁行业技术水平，促进我国镁资源优势向经济优势转化。
2.1.2. 限制政策
但也要看到, 尽管国家对金属镁的发展是大力支持的, 但由于近年来的投资热, 镁行业的高能耗和对环境的污染性, 国家也对该产业加强了监管力度.
l 信贷政策: 首先, 国家发展和改革委员会、中国人民银行、中国银行业监督管理委员会于二○○四年四月三十日以〖发改产业[2004]746号〗发布了“关于进一步加强产业政策和信贷政策协调配合,控制信贷风险有关问题的通知”。 通知要求各级发展改革委（计委）、经贸委（经委）及相关金融机构对《当前部分行业制止低水平重复建设目录》所涉及的企业要立即组织调查，分类排队，区别不同情况进行处理。“镁冶炼项目”被列入有色金属行业限制类目录。列入限制类目录的企业原则是：生产能力严重过剩，新上项目对产业结构没有改善；工艺技术落后，已有先进、成熟工艺技术替代；不利于节约资源和保护生态环境及法律、法规规定的限制投资的项目。 通知指出，对于限制类目前所涉及的建设项目，各级投资主管部门要立即停止审批，拟建项目一律停止建设；在建项目暂停建设,由各级投资主管部门牵头进行清理整顿，区别对待，分类处理；在清理整顿期间，各金融机构要停止给予新的各种形式授信支持。所以国家已经在工艺, 产业结构, 能源利用和环保的角度, 对镁业新上项目提出了更高的要求, 并在信贷融资方面加强了监管.
l 环保政策: 另外, 随着国家对环境污染治理的立法管理, 也要求全国各地对新上项目环境污染问题加强监管. 如5月23日至30日，内蒙古自治区环保局、工业办和监察厅联合对晋陕蒙宁交界地区的鄂尔多斯市、乌海市、阿拉善盟、乌兰察布市的高载能企业进行抽查，验收这些企业的污染治理情况，治污不达标企业将被强制关停。同时追究相关责任人的责任，此次检查结果将与地方政府的年度政绩考核挂钩。所以乌海市中润镁业项目的环境治理情况, 也应给予重点关注.
2.2. 技术环境
2.2.1. 镁生产方法简介
根据资源和种类不同，生产镁的种类有两大类，即氯化熔盐电解法和热还原法。
l 电解法
氯化熔盐电解法包括氯化镁的生产及电解制镁两大过程。该方法又可分为以菱镁矿为原料的无水氯化镁电解法和以海水为原料制取无水氯化镁的电解法。其中后者以最大的难点是如何去除MgCl2.6H2O中的结晶水，生成MgCl2.3/2H2O。但MgCl2.3/2H2O在空气中加热时很容易发生水解反应，生成不利于电解过程的杂质，如Mg(OH)2。电解法生产镁的工艺很多，但基本原理相同，其中最有代表性的有DOW工艺、I.G.Farben工艺、Magnola工艺等。
l 热还原法
根据还原剂不同，又分为硅热法、碳化物热还原法和炭热法，其中后两种在工业上较少采用。硅热法又分为外热法和内热法。采用硅铁还原氧化镁生产金属镁的工艺有Pidgeon工艺(皮江法)和Magnetherm工艺。皮江法工艺属于外热法，马格内姆工艺属于内热法，根据生产的连续性又分为间歇式和半连式。皮江法工艺和马格内姆工艺应用极为广泛。
2.2.2. 皮江法工艺炼镁
1941年加拿大科学家皮江(L.M.Pidgeon)教授发明了一种硅热还原炼镁工艺，称为Pidgeon工艺。皮江法生产金属镁是以煅烧白云石为原料、硅铁为还原剂、萤石为催化剂，进行计量配料。粉磨后压制成球，称为球团。将球团装入还原罐中，加热到1200℃，内部抽真空至13.3Pa或更高，则产生镁蒸气。镁蒸气在还原罐前端的冷凝器中形成结晶镁，亦称粗镁。再经熔剂精炼，产出商品镁锭，即精镁。
皮江法炼镁主要化学反应式为：
l 白云石在回转窑或竖窑中煅烧：
l 在还原罐中的还原反应
皮江法炼镁生产工序为:
l 白云石煅烧：将白云石在回转窑或竖窑中加热至1100～1200℃，烧成煅白（MgOCaO）。
l 配料制球：将煅白、硅铁粉和萤石粉计量配料、粉磨，然后压制成球。
l 还原：将料球在还原罐中加热至1200+10℃，在13.3Pa或更高真空条件下，保持8～10小时，氧化镁还原成镁蒸气，冷凝后成为粗镁。
l 精炼铸锭：将粗镁加热熔化，在约710℃高温下，用溶剂精炼后，铸成镁锭，亦称精镁。
l 酸洗：将镁锭用硫酸或硝酸清洗表面，除去表面夹杂，使表面美观。
l 造气车间：将原煤转换成煤气，作为燃料使用。直接使用原煤的镁厂没有造气车间。
由以上生产方法可知: 该工艺投资少，产品质量高，但不能连续化生产、成本比电解法的高。所以原材料-白云石及硅铁和能源-煤气的充分供应将是采用该工艺的必要条件. 加拿大、中国和印度均建有采用Pidgeon工艺生产镁的大厂，特别是近年来国内很多大中小型企业均采用Pidgeon工艺生产镁，使原镁产量急剧增加。
2.2.3. 国家"十五"科技攻关重大专项"镁合金开发应用及产业化" 简要介绍
在镁业技术领域国家大环境来讲, 国家"十五"科技攻关重大专项"镁合金开发应用及产业化"对我国镁业的发展产生重大的影响, 项目启动以来，吸引各方面资金近6亿元，31家科研院所和企业共同投入镁合金的研究开发及产业化工作，包括中国科学院金属研究所、北京有色金属研究总院、清华大学、上海交通大学、东风汽车公司、中国一汽集团公司、成都发动机（集团）有限公司、力劲科技集团等在内的4个研究院所、7所高校，20家企业直接参与了项目实施。目前已经形成从高品质镁合金生产、镁合金关键装备与工艺，交通领域和3C产品镁合金应用产品开发、生产到产业化环境与示范基地建设的一条完整的产业链，初步形成我国镁合金高新技术产业。通过该项目的实施，培育新建了十几家有关镁合金制品的股份制公司，建立了一批镁合金产业化基地。
项目主要内容:
l 研究开发青海盐湖水氯镁石制取无水氯化镁新技术，杂质总量（NacL+KcL+MgSO4）≤0.5％；开发先进的皮江法炼镁关键技术，还原周期≤9小时，料镁比≤5.9，还原罐寿命≥6个月，培育2～3个年产万吨级的高品质镁合金原料产业化示范基地，研究开发出高性能镁合金及挤压产品的关键技术。
l 研制开发出镁制品成型所需的关键装备，包括100T、280T、400T、630～2000T系列冷室机和热室机共8种规格（其中前三年开发5种），实现产品系列化、功能多样化、控制智能化。
l 突破交通、3C类电子产品开发和生产过程中的熔铸、成型及表面处理、回收利用等关键技术难题；开发出汽车变速箱壳体、方向盘骨架等零部件，各项性能达到相关标准，使我国自主开发的轻型汽车用镁合金达到10公斤/辆以上，部分国产摩托车实现镁合金用量4～6公斤/辆；开发出以镁合金为主要结构材料的镁合金电动摩托车；在家电、通讯及电子信息等行业镁合金应用产品超过30种、500万件，其中壁厚达0.8mm，成品率达75％以上。提高高附加值镁产品出口比例。
l 建立6～8个材料加工、应用及高附加值产品生产、开发、产业化应用和出口示范基地，力争形成新材料、新工艺、新技术、新装备专利30余项。
l 培养一批镁合金研究及产品开发应用优秀人才，建立2～3个研究开发基地，建立并完善镁及镁合金制品的标准体系和数据库，完善分析检测手段。
l 研究制定我国镁合金产业发展战略。
该项目已经于2003年底前完成。
3. 投融资体制分析
据统计，中国目前现有原镁生产企业100余家，其中年生产能力3000吨规模以上的有22家，1000-2000吨有50余家。大多数企业均采用硅热法生产，生产企业数量多，小而分散，技术落后，环境污染严重。可见国内镁行业存在严重的结构性矛盾，急需进行产业结构调整和升级。 2000年以来国际上的反倾销和市场的不利形势迫使有些企业改变经营思路，改变产品生产与出口结构，适应了市场，而另一些企业由于种种原因而倒闭或处于半停产状态；与此同时由于受到政府、研究部门的关注和支持，国内镁行业相应掀起了研发应用热。如科技部已结合西部开发，把镁资源综合利用和镁材料开发当作十五"期间高新技术及产业化发展的重要领域，在镁原材料生产、汽车用镁合金、电子材料等方面确定重点科技攻关课题，其他的研究计划也积极支持镁领域的研究，加快科研开发的进程，这样以期通过产品结构调整，拉动内需，解决现存的众多问题。政府对镁工业的可持续发展也提出了较高的要求，一些企业由于污染严重而被勒令停产改造，且规定了达标的最后期限，届时不达标企业将被迫退出市场，因此近几年中国镁行业通过技术进步和强化管理，在节能、降耗、降低成本方面取得了良好进展.
另一方面, 大量的国外镁业企业及台湾香港相关企业进入中国镁业市场投资建厂, 解决了国内企业在资本, 管理和技术方面的问题, 如挪威海德鲁就是国外500强企业之一在国际镁业市场占有重要的地位.
4. 市场及竞争风险分析
4.1. 市场供需情况及预测
4.1.1. 中国镁资源、原镁生产与消费现状
中国镁资源十分丰富，已探明菱镁矿储量约27亿吨，白云石储量40亿吨以上，青海柴达木盆地的33个盐湖中共含镁盐约31.5亿吨。青海盐湖钾镁资源的开发利用已被列入西部大开发的重大产业项目，计划建成年产5万吨镁合金的工厂。1957年，我国引进前苏联菱镁矿氯化电解工艺，在抚顺铝厂建设3000t/a的镁车间并投产，中国开始有了镁工业。自1986年开始中国皮江法炼镁工业在市场的拉动及竞争下迅速发展起来，1992年变为镁净出口国。1990-2003年中国镁产量、消费量及消费结构如表1、表2所示。目前我国镁的产能已占全球的3/4，原镁产量占全球产量的40%以上，其中80%以上作为初级原材料低价出口，主要是我国镁深加工能力薄弱。但我国台湾地区镁合金产业发展迅速，目前已有30多家企业采用国际先进的装备生产电子产品的配件。
表一: 1990-2003年中国镁产量及消费量（万吨）
从以上表格可以清楚的看出尽管我国镁的消费量大量增长从2000年的2.55万吨增加到2003年的5.12万吨(增长了1倍), 但同期我国镁产量达到了35.4万吨, 所以大部分产品仍以出口为主.
表二: 中国镁的消费结构
从以上表格可以清楚的看出国内镁消费量增幅分别为铝合金(03年比00年增长108%); 铸件(03年比00年增长155%); 炼钢脱硫(03年比00年增长627%).
4.1.2. 国内外镁合金市场潜力分析
由以上表格可知, 可见中国大陆内需应用镁合金压铸件(应用于汽车工业)的市场令人瞩目，预计交通工具产业镁合金用量2005年和2010年的需求量分别为3.55万吨和17.64万吨，与2000年的用量3400吨相比，增幅分别为10.4倍和51.9倍。
至于电子产业的3C产品，预计2005年应用镁合金达到1.62吨，2010年达到3.15吨。除这两大产业外，其它产业的用量也将迅速增长。从出口外供的市场前景来说，全球对镁合金铸件的用量更加可观，因此，不论大陆内需，还是出口外供，镁合金的应用前景都令人鼓舞。
4.2. 行业现有竞争状况及竞争力分析
4.2.1. 镁业的SWOT 分析
下表是我们对中国镁业的一次SWOT分析，反映了中国镁业与国外相比较的优势、劣势、机会以及威胁。
表三: 中国镁业的SWOT分析
4.2.2. 目前竞争状况简介
由于俄罗斯镁业销售重心的转移，以及死海镁厂生产的困境，加上挪威原镁产能的关闭，欧洲和日本两个市场将有大约5万吨左右的市场空缺，而中国镁大量闲置和新建的产能会弥补这一空缺，这部分市场将更多地被国内具有一定规模的企业得到。对于价格，我们已经看到了目前市场 的一些供需基本面。欧洲和日本新增的纯镁市场为大约5万吨，合金市场全球增长量(未来10年，据估计该市场平均增长率超过10％)将在1 ～3万吨左右，而国内产能理论上完全可以满足这一需求量增加的，且绰绰有余。就近期来看，在欧盟取消反倾销税后，中国、俄罗斯、以色列的镁价格将继续寻找平衡点，如果市场平稳发展，没有突然产量增大和价格打压的情况下，完全可以在1800～2000美元／吨的价格达到平衡。但由于这个价位对西方来讲是刚好赢利的，对国内企业来讲则是“暴利” 的，就会刺激国内更多的产能恢复产出，而传言的西方库存，特别是欧洲市场近期库存对市场的打压，已使价格迅速下滑，这个过程远远快于价格上升的速度。但我们也相信，随着新一轮价格下降之后，产能会进一步集中，利用价格上升区间的资金积累或良好信用，一些企业集团会脱颖而出，渐渐形成半垄断出口的状态，一些中小企业将在这次产能调整中处于不利地位。
4.3. 进入退出壁垒分析
镁业投资根据采取的工艺和规模不同, 行业进入壁垒也不尽相同, 采取电解法及规模在1万吨/年以上的镁业企业属于技术密集型和资金密集型企业，具有较高的进入壁垒。但在我国，由于白云石等矿产资源丰富, 大量企业采用皮江法制镁, 该法具有前期投资少但生产成本高的特点, 因此进入的门槛并不高, 特别是众多小型企业不足额支付环保成本，在这种不规范的体制下，小型企业的进入壁垒更不高。
5. 结语
环保、节能是21世纪人类社会可持续发展的重大战略要求，在这种背景下，金属镁及其合金受到人们的极大关注。中国镁资源的储量全球最大，目前镁的产量、出口量均为世界第一，冶炼成本也是世界最低。为了能在迅猛发展的镁合金市场占据主导地位，“镁合金开发应用及产业化”项目已被确定为我国“十五”科技攻关重大项目。其规划涵盖了镁合金原料开发、装备工艺改进、产品开发、应用示范到市场开拓整个产业链。
总体上说，镁在中国的生产具有良好的经济性和竞争性，随着国内外对镁产品特别是镁合金产品的需求的快速增长, 未来几十年是我国镁合金生产和消费的高速增长期，镁合金深加工技术开发与产业结构调整是发展我国镁工业的必然之路。随着我国加入WTO，我国汽车、通讯和电子业将面临十分严峻的形式，同时也为镁合金制品品质的提升和镁产业结构调整提供了更大的机遇。因此，镁工业进一步发展的目标是全球化多层次高品质镁合金制品的开发和制造，为实现这一目标，除了要加强现有镁合金技术的产业化工作，同时要在镁应用基础研究方面加大投入，进一步挖掘镁材料的性能潜力，拓宽镁的应用领域。
