編者按：在第70屆國際鎂業(yè)大會(huì)上，中國工程院院士、陜西省鎂業(yè)集團(tuán)董事徐德龍結(jié)合陜北地域能源特點(diǎn)，通過分析陜北煤化工與金屬鎂冶煉高效聯(lián)產(chǎn)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式、陜北(煤炭)山西(白云石)特色物流組織形式、陜北金屬鎂低成本冶煉市場潛力，科學(xué)論證了陜西省發(fā)展金屬鎂產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢，提出轉(zhuǎn)變陜西省金屬鎂行業(yè)發(fā)展模式的出路在于科技進(jìn)步，而科技進(jìn)步的方向是低碳、規(guī)?；?、節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng)濟(jì)。
優(yōu)在獨(dú)特
身兼西安建筑科技大學(xué)校長、陜西循環(huán)經(jīng)濟(jì)學(xué)院院長、陜西省鎂業(yè)集團(tuán)董事的徐德龍?jiān)菏恐赋?，金?a href=http://nicastaneda.com target=_blank class=infotextkey>鎂比重小，比強(qiáng)度、比剛度高，導(dǎo)熱導(dǎo)電性能好，具有很好的電磁屏蔽性能、減振性、切削加工性，以及加工成本低、易于回收等優(yōu)點(diǎn)，被國內(nèi)外材料專家譽(yù)為21世紀(jì)最具開發(fā)和應(yīng)用潛力的綠色工程材料。
“我國鎂資源儲(chǔ)量居世界第一位，特別是陜西省金屬鎂產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢非常明顯。”徐院士強(qiáng)調(diào)。據(jù)他介紹，我國鎂資源儲(chǔ)量約占世界總儲(chǔ)量的22.5%。2012年，我國金屬鎂產(chǎn)量達(dá)到69.8萬噸，占全球的85%。其中，陜西省金屬鎂產(chǎn)量為31.67萬噸，約占全國總產(chǎn)量的43%，為國內(nèi)第一大原鎂產(chǎn)區(qū)。全省共有涉鎂企業(yè)51家，主要分布在榆林市府谷、神木兩縣，其獨(dú)特的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈模式奠定了其在業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先地位。
徐德龍認(rèn)為：“相對(duì)于現(xiàn)階段我國鎂冶煉工業(yè)大多采用的皮江法煉鎂工藝來說，陜北煤化工與金屬鎂冶煉采用高效聯(lián)產(chǎn)模式，可大幅降低能耗，實(shí)現(xiàn)資源的充分利用和清潔生產(chǎn)，同時(shí)使陜北地區(qū)金屬鎂生產(chǎn)成本比同行低3000元/噸，具有很強(qiáng)的市場競爭優(yōu)勢。”皮江法煉鎂工藝采用外部加熱還原罐間斷生產(chǎn)，由此產(chǎn)生的問題包括：資源、能源消耗大;環(huán)境影響大，“三廢”(廢渣、廢水、廢氣)治理費(fèi)用高;勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)環(huán)境差。而根據(jù)陜北地區(qū)煤種豐富和性能優(yōu)良的特點(diǎn)，開發(fā)出的中溫煤干餾(蘭炭)生產(chǎn)技術(shù)，脫去了煤中的揮發(fā)分，可生產(chǎn)出強(qiáng)度好、發(fā)熱量高的蘭炭，并副產(chǎn)荒煤氣、煤焦油，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤炭的分質(zhì)分級(jí)利用。同時(shí)，利用蘭炭副產(chǎn)的荒煤氣作燃料生產(chǎn)純鎂，構(gòu)建了煤化工與金屬鎂生產(chǎn)有機(jī)結(jié)合的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈模式。其中，蘭炭可用于生產(chǎn)硅鐵和電石，硅鐵可用作生產(chǎn)金屬鎂的還原劑，荒煤氣可用作冶煉金屬鎂的燃料或者發(fā)電，鎂渣等工業(yè)廢料可用于生產(chǎn)免燒磚、微膨脹鎂特種水泥等建筑材料。
技在出新
徐院士同時(shí)指出：“雖然陜北神府地區(qū)金屬鎂的開發(fā)具有一定優(yōu)勢，但在節(jié)能降耗、治污減排等方面存在一些問題。這些問題要從根本上得到解決，必須依靠創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、高新科技和科學(xué)管理，特別要通過科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)陜北地區(qū)金屬鎂冶煉技術(shù)徹底變革。”
他從專業(yè)技術(shù)角度，談了三點(diǎn)建議。
一是煅白從堆積態(tài)回轉(zhuǎn)窯技術(shù)向高固氣比懸浮態(tài)快速燒成技術(shù)發(fā)展。一般的皮江法冶煉金屬鎂生產(chǎn)工藝，都是采用堆積態(tài)回轉(zhuǎn)窯煅燒白云石，燒成時(shí)間長，氣固換熱效率極低，煅白能耗高，且煅白活性度僅為30%左右，質(zhì)量波動(dòng)大。高固氣比懸浮態(tài)快速燒成工藝是在原創(chuàng)性理論的基礎(chǔ)上開發(fā)出的懸浮態(tài)快速輕燒技術(shù)。該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)氣固兩相之間的瞬間換熱，若煅白過程采用該工藝技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)輕燒時(shí)間由1小時(shí)下降為5分鐘;由于氣固換熱效率極大提升，能耗下降約1/3，每噸產(chǎn)品節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約1.2噸;煅燒白云石產(chǎn)生的氧化鎂、氧化鈣活性大幅提高。
二是真空還原須革命性進(jìn)步。一般的皮江法冶煉金屬鎂生產(chǎn)工藝，是采用真空還原罐間歇式硅熱還原法來冶煉金屬鎂。該生產(chǎn)工藝還原周期長(無法連續(xù)生產(chǎn))，單臺(tái)生產(chǎn)能力較小，能耗非常巨大，且勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)環(huán)境差。為從根本上改變這一現(xiàn)狀，真空還原工藝必須有革命性的進(jìn)步。
三是采用高壓立磨高效粉磨可徹底改變生產(chǎn)環(huán)境。一般的皮江法冶煉金屬鎂生產(chǎn)工藝，須將輕燒后的煅白料經(jīng)粉磨和造粒后人工喂入真空還原爐。目前，粉磨都采用球磨機(jī)，其過程效率低、電耗大、噪聲大、工作環(huán)境質(zhì)量較差。若能將球磨機(jī)換成高壓立磨，可節(jié)電20%以上，可徹底改變操作環(huán)境。
徐院士表示，利用鎂渣制備微膨脹高性能特種水泥，是資源合理化利用的有效途徑之一。鎂渣是金屬鎂生產(chǎn)時(shí)排放的固體廢棄物，每生產(chǎn)1噸金屬鎂大約產(chǎn)生8噸～10噸的鎂渣。鎂渣的化學(xué)成分中，氧化鈣占40%～50%，二氧化硅占20%～30%，三氧化二鋁占2%～5%，氧化鎂占6%～10%，三氧化二鐵約占9%。氧化鎂的存在使其具有一定的膨脹性能，因此可將其作為重要組分與水泥熟料、高爐礦渣粉等復(fù)配，研制具有一定微膨脹性能的高性能特種水泥。
路在做強(qiáng)
如何做強(qiáng)做大陜西金屬鎂產(chǎn)業(yè)，徐院士認(rèn)為，陜西涉鎂企業(yè)應(yīng)建立以企業(yè)為主體的“產(chǎn)學(xué)研用”一體化協(xié)同創(chuàng)新體系，實(shí)現(xiàn)行業(yè)內(nèi)規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。
目前，我國80%的原鎂被廉價(jià)出售給發(fā)達(dá)國家，鎂業(yè)屬于以犧牲資源和環(huán)境為代價(jià)的原料出口行業(yè)。造成這一被動(dòng)局面的重要原因是我國金屬鎂行業(yè)尚未實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化。
徐院士建議延長產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)鎂合金板材和線材，創(chuàng)造條件發(fā)展鎂合金壓鑄件、鎂合金犧牲陽極、鎂合金管材、鎂合金棒材和鎂合金鍛造輪轂等鎂合金相關(guān)制造產(chǎn)業(yè)。因此，要建立以企業(yè)為主體、以市場為導(dǎo)向、“產(chǎn)學(xué)研用”相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，加快新技術(shù)、新產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用。要充分發(fā)揮科研院所、高校在科技創(chuàng)新中的主導(dǎo)作用，采用技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的形式，聚集創(chuàng)新資源，實(shí)現(xiàn)高度集成化創(chuàng)新。同時(shí)，加強(qiáng)與國內(nèi)外同行業(yè)之間的技術(shù)交流與合作，盡快將國外先進(jìn)技術(shù)消化吸收并加以創(chuàng)新，真正實(shí)現(xiàn)原鎂生產(chǎn)由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變，鎂加工產(chǎn)業(yè)由初級(jí)產(chǎn)品向高附加值產(chǎn)品轉(zhuǎn)變。
徐院士表示，陜西省應(yīng)以政府為主導(dǎo)，打造經(jīng)濟(jì)新增長極。如建立以政府為主導(dǎo)的金屬鎂產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型發(fā)展的新模式，力爭將這一優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)打造成產(chǎn)值過千億元的金屬鎂業(yè)制造基地，將金屬鎂制造及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)打造成為陜西經(jīng)濟(jì)新增長極。因此，充分依托神府地區(qū)現(xiàn)有的基礎(chǔ)，打造金屬鎂冶煉和鎂合金壓鑄件基地;依托關(guān)中高端制造業(yè)優(yōu)勢，規(guī)劃建設(shè)鎂合金深加工生產(chǎn)基地;依托西安科教和人才優(yōu)勢，推動(dòng)涉鎂企業(yè)和科研院校合作建立鎂合金研發(fā)中心和工程技術(shù)中心。同時(shí)，在陜西省內(nèi)的汽車、航空航天等企業(yè)推廣應(yīng)用鎂合金。在這樣的集群發(fā)展中，陜西金屬鎂的生產(chǎn)、科研、應(yīng)用潛能將得到充分的發(fā)揮，真正做大做強(qiáng)陜西金屬鎂產(chǎn)業(yè)。