年产二十万吨镁及镁合金项目可行性研究报告.doc

年产二十万吨镁及镁合金项目1、总论1.1项目的来源及背景进入21世纪，资源和环境已成为人类可持续发展的首要问题。随着很多金属矿产资源的日益枯竭，镁以其资源丰富而日益受到重视，特别是结构轻量化技术及环保问题的需求更加刺激了镁工业的发展。镁合金作为最轻的工程金属材料，具有高比强度、比刚度，减振性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，易切削加工，易回收等一系列优点，在汽车、电子、电器、航天、航空和国防军事工业领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景，是继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料。镁合金已成为21世纪最令人瞩目的绿色环保金属材料。近年来，随着各国对镁应用技术开发力度的加大，镁合金应用消费增长迅速，可以预见在今后几年，镁合金产品将在很多领域以其独到的性能和价格优势更多地替代铝合金和塑料制品，镁合金的开发应用将会在全球范围内得到快速发展。从2001年起,国家发改委和科技部就将镁合金列入优先发展的产业；科技部将“镁合金应用开发及产业化”列入“十五”科技攻关重大专项；2005年12月21日国家发改委公布的促进产业结构调整暂行规定和产业结构调整指导目录中，把高品质镁合金铸造及板、管、型材加工技术开发项目列入鼓励类发展项目。2006年，国家科技部又公布了“十一五”“镁及镁合金关键技术开发及应用”的重大支撑项目，国家再投入5000万元人民币作为导向资金，用于镁的关键技术开发及镁的应用。国家政策的高度导向，有利于我国镁工业由原镁生产向高技术含量、高附加值深加工产品转变，加速我国镁产业从资源优势向经济优势转变，把我国从镁生产大国发展成为镁合金工业强国。1.2 项目的意义及必要性对90年代以来国际主要金属材料发展趋势的分析表明，钢铁、铜、铅、锌、铝等材料的应用呈下降或缓慢增长趋势，而镁则以每年大于20的速度保持快速增长。镁合金作为最轻的工程金属材料，具有密度轻、比强度及比刚度高、阻尼性及切削加工性好、导热性好、电磁屏蔽能力强等特点。因此镁合金在汽车工业、手动工具、纺织机械、航天航空、信息产业等领域得到了日益广泛的应用，从而导致持续增长。镁合金已成为21世纪最令人瞩目的绿色环保金属材料。近年来，随着各国对镁应用技术开发力度的加大，镁合金应用消费增长迅速，总体来看，阻碍镁应用发展的两大瓶颈技术和价格，在90年代以来已取得了重大突破，可以预见在今后几年，镁合金产品将在很多领域以其独到的性能和价格优势更多地替代铝合金和塑料制品。我国是世界上金属镁生产大国。上个世纪八十年代以来，由于当时世界镁的需求量激增，而电解镁建设的一次性投资高，建厂周期长，菱镁矿原料短缺，“三废”问题不易解决；皮江法炼镁具有生产工艺简单、投资省、见效快的优点,适应了世界镁市场的需求，在我国得到了长足的发展。我国从一个镁进口国一举成为镁出口国。同时，必须注意到，由于我国镁合金增长速度远远跟不上镁产量的增长速度，我国的镁合金80%依赖于世界镁合金市场。我国镁合金工业在布局、产业结构、技术装备和产品品种等方面，与世界发达国家相比，还需进一步调整、提高。从我国镁工业现状看，主要问题是结构性矛盾突出，低水平重复建设严重。其主要表现在：一是企业结构不合理，规模小。我国的镁企业，多数为5005000t/a的中小厂家。5000t/a以上的大厂家，为数不多。经过企业合并，2007年按产量万吨以上计镁企业共15家，产量40.37万吨， 占总产量的61.23%。小型企业过多，带来的影响自然是规模的集中度不够，投资分散，市场竞争能力弱。二是能源利用不合理。我国有相当一部分的镁厂，用煤直接作燃料，这种技术虽然具有生产工艺简单、投资省、见效快的优点，但技术装备水平较低，能耗高，环境污染严重。在环保压力下，这部分企业面临着停产和关闭的命运。虽然目前大部分镁厂采用发生炉煤气和焦炉煤气为燃料，但在能源利用方面做得不够， 余热利用不充分，导致生产过程能耗较高，吨镁消耗优质燃料煤近10吨；工艺物料制备系统密闭性差，物料跑漏浪费严重，同时也污染环境，使劳动条件恶化；还原系统炉窑设备及生产作业方式仍然处于较原始的水平，不仅劳动强度大而且劳动生产率低。三是我国镁产品结构不合理，虽然有许多镁厂生产镁合金，但总体而言，生产装备水平较低，产品质量和质量稳定性较差；部分镁合金生产商以镁锭作为镁合金生产原料，无疑增加了镁二次熔化的燃料、熔剂消耗以及镁的重熔烧损，增加了生产成本。况且产品结构单一，附加值低，缺乏高品质、高附加值、高科技含量的镁合金深加工产品，我国的镁产业在国际市场上缺乏竞争能力。因此，急需以新技术和先进装备改造和提升镁合金冶炼及加工产业水平，建立科技型、环保型、效益型的机械化、自动化的“新型镁合金综合利用示范企业”，生产优质镁合金，以带动和影响镁冶炼行业健康有序地发展。针对以上问题，本项目在技术方案上充分总结我国镁工业发展取得的经验，在镁冶炼和镁合金生产部分采用最先进的技术和设备方案，降低生产能耗，提高生产效率；在能源的利用上，配套相应的兰碳产能，将其生产过程中产生的半焦煤气用作原镁和镁合金生产的原料，实现能源高效益和高效率的利用。本项目将建成具有现代化工业特色和具有市场竞争力的镁合金综合利用示范工程，在技术方案上充分总结我国镁工业发展取得的经验，在原镁冶炼和镁合金生产部分采用最先进的技术和设备方案，降低生产能耗，提高生产效率；在产品结构上，注重高品质镁合金及其加工制品的生产，适应我国镁产业发展方向，利于我国镁产业结构的优化与健康发展。本项目建设地点选在能源、资源供应条件优越的 经济开发区。项目的实施不仅对地区经济发展具有重要作用，同时对我国镁产业水平升级，促进其优化发展也具有重要意义。1.3 本项目市场竟争力优势分析（1）丰富资源和地域优势本项目地区境内有丰富优质的白云石资源，而且蕴藏着丰富的煤炭、硅铁等矿产资源，得天独厚的地理条件为金属镁的生产提供了基本的原料和能源。以兰炭厂为依托的金属镁厂不仅能够消耗兰炭生产过程中的煤气达到环保要求，更降低了生产成本，提高了本项目在市场上的竞争力。本经济开发区信息畅通，中国移动和中国电信覆盖整个开发区，网络和邮政设施建设完善。本经济开发区依托煤炭资源优势，重点发展煤炭、电力、煤化工、石油化工、精细化工及资源综合利用的建材和新材料加工等产业，真正把资源优势转化为产业优势和经济优势。目前正是项目实施的最佳时机。（2）完善销售网络及技术人才队伍 有限公司是 集团的子公司。 集团创建于1987年，是中国500强民营企业、中国最具市场竞争力品牌企业、中国大企业集团竞争力500强、福布斯中国顶尖企业100强、江苏省“百强企业”、浙江省首批“诚信示范企业“和“经营管理示范单位”。旗下拥有四家高新技术企业，数十家骨干企业技术力量雄厚，配备了先进检测仪器的现代化实验室，这些都为镁合金产业化项目的建设提供了必需的技术和人才。公司决定利用当地的资源及能源优势，建立一个从原镁制备、镁合金生产到镁合金加工的资源合理利用的综合性镁合金示范企业，以提高企业的综合竞争能力。（3）项目采用当前镁行业最先进的工艺技术及装备为了提高企业的综合经济实力及竞争能力，本项目注重环保与节能及资源的合理配置与利用，并采用当前镁行业成熟先进的生产工艺及技术，主要体现在以下几方面：、采用先进的机械化装料技术及气力出渣系统采用机械化装料及气力出渣技术可使还原周期中的辅助作业时间缩短为目前的1/21/3左右，提高产能10%15%左右；同时该技术可减少还原炉出镁时的能源浪费，稳定炉温，提高还原炉热效率，延长还原罐使用寿命；该技术使还原车间的劳动强度、环境温度和环保条件大大改善，劳动生产率大大提高。该技术所带来的社会效益与经济利益是不言而喻的、回转窑的节能回转窑采用新型节能回转窑，新型节能型回转窑采用竖式预热器预热物料，充分利用回转窑燃烧产生的高温烟气，使物料在预热器内发生部分分解，热效率提高30%，使系统产量提高40%，出料端采用竖式冷却器回收余热，窑尾烟气温度低于280，节能效果显著。、采用新型压球机用Q=8 t/h镶嵌辊皮压球机代替目前Q=35t/h普通压球机，成球率高，含粉量少，更换辊皮方便快捷，提高压球工序生产和经济效率。、采用新型蓄热式镁还原炉蓄热式镁还原炉可以充分回收烟气余热,大幅度节能降耗，减少污染排放，提高炉窑产量。同时蓄热炉采用高温空气预热技术，可使用低热值燃料等清洁能源，经济效益显著。、镁合金炉采用大型密闭设备综合借鉴国内外各镁合金生产企业的先进技术及成熟经验，采用大型密闭设备、机械化流水线作业和自动控制。以技术、装备和控制的高起点，保证产品的高质量。、设计完善的自动控制系统提高镁还原率，减少硅铁消耗。、设计当中注重环保，减少粉尘及污染物的排放生产线设计时充分考虑“三废”的治理，设置必要的除尘、隔音降噪、气体回收、余热回收及降温除尘装置，减少环境污染，努力实现清洁文明生产。综上所述，本项目充分利用当地的资源与能源优势，注重环保与节能及循环经济的建立，采用冶金短流程工艺，即镁液直接生产镁合金，省去镁锭重熔工序，不仅减少了能源的浪费，同时减少了重熔镁液损失及CO2、SO2等有害气体的排放，经济与环境效益显著。本项目在能源结构上，采用清洁的半焦煤气作原镁和镁合金生产的燃料，实现能源高效益和高效率的利用，生产过程中的余热全部回收利用，减少能源的浪费；本项目在资源利用上，力求构建节约型、资源循环型产业结构，变废为宝。生产过程中产生的大量镁渣可作为很好的水泥原料用于后续的水泥厂，此循环经济模式不仅使企业作到零废渣排放，又可产生可观的经济效益。本项目瞄准镁合金应用市场，注重高品质镁合金铸锭及镁合金制品的生产与开发，符合国家的产业政策，由于镁合金应用领域广阔，项目的市场发展前景良好。本项目建成后较现有镁合金生产企业在节能、环保和机械化生产方面具有较大的综合优势。1.5 设计依据 有限公司委托山西省化工设计院完成“年产十万吨镁合金项目”可行性报告的技术咨询合同； 镁业有限公与山西省化工设计院共同确认的技术方案； 镁业有限公司提供的设计基础资料。 1.6 设计原则根据国内现有生产技术与设计技术，本研究按以下原则进行： 在保证生产设施完善、保证产能的前提下，尽量减少投资； 采用国内最先进的生产装备配置； 建设高效率的余热回收设施，做到节能降耗； 引入产业链体系设计理念。既要符合国家政策规范和客观实际，又要满足企业跨越式发展的需要； 技术经济指标选用国内同类厂已实现的先进指标，并在理论分析可行的基础上提高。 镁业有限公司镁合金循环经济产业链框架以转变企业增长方式为目标，以提高资源转化率、废弃物综合利用、节能减排、降低消耗为手段，通过实施技术升级改造，形成以镁合金工业为核心，炼镁工业原料产品、金属镁冶炼、镁合金熔炼、镁还原渣水泥产品多层次延伸、横向扩张、多路闭合的一体化产业链，实现清洁生产，单位销售收入能耗下降，土地节约利用，工业区内各种资源共享，工业固体废弃物资源化，有害气体达标排放，工业废水“零”排放。本项目由硅铁生产线、镁及镁合金生产线、还原罐回收再生生产线等几个部分构成。镁及镁合金生产采用的热工炉窑均采用余热回收率高、燃料消耗低的先进炉窑，生产总燃料消耗比传统普通炉窑可降低30%。燃料全部来自于本公司焦化生产线的副产焦炉煤气。为解决镁还原渣排放问题，依据镁还原渣的成分特点，镁还原渣送水泥厂作为水泥生产的原料。硅铁是镁冶炼生产的还原剂，本项目建设硅铁合金生产线，可为镁冶炼原料供应提供充分的保障，同时，硅铁生产在原料供应上又可充分利用本项目生产的兰碳。还原罐再生回收生产线在产业区内将镁冶炼生产中的废旧还原罐重熔回收，既保障了还原罐的供应，也进一步提高了综合经济效益。1.7 设计规模根据 镁业有限公司的可行性研究委托书，设计规模为10万t/a镁合金；产品方案：镁合金锭5万t/a、镁合金压铸件3.5万t/a和镁合金型材1.5万t/a。本项目为充分利用能源、资源以及处理生产废渣，配套建设的兰碳、硅铁、还原渣水泥生产线也产出外销产品，包括兰碳、焦油、焦末、硅微粉和水泥。镁合金厂设计规模为年产10万吨镁合金，年产120万吨兰碳生产线，副产半品焦化煤气正好满足镁及镁合金生产的燃料供应；年产10万吨硅铁全部供应给镁冶炼生产，用作镁冶炼还原剂；还原罐回收再生生产线可使还原罐从生产消耗到回收再生实现内部循环；年产100万吨水泥粉磨站可全部利用镁冶炼还原渣。1.8 设计内容 经我院与 镁业有限公司商定，本项目设计内容包括：原料堆场及渣场煅烧车间制球车间还原车间精炼及合金车间还原罐车间兰碳生产线锅炉房硅铁生产线变配电所计控室(包括化验室、环保监测站及仪表维修)全厂循环水空压站加压泵房厂区道路、总平面及竖向设计围墙、大门、警卫室综合管网仓库（成品、器材、备品备件库）厂外供电线路、兰碳生产线及输送管路委托其他有关部门设计。年产100万吨水泥粉磨站二期进行设计建设。1.9 建设地点本项目拟建地址位于 省 市境内的 开发区，开发区位于 市的南部，距 市86km，距 市160公里。园区地处大陆腹地，远离海洋，属中温带大陆性干旱气候区，其特点表现为冬长夏短，降水量小，春秋多风沙，蒸发量大，日照时数长。园区有丰富的土地资源，地形平坦，地域开阔。由于缺水，植物成长条件较差，几乎无植物存在，土壤已呈沙化状，园区不占用耕地，搬迁量较小,因此土地条件适宜作为工业用地，并有着广阔发展的空间，土地使用条件良好。1.10 主要建设条件建设用地：拟建地址位于 省 市境内的 经济开发区。计划用地9613亩，一期项目计划征用位于开发区安庆大道与南环路交叉口东侧约2000亩用地，符合当地规划要求，已得到土地规划局同意。交通：本项目交通便捷，西有G25、G35高速公路，正在建设中的 高速公路、 铁路穿境而过。供电：电力设施齐全，能满足本项目用电要求。供水：本项目 市水厂现日产标准用水8万立方米（另8万立方扩建工程正在进行），可供各类工业和生活用水不允许企业自己打井，要使用 市水厂的工业用水。能源状况：周边煤矿很多，有电煤、焦煤，可为镁合金生产提供清洁能源。地震烈度：本地区地震烈度为度。 气象资料：多年平均气温8.8极端最高气温36.9极端最低气温-24.0多年平均降雨量193.4mm最大日降雨量64.2mm雨季起止日期6月-9月年最大蒸发量1974mm年日照时数 2833小时年均相对湿度59%历年最大积雪厚度 12mm最大土壤冻结深度 1.22m年平均风速 2.7m/s历年最大风速 17.0m/s主导风向 ENW1.11主要原材料及燃料的供应白云石：石湾沟冶镁白云岩矿区：9个主要工业矿层，单层厚度1.745.21m，MgO21.84，SiO2 0.3，详查探获资源量为（112b）66.02万吨，（333）241.51万吨，（112b）（333）资源量307.53万吨，估算（334）资源量153.61万吨。 青龙山中段李家新庄童家慢坡冶镁白云岩矿区：7个主要矿层，单层平均厚度1.713.88m，MgO21.60，SiO2 0.33，详查探获资源量为（332）1132万吨，（333）2724万吨，（332）（333）资源量3856万吨，估算（334）资源量1523万吨。青龙山冶镁白云岩矿区：7个主要矿层，B2平均厚度4.03m，C1平均厚度2.51m，其他平均厚度均小于2米；MgO21.85，SiO2 0.40，详查探获资源量为（111b）（112b）（333）资源量307.68万吨。青龙山北段冶镁白云岩矿区：6个主要矿层，单层平均厚度1.645.38m，MgO21.87，SiO20.5，详查探获储量为BCD储量572.77万吨(旧的储量标准)。本项目所用白云石主要来 经济开发区境内青龙山白云岩矿区，矿石品质较好，经 山西省化工设计院检测分析，符合生产高品质原镁的质量要求，矿区白云岩储量丰富、质量优良，可确保长期供应。硅铁：本项目新建硅铁生产车间以保证本项目的供应。燃料：本项目燃料以年产120万吨兰碳生产线的副产半焦化煤气做燃料，正好满足镁及镁合金生产的燃料供应，以进一步降低生产成本。1.12 投资与资金筹措本项目总投资额为165325.12万元，其中，建设投资为141709万元，建设期利息为5341.82万元，流动资金18274.30万元。项目分两年建设，第一年投资40%，第二年投资60%。本项目投资通过企业自有资金和银行借款来解决，其中自有资金为66133.74万元，占总投资的40%，其余申请银行借款。1.13 主要经济技术指标表表1-1 主要经济技术指标表序号指 标 名 称单位数量备注1建设规模1.1建设规模t/a1000002设计规模2.1镁合金t/a1000002.2兰炭t/a12000003吨镁合金消耗指标3.1白云石t/t9.6533.2硅铁t/t1.0233.3熔剂t/t0.153.4萤石t/t0.1433.5还原罐只/t0.1893.6半焦煤气Nm3/t13530.03.7铝锭t/t0.0423.8锌锭t/t0.0113.9铝锰合金t/t0.0533.10合金熔剂t/t0.0253.11新水m3/t203.12交流电kwh/t1800其中kwh/t1580.0合金生产及制罐用电kwh/t220锅炉房用电3.13硅铁交流电耗kwh/t9000硅铁生产用电4主要原燃材料年耗4.1白云石t/a10215204.2硅铁t/a1082804.3萤石t/a151604.4还原罐只/a200004.5熔剂t/a158304.6铝锭t/a44604.7锌锭t/a11204.8铝锰合金t/a55804.9煤t/a628848兰碳用煤1.14可行性研究结论 通过大量的调查研究与分析，对 镁业有限公司年产十万吨镁合金综合利用项目的综合评价如下： 镁业有限公司年产十万吨镁合金综合利用项目具有较好的发展背景和市场机遇； 该项目的建设，充分利用了当地丰富的白云石资源，便利的交通条件，原料、燃料、水及电供应充足，价格具有一定优势。由兰炭生产线、硅铁生产线、镁及镁合金生产线、还原罐回收再生生产线、镁还原渣水泥生产线几个部分构成的循环经济产业链是一项资源利用、产品结构合理的项目； 该项目采用对国内最新、最先进的技术方案建设，结合其自然资源优势，可确保工厂建成后，生产成本在项目服务期内具有较强的抗市场风险能力； 该项目的“三废”治理可达到国家排放标准； 该项目建设总投资165325.12万元，单位产品投资少；该项目经济效益好，抗风险能力强，综合评价该项目可行。 952 市场分析2.1 镁合金应用前景（1）镁合金在汽车工业中的应用20世纪末，能源危机日趋严重，环保法规日益严格，使现代汽车减重节能的需求不断高涨，轻量化已成为汽车选材的主要发展方向。据研究发现，汽车重量每降低100kg，每百公里油耗可减少0.7L；汽车自重每降低10%，燃油效率可以提高5.5%，随着发达国家不断加强对汽车等交通工具能源消耗和废气污染的限制，促使汽车制造厂重视汽车的轻量化发展。由于镁合金是工业应用最轻的金属材料并拥有良好的阻尼减震性能，可减轻汽车质量以降低油耗和污染，提高安全性能，镁合金材料在汽车工业中的应用与日俱增。从20世纪90年代起，汽车镁合金零件使用的年增长率达20%，北美高达35%，欧洲为60%。2006年全球压铸镁合金零件产量约20多万吨，其用于汽车零部件的比重高达74%。国外目前至少已100余种镁合金压铸零件用于汽车工业，预计2010年汽车镁合金用量将超过100kg/辆，届时全球镁合金在汽车产业中消费量将高达500万t/a。汽车工业已成为镁合金应用增长的主要驱动力。（2）镁合金在3C电子产业中的应用镁合金在电子工业中的应用也具有很大的潜力。众所周知，电子工业是当今发展最为迅速的行业，数字化技术的发展导致各类数字化电子产品的不断涌现。电子元器件越来越趋向于高度集成化和小型化方向发展，便携式电脑、数码摄录机、数码照相机、手机等日新月异。镁合金所具有的优异的薄壁铸造性能及良好的比强度、比刚度和抗撞能力，能充分满足3C产品高度集成化、轻薄化、微型化、抗摔撞及电磁屏蔽、散热和环保要求，在信息产业中得到了广泛应用。近十年来，世界上电子工业发达的国家，特别是日本和欧美一些国家在镁及其合金产品的开发方面开展了大量工作，并取得了重要进展，一大批重要电子产品使用了镁合金，取得了理想的效果。笔记本电脑、手机、数码产品采用镁合金外壳的比重呈逐年递增态势。（3）镁合金在航空航天领域的应用镁合金的特点可满足于航空航天等高科技领域对轻质材料吸噪、减震、防辐射的要求，可大大改善飞行器的气体动力学性能和明显减轻结构重量。航空材料减重带来的经济效益和性能的改善十分显著，商用飞机与汽车减重相同质量带来的燃油费用节省，前者是后者的近100倍。而战斗机的燃油费用节省又是商用飞机的近10倍，更重要的是其机动性能改善可以极大提高其战斗力和生存能力。正因为如此，早在20世纪40年代开始，镁合金首先在航空航天部门得到了应用。随着镁合金制备技术的发展，材料的性能如比强度、比刚度、耐热强度、蠕变等性能不断提高，其应用范围也不断扩大。目前其应用领域包括各民用、军用飞机的发动机零部件、螺旋桨、齿轮箱、支架结构以及火箭、导弹、卫星的一些零部件。如用ZM2制造wP7各型发动机的前支撑壳体和壳体盖；用ZM3镁合金制造J6飞机的WP6发动机的前舱铸件和WP11的离心机匣；用ZM4镁合金制造飞机液压恒速装置壳体、战机座舱骨架和镁合金机轮；以稀土金属钕为主要添加元素的ZM6铸造镁合金已扩大用于直升机WZ6发动机后减速机匣、歼击机翼肋等重要零件；研制的稀土高强镁合金MB25、MB26已代替部分中强铝合金，在歼击机上获得应用。我国的歼击机、轰炸机、直升机、运输机、民用机、机载雷达、导弹、运载火箭、人造卫星、飞船上均选用了镁合金构件：一个型号的飞机最多选用了300-400项镁合金构件；一个零件的重量最重接近300kg；一个构件的最大尺寸达2m多。（4）镁合金在其它领域的应用在冶金行业，镁被用于铸铁熔体的脱硫和石墨的球化，生产强度和韧性得到大幅度改善的球墨铸铁。镁也被广泛用作钢的脱硫剂。另外，在铜基和镍基合金的生产过程中，镁通常被用作脱氧剂或净化剂。在冶炼钛、锆、铍、铀、铪等过程中，可用镁作还原剂。以往镁的最大应用领域是作为铝合金提高强度和抗腐蚀能力的合金化元素。铝镁合金既轻又硬，抗蚀性能好，可焊，可表面处理，是制造飞机、火箭、快艇、车辆等的重要材料。据统计，美国每年有45以上的镁用于铝合金的添加元素，镁作为铝合金的添加元素在我国的用量也很大。另外，镁被加入锌的压铸合金中，提高其强度和改善尺寸稳定性。镁还用作镍基合金、镍一铜合金、镍一铜一锌合金的合金化元素，提高合金材料的性能。镁的化学性质活泼，可作为牺牲阳极对阴极材料进行保护。镁合金阳极性能更加优化，主要用来保护浸泡在海水中的钢结构件，如轮船船体，或者保护埋在土壤里的石油管道，镁阳极大量用于热水槽的保护，目前大多数家用热水器的胆都采用镁合金阳极保护。目前用作各种牺牲阳极的镁合金每年为5万ta左右，并以5左右的速率增长。此外，镁合金在化学工业、核工业、电力工业、家庭消费品、车床设备、办公室设备、光学设备、运动器械和医疗器械等众多领域，也有非常广泛的应用前景。镁合金的市场正处于快速发展时期，并受到我国政府的极力支持。积极发展镁合金产业符合我国政府对镁工业的产业发展方向。2.2 中国原镁及镁合金产量现状中国是世界上镁资源最丰富的国家，储量居世界首位。中国是当今全球原镁和镁合金的第一大生产国，其产量和贸易量占世界的75%以上。中国镁产量及占全球产量的比例见表2-1及图2-1。表 2-1 中国镁产量及占全球产量的比例 单位：万吨年份产量2000200120022003200420052006中国产量19.5021.6026.8035.4045.0046.7652.56全球产量48.8045.0047.0051.0064.4066.5572.60中国占全球%39.9648.0057.0269.4069.8870.2672.45图2-1 20002006年中国镁产量及占全球产量比例近几年中国镁工业发展迅速，产能产量持续增长。2007年，由镁业分会统计84家镁企业产能为97.72万吨，同比增长8.3%；原镁产量65. 93万吨，同比增长25.44%，在市场拉动下，镁合金产量22. 62万吨，同比增长7.20%，见表2-2。表 2-2 中国金属镁产能产量及增长情况 单位：万吨年份产量20042005200620072007/2006同比增长%原镁产能76.1081.5790.2497.728.29原镁产量45.0046.7652.5665.9325.44镁合金产量13.5817.5121.1022.627.20镁粒（粉）产量9.138.629.9611.0811.24中国又是世界上第一大镁出口国，连续八年保持增长，成为全球镁市场最大的供应方。近年中国镁产品出口量变化见表1-3及图1-2。2007年中国原镁出口量20.77万吨，比2006年的17.32万吨增长19.92%，而同期的镁合金及其深加工产品出口也有大幅度增长。 表2-3 近年中国镁产品出口量 单位；万吨年 份项 目200020012002200320042005200620072007/2006同比增长%原镁（锭）9.499.2211.5416.2022.8318.1917.3220.7719.92镁合金1.882.514.277.048.059.298.5710.6624.39镁屑、粉、粒4.274.454.326.006.947.148.178.100.13镁合金加工材0.480.510.370.170.070.160.460.5519.57镁合金制品0.040.040.100.150.140.200.460.7256.52合计16.1916.7420.6029.5638.0334.9834.9840.816.64图2-2 20002007年中国镁产品出口量变化2.3 近年镁及镁合金消费结构变化由于镁的密度小，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。截止2000年，国内外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。从2001年开始，压铸业中镁的消费成为最大的消费领域，这主要是由于汽车的大量生产引起。有关统计数据表明，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。近几年国内市场对镁的需求量大幅增长，国内镁的消费量在2006年已突破15万吨，2007年为26.30万吨，同比增长高达68%，近年中国镁的消费量及其增长见表2-4，图2-3、2-4。表 2-4 20002007年中国镁消费情况 单位：万吨年份产量20002001200220032004200520062007铝合金1.011.351.742.012.303.014.106.5压铸件0.400.470.611.021.802.595.109.20炼钢脱硫0.110.450.500.801.201.922.803.00金属还原0.370.400.370.300.500.650.754.00稀土合金0.350.370.380.400.450.600.701.00其他0.310.350.410.500.500.641.102.60合计2.553.404.015.127.0510.5515.6526.30同比 %9.9133.3317.9427.6837.7049.6550.0068.052006年2000年图2-3 2000年和2007年中国镁产品消费结构图2-4 20002007年国内镁消费量及其增长速度2.4镁及镁合金价格分析2005年4月，欧洲压铸镁合金价格为2.55欧元/Kg,美国为140170美分/磅。我国镁合金价格与镁锭关联紧密，常用镁合金比镁锭高约20002500元/吨。2006年1至11月，国内镁锭价格在1350016600元/吨区间波动，2007年年初开始一路上涨,从15500元/吨涨至2007年底的30000元/吨。2008年年初出现一波下跌后，迅速反弹，3月下旬价格涨至31000元/吨，并出现了更高的报价。同时由于人民币升值，加上今年起加收10%出口关税，镁出口价格增幅更大，FOB出口价格从2007年初的2000美元/吨上升至2008年3月下旬的5000美元/吨，增幅超过1.5倍。受出口退税取消及征收10%出口税；人民币升值；能源及劳动力价格上涨压力日增；环保要求日严；国内外市场消费趋旺等影响，原镁和镁合金价格有机会向上拓展。经预测2009年中国镁合金的平均价格会在25000元/吨以上，价格区间为3000025000元/吨。中国FOB出口价格会在5000美元/吨左右，价格区间为57003600美元/吨。而从长期看，镁及镁合金价格会站在新的平台上波动。3、生产工艺本项目建设内容包括兰碳生产线、镁合金生产线、硅铁生产线、还原罐再生回收生产线四个部分。工艺流程分述如下：3.1 兰碳生产工艺及流程兰碳生产过程将是煤炭在半焦炉中低温干馏，去除挥发分和焦油获得半焦化兰碳的过程。该过程中，兰碳为主产品，捕集到的焦油及回收到的挥发分焦炉半焦化煤气为副产品。兰碳生产工艺流程如图3-1：兰碳生产：兰碳年产量120万吨计算，按每吨兰碳产兰碳煤气1260 NM3，则可年产兰碳煤气4581818 NM3。3.2 镁合金生产工艺本项目的镁合金生产过程可分为粗镁制备、粗镁精炼、合金生产三道工序，而粗镁制备生产工序是镁合金生产工艺过程最长、生产成本最高的一道工序，其工艺的先进性与否对商品镁合金成本起决定性作用。粗镁的生产方法采用皮江法，皮江法是以白云石为原料，用硅铁作还原剂，在外加热的还原罐中，真空条件下进行热还原生产金属镁。皮江法工艺流程简单、建厂投资省、建设周期短、粗镁的纯度高、电耗少、可利用煤、天然气、重油、煤气等燃料，在我国已成为成熟且适合我国国情的镁生产技术，本研究拟采用半焦煤气作粗镁制备及镁合金生产的燃料。3.2.1 镁合金生产主要原材料及成品 镁合金生产的主要原材料有白云石、硅铁、萤石、精炼熔剂、合金元素等，要求如下： 白云石： 化学成份：CaO/MgO=1:1.03(摩尔比)，SiO2+R2O31%， K2O+ Na2O0.05%。 物理性质：煅烧分解后具有一定的热强度。磨损重量比：R1为4-10%，细粉重量比R2为1-3%。 粒度：20-40mm。 硅铁：符合GB2272-87标准，要求含Si72%。 萤石：符合GB8216-87标准，要求CaF295%，粒度120目。 精炼熔剂：化学成分：MgCl248%，KCl 37%，BaCl27.5%，NaCl 5%，CaF2 2.5%。粒度：底熔剂不限，精炼熔剂1mm。原镁应符合GB/T3499-2003标准，见表3-1。表3-1 原镁标准(GB/T3499-2003)牌号化 学 成 份 %镁不小于杂 质 不 大 于FeSiNiCuAlMnClTiPbZn杂质总和Mg99.9899.980.0020.0030.00050.00050.0040.0020.0020.0010.0010.005Mg99.9599.950.0030.010.0010.0020.010.010.003-00.010.005Mg99.9099.900.040.020.0010.0040.020.030.0050.01MG99.8099.800.050.030.0020.020.050.050.0050.05铝锭符合GB11962002标准中Al 9990牌号指标要求（%）：Al99.90 、Fe0.07、Si0.05、Cu0.005、Ca0.02、Mg0.01、Zn0.025,其它杂质每种0.01，杂质总和0.10。锌锭符合GB47083标准中Zn-1牌号指标要求(%):Zn99.99 、Pb0.005、Fe0.003、Cd0.002、Cu0.001、杂质总和0.01。铝锰中间合金锭符合YS/T2822000标准中AlMn10要求（%）：Mn 9.011.0 、Cu0.20、Si0.40、Ti0.10、 Ni0.20、Cr0.10、Fe0.45、Zn0.20、Mg0.50、Pb0.10、Sn0.10、Al余量。 铝铍合金含Be 34%.常用变形镁合金产品质量要求、镁合金牺牲阳极质量标准见表3-2、表3-3。主要原材料用量见表3-4。表32 常用变形镁合金的产品质量标准类别Mg杂质含量, （ % ）AlZnMnZrCuSiNiFe杂质量AZ31B余量2.5 3.50.70.80.2 0.8-0.050.100.0050.0050.3AZ61A余量5.8 7.20.41.50.15 0.5-0.050.100.0050.0050.3AZ80A余量7.8 9.20.20.80.15 0.5-0.050.100.0050.0050.3ZK60A余量-4.86.2-0.30.90.050.100.0050.0050.3表33 镁合金牺牲阳极的质量标准类别杂质含量（不大于）电流效率电路电位FeSiNiCnAlMnZn其余Mg-Mn0.0050.030.0010.0080.010.5-1.30.020.0350%1.70vAZ630.0030.100.0010.025.0-7.00.15-0.72.5-3.50.0355%1.55vAZ310.0020.050.0010.0082.5-3.50.2-1.00.7-1.30.0350%1.55v表34主要原材料用量表名 称用量（t/a）来 源白云石1021520外购硅 铁108280自产萤 石15160外购熔 剂15830外购还原罐20000(只)自制半焦煤气135300万立方米自产铝锭4460外购锌锭1120外购铝锰合金5580外购3.2.2 镁合金生产工艺流程皮江法炼镁原料为白云石，还原剂为75硅铁。由矿山运来化学成份与粒度均合格的白云石，送至厂区内白云石堆场。再由斗式提升机送至窑尾房顶部料仓。物料由顶部料仓加入窑尾料仓后定量加入回转窑经其高温煅烧后卸入冷却机内将物料冷却至约150-200排出冷却机,冷却机使用的空气作为回转窑燃烧的二次空气进入回转窑参与燃烧，煅烧烟气经烟气处理系统回收余热、除尘、环保达标经烟囱排放。成品煅白由冷却机卸出后经链斗输送机或斗式提升机输送至煅白料仓。硅铁经两级鄂式破碎机破碎后，经斗提送至硅铁中间仓；外购袋装萤石粉拆袋倒入料斗经斗提送到萤石粉仓。三种物料经高位仓后进入自动配料工序。高位仓下方安装全自动连续电子配料秤，按工艺设定的三种物料配比(煅白：硅铁：萤石=100：20.4：2.8)进行自动配料。各物料经相应料仓出料口进入配料系统自动配料后，连续输送进入球磨机。物料在磨机内完成粉磨及混料，制成粒度100小于100目混合均匀的混合料。混合料出磨后经斗提机送到高位混合料仓；再经混合料仓下的螺旋输送机送到压球区的各压球机内制球团。压球机的筛下料汇入返料螺旋输送机，经提升机送回高位混合料仓后再循环利用。包装好的球团由输送设备送至还原车间，人工或专用装料机装入还原罐。球团料在高温（1200）及真空（110Pa）条件下发生还原反应，镁蒸气逸出在还原罐冷端冷凝成结晶镁（即粗镁），从还原罐取出镁结晶器，用顶出机把结晶镁顶出，送合金生产车间。来自本厂还原车间的筒状和块状粗镁清理干净后，置于炉盖上预热。粗镁熔化使用容量为2吨坩埚蓄热室精炼炉。熔化时炉膛温度850900。镁液温度720730时，通N2气进行搅拌,同时用喷粉器将精炼熔剂密闭送入镁液中,充分搅拌,静置。精炼后的镁液用调频抽液泵从熔化炉转移到合金化炉中。按合金要求成分和原料质量计算各合金元素使用量，依据规程规定顺序加入镁液中，控制好温度，待合金元素全部加入并熔化后，通N2气搅拌，将合金熔剂用喷粉器密闭送入合金液内进行精炼。精炼后，质量合格的合金液用调频抽液泵从合金炉中密闭转移到保温炉内，保温炉为三格坩埚电阻炉，容量4吨。合金液在保温炉内由前室经中室流入后室，对合金液有动态静止作用。汇集于保温炉后格内的合金液，质量最好，用定量浇铸泵从保温炉内抽出，采用水平连续铸造机铸锭，重量误差1% 。连续铸造机使用前模具用半焦煤气预热到100150，铸锭时用N2+SO2混合气体保护，防止镁合金液氧化燃烧。合金锭采用自动抛光机进行表面处理，六个表面可一次性完成抛光，效率高、锭面光亮、外表美观、环保。抛光后的合金锭由输送带送至喷码机喷码。产品外包塑料薄膜，用打包机整体包装或按用户要求包装后，叉车送成品库。镁合金生产工艺流程图见图3-2。 图3-2 镁合金生产工艺流程3.2.3 镁合金生产主要技术指标建厂规模： 100000t镁合金/a实际设计产能 105820t镁合金/a白云石单耗： 9.653t/t镁合金 硅铁单耗： 1.023t/t 萤石单耗： 0.143t/t 精炼熔剂单耗： 0.150t/t镁合金综合电耗： 1800kWh/t半焦煤气单耗： 13530Nm3/t还原罐单耗： 0.189个/t铝锭 0.042t/t锌锭 0.011t/t铝锰合金 0.053t/t新水单耗： 15m3/t 循环水： 300m3/t还原料镁比： 6.3精炼回收率： 95%镁合金一级品率： 85%3.2.4 镁合金生产物料平衡计算精