孟 宇，魏 偉，胡 超

(1.榆林學(xué)院 化學(xué)與化工學(xué)院，陜西 榆林 719000；2.榆林市科技局，陜西 榆林 719000)

榆林神府地區(qū)是全國最大的金屬鎂生產(chǎn)基地和全球原生鎂錠的主要產(chǎn)區(qū)，神府兩縣共有金屬鎂企業(yè)43家，其中府谷34家，神木9家。2019年，榆林原鎂產(chǎn)量達(dá)50.23萬t，占全國產(chǎn)量的59.57%，原鎂產(chǎn)量穩(wěn)居全國產(chǎn)量第一[1]。目前神府兩縣金屬鎂企絕大多數(shù)僅以生產(chǎn)鎂錠為主，只有東風(fēng)鎂業(yè)、金川鴻泰、華順鎂業(yè)、天龍鎂業(yè)兼具鎂合金生產(chǎn)銷售[2]。榆林鎂產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是通過與蘭炭產(chǎn)業(yè)的有機(jī)結(jié)合達(dá)到了降低能耗、節(jié)約成本、資源循環(huán)利用的目的。神府鎂企業(yè)這幾年在各級政府的帶領(lǐng)下不斷開拓進(jìn)取，保持了穩(wěn)步增長的勢頭，受到業(yè)界矚目，部分企業(yè)有向鎂合金生產(chǎn)發(fā)展的趨勢，尤其是近年來，在國家及陜西省相關(guān)政策引導(dǎo)和市委市政府的支持下，榆林市打造中國鎂谷的步伐越走越快[3]。盡管如此，榆林市在原鎂生產(chǎn)和下游加工等方面還存在一些行業(yè)共性問題和技術(shù)難題。

1 榆林鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢

1.1 資源及政策優(yōu)勢

榆林金屬鎂深加工產(chǎn)業(yè)有著得天獨(dú)厚的發(fā)展優(yōu)勢。首先，接壤的晉、蒙地區(qū)白云石資源豐富，依托當(dāng)?shù)刎S富的煤炭資源，運(yùn)煤回程空車從鄰省山西、內(nèi)蒙拉回低成本采購的白云石，有效降低了運(yùn)輸成本。同時，榆林有著豐富的純鋁和稀土資源，鎂鋁合金和鎂稀土合金制備可以就地取材。此外，蘭炭及金屬鎂生產(chǎn)工業(yè)園區(qū)配套產(chǎn)業(yè)資源豐富，園區(qū)管委會可以按照項目要求代建廠房以租賃補(bǔ)貼等形式給予支持；同時榆林作為煤炭能源大市，電力成本很低，為了進(jìn)一步支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展，榆林市政府出臺了一系列優(yōu)惠的稅收政策。有了資源優(yōu)勢、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，又有政策支持、組織保障等一系列措施，榆林市鎂精深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模將不斷壯大。

1.2 技術(shù)支撐優(yōu)勢

近年來，市委、市政府高度重視產(chǎn)學(xué)研合作，建立以創(chuàng)新型企業(yè)、大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)為實施主體，以高層次技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)平臺和優(yōu)勢科技創(chuàng)新團(tuán)隊為重要支撐，以科技重大專項為載體的金屬鎂產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟。先后與國內(nèi)外數(shù)十所大學(xué)及中國鎂協(xié)、中國有色金屬協(xié)會等相關(guān)單位建立了良好的合作交流機(jī)制。與重慶大學(xué)、國家鎂合金材料工程技術(shù)研究中心、西北有色院、西北工業(yè)大學(xué)等8家科研單位合作申請實施“榆林鎂及鎂合金冶煉與加工新技術(shù)應(yīng)用研究與示范”陜西省重大科技項目，先后完成了金屬鎂制取工藝優(yōu)化，開發(fā)了豎罐煉鎂新工藝、鋁鎂合金成型技術(shù)和鎂合金表面處理等技術(shù)。

1.3 價格優(yōu)勢

通過與蘭炭產(chǎn)業(yè)的有機(jī)結(jié)合，充分利用煤干餾過程產(chǎn)生的荒煤氣作為清潔燃料，僅此一項節(jié)省鎂生產(chǎn)成本3000元/t左右[4]。此外，蘭炭產(chǎn)業(yè)鏈還提供了熱還原法生產(chǎn)金屬鎂的還原劑硅鐵，約占到金屬鎂生產(chǎn)總成本的40%左右[5]，由此極大地節(jié)約了成本，形成了獨(dú)特的競爭優(yōu)勢。同時，榆林接壤的晉、蒙地區(qū)白云石資源豐富，利用大量運(yùn)煤回程空車運(yùn)輸，運(yùn)輸成本低，形成了資源在山西，優(yōu)勢在榆林的格局[6]。

1.4 鎂產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢

榆林市政府按照“政府主導(dǎo)、市場運(yùn)作、資源整合、多方運(yùn)作”的指導(dǎo)思想，以資本招商為途徑，以搭建鎂產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展平臺為目的，建設(shè)國內(nèi)一流的鎂合金和鎂加工產(chǎn)業(yè)基地，促進(jìn)產(chǎn)品高端化、成果產(chǎn)業(yè)化、應(yīng)用規(guī)?；?、企業(yè)集團(tuán)化，實現(xiàn)鎂產(chǎn)業(yè)與新能源汽車、智能制造、國防軍工等產(chǎn)業(yè)融合互動發(fā)展，形成地域經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，建成國內(nèi)重要的鎂及新材料研發(fā)、制造、應(yīng)用示范基地。榆林市通過產(chǎn)業(yè)基地化、集群化和園區(qū)化發(fā)展，推動金屬鎂產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，努力培育形成金屬鎂產(chǎn)業(yè)集群。目前，以穩(wěn)定神府金屬鎂產(chǎn)能為基礎(chǔ)，以科技支撐，整合區(qū)域資源，加強(qiáng)分工和協(xié)作，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)集聚，加快產(chǎn)業(yè)融合，推動優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)向基地化方向發(fā)展，向區(qū)域集聚。

2 榆林市鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問題及技術(shù)難題

2.1 存在的問題

(1)機(jī)械化程度低、工人勞動強(qiáng)度大。榆林金屬鎂企業(yè)目前仍屬于勞動密集型企業(yè)，工廠機(jī)械化水平低下，企業(yè)很少采用自動化設(shè)備，還原車間進(jìn)料、出渣，及精煉工藝的大部分操作仍主要由人工完成。還原車間作業(yè)溫度高(還原爐口溫度接近800℃)，精煉車間二氧化硫等氣體污染嚴(yán)重，工人勞動強(qiáng)度極高，大多數(shù)企業(yè)目前均面臨勞動力短缺的困境，這也制約了神府金屬鎂企業(yè)的產(chǎn)能提升[7]。

(2)產(chǎn)業(yè)集中度低，產(chǎn)能受限嚴(yán)重?，F(xiàn)有的金屬鎂生產(chǎn)企業(yè)基本以民營為主，多采用與蘭炭配套生產(chǎn)，主體分散，集中度低，企業(yè)對外集中供貨能力差，市場影響力不強(qiáng)，對鎂工業(yè)正常有序的發(fā)展極為不利。府谷地區(qū)鎂企業(yè)產(chǎn)能受限主要原因是上游三八塊煤供應(yīng)不足，塊煤作為蘭炭生產(chǎn)的原材料，府谷地區(qū)日趨緊缺的塊煤供應(yīng)直接制約了金屬鎂企業(yè)產(chǎn)能的釋放。神木地區(qū)金屬鎂企業(yè)則以蘭炭銷售為主，金屬鎂為其附屬產(chǎn)品，金屬鎂產(chǎn)量受蘭炭銷量限制嚴(yán)重，以銷定產(chǎn)。同時汽車運(yùn)輸較鐵路運(yùn)輸更高的運(yùn)輸費(fèi)用也制約著榆林蘭炭的銷售，這些問題最終限制了神木金屬鎂產(chǎn)能的提升[8]。

(3)鎂產(chǎn)業(yè)鏈條短，產(chǎn)業(yè)升級、企業(yè)轉(zhuǎn)型動力不足。鎂合金精深加工、特別是性能優(yōu)異的稀土鎂合金等高端產(chǎn)品的生產(chǎn)是鎂產(chǎn)業(yè)鏈中增值最大的環(huán)節(jié)，也是突破現(xiàn)有消費(fèi)量上限、打開鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展新空間的關(guān)鍵所在。目前榆林鎂行業(yè)僅有個別企業(yè)涉及到鎂鋁合金材料的壓鑄生產(chǎn)，但在合金材料與產(chǎn)品加工方面整體上還處于起步和摸索階段。目前多數(shù)金屬鎂企業(yè)對新技術(shù)新工藝持觀望態(tài)度。同時，由于存在資金壓力大、民營企業(yè)融資難、融資貴，沒有合適的合金發(fā)展方向和下游生產(chǎn)商以及知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)等問題，大多數(shù)金屬鎂企業(yè)雖然有生產(chǎn)鎂合金的意向，但是并未找到合適的發(fā)展模式和發(fā)展方向。目前神府二縣除東風(fēng)鎂業(yè)、金川鴻泰、華順鎂業(yè)、天龍鎂業(yè)生產(chǎn)鎂合金外，其他企業(yè)仍以鎂錠生產(chǎn)為主，生產(chǎn)模式單一。

(4)各自為陣，分散作戰(zhàn)，產(chǎn)業(yè)技術(shù)瓶頸突破難。金屬鎂企業(yè)人才短缺、資源閑置、重復(fù)建設(shè)、資源浪費(fèi)、效率不高和新的冶煉及深加工技術(shù)難點(diǎn)亟待研究突破等現(xiàn)象嚴(yán)重。

(5)水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，環(huán)保形勢嚴(yán)峻。目前神府金屬鎂企業(yè)均使用鍋爐加熱產(chǎn)生水蒸氣配合射流泵加速水蒸氣形成還原罐內(nèi)相對負(fù)壓的方式來還原金屬鎂，但射流泵系統(tǒng)尾端水蒸氣采用直接排放的模式，造成年產(chǎn)3萬t的金屬鎂企業(yè)每年浪費(fèi)水量接近100萬t。所有金屬鎂企業(yè)都有環(huán)境污染大，環(huán)保投入力度有限，工人勞動保護(hù)意識薄弱，作業(yè)過程中未佩戴有效勞動保護(hù)用具等問題，其中尤以金屬鎂還原車間和精煉車間問題最為突出。目前神木大多數(shù)企業(yè)及府谷部分企業(yè)逐漸增加了煤棚、脫硫塔、除塵網(wǎng)等環(huán)保設(shè)備，但從整體上看，兩縣并未從根本上徹底解決環(huán)境污染問題，大多數(shù)企業(yè)仍然面臨著很大的環(huán)保壓力。

2.2 存在的技術(shù)難題

(1)原鎂冶煉技術(shù)瓶頸突破難。冶煉技術(shù)瓶頸主要表現(xiàn)在兩方面，一是原鎂還原率低。生產(chǎn)廢渣中氧化鎂含量較高(≥5%)，導(dǎo)致神府金屬鎂企業(yè)的生產(chǎn)廢渣只能采取掩埋的處理方式。據(jù)調(diào)研，之前神府部分金屬鎂企業(yè)將生產(chǎn)廢渣處理生產(chǎn)為免燒磚、水泥等產(chǎn)品，但是由于廢渣中氧化鎂含量較高，這些產(chǎn)品在使用過程中氧化鎂逐漸與水和二氧化碳反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)品體積膨脹，最終破壞了其本身的強(qiáng)度。根據(jù)國內(nèi)外研究表明[9]，只有廢渣中氧化鎂含量小于3%時，廢渣才可有效用于制作免燒磚等產(chǎn)品，并保證后期結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及產(chǎn)品使用的安全可靠性。二是生產(chǎn)的鎂錠純度較低。除府谷華順鎂業(yè)和京府煤化工鎂錠純度可以達(dá)到99.95%以外，其他金屬鎂企業(yè)均面臨鎂錠純度低的問題。鎂錠質(zhì)量較低直接導(dǎo)致了神府二縣金屬鎂企業(yè)在鎂錠銷售過程中沒有價格話語權(quán)，貿(mào)易商肆意壓價，制約了金屬鎂企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

(2)鎂及鎂合金的深加工技術(shù)研發(fā)不足，鎂合金材料及精深加工技術(shù)需逐步突破。技術(shù)創(chuàng)新能力有限，導(dǎo)致新產(chǎn)品應(yīng)用能力不足。榆林神府兩縣鎂行業(yè)專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)相對滯后，由于沒有專業(yè)技術(shù)人才作為企業(yè)技術(shù)進(jìn)步強(qiáng)有力的支撐，導(dǎo)致鎂工業(yè)領(lǐng)域的新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品研發(fā)應(yīng)用創(chuàng)新能力不足。目前，各生產(chǎn)企業(yè)都以生產(chǎn)普通鎂錠為主，無法提供高純鎂、變型鎂合金及鑄造鎂合金產(chǎn)品，沒有形成產(chǎn)品差異優(yōu)勢，這也成為制約府谷地區(qū)金屬鎂做大做強(qiáng)的一個瓶頸。

(3)鎂渣綜合處理制約金屬鎂發(fā)展。鎂渣綜合利用率達(dá)不到73%，按照產(chǎn)1t金屬鎂生產(chǎn)6t多鎂渣計算，2019年鎂渣產(chǎn)量約260萬t左右，鎂渣的綜合利用成為榆林市金屬鎂發(fā)展的另一個瓶頸。

3 發(fā)展建議

3.1 加強(qiáng)機(jī)械化改造，實現(xiàn)原鎂集中精煉

針對金屬鎂企業(yè)機(jī)械化程度低、工人勞動強(qiáng)度大的問題，短期內(nèi)應(yīng)盡快對神府金屬鎂企業(yè)進(jìn)行機(jī)械化改造，加快進(jìn)料、出渣設(shè)備研發(fā)，降低金屬鎂企業(yè)勞動力使用率和勞動力使用強(qiáng)度。長遠(yuǎn)來看，必須加快原鎂還原橫罐技術(shù)的淘汰。一是要加快豎罐煉鎂技術(shù)的推進(jìn)，從工藝環(huán)節(jié)大幅度增加機(jī)械化和自動化，徹底解決金屬鎂企業(yè)勞動力密集、勞動力使用強(qiáng)度過高的問題，將榆林原鎂冶煉企業(yè)由勞動密集型企業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械自動化型企業(yè)，降低勞動力使用率及勞動力成本。其次，要研究論證東北大學(xué)相對真空連續(xù)煉鎂項目的可行性，推動相對真空煉鎂項目的進(jìn)展。東北大學(xué)相對真空連續(xù)煉鎂技術(shù)與傳統(tǒng)皮江法相比，取消了真空系統(tǒng)以及真空還原罐，實現(xiàn)了金屬鎂的連續(xù)生產(chǎn)，可做到全流程自動化。此技術(shù)的推廣，可以改革原鎂冶煉還原流程，縮短冶煉還原周期，提高能源利用效率，同時降低環(huán)境污染，解放勞動力。建議借鑒原鋁生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)高性能、高自動化連鑄生產(chǎn)線，降低人工使用率。同時，考慮到各個企業(yè)精煉車間存在環(huán)保投入成本高，環(huán)保投入效率低下的問題，建議針對粗鎂進(jìn)行集中精煉，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是精煉過程中的污染可以集中處理，大大提高了環(huán)保投入效率，同時也為政府監(jiān)管帶來了便利。

3.2 企業(yè)轉(zhuǎn)型升級引導(dǎo)，形成榆林鎂鋁產(chǎn)業(yè)鏈集群

針對金屬鎂企業(yè)產(chǎn)業(yè)升級、企業(yè)轉(zhuǎn)型動力不足的問題，應(yīng)加強(qiáng)政府引導(dǎo)，積極搭建產(chǎn)學(xué)研合作平臺，針對43家金屬鎂的共性問題，聯(lián)合科研院所和企業(yè)共同攻關(guān)，盡快在金屬鎂冶煉豎罐技術(shù)、電熱法爐內(nèi)還原技術(shù)、相對真空連續(xù)煉鎂技術(shù)上有所突破，淘汰落后的原鎂橫罐冶煉技術(shù)，集思廣益在原鎂純度問題上有所突破，提升原鎂純度等級，建立榆林鎂高質(zhì)量品牌，促進(jìn)榆林金屬鎂企業(yè)健康綠色發(fā)展。針對榆林市金屬鎂企業(yè)在鎂合金產(chǎn)業(yè)升級中沒有具體方向的問題，應(yīng)加強(qiáng)政府政策引導(dǎo)，逐步實現(xiàn)榆林鎂鋁產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)化、集群化、園區(qū)化。具體而言，應(yīng)加大和下游企業(yè)的溝通交流，根據(jù)下游企業(yè)對鎂合金的切實需求確定鎂合金發(fā)展方向。各種鎂合金應(yīng)用領(lǐng)域不同，鎂合金種類繁多，單一企業(yè)無法及時調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，無法適應(yīng)市場瞬息變化，建議政府規(guī)劃鎂鋁標(biāo)準(zhǔn)化園區(qū)，加強(qiáng)政策、經(jīng)濟(jì)扶持力度，集中力量先生產(chǎn)幾種主流鎂合金產(chǎn)品，由點(diǎn)到面，逐漸在鎂合金深加工技術(shù)方面打開局面。同時，下游加工企業(yè)具有科技含量高、工藝復(fù)雜、產(chǎn)業(yè)配套體系需求高、從業(yè)人員多等特點(diǎn)，建立鎂鋁標(biāo)準(zhǔn)化園區(qū)有利于承接下游加工企業(yè)來榆林安家落戶，促進(jìn)下游加工企業(yè)相互依存、協(xié)同發(fā)展，逐步完善榆林鎂鋁合金產(chǎn)業(yè)鏈，形成榆林鎂鋁產(chǎn)業(yè)鏈集群。

3.3 注重在節(jié)能降耗和保護(hù)環(huán)境上取得突破

針對金屬鎂企業(yè)水資源浪費(fèi)嚴(yán)重的問題，應(yīng)加強(qiáng)和電廠等具有水資源冷卻循環(huán)利用系統(tǒng)成熟技術(shù)的企業(yè)合作，盡快研究開發(fā)金屬鎂企業(yè)射流泵末端水資源循環(huán)利用系統(tǒng)，減少金屬鎂企業(yè)水資源消耗，降低金屬鎂企業(yè)生產(chǎn)成本。同時，應(yīng)研究機(jī)械泵抽真空技術(shù)取代射流泵技術(shù)的經(jīng)濟(jì)適用性，降低水資源消耗。同時，針對榆林金屬鎂環(huán)保形勢嚴(yán)峻的問題，應(yīng)把消除污染作為鎂工業(yè)發(fā)展的首要任務(wù)，清潔生產(chǎn)是我市鎂工業(yè)可否持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，要通過設(shè)備、工藝改造和資源綜合利用基本上消除煉鎂污染。短期內(nèi)建議繼續(xù)加大環(huán)保設(shè)備的投入以逐漸減少神府金屬鎂企業(yè)環(huán)境污染。長遠(yuǎn)來看，榆林地區(qū)應(yīng)加強(qiáng)和科研院校及先進(jìn)原鎂冶煉企業(yè)的合作，逐漸改進(jìn)或淘汰較為原始的生產(chǎn)工藝，切實改善原鎂冶煉過程如進(jìn)料、出渣、精煉環(huán)節(jié)的設(shè)備密封性，減少工藝過程中的廢氣物直接排放，加強(qiáng)后端廢氣集中處理模式的應(yīng)用。

3.4 在行業(yè)人才引進(jìn)和培養(yǎng)上取得突破。

把營造人力資源優(yōu)勢作為榆林金屬鎂產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展的核心內(nèi)容之一，積極探索和完善良好的人才培養(yǎng)、使用機(jī)制，吸引各類人才為我市金屬鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。加強(qiáng)科技攻關(guān)，突破高效清潔煉鎂、鎂渣綜合利用、鎂合金材料及高品質(zhì)制備、精深變形加工等關(guān)鍵技術(shù)。同時聚集國內(nèi)外鎂專業(yè)科研力量和研究成果，建設(shè)陜西省金屬鎂產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心，積極發(fā)揮國家鎂合金工程技術(shù)研究中心榆林研究中心的作用，逐步能解決鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)問題，使其成為榆林市鎂產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)平臺、分析測試平臺和科技成果轉(zhuǎn)化基地。依靠科技創(chuàng)新，加強(qiáng)技術(shù)改造，逐步改變榆林市現(xiàn)有金屬鎂生產(chǎn)的高能耗、資源高消耗、高污染、低效率等現(xiàn)狀，大幅度提高金屬鎂企業(yè)的生產(chǎn)效率和技術(shù)含量，提升企業(yè)競爭實力，加速鎂合金及其深加工產(chǎn)業(yè)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)換代升級，提升地方民營經(jīng)濟(jì)實力，推動地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，助力榆林高質(zhì)量發(fā)展。

3.5 加大政府政策扶持

針對神府兩縣金屬鎂企業(yè)產(chǎn)能受限的問題，各級政府應(yīng)加大政策扶持力度。對于府谷地區(qū)金屬鎂企業(yè)塊煤供應(yīng)不足的問題，相關(guān)能源部門應(yīng)加大政策傾斜力度，優(yōu)先滿足府谷金屬鎂企業(yè)對塊煤的需求，保證府谷地區(qū)金屬鎂產(chǎn)能的全面釋放。對于神木地區(qū)金屬鎂企業(yè)以蘭炭銷量確定金屬鎂產(chǎn)量的模式，政府部門應(yīng)在蘭炭銷售上為企業(yè)提供更多的支持，加大榆林地區(qū)煤炭站臺、神華線火車運(yùn)力、港口轉(zhuǎn)貨場等資源向蘭炭的分配力度，促進(jìn)蘭炭貿(mào)易健康穩(wěn)定發(fā)展，逐步帶動神木金屬鎂企業(yè)產(chǎn)能提升。