2022年镁行业报告：突破“瓶颈”，双碳推动镁冶炼“低碳化”升级
报告出品/作者：华宝证券、白云飞
以下为报告原文节选
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1. 镁行业基础信息及现状
1.1. 镁资源丰富，应用广泛
镁是地壳中含量最丰富的元素之一，主要分布在白云石矿、盐湖、海水等资源中。镁在自然界中有固体和液体两种存在形式，固体包含菱镁矿、白云石、蛇纹石等；液体包含海水、天然盐湖水以及地下卤水。目前开采镁资源主要来自菱镁矿（MgCO3，镁比重 28.8%）和白云石矿（MgCO3·CaCO3，镁比重 13.2%），其次为海水苦卤、盐湖卤水以及地下卤水。
金属镁的比重是 1.74g/cm3，只有铝的 2/3，钛的 2/5，钢的 1/4，具有比强度、比刚度高，切削加工性以及加工成本低和易于回收等优点。镁合金应用于产品构件轻量化效果好、节能减排效果显著。
镁合金除了具有显著的结构轻量化优势之外，还具有很好的功能特性，可进一步拓宽镁合金的应用领域。镁合金具有高的阻尼减振性能，其主要阻尼机制是位错阻尼，阻尼性能一般是铝合金的 15 倍、钢的 60 倍。镁合金具有高的导热性能和散热性能，其总体散热性能优于铝合金。镁合金具有优良的电磁屏蔽性能，常规商用镁合金在 30-1500MHz 频率范围内的电磁屏蔽效能一般可达 50dB 以上，明显优于相同厚度的部分铝合金。镁合金具有良好的能源特性，纯镁的理论储氢量高达 7.6%，作为电池负极材料可以使电池具有很高的理论比容量（2.22A•h/g），因此作为储氢材料和电池负极材料展现出巨大的潜力。
因此，镁合金应用的产业定位主要有汽车、轨道交通、建筑、3C、休闲和健康、军口、能源等重要行业。其中，交通工具、电子信息和建筑等行业对镁合金零部件的需求近年来急剧增加。作为我国独特的战略性金属和新型结构材料，镁在交通轻量化、新能源材料、环保产业、消费电子、海洋工程、航空航天以及军工配套、军民融合等领域将发挥更大的作用。
1.2. 高端制造领域推动镁基新材料产业发展广阔空间
镁产业链包含上游提炼、中游铸造塑性及下游深加工。上游提炼主要包括镁矿石的分离、提炼，海水盐湖提炼等，从含有镁元素菱镁矿、白云石等提炼出原镁；中游铸造塑性是将原镁转化为镁合金，再对镁合金通过铸造和变形的成型工艺以生产镁合金合成型材与铸件；下游产业通过压铸对镁合金进行深加工，形成能满足下游特殊性能需求的镁合金系列材料。
根据中国耐火材料行业协会资料，全球菱镁矿下游主要应用为合金，涉及产业领域逐步扩大。伴随合金成型工艺不断发展，，可生产合金性能更为优越，逐渐满足更多应用场景需求。同时，由于合金较高性价比，及上游资源的丰富储量，其作为新兴轻质材料在汽车、3C 和航空航天领域的应用逐渐普及，目前全球新生产汽车方向盘骨架基本均采用合金为材料，伴随行业节能减排的要求提升以及材料行业迭代更新，行业发展前景广阔。
2. 双碳推动镁冶炼工艺升级，降碳降能耗技术大势所趋
20 世纪初世界原镁产量的 80%由电解法生产，20%由热还原法生产。90 年代后热还原法原镁产量迅速增长，加之电解法的生产成本较高，国内外的电解法纷纷关闭。目前，世界原镁 80%由热还原法生产，其中 90%以上由热还原法中的皮江法生产。
镁冶炼行业是一个高能耗的能源密集型行业。生产镁的过程中会产生大量三废，其单位金属的温室气体排放量是钢铁行业的 5 倍。早在 08 年发改委就发布了《镁冶炼企业单位产品能源消耗限额》并且该能源消耗限额强制性国家标准逐渐严格。2011 年发改委在《产业结构调整指导目录》中将镁冶炼列入限制类名单。随着我国提出“碳达峰、碳中和”目标和相关环保政策，高能耗、高污染的工艺现状与日益收紧的节能、环保政策之间的矛盾越发凸显，我国镁冶炼行业提出了诸多机遇和挑战。
二十世纪九十年代初，得益于丰富易取的原材料、低廉的劳动力和早期粗放的环保要求，技术门槛相对较低的皮江法真空硅热炼镁工艺在我国得到推广。皮江法是利用硅铁(Si>75%)还原煅烧后的白云石生产镁。虽然皮江法炼镁技术在过去的 20-30 年间取得了很大的进步，但皮江法镁冶炼技术存在的问题及挑战还有很多：“三废”排放多、热还原反应生成金属镁后的废渣，仍未得到较好的处理，环保压力大；能耗高、成本高；自动化、智能化水平低；不能实现连续化、规模化；资源综合利用低。
铝热法
铝热法炼镁作为一种高效、节能、环保的炼镁技术，是在碳中和背景下真空热法炼镁的发展方向之一。铝热法是采用铝粉为还原剂的一种金属热还原法，铝热法炼镁技术以氧化镁或白云石为原料以铝粉为还原剂在真空条件下热还原制取金属镁，同时副产轻质碳酸钙和镁铝尖晶石或铝酸钙水泥。生产过程中无废渣、无废水外排，环境友好。铝热法解决了白云石煅烧尾气排放问题；解决了镁冶炼过程中还原渣的问题，实现了“废气、废渣”零排放。能减少镁行业 50%土地的占用，还原物料总量减少52％；实现了“废气、废渣”零排放；打造环保节能企业，清洁生产；有利于优化金属镁产业结构和我国镁行业可持续发展。
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