内乡人的"新水源“驱动新时代新经济

阳光明媚的北京西山脚下，丹江口经由的南水北调之水，就在我家几十米的清清水渠里聚美着。四季不冻，让首都的心肺更加清澈。

北京台每晚天气预报，也不忘内乡人。但这个140万人的贫困县，光靠玉米小麦脱贫太难啦。需要产业，新时代需新动能啊。

让我感动的是，一种熔态铝热法连续化炼镁工艺成功啦，鉴定峰会正在进行，院士专家们高度关注。

材料如同工业水源呵。这是河南省宝隆镁业有限责任公司组织联合创建发明的。

金属镁是地球上储量最丰富、最广泛的金属资源，号称继钢铁、铝之后的第三金属。据世界探矿证明，镁资源是铁矿石储量的100倍，铝土矿储量的1000倍以上。占地球总质量的2.4%-2.7%。

中国铁矿石原料百分之八十靠进口。铝土矿百分之七十靠进口。而中国已探明的镁系矿物占地球储量的百分之七十以上，据初步统计白云石储量数百亿吨，镁资源是大自然对中国的惠顾。

金属镁具有性能优势：

◎比重是铝的三分之二，铁的四分之一。

◎比强度高，比铝合金高50M pa， 是碳钢的两倍。

◎减震性好，阻尼系数优于铸铁，抗冲击，优于铝合金和碳钢。

◎电磁屏蔽优良，可屏蔽范围较广。

◎易再生利用，利于环保。

汽车自重减少百分之十，未来发展减少百分之二十以上，油耗可减少百分之二十七点五，燃料经济性可提高百分之十五，同时降低碳排放百分之二十五左右。

镁被称为绿色金属，具有环境优势：

◎实现汽车等交通工具轻量化，节省燃油，减少排放；

◎镁合金对环境友好，利于回收，废镁再生回收能耗比废铝回收低20%以上；

◎生物兼容性、回收性和可持续利用。

镁合金可广泛应用于汽车工业、军事工业、航空航天、船舶、交通运输、自行车、电动车、摩托车和电子行业，用来生产结构材料，镁合金的深加工等，可以作为钢铁的脱氧剂、脱硫剂、球墨铸铁球化剂。

金属镁目前应用范围不断拓展，特别是利用金属镁生产石墨烯工业化成功后，将给金属镁应用带来极大空间，利用金属镁生产石墨烯，用石墨烯生产碳炔，生产高储能材料和重要产品防腐蚀材料及高强度材料，是未来新材料应用的一场革命，金属镁发展前景一片光明。

金属镁自1808年发现以来，一直是人类探讨储量最大的镁资源怎么充分利用和新材料应用的发展方向。目前金属镁生产方法主要是电解法和硅热还原法（皮江法），电解法的缺点是投资大，技术难度大，氯气污染严重。

目前世界大部分采用金属镁生产方法是硅热还原法，在中国金属镁生产基本采用这一工艺。硅热还原法，投资少，技术门槛低，这一工艺为我国迅速成为镁生产第一大国，做出了重要贡献。

硅热还原法生产金属镁的核心理论是在高温真空状态下，通过硅铁还原可以生产出金属镁。

硅热法生产金属镁有六大缺陷：

固态反应，速度很慢，还原周期12小时；

烟气、罐体、炉墙浪费大量热能；

反应器几乎算作“微型”，与现代冶金的单体设备大型化不相符；

真空环境与出镁、加料、出渣相悖，不能连续作业，产量小；

装料、出镁、扒渣需要人工操作，劳动生产率很低，劳动强度大，不能实现信息化、自动化；

横罐平铺，最多两层，单位面积产量小，厂区占用土地很大。

以上缺陷和原因，造成目前金属镁生产高能耗、高物耗、高污染和高成本、低效率，不能实现信息化、自动化，不能大规模化生产。

该工艺目前已不适应经济社会与生态环境发展的客观要求，不能极大发挥镁资源的应用，制约了镁产业的发展。

近年来，由于金属镁的性能优势和使用优势的凸显，世界各国都在开展金属镁应用范围拓展和金属镁冶炼研究。

我国科学家在金属镁冶炼方面的研究重点是围绕皮江法工艺的改进，节能和提高生产效率上。经过多年的攻关努力，对降低能耗，降低生产成本做出了一定贡献，较之过去皮江法生产近70年的徘徊不前有了长足发展。这些科研技术较之有代表性的是西安科技大学王晓刚教授的电内热法和郑州大学张绍军教授的一步法炼镁，并已都取得一定成果。还有加拿大、澳大利亚合作的碳热法研究，前几年热闹一阵，现在因为镁的回收问题始终解决不了，不见后续报道。

国内技术研究有代表性的电内热法和一步法有不少优点，但仍然存在一些重大缺陷：

生产成本有所下降，但幅度不大；

硅热还原，硅铁成本仍是重要因素；

不能实现自动化、信息化；

仍是单罐作业；

不能大规模化生产；

原材料和还原后废渣不能综合利用。

自1947年以国外科学家研究碳还原反应以来，世界各国科学家都在探索性地研究碳热法还原生产金属镁的工艺流程，终因技术、装备限制而未能收得金属镁。

1993年，昆明理工大学在戴永年院士带领下的团队，经过攻关研究，得出了在真空炉中碳热反应取得了金属镁，对整个世界金属镁新的收得方式和工艺带来了一片曙光。随后，东北大学、清华大学。重庆大学、上海交大、北科大、中国地质大学的专家学者对戴院士团队的研究又进行了多年探索性研究，找出了一些共同和新的碳还原金属镁理论和工艺，并对各种材料进行了比较、探讨，将金属镁的生产工艺研究推向了一个新的高潮。在此基础上，昆明理工大学在戴永年院士的指导帮助下，又对碳还原生产金属镁的理论进行了进一步的试验完善，各种碳还原状态下的数据支持和理论进一步丰富、全面，为我们开展碳热还原生产金属镁奠定了坚实的理论基础。

由于受传统皮江法反应方法的影响，影响了该技术的进一步拓展，同时该试验虽数据充分，但仍停留在实验室阶段。

金属镁生产从严格意义上讲，属于动态冶金学和钢铁冶炼有紧密的联系。多数冶金反应是相界面反应，反应物和生成物的扩散速度是限制性环节，冶金熔体静止状态下，化学反应虽然优于固相反应，但速度并不很快，这是对金属镁生产反应需要连续、快速，能大批量生产的重要制约。

当代冶金技术的发展，理论更加完善，工艺更加先进，突出的特点是大——反应器大型化；快——反应物料流态化；快速运动，效益很高。让物料变成气态，液体实现其激烈流动，流速明显加快。克服了在高温反应下，传质影响流程速率的限制环节。反而界面增大，加快了反应速度。

在有关大专院校和合作单位的共同帮助下，我们紧紧围绕铝热还原理论，利用冶金原理，炼钢方法的实现进行了一系列探索和实践，我们归为熔态铝热法。

熔态铝热法生产金属镁的大体工艺是原材料制备，将白云石中的碳酸钙烧解时逸出，分解成氧化镁和轻质碳酸钙，感应加热炉将反应空间加热至1150°-1250°高温，铝粉和氧化镁粉在加热的环境的空间中，氧化镁和铝还原形成镁蒸汽，镁蒸汽在真空状态下被抽入冷凝管道，冷凝为镁液体，连续化生产。生产过程没有废渣、废气、废水，可以进行自动化控制，实现一键炼镁。

在理论和实践不断完善的基础上，我们对熔态铝热法冶炼金属镁工艺又进行大量改进和完善，通过对冶金装备的改进，流体力学的应用、热力学和动力学的统一、使各种设备有机统一，进行了实践验证，取得了理想的效果。镁的收得率90%以上，镁纯度98%以上。

我们目前投资六千万元建立的半工业化示范生产线，用连续生产的方式（生产成本可比目前金属镁生产工艺降低五千元左右/吨，剩余废渣进行电熔生产镁铝尖晶石耐火材料综合利用，将来系统化生产以后，生产成本仍将有较大的降低空间。

金属镁产业是未来轻金属和结构材料发展的一个重要方向，熔态铝热法生产工艺的实现，是对金属镁发展和产业化的一个重大贡献。该工艺先进、环保、节能、没有废渣、废料排放，减少了对硅铁的依赖，并大幅度降低了生产成本，可以进行大规模化生产，对金属镁需求提供了一个理想发展空间。解决了我国轻金属的安全。对我国经济发展和新材料产业化提供了空间。

该项目经多年来得到中冶华天、中铝郑州有色研究院、中国重型设备研究院、中科院、清华大学、北京大学、昆明理工大学、北京科技大学、重庆大学、上海交大、河南科大、洛阳理工及近二十家设备制造厂商的帮助和支持，使该项目一路坎坷，顺利走来。帮助我们完成这一理想给予了大量的帮助和支持，我们将和他们一道，继续前行，共同打造金属镁冶炼领域的各种科技创新，争取取得更大成就。使金属镁生产可以连续化、大规模化、产业化，大幅降低生产成本，降低污染，造福人类。

目前我们已进行了近二十项发明专利、国际专利、实用新型专利申报。

市场给予帮助和支持是关键。未来共圆中国镁梦就在努力之中。

祝会议圈满成功。