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青海鹽湖鹵水電解鎂工藝低碳優(yōu)勢及戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃

——2023年鎂產(chǎn)業(yè)鏈與鎂市場(巢湖)論壇報告

青海鹽湖鎂業(yè)有限公司黨委書記、董事長 劉國建

一、全球碳排的環(huán)境

氣候變化問題自上世紀八十年代開始受全球關注，聯(lián)合國 IPCC約每六年發(fā)布一次氣候變化評估報告，用于支撐應對氣候變化政策的制定，全球應對氣候變化以《聯(lián)合國氣候變化框架攻略》為基本，2020年之后的減排行動以《巴黎協(xié)定》為基礎，協(xié)議提出相比工業(yè)化前將全球平均氣溫上升幅度控制在2℃之內，并努力維持在1.5℃之內，要實現(xiàn)該目標，必須全球攜手推進碳中和。

2022年10月27日，根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署發(fā)布的《2022排放差距報告》數(shù)據(jù)，全球溫室氣體排放(包括土地利用、土地利用變化和林業(yè)排放，LULUCF)總量呈現(xiàn)上升的趨勢，按照每十年的排放情況來看——1990年全球共有380億噸二氧化碳當量的溫室氣體的排放，到2000年的420億噸，2010年的510億噸，再到2020年的540億噸。2021年，在不包括LULUCF的基礎上，全球溫室氣體排放初步估計為528億噸二氧化碳當量。盡管溫室氣體排放的增長速度有所放緩——2010年至2019年期間1.1%的年均增長率低于2000至2009年2.6%的年均增長率，但過去十年的溫室氣體的排放量是有史以來最高的。

全球溫室氣體每十年排放情況

分國家來看，中國、美國、歐盟、印度、印度尼西亞、巴西、俄羅斯和國際運輸?shù)劝藗€主要排放單位占據(jù)了2020年全球總排放的55%以上，二十國集團成員國占據(jù)總排放量的75%。從累計排放看，1850年至2019年間各國的二氧化碳排放總量(不包括LULUCF)占比從大到小依次是——美國占據(jù)25%，歐盟占據(jù)17%，中國占據(jù)13%，俄羅斯聯(lián)邦占據(jù)7%，印度和印度尼西亞分別占3%和1%。

1850年至2019年間各國的二氧化碳排放總量占比

第二十六屆聯(lián)合國氣候變化大會于2021年10月在格拉斯哥召開，會議通過了《格拉斯哥氣候公約》，鼓勵各締約方重新審視并強化國家自主貢獻目標，推進凈零排放進程。截止COP26會議，152個《巴黎協(xié)定》的締約方提交了更新的NDCs，而到2022年9月23日，該數(shù)字增加至166個。其中，88個締約方通過法律、類似NDC的政策文件、長期戰(zhàn)略、高級別的政府公告等方式提供了凈零排放承諾。

我國是全球第一排放大國，2020年，全球新冠疫情爆發(fā)，世界各國均遭受不同程度的經(jīng)濟打擊，高碳工業(yè)發(fā)展或長或短有所停滯。我國由于疫情防控得當，各領域復蘇較快，2020年，我國碳排放量達到98.99億噸，同比增長0.6%，再創(chuàng)歷史新高，占全球碳排放量的比重也提升至30.7%。與此同時，全球主要國家(地區(qū))中僅中國碳排放量保持正增加，其他所有國家(地區(qū))均出現(xiàn)下滑。2021年中國的碳排放量達到114.7億噸，是美國(50億噸)的兩倍，歐盟(27.9億噸)的四倍，且尚未達峰。

與發(fā)達國家相比，我國處于不同的歷史階段，面臨著加快發(fā)展、改善民生的重任。正如丁仲禮院士所言(2009)：“要發(fā)展就難免排放，排放問題本質上就是發(fā)展問題，排放權即發(fā)展權。”盡管如此，我國仍于2020年9月作出“2030年碳達峰，2060年碳中和”的莊嚴承諾。為全球作出了表率，充分體現(xiàn)了負責任大國的擔當。從碳達峰到碳中和，英國和法國用了59年，美國43年，日本37年，而我國承諾僅用30年。

碳中和是責任，是使命，更是機遇。作為全球第一排放大國，我國碳達峰、碳中和之路任重道遠。與歐美國家相比，我國的低碳綠色意識還比較薄弱，亟需提升國民碳素養(yǎng)，充分發(fā)揮龍頭企業(yè)的示范帶動作用，創(chuàng)新推動碳中和工作，共創(chuàng)人類可持續(xù)的未來。

二、鎂行業(yè)碳排情況

我國是鎂資源大國和生產(chǎn)大國，資源占全球總量的70%。2017年中國原鎂產(chǎn)量為102萬噸，達到歷史最高點，2018年國內原鎂產(chǎn)量為86.3萬噸，2019年84.48萬噸，2020年90.7萬噸，2021年94.88萬噸，2022年90萬噸，近年來年總產(chǎn)量呈略微下降趨勢。其中陜西和山西地區(qū)產(chǎn)量占比位居前二，總計約占全國的85%，尤其是陜西府谷地區(qū)產(chǎn)量占全國比重超過50%。

原鎂的成本主要是能源成本，陜西府谷是我國的主要蘭炭生產(chǎn)基地，依靠蘭炭資源發(fā)電、硅鐵和原鎂產(chǎn)業(yè)形成了循環(huán)經(jīng)濟，使得皮江法煉鎂工藝在成本端具備較大優(yōu)勢。皮江煉鎂法工藝中硅鐵的生產(chǎn)、白云石的煅燒和還原工藝本身的排放，仍然是溫室氣體排放最密集的工序。當前皮江法鎂工藝的總平均排放量為28kg CO2。如不考慮能源綜合利用情況下鎂生產(chǎn)中使用的上述燃料氣的碳排放皮江法工藝的加權平均排放量為每千克鎂21.8千克二氧化碳當量。其中，皮江法工藝步驟的直接排放量為每千克原鎂12.1kg二氧化碳當量。

電解法煉鎂工藝中碳排放也主要取決冶煉過程的能源消耗。2013年LCA研究詳細分析了以色列的電解工藝，加上工藝副產(chǎn)品的碳信用，該工藝的溫室氣體排放值為每噸鎂14.0噸二氧化碳當量。 青海鹽湖鎂業(yè)有限公司的電解鎂工藝中，原鎂是由氯化鎂(MgCl2)鹵水為原料生產(chǎn)的，而鹵水是附近鉀肥生產(chǎn)后的廢物。電解鎂總溫室氣體排放量為每噸鎂6.2噸二氧化碳當量。由于進一步使用電解鎂生產(chǎn)過程的副產(chǎn)品氯氣，考慮由此產(chǎn)生的碳信用，鎂電解的總排放量可以降到每噸鎂5.3噸二氧化碳當量。在2019年國際鎂協(xié)年會上，國際鎂協(xié)將“環(huán)境責任獎” 頒發(fā)給了青海鹽湖鎂業(yè)公司、青海海鎂特鎂業(yè)公司。

2020年3月，為推進鎂行業(yè)供給側結構性改革，促進行業(yè)技術進步，推動行業(yè)高質量發(fā)展，工業(yè)和信息化部發(fā)布《鎂行業(yè)規(guī)范條件》。要求鎂冶煉企業(yè)噸鎂綜合能耗在4.5噸標煤以下;鎂冶煉企業(yè)的噸鎂白云石用量在10.5噸及以下，硅鐵(Si>75%)用量在1.05噸及以下。

三、鹽湖電解鎂的機遇與風口期

2016年8月22日，習近平總書記視察青海鹽湖指出：“鹽湖是青海最重要的資源，要制定正確的資源戰(zhàn)略，加強頂層設計，搞好開發(fā)利用。循環(huán)利用是轉變經(jīng)濟發(fā)展模式的要求，全國都應該走這樣的路。青海要把這件事情辦好，發(fā)揮示范作用。青海資源也是全國資源，要有全國一盤棋思想，在保護生態(tài)環(huán)境的前提下搞好開發(fā)利用”。

2021年3月7日，習近平總書記在參加十三屆全國人大四次會議青海代表團審議時強調，要結合青海優(yōu)勢和資源，貫徹創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略，加快建設世界級鹽湖產(chǎn)業(yè)基地，打造國家清潔能源產(chǎn)業(yè)高地、國際生態(tài)旅游目的地、綠色有機農(nóng)畜產(chǎn)品輸出地，構建綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系，建設體現(xiàn)本地特色的現(xiàn)代化經(jīng)濟體系。

2018年7月青海省委十三屆四次全會作出“一優(yōu)兩高”戰(zhàn)略部署，強調現(xiàn)階段要著力打好“四張牌”，頭張牌就是打好鹽湖資源綜合開發(fā)利用這張牌。要以鹽湖資源綜合利用上升為國家戰(zhàn)略為目標，提高鹽湖資源綜合利用效率，推進鹽湖產(chǎn)業(yè)向新材料領域拓展，以做大做強鋰電產(chǎn)業(yè)為重點，向系列化、高質化、多樣化發(fā)展，提升全產(chǎn)業(yè)鏈競爭力，加快建設中國乃至世界最具影響力的鹽湖資源綜合利用集群。

2020年12月青海省委十三屆九次全會通過《關于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標的建議》，指出要建設世界級鹽湖產(chǎn)業(yè)基地，全面提高鹽湖資源綜合利用效率，著力建設現(xiàn)代化鹽湖產(chǎn)業(yè)體系，打造具有國際影響力的產(chǎn)業(yè)集群和無機鹽化工產(chǎn)業(yè)基地。

鎂資源是察爾汗鹽湖的優(yōu)勢資源，同時又是氯化鉀生產(chǎn)排放的副產(chǎn)物。鹽湖氯化鎂保有儲量40.6億噸，可供生產(chǎn)原鎂10億噸，應用潛力巨大，鹽湖生產(chǎn)鉀肥后排棄的廢液老鹵含氯化鎂32%，是海水的55倍，是電解法生產(chǎn)金屬鎂的理想原料，不僅節(jié)省了原料成本，而且省去了廢液排棄費用，化“鎂害”為“鎂利”，變廢為寶，點石成金。鹽湖鹵水深度脫水制備無水氯化鎂的金屬鎂生產(chǎn)工藝，與皮江法冶煉金屬鎂工藝相比，具有規(guī)模化程度高，產(chǎn)品品質穩(wěn)定，冶煉過程綠色、低碳、環(huán)保的特性。

鹽湖鎂資源注重有序開發(fā)，以消化提鉀后老鹵為主，同時重視制定鹽湖資源產(chǎn)業(yè)化整體規(guī)劃，與其它資源統(tǒng)一開發(fā)，形成組合優(yōu)勢，資源綜合利用完全可保障我國鎂產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展。利用柴達木盆地獨一無二的氣候條件，經(jīng)過鹽田自然蒸發(fā)結晶，可獲得純度較高的水氯鎂石，成本低廉。近年來，青海鹽湖鎂資源通過工藝技術創(chuàng)新、專用設備研制等共性關鍵技術研發(fā)與集成，形成了氯化鎂—電解金屬鎂—鎂合金，氯化鎂—氫氧化鎂—氧化鎂，氯化鎂—鎂質膠凝材料—新型輕質建筑材料三條產(chǎn)業(yè)鏈條，已建成10萬噸/年電解金屬鎂、10萬噸級高純氫氧化鎂阻燃劑、高純鎂砂、煅燒氧化鎂等規(guī)?；a(chǎn)線;開展了鎂水泥系列產(chǎn)品開發(fā)，為鎂水泥在公路工程應用示范提供支撐;青海鹽湖鎂資源開發(fā)初見雛形。

四、鹽湖電解鎂的后發(fā)優(yōu)勢

察爾汗鹽湖是我國最大的鉀鎂鹽礦床，各類資源儲量達600 多億噸，其中氯化鉀5.4億噸、氯化鎂40億噸、氯化鋰1204萬噸、 氯化鈉555億噸，同時伴生有硼、溴、碘、銣、銫等稀有元素，是巨大的無機鹽寶庫，潛在經(jīng)濟價值近100萬億元。自1958年開始，察爾汗鹽湖開發(fā)六十多年來，在鉀、鋰資源開發(fā)上已取得了顯著成績，為國家糧食安全和新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了重要貢獻。青海鹽湖電解鎂工藝二氧化碳排放量僅為傳統(tǒng)工藝的四分之一，成為世界綠色鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展關注的重點。

金屬鎂項目自2010年開工建設以來，經(jīng)過近十年艱苦努力，已建成利用鹽湖鹵水電解法制取金屬鎂的全球唯一的10萬噸級全套裝置，其技術、工藝、裝備等均處于國際領先地位，經(jīng)過為期三年的試車試生產(chǎn)，2016年生產(chǎn)出第一塊鎂錠，2018年生產(chǎn)出金屬鎂錠1.1萬噸，單系列最高日超100噸。產(chǎn)品具有環(huán)保、高品質、穩(wěn)定等優(yōu)異特性。以鹽湖金屬鎂生產(chǎn)的鎂合金及其構件批量進入國內外市場應用。

鹽湖電解鎂核心水氯鎂石脫水裝置由于設計經(jīng)驗不足，引進裝置“高原反應、水土不服”，因工程化和設備、材料選型缺陷，核心裝置氯化鎂脫水單元不能長周期穩(wěn)定運行。為徹底解決上述問題，主動停車進行優(yōu)化整改。由設計院進行全面設計復核，主要物料平衡、熱平衡、水平衡及關鍵設備等復核計算并出具《優(yōu)化整改設計方案》，該方案經(jīng)過政府部門兩次組織國內無機鹽協(xié)會及鎂協(xié)等行業(yè)內專家的論證，認為整改措施可行、方案科學、操作性強。

該項目已列為2021年度青海省首個重大專項揭榜掛帥實施項目，集全國、全行業(yè)的力量技術攻關。2022年8月確定山東天力能源有限公司作為揭榜牽頭單位，中國科學院青海鹽湖研究所、中國成達設計院、青海北辰科技有限公司、青海鹽湖鎂業(yè)有限公司共同組建項目團隊開展項目攻關工作?，F(xiàn)場實施工作于2022年4月份全部完成，進行了三次聯(lián)動試車，共生產(chǎn)出5600余噸合格產(chǎn)品，生產(chǎn)出優(yōu)于考核指標的無水氯化鎂產(chǎn)品，取得階段性成果。完成項目驗收后，進而對其余五條線進行改造，最終實現(xiàn)水氯鎂石脫水裝置的達產(chǎn)達標。在無水氯化鎂“揭榜掛帥項目”取得全面突破的前提下，下游電解單元加快優(yōu)化升級改造，原設計的無隔板單極槽能耗高、產(chǎn)出的氯氣濃度低、潔凈度差，無法滿足下游PVC裝置原料指標要求，嚴重制約了金屬鎂一體化項目的負荷提升和經(jīng)濟效益。2022年12月青海省科技廳第二次面向全國公開“揭榜”，對電解單元進行技術攻關。目前該項目已完成中榜公示，進入實施階段。

脫水技術的攻克，多極槽技術的成功嫁接將實現(xiàn)氯化鎂脫水工藝技術和多極槽電解鎂技術在察爾汗鹽湖落地生根，根本性的扭轉鹽湖鎂產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展受阻局面，全面釋放金屬鎂產(chǎn)能，打通電解金屬鎂---鎂合金產(chǎn)業(yè)鏈條，在年產(chǎn)10萬噸金屬鎂及配套項目達標達產(chǎn)的基礎上，做大鎂產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)鎂系列材料創(chuàng)新突破發(fā)展,鹽湖鹵水煉鎂技術的后續(xù)優(yōu)勢也將凸顯出來。主要體現(xiàn)在以下方面:

第一、能源優(yōu)勢

本裝置所在地區(qū)太陽能光伏、風電資源豐富，年光照輻射量達1898.2千瓦時每平方米，光伏發(fā)電并網(wǎng)發(fā)電容量4051兆瓦;被國家發(fā)改委列為就地消納試點區(qū)，實現(xiàn)新能源與金屬鎂電解產(chǎn)業(yè)有機結合，減少對外部用能的依賴。同時為貫徹國務院決策部署，扎實做好穩(wěn)增長、促改革、調結構、惠民生、優(yōu)生態(tài)、防風險工作，國網(wǎng)電力也已在園區(qū)建設有完整的330KV、110KV供電網(wǎng)絡，并簽訂了全面的戰(zhàn)略合作協(xié)議，保證在符合國家相關政策和國家電網(wǎng)公司有關規(guī)定的基礎上，在直購電、清潔能源、電力整體優(yōu)化、運行維護、電力交易、電力設施智慧用能等方面給予鹽湖產(chǎn)業(yè)全面支持，因此電力供給及電價是完全有保障的，且這些資源均是綠色環(huán)保的能源，在實現(xiàn)低成本發(fā)展的同時可以實現(xiàn)低碳化發(fā)展。

第二、循環(huán)經(jīng)濟優(yōu)勢

為實現(xiàn)金屬鎂的生產(chǎn)，金屬鎂一體化項目配套了10余套裝置。其中電解鎂生產(chǎn)裝置副產(chǎn)的氯氣，送至PVC裝置用于和煤制甲醇轉化的乙烯反應生產(chǎn)PVC，PVC生產(chǎn)過程中副產(chǎn)的氯化氫，同電石乙炔裝置產(chǎn)生的乙炔反應生成PVC，同時電石乙炔裝置產(chǎn)生的副產(chǎn)物電石渣，用于生產(chǎn)純堿，整個一體化項目實現(xiàn)閉合循環(huán)，產(chǎn)品附加價值高;綠色、低碳、環(huán)保;抗市場風險波動性強，為后續(xù)的做大做強提供了基礎。2019年被國家工信部評為“2018年國家新型工業(yè)化產(chǎn)業(yè)示范基地”。青海柴達木循環(huán)經(jīng)濟試驗區(qū)已成為青海省“一優(yōu)兩高”戰(zhàn)略第一張牌，循環(huán)經(jīng)濟優(yōu)勢初現(xiàn)，實現(xiàn)了碳信用承諾。

第三、司法重整優(yōu)勢

一方面由于青海鹽湖鎂業(yè)有限公司進行了司法重整，主要債務化解，甩掉了巨大投資帶來的折舊、利息等相關費用，企業(yè)輕裝上陣。另一方面公司通過引進優(yōu)質戰(zhàn)略投資者，在生產(chǎn)要素、工藝技術、人才團隊方面進行保障，提升生產(chǎn)負荷率、運營效率和盈利能力，低成本優(yōu)勢將逐步顯現(xiàn)，綜合競爭能力和抗風險能力必會顯著增強。

青海鹽湖鎂業(yè)有限公司在“優(yōu)化資產(chǎn)”、“突破瓶頸”后，結合資源優(yōu)勢及政策優(yōu)勢，按照“頂層設計，分步實施”的原則，不斷推動鹵水煉鎂技術消化吸收再創(chuàng)新，落實內外部保障條件，實現(xiàn)金屬鎂裝置達產(chǎn)達標，并籌劃 40 萬噸金屬鎂項目，最終實現(xiàn) 100 萬噸產(chǎn)能，利用綠色、節(jié)能、環(huán)保、低碳的電解鎂技術改變國內外鎂的競爭格局，推動我國由鎂大國向鎂強國邁進，為我國鎂制造業(yè)振興提供戰(zhàn)略性支撐。