02、我国有开创和引领“镁经济”的显著优势
我国的镁资源储量位居世界第一。我国拥有世界镁资源储量的70%。目前我国铁矿和锂矿的对外依存度已分别高达82%和65%,发展“镁经济”不仅可培育出众多绿色增长点,而且镁合金和镁能源的大规模推广应用将显著降低我国铁、锂等金属矿产资源的进口依赖,在复杂多变的国际形势下尤其有重要战略意义。
“镁经济”的资源获取可先从消纳盐化工废弃物苦卤开始。目前全国累积的苦卤总量至少高达数亿吨,且还在以2000万吨/年的速度增加,既浪费资源,又破坏环境。“镁经济”将苦卤变成高端制造重要基础材料,实现了资源化、高值化再利用,同时把矿石镁资源留给子孙后代。
我国自主掌握最关键的核心技术。“镁经济”的绿色循环产业链能以经济高效的方式打通,关键在于镁燃料电池技术取得重大突破——不再受制于铂的稀缺昂贵。催化剂之关键相当于燃料电池的心脏,新型的碳基催化剂及其在燃料电池中的应用,目前已获得30余项专利,并在美国、英国、日本、新加坡等多国获得了专利权。相比于氢能源的核心技术几乎全被发达国家垄断,镁能源的核心技术全部为中国自主,且处于世界领先水平,没有“卡脖子”风险。目前,通过镁燃料电池生产超纯超细氧化镁,已在河北唐山建成了年产300吨级的生产线,生产工艺的先进性可靠性已得到实践检验,标志着“镁经济”绿色循环从技术和经济上都已可行。该产线是模块化设计,通过简单复制即可扩大产能。
我国有完整的配套产业链支撑。目前全球90%的金属镁产能和2/3的氧化镁产能都在我国。与氧化镁应用紧密关联的耐火材料产业,我国产量高居世界65%以上,且品类最齐全;再下游的应用如钢铁、玻璃、水泥、陶瓷等基础制造业,我国产量都占全球1/2以上。“镁经济”及其延伸领域,在我国既有庞大的配套产业做支撑,又有实现产业升级的内在动力。比如,我国在钢水洁净度控制上与发达国家还有很大差距,目前高端特钢还要依赖进口。高纯氧化镁对钢水洁净度起着至关重要的作用,超纯超细氧化镁若实现工业化生产和应用,可大大助力我国高端特钢的冶炼和钢铁产业的转型升级。
03、当前推动“镁经济”的关键问题和对策建议
“镁经济”的绿色循环体系关联领域众多、发展前景广阔,但要真正将其巨大潜力变成现实的生产力、创造出巨大经济社会效益,需要新能源、新材料实现跨行业的交叉融合甚至重构,并和众多高端制造业实现上下游协同推进,才能发挥出最大效能。
比如,目前镁燃料电池生产出来的超纯超细氧化镁,并不是各领域高端制造可直接拿来就用的产品,还要针对不同应用场景,如硅钢涂层、高温材料、陶瓷材料、电子器件等,专门调节它的晶体形态、微观结构、堆积密度、水化率、灼烧失量等系列物理指标,才能满足特定需求;而在再加工的过程中,超纯超细氧化镁的物理指标不同,所需要的工艺、设备和产线也不同,因此必须有下游用户提出明确需求并实现应用联动,超纯超细氧化镁的重要价值才能真正发挥出来。而下游行业的产品升级通常需要企业在初期做相当大的投入以改变现有的生产工艺、技术和设备,很多情况下单靠市场的力量或某个企业的力量难以启动。正如欧美国家在能源转型等问题上的经验总结:“无形之手”托不起绿色经济、“对国家整体最优的方案”不会依靠市场自然而然地发生。
因此,当前推动“镁经济”,要在资源、技术、产业链三大优势基础上,充分发挥我国的制度优势——通过国家力量来启动这个绿色循环体系、高效链接各个行业,让政府“有形之手”和市场“无形之手”协同作用。为此,提出4点建议:
一是切实做好我国“镁经济”发展的顶层设计。“镁经济”有助于我国加快形成新质生产力,引领世界科技和产业变革,应从国家战略高度认识“镁经济”的重要性,并制定清晰的发展路线图。包括但不限于:明确产业发展方向、目标、重点任务及优先顺序;建立统一协调管理机构,明确产业政策、法规标准和监管要求;搭建技术创新平台,集中优势资源开展以先进应用为导向的基础研究等。
二是积极开展沿海“镁经济”循环示范区建设。沿海省区苦卤堆积的压力最大,同时钢铁、化工、陶瓷、金属加工等产业完备,可与“镁经济”的绿色循环形成完美的上下游配套。据测算,2GW的海上风电场电解苦卤,即可形成每年40万吨金属镁、66万吨超纯超细氧化镁和5万吨溴素的产能,直接创造的经济效益十分可观,还未考虑下游产业的关联效益。“镁经济”可为向海图强、高质量发展注入内生动力。
三是有序推进镁燃料电池的规模化生产和应用。鉴于镁燃料电池在军用民用领域均有巨大发展潜力,建议依托镁燃料电池的最新创新成果,率先开展两个应用示范:第一,建设规模约200千瓦的海岛发电站,目标是满足大约100人的生活用电和工作用电(如无人机、水面舰船、便携式电源、通信装备等)需求;第二,在大型港口建设离网充电站,满足码头电动车辆的用电需求,减轻港口电动化升级带来的供电压力。
四是加快推进镁质新材料在高端制造业的应用。对于金属镁/镁合金,应基于创新工艺有序扩大行业的生产规模,增加镁合金牌号种类,完善产品标准体系。对于超纯超细氧化镁,应针对主要应用场景,尽快开展从氧化镁再加工到终端用户整个链条上所需要的工业研发试验和技术改造示范。比如特钢冶炼,应从国家层面组织特钢企业、耐火材料企业和工业设计院联合攻关,并对技术改造给予必要的启动资金支持。