青海盐湖卤水电解镁工艺低碳优势及战略发展规划

——2023年镁产业链与镁市场(巢湖)论坛报告

青海盐湖镁业有限公司党委书记、董事长 刘国建

一、全球碳排的环境

气候变化问题自上世纪八十年代开始受全球关注，联合国 IPCC约每六年发布一次气候变化评估报告，用于支撑应对气候变化政策的制定，全球应对气候变化以《联合国气候变化框架攻略》为基本，2020年之后的减排行动以《巴黎协定》为基础，协议提出相比工业化前将全球平均气温上升幅度控制在2℃之内，并努力维持在1.5℃之内，要实现该目标，必须全球携手推进碳中和。

2022年10月27日，根据联合国环境规划署发布的《2022排放差距报告》数据，全球温室气体排放(包括土地利用、土地利用变化和林业排放，LULUCF)总量呈现上升的趋势，按照每十年的排放情况来看——1990年全球共有380亿吨二氧化碳当量的温室气体的排放，到2000年的420亿吨，2010年的510亿吨，再到2020年的540亿吨。2021年，在不包括LULUCF的基础上，全球温室气体排放初步估计为528亿吨二氧化碳当量。尽管温室气体排放的增长速度有所放缓——2010年至2019年期间1.1%的年均增长率低于2000至2009年2.6%的年均增长率，但过去十年的温室气体的排放量是有史以来最高的。

全球温室气体每十年排放情况

分国家来看，中国、美国、欧盟、印度、印度尼西亚、巴西、俄罗斯和国际运输等八个主要排放单位占据了2020年全球总排放的55%以上，二十国集团成员国占据总排放量的75%。从累计排放看，1850年至2019年间各国的二氧化碳排放总量(不包括LULUCF)占比从大到小依次是——美国占据25%，欧盟占据17%，中国占据13%，俄罗斯联邦占据7%，印度和印度尼西亚分别占3%和1%。

1850年至2019年间各国的二氧化碳排放总量占比

第二十六届联合国气候变化大会于2021年10月在格拉斯哥召开，会议通过了《格拉斯哥气候公约》，鼓励各缔约方重新审视并强化国家自主贡献目标，推进净零排放进程。截止COP26会议，152个《巴黎协定》的缔约方提交了更新的NDCs，而到2022年9月23日，该数字增加至166个。其中，88个缔约方通过法律、类似NDC的政策文件、长期战略、高级别的政府公告等方式提供了净零排放承诺。

我国是全球第一排放大国，2020年，全球新冠疫情爆发，世界各国均遭受不同程度的经济打击，高碳工业发展或长或短有所停滞。我国由于疫情防控得当，各领域复苏较快，2020年，我国碳排放量达到98.99亿吨，同比增长0.6%，再创历史新高，占全球碳排放量的比重也提升至30.7%。与此同时，全球主要国家(地区)中仅中国碳排放量保持正增加，其他所有国家(地区)均出现下滑。2021年中国的碳排放量达到114.7亿吨，是美国(50亿吨)的两倍，欧盟(27.9亿吨)的四倍，且尚未达峰。

与发达国家相比，我国处于不同的历史阶段，面临着加快发展、改善民生的重任。正如丁仲礼院士所言(2009)：“要发展就难免排放，排放问题本质上就是发展问题，排放权即发展权。”尽管如此，我国仍于2020年9月作出“2030年碳达峰，2060年碳中和”的庄严承诺。为全球作出了表率，充分体现了负责任大国的担当。从碳达峰到碳中和，英国和法国用了59年，美国43年，日本37年，而我国承诺仅用30年。

碳中和是责任，是使命，更是机遇。作为全球第一排放大国，我国碳达峰、碳中和之路任重道远。与欧美国家相比，我国的低碳绿色意识还比较薄弱，亟需提升国民碳素养，充分发挥龙头企业的示范带动作用，创新推动碳中和工作，共创人类可持续的未来。

二、镁行业碳排情况

我国是镁资源大国和生产大国，资源占全球总量的70%。2017年中国原镁产量为102万吨，达到历史最高点，2018年国内原镁产量为86.3万吨，2019年84.48万吨，2020年90.7万吨，2021年94.88万吨，2022年90万吨，近年来年总产量呈略微下降趋势。其中陕西和山西地区产量占比位居前二，总计约占全国的85%，尤其是陕西府谷地区产量占全国比重超过50%。

原镁的成本主要是能源成本，陕西府谷是我国的主要兰炭生产基地，依靠兰炭资源发电、硅铁和原镁产业形成了循环经济，使得皮江法炼镁工艺在成本端具备较大优势。皮江炼镁法工艺中硅铁的生产、白云石的煅烧和还原工艺本身的排放，仍然是温室气体排放最密集的工序。当前皮江法镁工艺的总平均排放量为28kg CO2。如不考虑能源综合利用情况下镁生产中使用的上述燃料气的碳排放皮江法工艺的加权平均排放量为每千克镁21.8千克二氧化碳当量。其中，皮江法工艺步骤的直接排放量为每千克原镁12.1kg二氧化碳当量。

电解法炼镁工艺中碳排放也主要取决冶炼过程的能源消耗。2013年LCA研究详细分析了以色列的电解工艺，加上工艺副产品的碳信用，该工艺的温室气体排放值为每吨镁14.0吨二氧化碳当量。 青海盐湖镁业有限公司的电解镁工艺中，原镁是由氯化镁(MgCl2)卤水为原料生产的，而卤水是附近钾肥生产后的废物。电解镁总温室气体排放量为每吨镁6.2吨二氧化碳当量。由于进一步使用电解镁生产过程的副产品氯气，考虑由此产生的碳信用，镁电解的总排放量可以降到每吨镁5.3吨二氧化碳当量。在2019年国际镁协年会上，国际镁协将“环境责任奖” 颁发给了青海盐湖镁业公司、青海海镁特镁业公司。

2020年3月，为推进镁行业供给侧结构性改革，促进行业技术进步，推动行业高质量发展，工业和信息化部发布《镁行业规范条件》。要求镁冶炼企业吨镁综合能耗在4.5吨标煤以下;镁冶炼企业的吨镁白云石用量在10.5吨及以下，硅铁(Si>75%)用量在1.05吨及以下。

三、盐湖电解镁的机遇与风口期

2016年8月22日，习近平总书记视察青海盐湖指出：“盐湖是青海最重要的资源，要制定正确的资源战略，加强顶层设计，搞好开发利用。循环利用是转变经济发展模式的要求，全国都应该走这样的路。青海要把这件事情办好，发挥示范作用。青海资源也是全国资源，要有全国一盘棋思想，在保护生态环境的前提下搞好开发利用”。

2021年3月7日，习近平总书记在参加十三届全国人大四次会议青海代表团审议时强调，要结合青海优势和资源，贯彻创新驱动发展战略，加快建设世界级盐湖产业基地，打造国家清洁能源产业高地、国际生态旅游目的地、绿色有机农畜产品输出地，构建绿色低碳循环发展经济体系，建设体现本地特色的现代化经济体系。

2018年7月青海省委十三届四次全会作出“一优两高”战略部署，强调现阶段要着力打好“四张牌”，头张牌就是打好盐湖资源综合开发利用这张牌。要以盐湖资源综合利用上升为国家战略为目标，提高盐湖资源综合利用效率，推进盐湖产业向新材料领域拓展，以做大做强锂电产业为重点，向系列化、高质化、多样化发展，提升全产业链竞争力，加快建设中国乃至世界最具影响力的盐湖资源综合利用集群。

2020年12月青海省委十三届九次全会通过《关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》，指出要建设世界级盐湖产业基地，全面提高盐湖资源综合利用效率，着力建设现代化盐湖产业体系，打造具有国际影响力的产业集群和无机盐化工产业基地。

镁资源是察尔汗盐湖的优势资源，同时又是氯化钾生产排放的副产物。盐湖氯化镁保有储量40.6亿吨，可供生产原镁10亿吨，应用潜力巨大，盐湖生产钾肥后排弃的废液老卤含氯化镁32%，是海水的55倍，是电解法生产金属镁的理想原料，不仅节省了原料成本，而且省去了废液排弃费用，化“镁害”为“镁利”，变废为宝，点石成金。盐湖卤水深度脱水制备无水氯化镁的金属镁生产工艺，与皮江法冶炼金属镁工艺相比，具有规模化程度高，产品品质稳定，冶炼过程绿色、低碳、环保的特性。

盐湖镁资源注重有序开发，以消化提钾后老卤为主，同时重视制定盐湖资源产业化整体规划，与其它资源统一开发，形成组合优势，资源综合利用完全可保障我国镁产业持续发展。利用柴达木盆地独一无二的气候条件，经过盐田自然蒸发结晶，可获得纯度较高的水氯镁石，成本低廉。近年来，青海盐湖镁资源通过工艺技术创新、专用设备研制等共性关键技术研发与集成，形成了氯化镁—电解金属镁—镁合金，氯化镁—氢氧化镁—氧化镁，氯化镁—镁质胶凝材料—新型轻质建筑材料三条产业链条，已建成10万吨/年电解金属镁、10万吨级高纯氢氧化镁阻燃剂、高纯镁砂、煅烧氧化镁等规模化生产线;开展了镁水泥系列产品开发，为镁水泥在公路工程应用示范提供支撑;青海盐湖镁资源开发初见雏形。

四、盐湖电解镁的后发优势

察尔汗盐湖是我国最大的钾镁盐矿床，各类资源储量达600 多亿吨，其中氯化钾5.4亿吨、氯化镁40亿吨、氯化锂1204万吨、 氯化钠555亿吨，同时伴生有硼、溴、碘、铷、铯等稀有元素，是巨大的无机盐宝库，潜在经济价值近100万亿元。自1958年开始，察尔汗盐湖开发六十多年来，在钾、锂资源开发上已取得了显著成绩，为国家粮食安全和新能源产业发展做出了重要贡献。青海盐湖电解镁工艺二氧化碳排放量仅为传统工艺的四分之一，成为世界绿色镁产业发展关注的重点。

金属镁项目自2010年开工建设以来，经过近十年艰苦努力，已建成利用盐湖卤水电解法制取金属镁的全球唯一的10万吨级全套装置，其技术、工艺、装备等均处于国际领先地位，经过为期三年的试车试生产，2016年生产出第一块镁锭，2018年生产出金属镁锭1.1万吨，单系列最高日超100吨。产品具有环保、高品质、稳定等优异特性。以盐湖金属镁生产的镁合金及其构件批量进入国内外市场应用。

盐湖电解镁核心水氯镁石脱水装置由于设计经验不足，引进装置“高原反应、水土不服”，因工程化和设备、材料选型缺陷，核心装置氯化镁脱水单元不能长周期稳定运行。为彻底解决上述问题，主动停车进行优化整改。由设计院进行全面设计复核，主要物料平衡、热平衡、水平衡及关键设备等复核计算并出具《优化整改设计方案》，该方案经过政府部门两次组织国内无机盐协会及镁协等行业内专家的论证，认为整改措施可行、方案科学、操作性强。

该项目已列为2021年度青海省首个重大专项揭榜挂帅实施项目，集全国、全行业的力量技术攻关。2022年8月确定山东天力能源有限公司作为揭榜牵头单位，中国科学院青海盐湖研究所、中国成达设计院、青海北辰科技有限公司、青海盐湖镁业有限公司共同组建项目团队开展项目攻关工作。现场实施工作于2022年4月份全部完成，进行了三次联动试车，共生产出5600余吨合格产品，生产出优于考核指标的无水氯化镁产品，取得阶段性成果。完成项目验收后，进而对其余五条线进行改造，最终实现水氯镁石脱水装置的达产达标。在无水氯化镁“揭榜挂帅项目”取得全面突破的前提下，下游电解单元加快优化升级改造，原设计的无隔板单极槽能耗高、产出的氯气浓度低、洁净度差，无法满足下游PVC装置原料指标要求，严重制约了金属镁一体化项目的负荷提升和经济效益。2022年12月青海省科技厅第二次面向全国公开“揭榜”，对电解单元进行技术攻关。目前该项目已完成中榜公示，进入实施阶段。

脱水技术的攻克，多极槽技术的成功嫁接将实现氯化镁脱水工艺技术和多极槽电解镁技术在察尔汗盐湖落地生根，根本性的扭转盐湖镁产业绿色发展受阻局面，全面释放金属镁产能，打通电解金属镁---镁合金产业链条，在年产10万吨金属镁及配套项目达标达产的基础上，做大镁产业，实现镁系列材料创新突破发展,盐湖卤水炼镁技术的后续优势也将凸显出来。主要体现在以下方面:

第一、能源优势

本装置所在地区太阳能光伏、风电资源丰富，年光照辐射量达1898.2千瓦时每平方米，光伏发电并网发电容量4051兆瓦;被国家发改委列为就地消纳试点区，实现新能源与金属镁电解产业有机结合，减少对外部用能的依赖。同时为贯彻国务院决策部署，扎实做好稳增长、促改革、调结构、惠民生、优生态、防风险工作，国网电力也已在园区建设有完整的330KV、110KV供电网络，并签订了全面的战略合作协议，保证在符合国家相关政策和国家电网公司有关规定的基础上，在直购电、清洁能源、电力整体优化、运行维护、电力交易、电力设施智慧用能等方面给予盐湖产业全面支持，因此电力供给及电价是完全有保障的，且这些资源均是绿色环保的能源，在实现低成本发展的同时可以实现低碳化发展。

第二、循环经济优势

为实现金属镁的生产，金属镁一体化项目配套了10余套装置。其中电解镁生产装置副产的氯气，送至PVC装置用于和煤制甲醇转化的乙烯反应生产PVC，PVC生产过程中副产的氯化氢，同电石乙炔装置产生的乙炔反应生成PVC，同时电石乙炔装置产生的副产物电石渣，用于生产纯碱，整个一体化项目实现闭合循环，产品附加价值高;绿色、低碳、环保;抗市场风险波动性强，为后续的做大做强提供了基础。2019年被国家工信部评为“2018年国家新型工业化产业示范基地”。青海柴达木循环经济试验区已成为青海省“一优两高”战略第一张牌，循环经济优势初现，实现了碳信用承诺。

第三、司法重整优势

一方面由于青海盐湖镁业有限公司进行了司法重整，主要债务化解，甩掉了巨大投资带来的折旧、利息等相关费用，企业轻装上阵。另一方面公司通过引进优质战略投资者，在生产要素、工艺技术、人才团队方面进行保障，提升生产负荷率、运营效率和盈利能力，低成本优势将逐步显现，综合竞争能力和抗风险能力必会显著增强。

青海盐湖镁业有限公司在“优化资产”、“突破瓶颈”后，结合资源优势及政策优势，按照“顶层设计，分步实施”的原则，不断推动卤水炼镁技术消化吸收再创新，落实内外部保障条件，实现金属镁装置达产达标，并筹划 40 万吨金属镁项目，最终实现 100 万吨产能，利用绿色、节能、环保、低碳的电解镁技术改变国内外镁的竞争格局，推动我国由镁大国向镁强国迈进，为我国镁制造业振兴提供战略性支撑。