有色金属行业镁行业深度报告（一）：突破“瓶颈”，双碳推动镁冶炼“低碳化”升级

产业研究专题报告 撰写日期：2022年10月19日 证券研究报告--产业研究专题报告 突破“瓶颈”，双碳推动镁冶炼“低碳化”升级 有色金属行业镁行业深度报告（一） 分析师：白云飞 执业证书编号：S0890521090001电话：021-20321072 邮箱：baiyunfei@cnhbstock.com 销售服务电话： 021-20515355 □投资要点： 镁是地壳中含量最丰富的元素之一，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，因此应用场景广阔，也是我国独特的战略性金属和新型结构材料。 相关研究报告 镁冶炼低碳化工艺应用加快。由于镁的生产能耗高，随着“双碳”的推进，更加降碳降能耗的炼镁技术将更加得到青睐。铝热法、真空碳热还原法和再生镁技术等新炼镁工艺表现出更大的市场优势，能耗更低，碳排放更低，甚至成本更低，有利于优化金属镁产业结构和我国镁行业可持续发展。由于新工艺产业化和新建生产线需要资本投入和时间，我国主要目前采用皮江法，而未来由于政策要求，有环保化和低碳化的炼镁技术的企业才能得到市场。 镁冶炼供给端不断收紧。我国镁储量和产量全球第一。我国产量主要来自于陕西、山西等地。陕西榆林兰炭产业发达，当地企业用兰炭尾气作为燃料炼镁，其原镁产量占全国近60%。而兰炭产业属于“两高”产业，政策要求整改、减产，兰炭新增产能审批和产能置换政策严格。并且，榆林地区原镁冶炼装置落后，偶发性停产可能性高，产能利用率维持低位。在兰炭 产能增长受抑制的情况下，原镁产能增长乏力。榆林原镁供应增速放缓会影响到全国原镁供应，甚至影响全球镁产业链的运转。长期来看，在环保、双控等政策的压力下，我国原镁供应或将边际收缩。根据CM预测，2020-2030年我国原镁产能年复合增长率将从2010-2020年的6.0%降至4.3%。 双碳推动镁价中枢上行。2021年的镁价由于环保政策严控大幅上涨之后，2022年的镁价持续下行。2022年1-2季度镁产量上升主要由于利润支撑，而随着下半年以来利润逐渐回归下降而成本上升，镁行业利润空间受压缩，预计2022年原镁供应或整体持平。需求端因欧洲能源高位运行，海外需求预期较弱，出口端需求环比下滑。中期看镁价中枢将持续上行。随着国内稳增长政策发力、高端制造升级及汽车轻量化需求带动，镁合金应用需求有望显著增长将带动镁需求复苏，同时双碳下供给端成本压力增大，预计产能增长将进一步放缓，镁价中枢将持续上行。 双碳下，镁产业发展面临严峻挑战，镁冶炼“低碳化”应用还存在着诸多有待突破的产业化推广“瓶颈”问题，节能减排推动镁高端化发展，将会一个从短期到长期的整体战略布局助力镁行业的持续健康发展。镁在汽车轻量化中的应用，也将有望带动镁的需求增长。镁产业“绿色、低碳、高端”发展，建议关注投入低碳冶炼技术、能源结构优化及高端镁合金研发的行业内龙头公司。 风险提示：1.环保政策执行不及预期。2.原镁供给增速超预期。 内容目录 1.镁行业基础信息及现状4 1.1.镁资源丰富，应用广泛4 1.2.高端制造领域推动镁基新材料产业发展广阔空间5 2.双碳推动镁冶炼工艺升级，降碳降能耗技术大势所趋6 3.能耗双控下行业供给端或将边际收缩9 3.1.我国镁储量和产量全球第一，榆林产量全国第一9 3.2.“兰炭—镁”产业链受限原镁供应弹性减弱10 4.镁市场当前需求较弱价格承压，12 4.1.回顾：2021年能耗双控供给压缩，镁价上行明显12 4.2.展望：2022年前三季度镁价调整，四季度有望企稳13 5.投资建议16 6.国内镁行业重点公司16 云海金属16 三祥新材18 山西闻喜银光镁业（集团）有限责任公司18 陕西天宇镁业集团有限公司18 瑞格镁业18 八达镁业19 7.风险提示19 图表目录 图1：镁资源利用情况4 图2：镁锭5 图3：镁合金方向盘5 图4：镁产业链结构示意图5 图5：镁冶炼技术发展历程6 图6：世界菱镁矿已探明资源储量分布比例（%）9 图7：世界菱镁矿已探明资源储量分布（亿吨）9 图8：2014-2018年中国与其他国家原镁产量对比10 图9：2014-2021年中国原镁行业产量及增速情况10 图10：2021年原镁价格走势13 图11：2021年原镁价格走势原因13 图12：2022年原镁价格走势14 图13：2022年国内原镁企业平均成本利润曲线14 图14：2021-2022年中国镁锭月度产量对比15 图15：2021-2022年中国镁锭月度开工率对比15 图16：2022年1-8月中国镁锭月度出口量对比15 图17：2022年1-8月镁锭出口对应国别15 图18：2021-2022年中国镁合金月度产量对比15 图19：2021-2022年中国镁合金月度开工率对比15 图20：2022年下半年中国镁产量及预测16 表1：镁合金在下游应用场景中逐步延伸6 表2：炼镁工艺设备与技术比较7 表3：皮江法与铝热法碳排放比较7 表4：炼镁工艺参数及生产成本比较8 表5：炼镁工艺能耗比较(kW·h/t)8 表6：2022年1-8月中国原镁产量分地区统计情况（万吨）10 表7：环保督察组指出榆林篮坛生产企业存在的问题11 表8：“兰炭——镁”产业链相关政策12 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。 图1：镁资源利用情况 资料来源：wind,华宝证券研究创新部 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。 图2：镁锭图3：镁合金方向盘 资料来源：wind，华宝证券研究创新部资料来源：wind，华宝证券研究创新部 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。 图4：镁产业链结构示意图 资料来源：华宝证券研究创新部 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。 表1：镁合金在下游应用场景中逐步延伸 汽车军工3C航空航天医疗轨道交通 变速器壳体飞机、导弹、 3C产品外壳轻型导弹舱体骨钉结构车体 油底壳轮毂 飞船、卫星上的重要机械装备零件，歼击 镁合金内饰 骨髓内钉镁合金轨道 框架发动机机匣小桌面板机翼肋及 阀件零件离合器外壳 30KW发电机转子引线压板 骨板座椅扶手 散热板脚踏板 发动机前盖方向盘 等重要零件 直升机尾部减速机匣 心血管支架座椅侧面板 背靠 座椅支架中央支撑架 资料来源：亚洲金属网，有色金属协会镁业分会，华宝证券研究创新部 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。 图5：镁冶炼技术发展历程 资料来源：wind,华宝证券研究创新部 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。 表2：炼镁工艺设备与技术比较 皮江法 铝热法 生产原料 煅白+硅铁+萤石 氧化镁+铝屑 加热方式 煤(煤气)外加热方式 内部电加热方式 横罐平铺，粘罐问题严重，影响生产效真空感应竖罐，竖罐上下相通，上 生产设备 率、收得率、使用寿命面加料出镁，下边自动出渣 生产效率 还原时间12-14小时,最长16小时；单 罐装料200公斤，一次出镁30公斤 还原时间4个小时；单罐装料1吨， 一次出镁350公斤 产品结构金属镁轻质碳酸钙、镁铝尖晶石、金属镁 产品质量结晶镁纯度最高达到84% 结晶镁纯度达到99.13%，接近皮江法精炼纯度 煤或煤气加热，产生大量CO2，还原炉电加热，CO2收集返流程利用， 原料综合利 渣不能广泛利用，造成大量堆积,影响大CO2排放减排50%，实现了清洁 用与减排 气和土壤环境生产 资料来源：中铝郑州有色金属研究院，华宝证券研究创新部 相较于皮江法，铝热法一方面能耗