4月23日，去毛刺全国首辆镁合金轻量化挂车在西咸新区创新港正式交付。
这辆堪称最“镁”的挂车，由西安交通大学陕西省镁基新材料工程研究中心与陕汽集团组成的“科学家+工程师”团队研发，单车镁合金用量超过800公斤，最大单体镁合金制件尺寸13米，相比原钢制方案综合减重近一吨，意味着汽车运载能力就能增加一吨。金属镁，又一次走上了制造业的舞台。目前，我国的原镁产量占世界总产量的80%以上，列世界第一；其中陕西的原镁产量占全国的六成，主要出自府谷县。
没有镁矿，产量却连续11年占全球“半壁江山”。府谷镁业的增减产，就会导致全球的新能源汽车、航空航天以及其他工业行业金属镁的价格波动。这个偏居一隅的陕北县城，为何有如此能量？
一个由荒煤气招引来的产业
府谷金属镁作为链主产业，上接原煤、下衔化工，与发电、铁合金、煤制油、兰炭等产业关联度高又紧密互生，是陕西省政府确定的府谷县域经济发展的主导产业，可它最初的“创意”来自于被空排多年的荒煤气。
府谷县城风光 刘建平/摄
荒煤气，是神府地区在燃烧兰炭时产生、无利用价值的尾气。本世纪初，府谷企业在研究如何把原先直排空的煤气变废为宝的过程中，发现原来用于生产硅铁的煤气，可以直接还原镁，能把生产成本大大降低。
“这是矿产循环链的雏形。别人还原金属镁需要重新烧煤气，我们就把直排的煤气循环利用了。”府谷县工贸局局长刘兴政说，神府地区的侏罗纪煤是生产兰炭的最佳原料，用兰炭尾气还可以生产镁，“其他地方的煤作为优质化工煤，做这个不划算，相当于我们利用荒煤气的优势，降低原镁生产成本，在产业中胜出。”
2002年，府谷企业通过空车返程的运煤车拉回邻近省份的白云石，经过反复试验，府谷县首家镁企府兴工贸公司将本地兰炭炉与金属镁冶炼炉成功对接，成功试产兰炭炉尾气为金属镁生产热源。此后，越来越多的企业加入府谷金属镁生产。
2008年，镁价高达每吨3.6万元，一大批企业步入镁行业。京府煤化关停整合了18家小兰炭企业，投资13亿元自主建设新尧兰炭集中区，增加金属镁生产。
走进府谷县京府煤化金属镁厂，厂房林立、机声隆隆。在还原车间，工人将直径三厘米的镁球送入还原炉，通过真空泵，抽出的镁蒸汽就凝固在结晶器上，形成粗镁，再送往下一环节，通过浇铸形成镁锭。
企业以兰炭生产为上游主流产业，配套建设金属镁厂、兰炭尾气发电厂、硅铁厂、电石厂等八个支流项目，形成了“煤—电—兰炭—硅铁—金属镁—铝镁合金”的循环经济产业链，通过原煤生产出兰炭和煤气，兰炭用于生产硅铁和电石，硅铁用作生产金属镁的还原剂，煤气用作冶炼金属镁的燃料或者发电，镁渣等工业废料生产免烧砖、水泥等建筑材料。
“利用荒煤气使每吨原镁节约3000元的燃料费用，兰炭产业链还提供了热还原法生产金属镁的重要原料还原剂硅铁，约占到金属镁生产总成本的40%。”京府煤化金属镁厂总工程师师表武说，循环产业链带来的成本优势吸引着更多的企业参与金属镁的生产，和他一样的金属镁产业从业者也从原先的山西、河南等镁产地来到府谷。
那时，整个府谷县约有27家企业生产金属镁，原镁市场竞争越来越激烈，要想在镁行业中争得一席之地，就必须要在产品和技术上不断升级。
2014年开始，京府煤化开始考察镁合金与深加工项目。“最高的时候金属镁锭可以卖到每吨5.8万元，而最低时则只能卖到1.5万元，如果制成镁合金产品，受价格影响就比纯镁锭小。”京府煤化集团副总经理张炜银说，直到2022年，企业年产金属镁3万吨，还是以销售镁锭为主，虽说想往板材、型材、合金延伸，但也受制于客户需求。
“府谷镁发展得比其他地区迟，深加工更晚，技术上需要改进的地方还很多。尤其是市场还需要经过中间商对接，话语权并不掌握在自己手中。”张炜银说，要想实现向深加工转型，必须得保证客户群体的稳定，技术上还要再升级。
一顶“安全帽”引发的产品升级
京府煤化的困扰并不独有，府谷镁生产企业大都以生产初级镁锭为主，镁合金及精细镁深加工领域明显滞后，占据全球产量半壁江山的府谷镁仅卖粗镁，产品相对单一、附加值低，一度成为府谷镁产业发展短板。
数据显示，合金产业链中，镁锭生产仅有约10%毛利率，而镁合金毛利率能达到30%以上。目前国内镁合金产业相对不成熟，而研发方面需要的资金和人才，这些都制约着镁合金的发展。金川鸿泰直到2019年才开始涉足镁合金生产，那一年，原镁价格低迷，企业为谋出路才与矿产企业合作，订单式生产安全帽。
由西安交通大学与陕汽集团组成的“科学家+工程师”团队研发的全国首辆镁合金轻量化挂车 李青/摄
2019年，府谷县金川鸿泰镁合金有限公司投资设立鸿泰元和镁业有限公司，专营金属镁下游镁合金产品。
2020年4月，经过熔化镁合金、定量浇注、压铸成型、切边去毛刺、机加工、表面处理等一系列生产流程，一块块镁锭变成圆滚滚的安全帽。作为府谷县首批金属镁深加工产品，安全帽的投产也标志着府谷金属镁产业实现了向镁合金深加工产业链的延伸。
相比普通安全帽，镁合金安全帽质量较轻、散热好、强度高，而且承受冲击载荷能力比铝合金大，价格方面也有优势。
企业又陆续开发了自行车轮毂等产品。“我们的自行车轮毂相对辐条式轮毂，不仅减震性好，而且一次性成型，手感光滑，质量也更轻，减少了人工，节约了成本，更加低碳环保。”鸿泰元和镁业总经理助理赵恩全说，公司业务范围已经扩大到汽车发动机气缸盖罩和汽车油底壳、新能源汽车变速箱壳体和动力电机壳体、电动车轮毂、电器集成箱等产品。
公司已具备年产150万件镁合金安全帽、130万件电动车安全头盔、150万件汽车发动机零部件的生产能力。
2022年，金川鸿泰又增设了5万吨压铸件项目，主做棒材、板材。考虑到环境保护，企业生产时取消了污染较大的精炼环节，直接把镁液铸造成棒材。
“采用还原粗镁直接生产镁合金产品的工艺，原来需要熔化三次才能生产出镁合金的工艺，我们进行了简化，每吨金属镁可节约成本2000至3000元。同时，公司采用电磁加热技术，生产效率比普通煤制气提高了三倍以上。采用镁合金液体直接压铸的工艺，可节能70%，减少了二次污染和烧损。”金川鸿泰技术总工董武祥说。
以榆林市建设千亿级镁铝产业集群为契机，府谷县也将围绕产业链部署创新链，围绕创新链布局产业链，加快延链补链强链，再造府谷金属镁产业发展新优势。
曾经生产的镁锭售出后，企业还需要进行二次加工成成品，这样既会消耗能量，又增加加工成本。
前不久，府谷县派出的招商团队前往香港，与一家下游厂商达成合作意向，通过在镁液中按照企业需要加入金属元素，定制镁锭形状，制成镁合金产品，这样可以减少工序，从而控制成本。
“除此之外，我们会在产业链上增加制造企业，同时引导镁企业区分产品生产，一家生产车头，一家生产车体，在县内形成上下游产业链。”刘兴政说。
一种以克售卖的金属镁
金属镁转型有两条路，一条是做合金产品，另一条就是做精做纯。
首辆镁合金轻量化挂车的问世，鼓舞着榆林和府谷的镁企。而研发首辆镁合金轻量化挂车的西安交通大学材料学院，与府谷镁产业的渊源颇深。
2015年，西安交通大学陕西省镁基新材料工程研究中心成立。2022年8月，西安交通大学与榆林市府谷县签订协议，共建陕西省镁基新材料工程研究中心。同年10月，西交大材料学院单智伟团队研发了“阻热梯凝、温压双控”技术，并利用合作企业府谷泰达煤化公司现有的横罐装备，建成了国内首条年产1000吨3N5A级高品质镁示范线，实现了3N5A级高品质镁的工业化连续、稳定生产。
“所谓的3N5A指的是镁的纯度，即纯度能达到99.95A。”高纯度的镁价格更高，4N以上的镁就可以用于做心脏支架等产品，按克售卖。泰达煤化总经理杨永亮说；“高品质的镁每吨可以多卖2000元，对后续锆和钛金属的冶炼品质也能大幅度提升。”
作为府谷金属镁产业发展较早的企业，泰达也曾面临与京府煤化一样的困局。2015年，杨永亮来到泰达负责企业生产管理，当时的产品以90锭为主，但市场上已经出现95B的镁锭，价格明显高于其他产品。杨永亮心里很着急，谁能够先生产出纯度更高的镁锭，谁就能抢占更多的市场。
2018年，泰达出品的96%的镁锭纯度已经可以达到9995B。2021年，可以生产一部分9995A镁锭，但是在控制成本的基础上实现量产，还保证纯度的稳定，这一瓶颈一直没有突破，于是他们拜访了西安交通大学材料学院单智伟教授。
2021年9月，泰达与西安交通大学、府谷县政府签订三方合作协议，建设3N5A项目，在硅热法还原金属的基础上改进生产技艺。生产线如期推出，镁合金轻量化挂车的镁正是由泰达提供的。
“一辆轿车的车身质量若能减轻10%，其燃油经济性可提高3%至4%，同时汽车尾气排放也会相应降低。我们的制作理念就是让卡车的自重减轻。每减轻一吨自重，就能多拉一吨货，这样不仅在同等油耗条件下运送效率更高，空车返程时也能实现省油减碳目标。”单智伟说，该车未来还有很多优化空间，不仅要继续减重，同时他们还希望通过技术革新，进一步降低成本。
镁合金具有重量轻、强度高等优越性能，密度比钢铁小，强度却远胜于钢铁，这使得镁合金的应用场景愈加广泛，尤其是在车辆轻量化的应用上。再加上陕西车企众多、产业链长，为镁合金车辆轻量化研制发展提供了独特优势。
随着高品质镁生产技术成果的顺利转化，2022年12月26日，由府谷县泰达煤化有限责任公司和西安交通大学陕西省镁基中试研究中心共同申请的陕西省镁基新材料中试基地设立，成为打造金属镁行业实现科技成果工程化、产品化、产业化的重要平台。
“本项目在府谷的成功实施，为全县金属镁产业升级发展打下了良好基础。府谷县要全力扛起镁产业发展大旗，不断探索新模式，巩固新成果，坚定不移地走好产业升级转型的道路，有效运用‘政产学研用’交叉融合优势，做大、做精、做强金属镁产业，创造出镁产业发展的‘府谷模式’。”府谷县委书记田小宁说。
