我國(guó)連續(xù)玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)的特征及可持續(xù)發(fā)展
我國(guó)連續(xù)玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)的特征及可持續(xù)發(fā)展
胡顯奇
(浙江石金玄武巖纖維有限公司 322118)
摘要:本文通過(guò)對(duì)我國(guó)連續(xù)玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)八大特征和四大技術(shù)瓶頸的簡(jiǎn)要分析,重點(diǎn)揭示了該新材料產(chǎn)業(yè)“綠色資源、高端創(chuàng)新”的特點(diǎn)及其發(fā)展走向;創(chuàng)新地提出了CBF是綠色產(chǎn)業(yè),是我國(guó)的戰(zhàn)略性創(chuàng)新材料的觀點(diǎn);闡述了它是關(guān)乎國(guó)家國(guó)防安全戰(zhàn)略和促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)升級(jí)換代的重要的基礎(chǔ)材料;提出了該產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和對(duì)我國(guó)后“十二五”發(fā)展綱要的一些建議。
關(guān)鍵詞:連續(xù)玄武巖纖維 產(chǎn)業(yè)特征 可持續(xù)發(fā)展
The Characteristic and Sustainable Development of Continuous Basalt Fiber Industry in
Xianqi Hu
(Zhejiang GBF Basalt Fiber Co., LTD. 322118)
Abstract: This paper introduces eight characteristics and four technology bottle-necks of continuous basalt fiber industry in
Key Word: Continuous basalt fiber industrial characteristic sustainable development
將我國(guó)連續(xù)玄武巖纖維(Continuous Basalt Fiber 簡(jiǎn)稱(chēng)CBF)這一綠色產(chǎn)業(yè)與其它高
技術(shù)纖維產(chǎn)業(yè)仔細(xì)去做一番對(duì)照和分析,不難發(fā)現(xiàn)其具有八大鮮明的產(chǎn)業(yè)特征:原料的充沛性、工藝的簡(jiǎn)潔性、性能的綜合性、技術(shù)的高難性、替代的差異性、環(huán)境的友好性、產(chǎn)權(quán)的自主性、發(fā)展的持續(xù)性等。CBF是關(guān)乎我國(guó)國(guó)防安全戰(zhàn)略和促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)升級(jí)換代的重要的基礎(chǔ)材料,符合綠色、低碳和可持續(xù)發(fā)展的世界產(chǎn)業(yè)革命的方向。
我國(guó)CBF產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展機(jī)遇期。我國(guó)《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》明確指出:要“大力發(fā)展連續(xù)玄武巖纖維”。然而,我們也要清醒地看到:CBF產(chǎn)業(yè)尚處于初級(jí)發(fā)展階段,我們有必要認(rèn)真吸取我國(guó)高技術(shù)纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),前瞻性地理性分析和解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的一些重要問(wèn)題。
一、 CBF產(chǎn)業(yè)的八大特征
1.1原料的充沛性
我國(guó)和俄羅斯、烏克蘭一樣,生產(chǎn)CBF的唯一原料來(lái)自于火山巖。其主要化學(xué)成分為SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、TiO2等氧化物陶瓷,其中,SiO2、Al2O3占70%以上,F(xiàn)eO、Fe2O3占9%~15%左右,其余絕大部分為堿性氧化物。2000多萬(wàn)年以前,我國(guó)就是一個(gè)多火山的國(guó)家。雖然不是所有的火山巖都是能生產(chǎn)CBF的,能用的很少,但是與俄羅斯、美國(guó)、韓國(guó)、冰島、日本等國(guó)相比,我國(guó)東、南、西、北、中等地域擁有可生產(chǎn)CBF的火山巖儲(chǔ)量極其豐富,構(gòu)成了我國(guó)獨(dú)特的資源優(yōu)勢(shì)。目前,國(guó)內(nèi)有10多家CBF的生產(chǎn)廠家,一般都是從高速公路用的玄武巖鋪路石中篩選的。原料來(lái)源的充沛性,帶來(lái)了CBF產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展的穩(wěn)定基礎(chǔ)。同時(shí),對(duì)火山巖資源是一個(gè)高附加值的綜合利用。
1.2工藝的簡(jiǎn)潔性
CBF的生產(chǎn)工藝路線既短又很簡(jiǎn)潔:“投料→熔化→拉絲”。期間沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)的生產(chǎn)過(guò)程,很環(huán)保。這與其它高技術(shù)纖維和人工配料生產(chǎn)玻璃纖維相比,工藝的簡(jiǎn)潔性是非常顯著的特點(diǎn)。工藝路線短表明生產(chǎn)能耗少。規(guī)模生產(chǎn)后CBF的單位能耗為每公斤耗電3~4度左右。因此,在所有的高技術(shù)纖維中,我們有充分的理由說(shuō),CBF的生產(chǎn)能耗是最低的。
1.3性能的綜合性
CBF與其他高技術(shù)纖維相比,其性能“短板”最小,以“綜合性”見(jiàn)長(zhǎng)(附表1)。在其他高技術(shù)纖維中總有某一種性能要高過(guò)CBF,但是將許多優(yōu)異的性能集中在一種纖維中,CBF是最具代表性的。譬如:CBF既耐高溫(700℃)也耐低溫(-269℃),既耐酸也耐堿,高強(qiáng)高模,電絕緣比玻璃數(shù)量高出一個(gè)數(shù)量級(jí),抗蠕變性能高,表面呈極性等等。
1.4技術(shù)的高難性
CBF的工藝雖然簡(jiǎn)潔,但是其生產(chǎn)技術(shù)難度很大。它突出地表現(xiàn)在三個(gè)方面:第一,CBF產(chǎn)業(yè)技術(shù)具有前沿性和前瞻性。全球?qū)Ω呒夹g(shù)纖維形成壟斷優(yōu)勢(shì)的日本,雖然早在2002年日本豐田就與烏克蘭有關(guān)方面建立了合資企業(yè),并控制了該企業(yè)60%的股權(quán),但是,目前在日本本土并沒(méi)有CBF的生產(chǎn)。因此,我國(guó)的CBF產(chǎn)業(yè)與其他高技術(shù)纖維產(chǎn)業(yè)相比沒(méi)有國(guó)外技術(shù)的借鑒性。第二,以純天然火山巖為唯一工業(yè)原料進(jìn)行生產(chǎn),并采用低碳技術(shù),其難度是具有革命性和世界先進(jìn)性的。第三、CBF產(chǎn)業(yè)方興未艾,許多技術(shù)需要系統(tǒng)創(chuàng)新。
因此,從技術(shù)創(chuàng)新的廣度和深度上說(shuō),CBF產(chǎn)業(yè)技術(shù)是一座研發(fā)的“富礦”,要研究的課題很多,難度也很大。目前,技術(shù)的高難性主要集中在如下幾個(gè)方面:一是玄武巖熔體固有的特性調(diào)控難度大。玄武巖熔體具有“熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱性差、易析晶、粘度窄、料性短”等一系列特性。其熔化溫度高達(dá)1500~1600℃,成纖溫度為1360℃左右,且熔體溫度控制不好一旦進(jìn)入析晶區(qū)域,析晶的速率是玻璃熔體的幾十倍我國(guó)雖然已經(jīng)成為玻璃纖維的大國(guó),但是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)玻璃纖維的“巨頭”們即便是要開(kāi)發(fā)CBF,也同樣要面對(duì)這一些高難度問(wèn)題。二是玄武巖的成分如何均勻受控難度大。玄武巖是由火山爆發(fā)時(shí)巖漿沖出氣球表面冷凝而成的火成巖,其氧化物陶瓷的多種化學(xué)成分是自然配制而成的,且不同地區(qū)的玄武巖化學(xué)成分和礦物相都不同,盡管通過(guò)選礦,可以將每一種化學(xué)成分配比篩選控制在一定的區(qū)域值內(nèi),但是每一批玄武巖礦石的差異值是客觀存在的,其差異值越大,纖維性能的離散度(CV值)也越大。三是CBF產(chǎn)業(yè)原始創(chuàng)新課題多。國(guó)外可供借鑒的成熟技術(shù)很少,因而也談不上國(guó)外技術(shù)的引進(jìn)。這一點(diǎn)與我國(guó)玻璃纖維的發(fā)展歷史有很大的不同。我國(guó)玻璃纖維產(chǎn)業(yè)的池窯技術(shù)首先是于90年代初通過(guò)引進(jìn)日東紡池窯技術(shù)后,才有了國(guó)內(nèi)玻璃纖維行業(yè)在引進(jìn)消化吸收基礎(chǔ)上的一系列創(chuàng)新。目前,國(guó)內(nèi)外CBF的產(chǎn)業(yè)尚處于初級(jí)階段,無(wú)論是基礎(chǔ)研究、還是市場(chǎng)的應(yīng)用研究,或是規(guī)模生產(chǎn)的工藝技術(shù)及裝備等方面都有很多的技術(shù)瓶頸需要攻克。因此,對(duì)我國(guó)CBF產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō),技術(shù)創(chuàng)新任重而道遠(yuǎn)。
1.5替代的差異性
CBF由于性?xún)r(jià)比較高、綜合性能好、對(duì)傳統(tǒng)材料的替代性很強(qiáng)、替代的范圍也很廣。盡管如此,哪一種纖維也不能包打天下,都必須從細(xì)分市場(chǎng)入手,實(shí)施差異性的營(yíng)銷(xiāo)策略。材料科學(xué)是應(yīng)用科學(xué)。從我國(guó)近10年來(lái)的CBF的應(yīng)用實(shí)踐看,CBF產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景看好。在所有的高技術(shù)纖維中它有一系列“與眾不同”獨(dú)特性能,今后的市場(chǎng)容量如同玻璃纖維一樣龐大。CBF的生產(chǎn)和營(yíng)銷(xiāo)企業(yè)必將從CBF自身性能的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)出發(fā),實(shí)施差異性的營(yíng)銷(xiāo)策略,尋找量大面廣的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行市場(chǎng)切入和突破,市場(chǎng)導(dǎo)入產(chǎn)品先易后難,首先會(huì)由低端、中端產(chǎn)品開(kāi)始,然后逐步向高端產(chǎn)品市場(chǎng)推廣。目前,該產(chǎn)業(yè)首先在交通基礎(chǔ)設(shè)施用的路用纖維、建材領(lǐng)域首先開(kāi)展推廣應(yīng)用,然后再通過(guò)CBF纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基的耐高溫復(fù)合材料向汽車(chē)船舶制造、電力電纜、消防、國(guó)防軍工領(lǐng)域等領(lǐng)域推進(jìn)就基本遵循了這一發(fā)展規(guī)律。需要特別指出的是:CBF發(fā)展歷史較短,產(chǎn)業(yè)尚屬于初級(jí)階段,技術(shù)研發(fā)、市場(chǎng)應(yīng)用研究的成果還不多,CBF的許多特性和更多的應(yīng)用領(lǐng)域尚待進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)。因此,與在國(guó)外發(fā)展歷史較長(zhǎng)的碳纖維、芳綸等高技術(shù)纖維產(chǎn)業(yè)相比,由于CBF太新、發(fā)展歷史太短,產(chǎn)業(yè)推進(jìn)速度太慢,CBF市場(chǎng)應(yīng)用研究的任務(wù)更重。CBF要進(jìn)入任何一個(gè)市場(chǎng)領(lǐng)域都要有一個(gè)較長(zhǎng)的應(yīng)用研究過(guò)程和市場(chǎng)的檢驗(yàn)過(guò)程,這從客觀上延長(zhǎng)了這一新材料替代傳統(tǒng)材料的周期。從這個(gè)角度上講,CBF產(chǎn)業(yè)是一個(gè)典型的技術(shù)研發(fā)投資大、周期長(zhǎng)、見(jiàn)效慢的新材料產(chǎn)業(yè)。從事CBF產(chǎn)業(yè)的投資者對(duì)其投資的風(fēng)險(xiǎn)性要有足夠的認(rèn)識(shí)。
1.6環(huán)境的友好性
CBF產(chǎn)業(yè)是綠色產(chǎn)業(yè)。CBF是典型的純天然火山巖纖維,原料取自于天然的玄武巖礦石,其環(huán)境的友好性是不言而喻的。而生產(chǎn)玻璃纖維的主要原料是:石英砂、氧化鋁和葉蠟石、石灰石、白云石、硼酸、純堿、芒硝、螢石等,這些原料熔融時(shí)有多相反應(yīng)過(guò)程,因此,玻璃纖維生產(chǎn)的污染比較大。浙江石金玄武巖纖維有限公司采用了世界上獨(dú)特的全電熔爐技術(shù),熔化玄武巖礦石時(shí)不燒天然氣,碳排放為零,進(jìn)一步推動(dòng)了CBF的清潔生產(chǎn)技術(shù)。世界汽車(chē)等領(lǐng)域的制造,已經(jīng)將廢舊材料回收的環(huán)保性和是否可循環(huán)利用當(dāng)作材料先進(jìn)性的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。這也是CBF產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)發(fā)展?jié)摿Υ蟮闹饕碛芍弧?/span>
1.7產(chǎn)權(quán)的自主性
由于前蘇聯(lián)在研究開(kāi)發(fā)CBF中已經(jīng)發(fā)表了很多研究論文,因此,CBF熔融拉絲技術(shù)方面的發(fā)明zhuanli很少,許多生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)失去了新穎性和創(chuàng)新性。有關(guān)CBF產(chǎn)業(yè)的發(fā)明zhuanli,大多集中在生產(chǎn)裝備和產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)方面。我國(guó)從2002年開(kāi)始將“玄武巖連續(xù)纖維及其復(fù)合材料”列入國(guó)家863計(jì)劃,2005年7月通過(guò)該課題研究成果的驗(yàn)收?!笆晃濉薄ⅰ笆濉眹?guó)家發(fā)改委、國(guó)家科技部、國(guó)防科工局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)等國(guó)家有關(guān)部門(mén)都曾下達(dá)了多個(gè)產(chǎn)業(yè)化計(jì)劃和科研計(jì)劃。例如:“十一五”期間國(guó)家發(fā)改委下達(dá)多個(gè)玄武巖纖維及其復(fù)合材料的產(chǎn)業(yè)化計(jì)劃;我國(guó)頒布和實(shí)施了多個(gè)有關(guān)CBF的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn);“十二五”期間科技部又下達(dá)了CBF產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究的國(guó)家支撐課題。因此,我國(guó)從國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略出發(fā),對(duì)CBF產(chǎn)業(yè)予以了高度的重視,有利地推動(dòng)了我國(guó)CBF產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新。近10年來(lái)我國(guó)CBF產(chǎn)業(yè)積累了很多自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),初步構(gòu)成了支撐我國(guó)CBF產(chǎn)業(yè)發(fā)展的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基本框架。
1.8發(fā)展的持續(xù)性
綜上所述的產(chǎn)業(yè)特征,CBF產(chǎn)業(yè)是代表綠色發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),它順應(yīng)了“低碳、綠色、可持續(xù)發(fā)展”的世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的潮流,符合世界新技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)革命的方向。我國(guó)面臨資源環(huán)境的嚴(yán)重約束,發(fā)展CBF綠色產(chǎn)業(yè)完全符合中國(guó)的國(guó)情,并可以彰顯我國(guó)為人類(lèi)作出綠色貢獻(xiàn)的大國(guó)責(zé)任。
表1:CBF與其它纖維力學(xué)指標(biāo)的對(duì)比
纖維類(lèi)型 | 密 度 (g/cm3) | 抗拉強(qiáng)度 (MPa) | 彈性模量 (GPa) | 斷后伸長(zhǎng)率 (%) | 最高工作 溫度(℃) |
CBF | 2.63 | 3800~4840 | 91~110 | 3.1 | -269~650 |
E-玻璃纖維 | 2.54 | 3100~3800 | 72.5~75.5 | 4.7 | 380 |
S-玻璃纖維 | 2.57 | 4020~4650 | 83~86 | 5.3 | 300 |
碳纖維 | 1.78 | 3500~6000 | 230~600 | 1.5~2.0 | 500 |
芳綸 | 1.45 | 2900~3400 | 70~140 | 2.8~3.6 | 250 |
二、 CBF產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)瓶頸
制約CBF產(chǎn)業(yè)發(fā)展最主要的是技術(shù)瓶頸。從玻璃纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷史看,能否采用池
窯化技術(shù)是判斷其產(chǎn)業(yè)能否大規(guī)??焖侔l(fā)展的重要標(biāo)志,CBF產(chǎn)業(yè)亦然。多孔拉絲漏板技術(shù)、自動(dòng)化穩(wěn)定生產(chǎn)工藝控制技術(shù)、浸潤(rùn)劑多樣化技術(shù)都是與池窯化技術(shù)相配套的。經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展,我國(guó)已經(jīng)成為世界玻璃纖維的生產(chǎn)大國(guó)。2011年全國(guó)玻璃纖維的產(chǎn)量為279萬(wàn)噸,其中池窯生產(chǎn)的玻璃纖維總量為270萬(wàn)噸,占總產(chǎn)量的96.78 %。目前,我國(guó)玻璃纖維產(chǎn)業(yè)已經(jīng)擁有了年產(chǎn)16萬(wàn)噸玻璃纖維的池窯技術(shù)和6000孔拉絲漏板技術(shù),多樣化的浸潤(rùn)劑技術(shù)?,F(xiàn)階段CBF產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)與玻璃纖維產(chǎn)業(yè)相形見(jiàn)絀,“短板”很多,主要有如下技術(shù)瓶頸:
2.1拉絲漏板技術(shù)瓶頸
目前,我國(guó)CBF產(chǎn)業(yè)用于成熟穩(wěn)定生產(chǎn)的最大拉絲漏板是由浙江石金玄武巖纖維有限公司研發(fā)成功的800孔漏板技術(shù)。該公司計(jì)劃將于2013年至2014年完成1200孔和1600孔漏板技術(shù)的研發(fā),并將開(kāi)展直接無(wú)捻粗紗的生產(chǎn)。拉絲漏板技術(shù)的研發(fā)要重點(diǎn)攻克高溫作業(yè)下漏板容易變形的問(wèn)題。
2.2池窯化技術(shù)瓶頸
我國(guó)目前CBF產(chǎn)業(yè)主要有兩大類(lèi)爐型:一是全電熔爐。以浙江石金玄武巖纖維有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)GBF)為代表,現(xiàn)在采用的是單模塊漏板的電熔爐技術(shù);2013年至2014年計(jì)劃完成“一個(gè)熔爐帶四塊和六塊漏板”的組合爐小池窯技術(shù);該技術(shù)為世界首創(chuàng)。二是火焰爐。以四川航天拓鑫玄武巖實(shí)業(yè)有限公司為代表,采用的是“一個(gè)熔爐帶兩塊漏板”的小組合爐技術(shù);俄羅斯Kameny Vek公司目前已經(jīng)采用了“一個(gè)熔爐帶十塊漏板”的小池窯技術(shù)。說(shuō)明我國(guó)CBF產(chǎn)業(yè)的池窯化技術(shù)還相當(dāng)落后,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。嚴(yán)重影響了纖維產(chǎn)品質(zhì)量的提高和單位生產(chǎn)成本的下降。因此,我國(guó)CBF產(chǎn)業(yè)要高性能、低成本的玄武巖纖維,就必須根據(jù)玄武巖熔體的特點(diǎn)和難點(diǎn)大力開(kāi)展池窯化技術(shù)的研發(fā)。池窯化技術(shù)研發(fā)成功之日,便是CBF產(chǎn)業(yè)振興之時(shí)。否則,CBF產(chǎn)業(yè)將難以擺脫“低水平、欠穩(wěn)定、高成本”生產(chǎn)的窘境和長(zhǎng)期在低水平徘徊的局面。
2.3浸潤(rùn)劑技術(shù)瓶頸
浸潤(rùn)劑的技術(shù)是最能體現(xiàn)CBF生產(chǎn)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的核心技術(shù)。目前,CBF產(chǎn)業(yè)用于纖維表面處理的浸潤(rùn)劑品種比較單調(diào),僅有幾十種,大多還是借用了玻璃纖維的浸潤(rùn)劑技術(shù),遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求,而且,CBF生產(chǎn)企業(yè)普遍缺乏獨(dú)立研發(fā)浸潤(rùn)劑的研究機(jī)構(gòu)和人才隊(duì)伍?,F(xiàn)階段,我國(guó)CBF產(chǎn)業(yè)要重點(diǎn)開(kāi)展在交通基礎(chǔ)設(shè)施和建筑領(lǐng)域應(yīng)用的增強(qiáng)型浸潤(rùn)劑的研發(fā),以及CBF在耐高溫?zé)峁绦詷?shù)脂基復(fù)合材料和熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料中應(yīng)用的增強(qiáng)型和紡織增強(qiáng)型浸潤(rùn)劑的研發(fā)。
2.4原料均化技術(shù)瓶頸
玄武巖原料的均化技術(shù)是CBF產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中永恒的創(chuàng)新課題。它將貫穿于CBF產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程的始終。目前,在CBF產(chǎn)業(yè)界以純天然玄武巖礦石是否摻雜改性和配料均化為分界線,大致可分為三大派別:一是“純天然派”,認(rèn)為純天然是CBF最具本質(zhì)魅力的特征;二是“人工配料派”,認(rèn)為純天然玄武巖礦石化學(xué)成分波動(dòng)大,應(yīng)按照玻璃纖維人工配料的原理和方法,實(shí)施人工配料,將每批生產(chǎn)原料的成分應(yīng)精確控制在千分之三以?xún)?nèi);三是“摻雜改性派”,認(rèn)為以純天然玄武巖礦石原料為主,根據(jù)CBF性能的擇優(yōu)取向,進(jìn)行摻雜改性。
筆者的觀點(diǎn)是不能一概而論或一刀切,應(yīng)分類(lèi)分別對(duì)待之。一是“純天然法”;即對(duì)于以短切玄武巖纖維為產(chǎn)品形態(tài)的低端產(chǎn)品,宜用純天然玄武巖礦石的粒料直接熔融拉絲生產(chǎn)即可,我們可以將其簡(jiǎn)潔明了的生產(chǎn)方式概括為“純天然法”。不過(guò),采用“純天然法”生產(chǎn)關(guān)鍵在于選礦,即要根據(jù)產(chǎn)品性能的需要優(yōu)化篩選相應(yīng)的玄武巖礦石。二是“摻雜法”;即對(duì)于纖維性能需要擇優(yōu)取向的,譬如對(duì)于耐堿CBF、耐高溫CBF、高強(qiáng)高模CBF的,選用相應(yīng)的單組分礦物料或擇優(yōu)取向的玄武巖礦石對(duì)純玄武巖原料進(jìn)行適量的摻雜改性。采用“摻雜法”要注意少量摻雜和用粉料均化。三是“配料法”;即借鑒玻璃纖維人工配料的原理,將不同類(lèi)CBF的原料成分標(biāo)準(zhǔn)化,按標(biāo)準(zhǔn)值調(diào)配,可選用多種擇優(yōu)取向的純天然玄武巖,依照標(biāo)準(zhǔn)值“少啥加啥”和“以純對(duì)純”調(diào)制;當(dāng)然也可選用單組分礦物料調(diào)配,但是筆者不傾向用大量的其它礦物料配料,因?yàn)檫@會(huì)讓CBF東效施顰變得“不倫不類(lèi)”,導(dǎo)致其性能與相應(yīng)的玻璃纖維比較沒(méi)有多大差異性而毫無(wú)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。今后的CBF會(huì)按B1、B2、B3、B4、B5代碼分類(lèi)出多品種的CBF。
三、 CBF產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展
3.1我國(guó)CBF產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨戰(zhàn)略機(jī)遇期
首先,發(fā)展CBF產(chǎn)業(yè)就是發(fā)展新資源經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),具有重要的戰(zhàn)略意義。
從資源角度看,我國(guó)可以用于拉制CBF的火山巖儲(chǔ)量極其豐富。CBF產(chǎn)業(yè)是綠色資源、高端創(chuàng)新的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),代表著新資源經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方向。我國(guó)人均資源貧乏,低于世界平均水平,又是溫室氣體排放的制造大國(guó),經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨資源與環(huán)境的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此,開(kāi)發(fā)利用環(huán)境友好的新資源無(wú)疑是十分必要且迫切的。CBF是典型的綠色新材料,順應(yīng)了“綠色、低碳,可持續(xù)發(fā)展”的世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的潮流,符合全球新技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)革命的方向,我國(guó)應(yīng)成為世界綠色產(chǎn)業(yè)的引領(lǐng)者。從材料作用看, CBF是關(guān)乎國(guó)家安全戰(zhàn)略和促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)相關(guān)領(lǐng)域升級(jí)換代的重要的基礎(chǔ)材料。
其次,CBF是戰(zhàn)略性的創(chuàng)新材料。所謂戰(zhàn)略性:戰(zhàn)略性是指涉及國(guó)家全局的、舉足輕重的,不是局部的,也不是地區(qū)性的,更不是少數(shù)企業(yè)的事情。戰(zhàn)略性創(chuàng)新材料必須具備的五個(gè)特征:一是關(guān)乎國(guó)家安全戰(zhàn)略和國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略,對(duì)國(guó)防建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要支撐及促進(jìn)作用的新材料;二是制造該新材料的技術(shù)自主可控;三是該新材料的創(chuàng)新代表世界技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)革命的方向;四是符合綠色低碳可持續(xù)發(fā)展的要求;五是原料來(lái)源于本國(guó)自給且充沛不受外國(guó)控制。因此,CBF無(wú)疑是戰(zhàn)略性的創(chuàng)新材料。
再是,我國(guó)可搶占CBF產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)高地。從競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)上看,CBF是我國(guó)處于世界先進(jìn)水平的且可以做大做強(qiáng)的新型高技術(shù)纖維,可以預(yù)見(jiàn)C, BF將是所有新型高技術(shù)纖維中發(fā)展量最大的纖維品種。這是由CBF的性?xún)r(jià)比較高,它屬于基礎(chǔ)材料決定的。CBF的中、低、高端產(chǎn)品都可分別尋找到龐大的市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域。由于CBF技術(shù)的發(fā)源國(guó)烏克蘭、俄羅斯受經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的影響, CBF技術(shù)的研發(fā)力度太小,CBF產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常緩慢。因此,這給我國(guó)CBF產(chǎn)業(yè)趕超國(guó)外提供了極好的戰(zhàn)略機(jī)遇和發(fā)展空間。需要特別指出的是:日本、韓國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、奧地利、比利時(shí)等亞洲、美洲、歐洲一些經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)達(dá)的國(guó)家正在掀起對(duì)CBF產(chǎn)業(yè)的熱潮。盡管我國(guó)CBF產(chǎn)業(yè)尚處于初級(jí)階段,但是,目前,許多技術(shù)領(lǐng)先于國(guó)外,只要戰(zhàn)略規(guī)劃和實(shí)施重點(diǎn)得當(dāng),我國(guó)完全有可能成為CBF產(chǎn)業(yè)的大國(guó)和強(qiáng)國(guó)。隨著CBF產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,CBF對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全的促進(jìn)作用將日益顯示出來(lái)。
3.2發(fā)揮國(guó)家在高技術(shù)纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的引導(dǎo)作用
政府是國(guó)家創(chuàng)新體系的重要組成部分,應(yīng)明確政府與市場(chǎng)的分工,更有效地發(fā)揮政府在創(chuàng)新體系中的作用。在科學(xué)研究和突破戰(zhàn)略性技術(shù)方面,政府責(zé)無(wú)旁貸[1] 。我國(guó)要成為創(chuàng)新型國(guó)家。國(guó)家有關(guān)政府職能部門(mén)在高技術(shù)纖維產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系的建設(shè)中扮演著十分重要的領(lǐng)導(dǎo)和引導(dǎo)角色。
新材料是技術(shù)創(chuàng)新的先導(dǎo)、基礎(chǔ)和支撐,也體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家的綜合實(shí)力。每一個(gè)科技經(jīng)濟(jì)實(shí)力發(fā)達(dá)的國(guó)家對(duì)新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都是不遺余力的。高技術(shù)纖維是新材料的“皇冠”。由于材料形態(tài)纖細(xì)、性能優(yōu)異、要求離散度小,產(chǎn)品多樣,應(yīng)用面廣、產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)。因此,每一種高技術(shù)纖維都是一個(gè)技術(shù)創(chuàng)新的系統(tǒng)工程,都是鑲嵌在新材料皇冠上的“明珠”,她是絢麗的,“高貴”的、需要精雕細(xì)琢的。簡(jiǎn)而言之,高技術(shù)纖維是一個(gè)“燒錢(qián)”的事業(yè),是要長(zhǎng)期(10年以上,乃至數(shù)十年)用錢(qián)燒出來(lái)的。
鑒于高新技術(shù)纖維在新材料產(chǎn)業(yè)中創(chuàng)新難度大、研發(fā)資金投入多、對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防安全作用貢獻(xiàn)大的特點(diǎn),政府應(yīng)對(duì)高技術(shù)纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展發(fā)揮引導(dǎo)作用,現(xiàn)階段建議政府在以下幾個(gè)方面著重發(fā)揮引領(lǐng)作用:
一是對(duì)CBF產(chǎn)業(yè)予以重點(diǎn)規(guī)劃和支持。我國(guó)要對(duì)代表新資源綠色經(jīng)濟(jì)的連續(xù)玄武巖纖維予以重點(diǎn)規(guī)劃和傾斜支持,促進(jìn)其不斷做大做強(qiáng)。要將CBF產(chǎn)業(yè)上升到國(guó)家發(fā)展新資源經(jīng)濟(jì)和新型高技術(shù)纖維的戰(zhàn)略高度,制訂前瞻性的戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃,并予以重點(diǎn)布局和支持,使我國(guó)的CBF產(chǎn)業(yè)真正成為引領(lǐng)世界新資源經(jīng)濟(jì)發(fā)展的21世紀(jì)高新技術(shù)纖維的代表性產(chǎn)業(yè)。
二是設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)、持續(xù)扶持。建議國(guó)家發(fā)改委、科技部、工信部等部門(mén)牽頭單獨(dú)設(shè)立高新技術(shù)纖維產(chǎn)業(yè)化專(zhuān)項(xiàng)、科研專(zhuān)項(xiàng)及技改專(zhuān)項(xiàng)和新材料推廣專(zhuān)項(xiàng)。選擇纖維及其復(fù)合材料行業(yè)內(nèi)的龍頭企業(yè)和重點(diǎn)企業(yè),分階段有重點(diǎn)地進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)支持,并建立嚴(yán)格的評(píng)估驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及機(jī)制,以引導(dǎo)高新技術(shù)纖維產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展。這種專(zhuān)項(xiàng)的支持方式,只要連續(xù)堅(jiān)持幾個(gè)五年計(jì)劃,必有成效。
三是制訂和落實(shí)有關(guān)重點(diǎn)政策。我國(guó)要有重點(diǎn)地制訂和落實(shí)鼓勵(lì)高新技術(shù)纖維企業(yè)創(chuàng)新投入的有關(guān)政策,千方百計(jì)降低企業(yè)創(chuàng)新成本和風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)高新技術(shù)纖維企業(yè)提高研究開(kāi)發(fā)費(fèi)用稅前加計(jì)扣除的比例。對(duì)應(yīng)用節(jié)能減排等社會(huì)效益明顯的創(chuàng)新產(chǎn)品和技術(shù),給予適當(dāng)補(bǔ)貼和減免稅[2]。對(duì)經(jīng)過(guò)應(yīng)用研究和試驗(yàn)證明,確實(shí)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有關(guān)領(lǐng)域和節(jié)能減排有顯著推動(dòng)和促進(jìn)作用,并帶來(lái)顯著社會(huì)效益的高技術(shù)纖維材料,實(shí)施政府財(cái)政補(bǔ)貼。例如對(duì)玄武巖纖維保溫板這樣填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外空白的既保溫節(jié)能又防火阻燃的綠色建材等產(chǎn)品,按每平方米直接對(duì)用戶(hù)予以財(cái)政補(bǔ)貼,以鼓勵(lì)新材料加快推廣應(yīng)用。
四是設(shè)立行業(yè)準(zhǔn)入規(guī)則。對(duì)高新技術(shù)纖維投資項(xiàng)目設(shè)立行業(yè)準(zhǔn)入規(guī)則,避免低水平項(xiàng)目的重復(fù)上馬和盲目投資,造成“不合格產(chǎn)品”的產(chǎn)能過(guò)剩。
五是鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新。加強(qiáng)高新技術(shù)纖維行業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)力度,調(diào)動(dòng)和保護(hù)企業(yè)創(chuàng)新的積極性;要加快對(duì)高新技術(shù)纖維發(fā)明zhuanli申請(qǐng)的審查速度;加大對(duì)侵權(quán)違法活動(dòng)的打擊力度;加強(qiáng)對(duì)高新技術(shù)纖維標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作;在中國(guó)化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì)下設(shè)立各個(gè)高新技術(shù)纖維的分會(huì),加強(qiáng)高技術(shù)纖維行業(yè)的自律,提高協(xié)會(huì)自主管理、自我監(jiān)督的能力。
3.3CBF產(chǎn)業(yè)的發(fā)展關(guān)鍵要靠企業(yè)的自主創(chuàng)新
CBF產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)有著完全不同的產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)規(guī)律。CBF是綠色資源、高端創(chuàng)新的嶄新產(chǎn)業(yè),由于國(guó)內(nèi)外均處于初級(jí)發(fā)展階段,國(guó)外幾乎沒(méi)有現(xiàn)成的成熟的技術(shù)可供我們借鑒和引進(jìn),其技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用研究的研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入大、周期長(zhǎng)、見(jiàn)效慢,構(gòu)成了該產(chǎn)業(yè)投資的高風(fēng)險(xiǎn)。因此,我國(guó)CBF產(chǎn)業(yè)的發(fā)展關(guān)鍵要靠企業(yè)的自主創(chuàng)新。
首先,要立足于自主技術(shù)創(chuàng)新。制約CBF產(chǎn)業(yè)的瓶頸和困惑很多,關(guān)鍵是要從技術(shù)創(chuàng)新
上突破,要圍繞CBF產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo),著力發(fā)展“電熔爐”和“火焰爐”兩大類(lèi)爐型技術(shù),針對(duì)制約產(chǎn)業(yè)上規(guī)模的技術(shù)瓶頸,有系統(tǒng)、有計(jì)劃、有步驟地開(kāi)展技術(shù)攻關(guān),將技術(shù)創(chuàng)新的目標(biāo)直接指向“提高產(chǎn)品質(zhì)量、擴(kuò)大規(guī)模生產(chǎn)、降低單位生產(chǎn)成本”的池窯技術(shù)開(kāi)發(fā),特別是要不斷降低CBF的離散度。
其次,要通過(guò)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合“聯(lián)動(dòng)”的方式加強(qiáng)應(yīng)用研究。要充分發(fā)揮大學(xué)和科研院所在
應(yīng)用研究的先導(dǎo)作用。首先從CBF自身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)出發(fā),尋找量大面廣的應(yīng)用領(lǐng)域有重點(diǎn)地進(jìn)行突破,引導(dǎo)并通過(guò)市場(chǎng)需求,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)上規(guī)模。在開(kāi)展應(yīng)用研究中各個(gè)企業(yè)要有所分工和有所側(cè)重,努力在較短的時(shí)間內(nèi),產(chǎn)品導(dǎo)入市場(chǎng)后“多點(diǎn)開(kāi)花”。
再是,要積極延伸產(chǎn)業(yè)鏈,提高CBF產(chǎn)品的附加值。CBF產(chǎn)業(yè)與其他高科技產(chǎn)業(yè)一樣,“干小了等于白干、干慢了等于自殺”。 只有在超越傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中殺出“紅?!钡闹貒?,實(shí)施可實(shí)現(xiàn)價(jià)值創(chuàng)新的“藍(lán)海戰(zhàn)略”,才會(huì)有CBF產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速增長(zhǎng)和持續(xù)贏利的“春天”。
3.4對(duì)我國(guó)后十二五CBF產(chǎn)業(yè)發(fā)展綱要的建議
后十二五CBF產(chǎn)業(yè)的指導(dǎo)思想應(yīng)是:以“前瞻規(guī)劃、重點(diǎn)支持,自主創(chuàng)新、引領(lǐng)發(fā)展”為產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)方針,實(shí)施“六個(gè)堅(jiān)持”,爭(zhēng)做CBF產(chǎn)業(yè)的大國(guó)。
要堅(jiān)持以清潔生產(chǎn)技術(shù)為重點(diǎn),繼續(xù)規(guī)模發(fā)展純天然CBF和重點(diǎn)支持我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的全電熔爐技術(shù);堅(jiān)持以純天然玄武巖原料為主、摻雜改性為輔,鼓勵(lì)發(fā)展中、高端CBF產(chǎn)品;堅(jiān)持自主技術(shù)創(chuàng)新,攻克并應(yīng)用池窯技術(shù)和大漏板拉絲技術(shù);堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新戰(zhàn)略,牽頭制訂玄武巖纖維及其復(fù)合材料的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn);堅(jiān)持產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合,繼續(xù)加強(qiáng)應(yīng)用研究,開(kāi)發(fā)適銷(xiāo)對(duì)路的高附加值新產(chǎn)品;堅(jiān)持綠色資源、高端創(chuàng)新,致力于發(fā)展綠色新材料產(chǎn)業(yè),為我國(guó)國(guó)防建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供綠色的新型高技術(shù)纖維,為我國(guó)成為世界CBF產(chǎn)業(yè)的大國(guó)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
后十二五CBF產(chǎn)業(yè)的發(fā)展應(yīng)遵循五個(gè)原則:一是國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃、重點(diǎn)支持的原則;二是自主技術(shù)創(chuàng)新、引導(dǎo)需求的原則;三是企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合的原則;四是開(kāi)發(fā)新資源、延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的原則;五是堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新、引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)的原則。
后十二五CBF產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目標(biāo)應(yīng)該是:到2020年末,我國(guó)連續(xù)玄武巖纖維的產(chǎn)量達(dá)到3萬(wàn)噸以上;CBF增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料達(dá)到3萬(wàn)噸以上;CBF增強(qiáng)混凝土基復(fù)合材料達(dá)到250萬(wàn)方以上;實(shí)現(xiàn)部分替代金屬材料和石油衍生品,為我國(guó)減少溫室氣體的排放和節(jié)能減排提高產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)度;原始創(chuàng)新能力顯著提高,池窯技術(shù)取得實(shí)質(zhì)性突破,電熔爐技術(shù)引領(lǐng)世界CBF產(chǎn)業(yè),單池窯年產(chǎn)能達(dá)到3000噸以上,拉絲漏板孔數(shù)達(dá)到2000孔以上;我國(guó)CBF應(yīng)用領(lǐng)域創(chuàng)新成果進(jìn)入世界前列;我國(guó)成為世界CBF產(chǎn)業(yè)的第一大國(guó)。
參考文獻(xiàn):
[1] 、[2] 呂薇,田杰棠 營(yíng)造良好制度環(huán)境推動(dòng)企業(yè)成為技術(shù)創(chuàng)新主體 人民日?qǐng)?bào) 2012年8月31日第18版
作者簡(jiǎn)介:
胡顯奇,男、1957年12月出生,浙江省蘭溪人,現(xiàn)任浙江石金玄武巖纖維有限公司董事、總經(jīng)理。曾擔(dān)任“十五”期間國(guó)家863計(jì)劃課題“玄武巖連續(xù)纖維及其復(fù)合材料”(2002AA334110)的課題組組長(zhǎng);“十一五”期間負(fù)責(zé)承擔(dān)2個(gè)國(guó)家發(fā)改委的CBF產(chǎn)業(yè)化計(jì)劃,并參與了2個(gè)國(guó)防基礎(chǔ)課題的研發(fā);“十二五”期間負(fù)責(zé)承擔(dān)了國(guó)家科技部支撐課題“玄武巖纖維規(guī)?;a(chǎn)技術(shù)及工藝優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”,并承擔(dān)和參與了2個(gè)國(guó)防應(yīng)用課題的研究,是我國(guó)連續(xù)玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)不可或缺的代表人物。
About the author:
Xianqi Hu, male, born on December, 1957 in Lanxi, Zhejiang province; is the director and general manager of Zhejiang GBF Basalt Fiber Co., LTD. Mr. Hu undertook and participated in many national programs, such as the National 863 project of “ Continuous basalt fiber and composite” (2002AA334110)during the tenth “Five-year” plan; two CBF industrial programs of National Development and Reform Commission and two basic research projects of State Commission of Science andTechnology for National Defense Industry during the eleventh “Five-year”plan. He is taking charge of state science and technology support program of “The key technology and demonstration of scale produce technology and process optimization of basalt fiber ” and two national defense application project during the twelfth “Five-year” plan. Mr. Hu is a representative personage of continuous basalt fiber in
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