“情系纳米”开拓进取
“圆梦中华”自主创新
我国科技事业在艰难中起步,在改革中发展,在创新中突破,不断实现历史性跨越。当前,我国改革开放和现代化建设站在了一个新的历史起点上,国家明确提出要把科技放在优先发展的战略地位,特别强调提高自主创新能力、建设创新型国家是国家发展战略的核心,是提高综合国力的关键。推动科技进步,坚持创新已成为新时期我国社会发展的客观要求,成为中国走向现代化强国的必由之路,成为实现中华民族伟大复兴的战略抉择。
纳米科技和纳米材料是20世纪80年代刚刚诞生并正在崛起的高新技术,它是研究包括从亚微米、纳米到团簇尺寸(从几个原子到几百个原子以上尺寸)之间的物质组成体系的运动相互作用以及可能的实际应用中的科学技术问题,其最终目标是人类按照自己的意识直接操纵单个原子、分子,制造出具有特定功能的产品。纳米技术以空前的分辨率为我们揭示了一个可见的原子、分子世界。在研究物质构成的过程中,科学家们发现,在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子,明显表现出许多新的特性,而利用这些特性制造具有特定功能产品的技术,就成为纳米技术。纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术,是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术,是现代科学(混沌物理、量子力学、微观物理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术)结合的产物,并对人类社会发展和进步产生深远的影响。
纳米耐火材料自主创新成果
耐火材料是钢铁、有色金属、建材、石化、能源、环保、电子、国防等基础工业领域重要的基础材料,是高温工业热工设备不可缺少的重要支撑材料,与钢铁等高温工业的技术发展相互依存互为促进。为了开发21世纪新一代耐火材料,迫切需要运用尖端的纳米技术和纳米材料开发后续的纳米耐火材料。纳米耐火材料是以纳米粒子为核心,由耐火材料颗粒相和基质粉料、结合剂及外加剂等组成的纳米结构基质相两大相构成。少量的纳米结构基质的理化性能成为决定整个耐火材料性能的重要基础。纳米耐火材料的开发不仅从根本上改变了耐火材料的组织结构(包括宏观结构和微观的显微结构),而且还能改变耐火材料的功能特性,提高耐火材料的理化性能指标以及在使用中的高寿命性与抗损毁性。
近年来,我们对纳米技术和纳米耐火材料进行了深入研究和自主创新,共申报了七项纳米耐火材料发明专利项目,涉及耐火材料的主要品种和类型,如酸性耐火 材料、碱性耐火材料、中性耐火材料、耐火氧化物材料、高温复合材料,以及定型耐火材料、不定形耐火材料,分别是:纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料及其制备方法(公布号:CN 101397212A);纳米Al2O3薄膜包裹的碳-铝尖晶石耐火浇注料及其制备方法(公布号:CN 101417884A);纳米Al2O3、MgO复合陶瓷结合尖晶石-镁质耐火浇注料及其制备方法(公布号:CN 101544505A);纳米Al2O3、MgO薄膜包裹的碳-尖晶石镁质耐火浇注料及其制备方法(公布号:CN 101555153A);纳米Al2O3、SiC薄膜包裹碳的Al2O3-MA-SiC-C质耐火浇注料及其制备方法(公布号:CN 101767999A);纳米SiO2、CaO复合陶瓷结合硅质耐火浇注料及其制备方法(公布号:CN 101875561A);矾土基纳米复合氧化物陶瓷结合Al2O3-MgO-C不烧制品及其制备方法(公布号:CN102167569A)。七项发明专利均已公布,并经有关部门严格筛选后评定,被列为年度国家重点发明专利项目、并纳入国家发明专利实施转化项目中,还被知识产权出版社编入《中国专利发明人年鉴》第十一卷建国六十周年优秀发明家及专利项目特辑中;前两项发明专利获第九届香港国际发明博览会金奖,又获第十二届中国北京国际科技产业博览会第三届中国自主创新杰出贡献奖。由于高树森又发明了更多的纳米耐火材料专利,2010年在第十三届中国北京国际科技产业博览会上再一次获“中国自主创新杰出贡献奖”,并在“中国高新企业发展国际论坛”上做了《关于发展纳米科技和纳米耐火材料自主创新及其产业化》的重要报告。
纳米耐火材料系列发明专利的公布,是纳米技术和纳米材料在耐火材料领域中成功应用的重要标志,也是纳米技术和纳米材料在传统产业中自主研发、自主创新的重要发展方向,对钢铁等高温工业的发展和高新技术的应用,作出了重要贡献。同时,发展纳米科技是转变经济发展方式,实现可持续发展的关键。具有战略性的纳米新兴产业是新兴科技、新兴产业的深度融合,代表着科技创新的方向,也代表产业发展的方向。使纳米战略性新兴产业尽早成为国民经济的先导产业和支柱产业,要大力推动自主创新,着力突破制约经济社会发展的关键技术问题。加快推进自主创新,紧紧抓住新一轮世界科技革命带来的战略机遇,更加注重创新,加快自主创新能力,加快科技成果向现实生产力转化,加强科技体制改革,加快建设宏大的创新型科技人才队伍,谋求经济增长与发展主动权,形成长期竞争优势,为加快经济发展方式转变提供强有力的科技支撑。
太原高科纳米耐火材料的研究及其发明专利成果,大大推动了我国纳米技术、纳米材料的进步与发展,为耐火材料的发展开辟了一片新天地,也为开发更长寿、更节能、无污染功能化的新型绿色耐火材料带来了发展空间。为了进一步深入发展纳米技术在耐火材料领域中的应用研究,使纳米技术在耐火材料领域中得到更广泛的应用,太原高科将研究开发更多更实用的纳米耐火材料发明专利成果,以满足钢铁、玻璃、水泥等高温工业发展需求,也为钢铁等高温工业技术的实施与发展提供了最佳服务。
发展纳米耐火材料产业 实施“纳米中国耐材”战略计划
随着纳米技术的研究与发展,使其具有特异功能的各种纳米材料的制备成为现实与可能,作为纳米技术基础的纳米材料率先得到发展与应用,由纳米材料制备的功能性产品,也不断地开发出来,开始形成一个新型的纳米功能性产品的产业领域。
实行“纳米中国耐材”战略计划,催生新型经济社会发展模式。要在高新技术产业化大潮中占据有利先机,需要从技术创新、产业创新、产业集群耦合3个维度,探索原创技术产业催生机制、技术创新扩散机制和高新技术与传统产业的融合机制,实现知识产业集群、原创产业集群和以新技术武装的传统产业集群之间耦合与升级,将国家纳米技术建设成为国家原创产业的试验基地,高端制造业、技术、产业创新的典范。
为此,建立纳米耐火材料试验研究及产业化示范基地,对当前和今后耐火材料行业更好地为钢铁等高温工业的发展和技术进步是非常有意义的。产业化示范基地建立后,太原高科将运用多项高新技术,谋求与尖端的纳米技术整合,加速纳米耐火材料的理论与实际应用研究,完成开发成果后,可积极推进开发和创新成果的产业化,及时服务于钢铁等高温工业生产中,使纳米技术及早地显现出经济效益和社会效益,为科技发展和进步作贡献,努力把21世纪纳米尖端耐火材料的开发与生产做好、做成功。
第13届科博会中国高新企业发展国际论坛上,高树森作了
《关于发展纳米科技和纳米耐火材料自主创新及其产业化》的重要报告
应将纳米耐火材料提升为国家战略性新兴产业
当前,全球经济竞争格局正在发生深刻变革,科技发展正孕育着新的革命性突破,世界主要国家纷纷加快部署,推动节能环保、新能源、信息、生物等新兴产业快速发展。我国要在未来国际竞争中占据有利地位,必须加快培育和发展战略性新兴产业,掌握关键核心技术及相关知识产权,增强自主研发能力。
第12届科博会获奖
增强自主创新能力是培育和发展战略性新兴产业的中心环节,完善以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系,发挥国家科技重大专项的核心引领作用,结合实施产业发展规划,突破关键核心技术,加强创新成果产业化,提升产业核心竞争力。
发展纳米科技,在纳米材料领域进行深入研究,对于我国传统产业改造、经济转型、经济的快速平稳发展意义重大,2010年10月10日国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定和2011年5月30日中共中央总书记胡锦涛在主持中共中央政治局会议时指出,强化科技成果产业化,加快培育发展战略性新兴产业,推动战略性新兴产业快速健康发展,对实现经济社会全面协调可持续发展,对全面建设小康社会、加快推进社会主义现代化具有重要战略意义。
加快培育和发展战略性新兴产业是推进产业结构升级、加快经济发展方式转变的重大举措。战略性新兴产业以创新为主要驱动力,辐射带动力强,将纳米耐火材料提升为国家战略性新兴产业,有利于加快经济发展方式转变,有利于提升产业层次、推动传统产业升级、高起点建设现代耐火材料产业体系,全面提升耐火材料产业技术水平和国际竞争力。通过科技创新,促进产业结构优化升级,提高经济增长的质量和效益,实现经济增长方式由粗放经营向集约经营的转变;通过科技创新,提高能源资源利用效率,实现从资源消耗型经济向资源节约型经济的转变;通过科技创新,保护生态环境,治理环境污染,实现以生态环境为代价的增长向人与自然和谐相处的增长转变,促进经济社会全面、协调、可持续发展。
多年来,我们对纳米科技、纳米耐火材料进行了深入研究开发和自主创新,并取得了系列纳米耐火材料发明专利成果,我们还对纳米耐火材料生产工艺中关键工艺环节和对制约纳米耐火材料产业化的一些瓶颈问题进行了深入研究和创新。在纳米氧化物陶瓷粉体的制备方面,采用机械化学湿法工艺,制备了高浓度纳米溶胶悬浮液作为纳米陶瓷结合剂,在溶胶向凝胶的转化过程中,实现了耐火浇注料的凝结与硬化。我们还将纳米耐火材料发明专利成果在钢铁、玻璃等行业进行推广应用,也取得了意想不到的突出使用效果,充分显示出纳米耐火材料所具有的功能和特性。
纳米Al2O3薄膜包裹的碳-铝尖晶石耐火浇注料,在太钢(集团)公司第二炼钢厂195t LF 精炼炉浇注整体炉衬,平均使用寿命达120炉次,最高达180炉次。而原来采用铝镁碳砖砌筑的钢包平均使用寿命仅70-75炉次;另一方面,这种整体钢包最大特点是可实施不停炉连续热修补作业,并且还可实施连续“套修补”作业,即当钢包内衬损坏到一定程度时,不像砖衬那样将残余内衬全部拆除,而是经过简单清理后重新支模浇注使之成为一个新的整体内衬,即实现所谓“永久内衬”的目的,对整体钢包而言,这一措施是降低材料消耗和生产成本最有效方法,同时也是提高资源利用率、减少环境污染最有效措施。
采用这种纳米含碳浇注料制成的大型预制构件,在195t精炼钢包最苛刻的冲击区部位使用也显示出很高的耐用性。这就为二次精炼整体钢包应用与发展提供了方向,也为二次精炼钢包整体化奠定了良好的基础。
资料显示,我国2010年产粗钢6.267亿吨、平板玻璃6.3亿重量箱、水泥18.68亿吨,均为世界第一。我国耐火材料产量也居世界第一,但在品种、质量、生产工艺和技术装备方面,与世界先进国家相比,还存在一定差距,能源消耗高,环境污染重。据统计,我国耐火材料市场能源消耗为1.6亿吨标煤,能源消耗高于先进工业化国家。纳米耐火材料的研发成功,开始了我国耐火材料新的颠覆性革命。对于传统耐火材料产业升级换代,节能减排,具有不可估量的战略意义。
我国在纳米耐火材料技术研究已经处于当代最前沿,其成果显著,并得到各方面的肯定。将纳米耐火材料研发应用提升为国家战略新兴产业,很快将对今后的钢铁等高温工业发展产生重大影响,中国有能力在更高平台推动我国纳米耐火材料的技术创新和产业化,有能力引领这场新的工业革命。
践行科学发展观 推动纳米科技新跨越
长期从事耐火材料研究开发自主创新及使用研究工作,主持多项重点热工工程项目,研究开发多种纳米耐火材料高新技术产品和特种功能性耐火材料,开辟纳米耐火材料战略产业新领域。
自主创新是高树森教授几十年事业奋斗的座右铭,也成为他孜孜不倦从事科学研究的做事风格和精神体现,正是这种自主创新精神支撑他在耐火材料领域走过了艰难的历程,在纳米科技和纳米耐火材料专利研发及成果应用方面取得了巨大的成功,为国家高温工业的科技进步和企业发展创造了宝贵的物质财富和精神财富。
高树森董事长就纳米科技在耐火材料领域中应用给予特别关注,并将纳米耐火材料的研究开发制定为公司的主要研究方向。经过长期的纳米材料的课题研究和实验,为高温工业窑炉节能和冶金钢包精炼洁净钢等方面做出了突出贡献,高树森董事长发明的多项纳米科技专利和自主创新多种耐火材料高新技术得到了国家有关部门的认可,并获得了国家及有关部门授予的各类荣誉。
1、2009年5月鉴于高树森自主研发的纳米耐火材料系列发明专利荣获“第九届香港国际发明博览会金奖”
2、2009年5月由第十二届科博会中国高新企业发展国际论坛组委会颁发的“第三届中国自主创新杰出贡献奖”
3、2009年11月获第九届“中国时代新闻人物十大杰出成就奖”
4、2010年1月由中国国际经济技术合作促进会、中国企业改革发展研究中心联合颁发的“时代楷模-共和国经济建设十大功勋企业家”荣誉称号
6、2010年9月由中国发展研究院、感动中国人物杂志社、中国品牌管理科学研究院、时代功勋(北京)信息技术研究院联合举办的庆祝中国共产党建党89周年高峰会获“时代功勋——第七届感动中国十大突出贡献奖”
7、2010年10月由环球神州人物周刊社、亚洲新闻人物协会联合评选获“中华百业新闻人物”荣誉金奖,并授予“2010年度全国行业百佳新闻人物”荣誉称号
8、2011年1月由中国企业十大新闻评选委员会颁发的“2010年度中国企业新闻人物”
9、2011年6月由中国名人文化交流协会、中华民族团结友好协会联合举办的国史大典—共和国杰出人物庆祝中国共产党成立90周年暨辛亥革命100周年大型会议授予高树森为“共和国十佳杰出人物”荣誉称号
10、2011年9月由中国企业合作促进会、中国企业发展转型论坛组织委员会授予太原高科耐火材料有限公司为年度最具合作价值品牌称号、并授予中国企业转型优秀企业家称号
11、2011年9月由中华杰出爱国华商联合会、中华英模文化促进会、北京华商英才国际企业文化传媒中心联合举办的“祖国万岁-推动中国社会进步突出贡献人物”大型主题系列活动,授予“推动社会进步十佳杰出贡献人物”荣誉称号
民营企业科技500强
13、2011年11月由中国科协新技术开发中心举办的2011创新中国推介活动 第十三届高交会中国科技创新与品牌发展高峰会获得“2011创新中国最具投资价值品牌”、“2011创新中国杰出贡献奖”
14、2012年6月由世界管理科学研究院、世界文献出版集团、世界优秀华人成就交流协会颁发的“最具权威的世界学术华人”荣誉称号
15、2012年由中国爱国主义教育协会、中国党史党建网联合举办的领航中国—2012年度时代领航人物新年座谈会获“2012年度时代领航人物”、荣誉称号
16、2012年由中国纪实文学研究会传记文学创作委员会、北京市书山之路评选为“人民楷模”荣誉称号
17、2013年8月由中国文化信息协会、中国创新智库编委会联合颁发的 “纪念改革开放35周年推动力人物”荣誉称号
19、2013年9月由中国国际经济技术合作促进会、中国行业新闻人物网、民族伟业国际文化发展中心联合评选为“当代最可爱的人”、荣誉称号
20、2013年8月由中国经济宏观调控研究会、中国关心下一代工作委员会颁发的“中国纳米行业十大著名企业家”荣誉称号
21、2013.10.26由中国国际经济技术合作促进会、中国品牌传播研究中心、《经济》杂志社、中国商报社、中国贸易报社联合举办的“第四届服务业公众满意最佳典范品牌新闻发布”暨开展“金典奖——全国服务业公众满意度主题公益调查”活动获得“金典奖—中国最具自主创新能力纳米耐火材料领域优秀典型企业”、“金典奖—中国纳米耐火材料产业科技创新功勋人物”
22、2013.11.16中国未来研究会、中国高科技产业化研究会、科技导报社、发现杂志社举办的第十届中国科学家论坛获得“2013中国民营科技企业500强”、“2013中国科技创新企业家”
23、2013年12月由中国国际经济合作促进会、中国名人文化交流促进会。世界杰出爱国华人商业联合会联合举办的2013中国行业最具影响力年度人物高峰会,荣获“2013中国行业最具影响力年度人物”称号
24、2014.1.4由中国党史党建网、中国爱心助学基金会、中国爱国主义教育协会、世界杰出华人联谊会(总会)举办的道德之光·最美中国—首届全国道德榜样人物先进事迹报告会暨新年座谈会荣获“全国道德榜样人物—道德之星”金飞马奖
25、2014年8月由中国国际经济技术合作促进会、中国管理科学研究院 、中科清研(北京)信息技术研究院联合举办的第五届中国科技创新发展论坛暨科技成果转化对接会获得2014年荣获最具投资价值项目、最具成长价值企业、中国科技创新发展论坛年度示范单位
26、 2014年由中国传统文化促进会授予“共和国求是楷模年度人物称号
27、2014年9月由中国国际经济技术合作促进会、世界杰出爱国华人商业联合会联合举办的中国梦中华情推动中国改革发展突出贡献人物座谈会暨企业改革领军人物高峰论坛授予“中国改革先锋人物”及 “中国改革发展突出贡献人物”、荣誉称号
28、2014年6月由中科清研(北京)信息技术研究院颁发的终身客座教授
29、2014年9月由毛泽东养生饮食文化研究会、中国社会改革发展研究会联合举办的庆祝中华人民共和国六十五周年华诞会议授予“社会改革发展杰出贡献人物”
30、2014年教育部中国人生科学学会、新华社新华网·新华军事频道《中国时代楷模》授予2014“光彩人生耀中华”称号木匾、“中国时代楷模”称号
31、2014年参加由经济杂志社、中国商报社、中国贸易报社联合举办的第十届中国企业竞争力年会2014中国企业诚信与竞争力论坛峰会获得2014年9月获得品牌赢在中国•纳米耐火材料行业最具竞争力十大诚信品牌及“信用中国典范•纳米耐火材料行业优秀诚信企业家”
32、中国国际经济技术合作促进会《实干兴邦模范人物》授予共和国经济建设—科技创新最高奖
党的十八届三中全会指出党中央一直高度重视科技创新工作,特别是自主创新能力的竞争,而加大和鼓励科技成果向现实生产力的转化,则是科技事业对经济社会发展提供持久动力的有力保证。三中全会把深化科技体制改革作为全面深化改革的重要内容,习近平总书记近期多次对科技创新作出重要指示。对全面深化改革,实现创新驱动发展战略,充分释放科技创新活力,努力在创新驱动发展上有更大作为。科研智慧及创新能力是科技产业革命成败的关键,而我们的科研思想及创新能力是否走在世界最前沿,以企业为主导的科技成果和现实生产力能否有效对接,则极大地考验着一个民族的科技智慧和科技方略。
发展循环经济 促进经济转型
循环经济是以资源的高效利用和循环利用为目标,以“减量化、再利用、资源化”为原则,以低消耗、低排放、高效率为特征,按照自然生态系统物质循环和能量流动方式运行的经济模式。由于每一生产过程产生的废物都可以变成下一生产过程的原料,所有物资都能够得到循环往复地利用,从而把经济过程对自然环境的影响减少到最低程度,并且最大限度地利用资源,因而大大降低了经济发展的社会成本。循环经济是符合可持续发展理念的经济增长模式,它抓住了当前我国资源相对短缺而又大量消耗的症结,对解决我国资源对经济发展的瓶颈制约具有迫切的现实意义。
循环经济可以从根本上缓解或者消除长期以来环境的承受力和经济高速发展之间的矛盾,是对传统经济增长模式“资源—产品—污染排放”的单向式直线过程所产生的“大量生产、大量消费、大量废弃”的根本变革。
纳米科技是21世纪最富有活力、对各个领域将产生深远影响的高新技术,也将对我国经济的发展提供新机遇。随着纳米材料和纳米技术进入更多的传统产业和传统产品中,纳米科技将会给整个社会带来更大的经济和社会效益,对人类社会进步产生深远的影响,同时发展纳米科技是转变经济发展方式,实现可持续发展的关键。战略性新兴产业是新型科技和新型产业的深度融合,代表着科技创新的方向,也代表产业发展的方向,使战略性新兴产业尽早成为国民经济的先导产业和支柱产业,要大力推动自主创新、提高原始创新能力和关键核心技术创新能力,着力突破制约经济社会发展的关键技术问题。
近年来,耐火材料技术发展的主要趋势是不断增加整体材料或不定形耐火材料,特别是耐火浇注料的使用,其在许多国家浇注料的产量已超过耐火材料总产量的一半以上,特别是在日本钢铁工业中浇注料的使用量已达70%,[Mitsuo Sugawara 日本浇注料技术的最新进展,第九届联合国际耐火材料学术会议(UNTECRˊ05)论文
选译“国外耐火材料科技的最新进展”P303-309]。这主要是得益于快速简便的机械化筑炉及其与定型制品更加优异的性能以及良好的使用效果。从炼钢精炼技术角度出发,采用二次精炼生产超洁净钢,减少钢中夹杂,提高钢的品种和质量才是实施整体钢包的根本目的。另一方面,这种整体钢包最大特点是可实施不停炉连续热修补作业,并且还可实施连续“套修补”作业,即当钢包内衬损坏到一定程度时,不像砖衬那样将残余内衬全部拆除,而是经过简单清理后重新支模浇注使之成为一个新的整体内衬,即实现所谓“永久内衬”的目的,对整体钢包而言,这一措施是降低材料消耗和生产成本最有效方法,同时也是提高资源利用率、减少环境污染最有效措施,所以用耐火浇注料浇注的整体精炼钢包是二次精炼技术发展的重要方向。
谱写“绿色纳米耐材”产业化创新之路
在全球大力发展低碳经济形势下,实现高温工业的“绿色化”与耐火材料工业自身的“绿色化”不无关系。绿色耐火材料战略是关系到我国当前和今后耐火材料行业可持续发展的重要发展战略。我国在耐火材料总产量和品种数量上是当之无愧的世界第一。但就“绿色度”而言,差距却甚大,表现在诸如:炼钢耐火材料的平均比消耗高出国际先进水平1倍以上,高性能、长寿命产品比例少,质量稳定性欠佳,技术附加值不高,能耗高,存在环保和公害问题,某些原料资源短缺等。
中国耐火材料行业协会将绿色耐火材料的理念概括为:品种质量优良化,资源、能源节约化,生产过程环保化,使用过程无害化。
同烧成的定形耐火材料相比,不定形耐火材料因具有生产工艺简单,生产周期短,从制备到施工的综合能耗低,可机械化施工且施工效率高,可通过局部修补并在残衬上进行补浇而减少材料消耗,适宜于复杂构型的衬体施工和修补,便于根据施工和使用要求调整组成和性能等优点,在世界各国都得到了迅猛发展。其在整个耐火材料中所占的比例,已成为衡量耐火材料行业技术发展水平的重要标准。不定形耐火材料由于交货时无需烧成,即使是预制件也只需在较低温度热处理即可,因此符合低碳经济和绿色耐火材料的理念。
纳米科技和纳米材料是21世纪最有发展前景的高新技术,它对国家经济发展、经济转型、传统经济改造、自主创新等均具有重要意义。然而,纳米科技和纳米材料只有在生产实际应用中才能体现出自身的重大价值。国外多个国家都对纳米产品的产业化给予特别关注,并且作为纳米科技发展水平的重要标志。纳米材料制备技术由实验室转移到工厂生产势在必行,在纳米技术产业化过程中存在多方面制约纳米发展的瓶颈问题。为了解决纳米耐火材料产业化中出现的各种瓶颈问题,我们开展长期的专项研究并取得了较好的效果,这就为纳米耐火材料产业化铺平了道路,为加快推进产业结构调整,完善现代产业体系,加快推进传统产业技术改造,加快发展纳米战略新兴产业,全面提升产业技术水平和国际竞争力,都具有重大意义。
实行“纳米中国耐材”战略计划
我国经济快速增长,各项建设取得巨大成就,但也付出了巨大的资源和环境被破坏的代价,经济发展与资源环境被破坏的矛盾日趋尖锐。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式,资源支撑不住,环境容纳不下,社会承受不起,经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展,才能实现经济又好又快发展。
实行“纳米中国耐材”战略计划,催生新型经济社会发展模式。要在高新技术产业化大潮中占据有利先机,需要从技术创新、产业创新、产业集群耦合3个维度,探索原创技术产业催生机制、技术创新扩散机制和高新技术与传统产业的融合机制,实现知识产业集群、原创产业集群和以新技术武装的传统产业集群之间耦合与升级,将国家纳米技术建设成为国家原创产业的试验基地,高端制造业、技术、产业创新的典范。
建议将纳米耐火材料提升为国家战略性新兴产业
当前,全球经济竞争格局正在发生深刻变革,科技发展正孕育着新的革命性突破,世界主要国家纷纷加快部署,推动节能环保、新能源、信息、生物等新兴产业快速发展。我国要在未来国际竞争中占据有利地位,必须加快培育和发展战略性新兴产业,掌握关键核心技术及相关知识产权,增强自主研发能力。
增强自主创新能力是培育和发展战略性新兴产业的中心环节,完善以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系,发挥国家科技重大专项的核心引领作用,结合实施产业发展规划,突破关键核心技术,加强创新成果产业化,提升产业核心竞争力。
培育和发展节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等七大战略性新兴产业,将给我国各行业带来新的发展机遇。完成“十二五”时期经济社会发展的目标任务,最根本的是靠科学技术,最关键的是大力提高自主创新能力。坚持把科技进步和自主创新与国家发展战略、经济社会发展目标、人民日益增长的物质文化需要紧密结合起来,着力突破制约我国产业升级的核心技术、关键技术、共性技术,下大力气解决影响我国未来发展的重大科学技术问题,不断攀登世界科学技术高峰,为建设创新型国家,为加快经济发展方式,实现科学发展提供科技支撑。纳米材料产业是我国“十二五”时期战略性新兴产业之一,由于重要的战略地位以及之于国民经济的重要性,让纳米材料产业必将成为“十二五”时期和未来很长一段时间里重大的经济增长点。在转变经济增长方式为主旋律的今天,纳米耐火材料产业必将迎来巨大的历史机遇,但如何担负起纳米耐火材料战略性新兴产业引领未来的重任,是对我们自主创新的科技产业界的极大考验。如何迎接挑战,如何让科技创新的价值真正落实到生产力里,如何在未来的竞争中赢得话语权及主动权,关键则在于我们科技界以及科技与产业之间能否顺利对接。
多年来,我们对纳米科技、纳米耐火材料进行了深入研究开发和自主创新,并取得了系列纳米耐火材料发明专利成果,我们还对纳米耐火材料生产工艺中关键工艺环节和对制约纳米耐火材料产业化的一些瓶颈问题进行了深入研究和创新。在纳米氧化物陶瓷粉体的制备方面,采用机械化学湿法工艺,制备了高浓度纳米溶胶悬浮液作为纳米陶瓷结合剂,在溶胶向凝胶的转化过程中,实现了耐火浇注料的凝结与硬化。我们还将纳米耐火材料发明专利成果在钢铁、玻璃等行业进行推广应用,也取得了意想不到的突出使用效果,充分显示出纳米耐火材料所具有的功能和特性。
纳米Al2O3薄膜包裹的碳-铝尖晶石耐火浇注料,在太钢(集团)公司第二炼钢厂195t LF 精炼炉浇注整体炉衬,平均使用寿命达120炉次,最高达180炉次。而原来采用铝镁碳砖砌筑的钢包平均使用寿命仅70-75炉次;另一方面,这种整体钢包最大特点是可实施不停炉连续热修补作业,并且还可实施连续“套修补”作业,即当钢包内衬损坏到一定程度时,不像砖衬那样将残余内衬全部拆除,而是经过简单清理后重新支模浇注使之成为一个新的整体内衬,即实现所谓“永久内衬”的目的,对整体钢包而言,这一措施是降低材料消耗和生产成本最有效方法,同时也是提高资源利用率、减少环境污染最有效措施。
资料显示,我国2010年产粗钢6.267亿吨、平板玻璃6.3亿重量箱、水泥18.68亿吨,均为世界第一。我国耐火材料产量也居世界第一,但在品种、质量、生产工艺和技术装备方面,与世界先进国家相比,还存在一定差距,能源消耗高,环境污染重。据统计,我国耐火材料市场能源消耗为1.6亿吨标煤,能源消耗高于先进工业化国家。纳米耐火材料的研发成功,开始了我国耐火材料新的颠覆性革命。对于传统耐火材料产业升级换代,节能减排,具有不可估量的战略意义。
我国在纳米耐火材料技术研究已经处于当代最前沿,其成果显著,并得到各方面的肯定。将纳米耐火材料研发应用提升为国家战略新兴产业,很快将对今后的钢铁等高温工业发展产生重大影响,中国有能力在更高平台推动我国纳米耐火材料的技术创新和产业化,有能力引领这场新的工业革命。
应将纳米耐火材料自主创新成果
提升为国家战略性新兴产业
我国科技事业在艰难中起步,在改革中发展,在创新中突破,不断实现历史性跨越。当前,我国改革开放和现代化建设站在了一个新的历史起点上,国家明确提出要把科技放在优先发展的战略地位,特别强调提高自主创新能力、建设创新型国家是国家发展战略的核心,是提高综合国力的关键。推动科技进步,坚持创新已成为新时期我国社会发展的客观要求,成为中国走向现代化强国的必由之路,成为实现中华民族伟大复兴的战略抉择。
战略性新兴产业是引导未来经济社会发展的重要力量。发展战略性新兴产业已成为世界主要国家抢占新一轮经济和科技发展制高点的重大战略。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》部署了四大研究计划,分别是蛋白质研究、量子调控研究、纳米研究、发育与生殖研究计划。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》指出,纳米科技已成为许多国家提升核心竞争力的战略选择,也是中国有望实现跨越式发展的领域之一。未来15年,中国在这一领域的研究重点将包括纳米材料的可控制备、自组装和功能化,纳电子学、纳米生物学和纳米医学,纳米尺度表征与度量学,以及纳米材料和纳米技术在能源、环境、信息、医药等领域的应用等。
发展纳米科技,在纳米材料领域进行深入研究,对于我国传统产业改造、经济转型、经济的快速平稳发展意义重大,2010年10月10日国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定和2011年5月30日中共中央总书记胡锦涛在主持中共中央政治局会议时指出,强化科技成果产业化,加快培育发展战略性新兴产业,推动战略性新兴产业快速健康发展,对实现经济社会全面协调可持续发展,对全面建设小康社会、加快推进社会主义现代化具有重要战略意义。
纳米科技和纳米材料是20世纪80年代刚刚诞生并正在崛起的高新技术,它是研究包括从亚微米、纳米到团簇尺寸(从几个原子到几百个原子以上尺寸)之间的物质组成体系的运动相互作用以及可能的实际应用中的科学技术问题,其最终目标是人类按照自己的意识直接操纵单个原子、分子,制造出具有特定功能的产品。纳米技术以空前的分辨率为我们揭示了一个可见的原子、分子世界。在研究物质构成的过程中,科学家们发现,在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子,明显表现出许多新的特性,而利用这些特性制造具有特定功能产品的技术,就成为纳米技术。纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术,是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术,是现代科学(混沌物理、量子力学、微观物理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术)结合的产物,并对人类社会发展和进步产生深远的影响。
纳米耐火材料自主创新成果
当今世界,科学技术是综合国力竞争的决定性因素,自主创新是支撑一个国家崛起的筋骨。只有拥有强大的科技创新能力,拥有自主的知识产权,才能提高我国的国际竞争力,才能享有受人尊重的国际地位和尊严。必须把增强自主创新能力作为国家战略,贯彻到现代化建设的各个方面,贯彻到各个产业、行业和地区,努力将我国建设成为具有国际影响力的创新型国家。必须加强原始创新、集成创新和在引进技术基础上的消化吸收,在关键领域掌握更多的自主知识产权,在科学前沿和战略高技术领域占有一席之地。
耐火材料是钢铁、有色金属、建材、石化、能源、环保、电子、国防等基础工业领域重要的基础材料,是高温工业热工设备不可缺少的重要支撑材料,与钢铁等高温工业的技术发展相互依存互为促进。为了开发21世纪新一代耐火材料,迫切需要运用尖端的纳米技术和纳米材料开发后续的纳米耐火材料。纳米耐火材料是以纳米粒子为核心,由耐火材料颗粒相和基质粉料、结合剂及外加剂等组成的纳米结构基质相两大相构成。少量的纳米结构基质的理化性能成为决定整个耐火材料性能的重要基础。纳米耐火材料的开发不仅从根本上改变了耐火材料的组织结构(包括宏观结构和微观的显微结构),而且还能改变耐火材料的功能特性,提高耐火材料的理化性能指标以及在使用中的高寿命性与抗损毁性。
近年来,我们对纳米技术和纳米耐火材料进行了深入研究和自主创新,申报了七项纳米耐火材料发明专利项目,七项发明专利均已公布或授权,并经有关部门严格筛选后评定,被列为年度国家重点发明专利项目、并纳入国家发明专利实施转化项目中,还被知识产权出版社编入《中国专利发明人年鉴》第十一卷建国六十周年优秀发明家及专利项目特辑中;前两项发明专利获第九届香港国际发明博览会金奖,又获第十二届中国北京国际科技产业博览会第三届中国自主创新杰出贡献奖。由于高树森又发明了更多的纳米耐火材料专利,2010年在第十三届中国北京国际科技产业博览会上再一次获“中国自主创新杰出贡献奖”,并在“中国高新企业发展国际论坛”上做了《关于发展纳米科技和纳米耐火材料自主创新及其产业化》的重要报告。七项纳米发明专利项目分别是:
纳米耐火材料发明专利之一
纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料及其制备方法(专利号:ZL200810079392.X)
该发明专利成果开创了纳米耐火材料新领域,解决以往耐火材料在技术性能方面存在的问题,完全证实纳米技术和纳米材料所具有的功能特性在纳米耐火浇注料中能够充分显示出来,全面提升和改善耐火浇注料的组织结构,特别是显微结构以及各项性能指标,又具有特殊的抗渣侵蚀性和抗渣渗透性、高温结构稳定性以及耐高温性能等。
纳米耐火材料发明专利之二
纳米Al2O3薄膜包裹的碳-铝尖晶石耐火浇注料及其制备方法(专利号:ZL200810079799.2)
本发明的碳-铝尖晶石耐火浇注料的最突出特点是组织结构致密,显微结构明显改善,纳米结构基质得以形成。另一方面,在抗钢水、熔渣侵蚀性、抗渣渗透性、抗热震性、高温体积稳定性、高温蠕变性等方面也显示出优异的性能,这些特性为它在炼钢二次精炼炉中成功地使用奠定了良好的基础。
纳米耐火材料发明专利之三
纳米Al2O3、MgO复合陶瓷结合尖晶石-镁质耐火浇注料及其制备方法(公布号:CN 101544505A)
本发明新型纳米耐火浇注料主要优点有以下方面:一是应用纳米技术和纳米材料在耐火材料领域中得到成功的应用,制成了无团聚、分散性好的纳米尖晶石-镁质耐火浇注料;二是材质选择、加工工艺先进合理;三是生产成本相对较低,经济适应性强;四是无粉尘,无排放有害气体,特别是无纳米粉体的污染,是真正的绿色产品;五是实施套修补使残衬得到充分利用,适合于循环经济发展要求。鉴于以上优点本发明的纳米耐火浇注料,对炼钢工业二次精炼用耐火材料的发展起到了重要的推动作用。
纳米耐火材料发明专利之四
纳米Al2O3、MgO薄膜包裹的碳-尖晶石镁质耐火浇注料及其制备方法(专利号:ZL 200910136836.3)
本发明在整体二次精炼钢包实际使用中也取得了成功的经验,它在80t钢包渣线部位使用,采用RH进行精炼处理,渣线使用寿命达90炉次以上;在195tLF精炼炉上部包壁中使用也取得了优异的使用效果;采用本发明的碳-尖晶石镁质耐火浇注料制成大型预制构件,在195t精炼钢包最苛刻的冲击区部位也显示出较高的耐用性,这就为二次精炼整体钢包应用与发展提供了方向,也为二次精炼钢包整体化奠定了良好的基础。
纳米耐火材料发明专利之五
纳米Al2O3、SiC薄膜包裹碳的Al2O3-MA-SiC-C质耐火浇注料及其制备方法(公布号:CN 101767999A)
本发明浇注料的创新点在材质的选择,是在传统用Al2O3 -SiC-C质出铁沟浇注料中引用了镁铝尖晶石的成分,这种尖晶石相不是采用预合成尖晶石,而是以加入Al2O3和MgO为原始成分,通过原位合成反应生成纳米二次合成尖晶石,使这种新型纳米浇注料的结构、性能和耐用性等方面发生根本改变,使其纳米结构基质得以形成,抗渣铁侵蚀性和抗渗透性同时得到改善,耐用性显著提高。另外,由于在生成二次尖晶石时,伴随着微膨胀,所以在约束下发生致密化,可使浇注料的抗渣铁侵蚀性和抗渗透性进一步同时显著提高,这就为这种浇注料在高炉出铁沟中成功的制造和使用奠定了坚实的基础。
纳米耐火材料发明专利之六
纳米SiO2、CaO复合陶瓷结合硅质耐火浇注料及其制备方法(公布号:CN 101875561A)
本发明采用纳米技术和纳米材料,开创了一种具有特殊优异的耐高温性能、耐火度和荷重软化点、抗高温蠕变性、抗炸裂性、侵蚀性以及高耐用性的纳米SiO2、CaO复合陶瓷结合硅质耐火浇注料,以满足和适应现代炼铁高炉附属的高风温热风炉、玻璃熔窑上部结构、炼焦炉等使用的发展需求;另一方面硅质耐火浇注料是酸性耐火材料的典型代表,增加耐火浇注料主要品种特别是酸性或碱性耐火浇注料扩大浇注料使用范围,增加总体不定形耐火材料产量。
纳米耐火材料发明专利之七
矾土基纳米复合氧化物陶瓷结合Al2O3-MgO-C不烧制品及其制备方法(公布号:CN102167569A)
本产品最大特点是采用我国具有丰富的天然资源高铝矾土和轻烧镁石作原料,是以纳米碳黑和石油焦粉作为碳源,并能形成用纳米Al2O3和MgO包裹碳的尖晶石的纳米结构基质的Al2O3-MgO-C不烧制品。本产品在性能方面具有优异的抗钢水熔渣侵蚀性和抗渗透性,同时显著提高抗热震性、高温体积稳定性、抗高温蠕变性和适宜的隔热性能,因此在钢包和二次精炼炉中应用,解决了目前Al2O3-MgO-C砖生产和使用中存在的各种技术难题,满足了二次精炼技术发展需求,为钢铁工业提供最佳服务。
纳米耐火材料系列发明专利的公布或授权,是纳米技术和纳米材料在耐火材料领域中成功应用的重要标志,也是纳米技术和纳米材料在传统产业中自主研发、自主创新的重要发展方向,对钢铁等高温工业的发展和高新技术的应用,作出了重要贡献。同时,发展纳米科技是转变经济发展方式,实现可持续发展的关键。具有战略性的纳米新兴产业是新兴科技、新兴产业的深度融合,代表着科技创新的方向,也代表产业发展的方向。使纳米战略性新兴产业尽早成为国民经济的先导产业和支柱产业,要大力推动自主创新,着力突破制约经济社会发展的关键技术问题。加快推进自主创新,紧紧抓住新一轮世界科技革命带来的战略机遇,更加注重创新,加快自主创新能力,加快科技成果向现实生产力转化,加强科技体制改革,加快建设宏大的创新型科技人才队伍,谋求经济增长与发展主动权,形成长期竞争优势,为加快经济发展方式转变提供强有力的科技支撑。
中国有丰富的耐火原料资源,尤其是高铝矾土、菱镁矿、石墨更是得天独厚。我国高铝矾土探明储量约为10亿吨(主要分布在山西、河南、贵州),居世界首位,与圭亚那、巴西共为世界矾土资源大国。我国菱镁矿蕴藏量约30亿吨(主要在辽宁、山东),占世界1/3,其他主要蕴藏国为俄罗斯和奥地利。磷片状石墨则以我国最丰富(主要在黑龙江、山东),储量1.4亿吨,其次为加拿大。它们的加工产品——矾土熟料、镁砂、鳞片状石墨均为优质耐火制品的重要原料。因此,耐火原料的这一资源优势为我国耐火材料发展提供了有利基础,同时也为耐火材料进入国际市场出口创汇提供了良好条件。该系列纳米耐火材料研究项目充分利用我国资源优势生产特种高效耐火材料,为我国耐火材料资源的利用和行业发展提供了新思路。该项目的实施对改变我国资源原料输出型方式,对我国利用资源优势,用高新技术带动改造传统产业,带动资源产业发展具有重要的意义。开发的新型纳米耐火浇注料及其整体浇注技术,大幅度提高浇注的整体炉衬的使用寿命,节省资源,且节能环保,生产成本相对较低,经济适应性强,无粉尘,无排放有害气体,特别是无纳米粉体的污染,是真正的绿色耐火材料,具有显著的经济效益和社会效益,已达到国际先进水平。该系列项目的大力推广也将为我国丰富的耐火矿产资源在现代耐火材料应用提供广阔的发展前景,将资源变为产品,推动市场效益,可带动资源产业的更快发展。
太原高科纳米耐火材料的研究及其发明专利成果,大大推动了我国纳米技术、纳米材料的进步与发展,为耐火材料的发展开辟了一片新天地,也为开发更长寿、更节能、无污染功能化的新型绿色耐火材料带来了发展空间。为了进一步深入发展纳米技术在耐火材料领域中的应用研究,使纳米技术在耐火材料领域中得到更广泛的应用,太原高科将研究开发更多更实用的纳米耐火材料发明专利成果,以满足钢铁、玻璃、水泥等高温工业发展需求,也为钢铁等高温工业新技术的实施与发展提供了最佳服务。
发展纳米耐火材料产业 实施“纳米中国耐材”战略计划
随着纳米技术的研究与发展,使其具有特异功能的各种纳米材料的制备成为现实与可能,作为纳米技术基础的纳米材料率先得到发展与应用,由纳米材料制备的功能性产品,也不断地开发出来,开始形成一个新型的纳米功能性产品的产业领域。
纳米科技和纳米材料是21世纪最有发展前景的高新技术,它对国家经济发展、经济转型、传统经济改造、自主创新等均具有重要意义。纳米科技和纳米材料只有在生产实际应用中才能体现出纳米科技自身的重大价值。国外多个国家都把纳米产品的产业化给予特别关注,并且作为纳米科技发展水平的重要标志。纳米材料制备技术由实验室转移到工厂生产势在必行,在纳米技术产业化过程中也不是直截了当的事,存在多方面制约纳米发展的瓶颈问题,主要有以下三方面问题:一是降低纳米材料制备成本问题,市售的纳米氧化物陶瓷粉体价格昂贵,为纳米耐火材料产业化带来困难;二是发展规模生产纳米耐火材料的分散技术,凸显纳米效应;三是发展纳米材料应用技术,以制取分散性好、组织结构均匀并能形成纳米结构基质的新型高效纳米耐火浇注料。为了解决纳米耐火材料产业化中出现的各种瓶颈问题,我们开展长期的专项研究并取得了理想的效果,这就为纳米耐火材料产业化铺平了道路,为加快推进产业结构调整,完善现代产业体系,加快推进传统产业技术改造、加快发展纳米战略新兴产业,全面提升产业技术水平和国际竞争力,都具有重大意义。
实行“纳米中国耐材”战略计划,催生新型经济社会发展模式。要在高新技术产业化大潮中占据有利先机,需要从技术创新、产业创新、产业集群耦合3个维度,探索原创技术产业催生机制、技术创新扩散机制和高新技术与传统产业的融合机制,实现知识产业集群、原创产业集群和以新技术武装的传统产业集群之间耦合与升级,将国家纳米技术建设成为国家原创产业的试验基地,高端制造业、技术、产业创新的典范。
为此,建立纳米耐火材料试验研究及产业化示范基地,对当前和今后耐火材料行业更好地为钢铁等高温工业的发展和技术进步是非常有意义的。产业化示范基地建立后,太原高科将运用多项高新技术,谋求与尖端的纳米技术整合,加速纳米耐火材料的理论与实际应用研究,完成开发成果后,可积极推进开发和创新成果的产业化,及时服务于钢铁等高温工业生产中,使纳米技术及早地显现出经济效益和社会效益,为科技发展和进步作贡献,努力把21世纪纳米尖端耐火材料的开发与生产做好、做成功。
应将纳米耐火材料提升为国家战略性新兴产业
当前,全球经济竞争格局正在发生深刻变革,科技发展正孕育着新的革命性突破,世界主要国家纷纷加快部署,推动节能环保、新能源、信息、生物等新兴产业快速发展。我国要在未来国际竞争中占据有利地位,必须加快培育和发展战略性新兴产业,掌握关键核心技术及相关知识产权,增强自主研发能力。
增强自主创新能力是培育和发展战略性新兴产业的中心环节,完善以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系,发挥国家科技重大专项的核心引领作用,结合实施产业发展规划,突破关键核心技术,加强创新成果产业化,提升产业核心竞争力。
战略性新兴产业是引导未来经济社会发展的重要力量。发展战略性新兴产业已成为世界主要国家抢占新一轮经济和科技发展制高点的重大战略。培育和发展节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等七大战略性新兴产业,将给我国各行业带来新的发展机遇。完成“十二五”时期经济社会发展的目标任务,最根本的是靠科学技术,最关键的是大力提高自主创新能力。坚持把科技进步和自主创新与国家发展战略、经济社会发展目标、人民日益增长的物质文化需要紧密结合起来,着力突破制约我国产业升级的核心技术、关键技术、共性技术,下大力气解决影响我国未来发展的重大科学技术问题,不断攀登世界科学技术高峰,为建设创新型国家,为加快经济发展方式,实现科学发展提供科技支撑。纳米材料产业是我国“十二五”时期战略性新兴产业之一,由于重要的战略地位以及之于国民经济的重要性,让纳米材料产业必将成为“十二五”时期和未来很长一段时间里重大的经济增长点。在转变经济增长方式为主旋律的今天,纳米耐火材料产业必将迎来巨大的历史机遇,但如何担负起纳米耐火材料战略性新兴产业引领未来的重任,是对我们自主创新的科技产业界的极大考验。如何迎接挑战,如何让科技创新的价值真正落实到生产力里,如何在未来的竞争中赢得话语权及主动权,关键则在于我们科技界以及科技与产业之间能否顺利对接。
加快培育和发展战略性新兴产业是推进产业结构升级、加快经济发展方式转变的重大举措。战略性新兴产业以创新为主要驱动力,辐射带动力强,将纳米耐火材料提升为国家战略性新兴产业,有利于加快经济发展方式转变,有利于提升产业层次、推动传统产业升级、高起点建设现代耐火材料产业体系,全面提升耐火材料产业技术水平和国际竞争力。通过科技创新,促进产业结构优化升级,提高经济增长的质量和效益,实现经济增长方式由粗放经营向集约经营的转变;通过科技创新,提高能源资源利用效率,实现从资源消耗型经济向资源节约型经济的转变;通过科技创新,保护生态环境,治理环境污染,实现以生态环境为代价的增长向人与自然和谐相处的增长转变,促进经济社会全面、协调、可持续发展。
多年来,我们对纳米科技、纳米耐火材料进行了深入研究开发和自主创新,并取得了系列纳米耐火材料发明专利成果,我们还对纳米耐火材料生产工艺中关键工艺环节和对制约纳米耐火材料产业化的一些瓶颈问题进行了深入研究和创新。在纳米氧化物陶瓷粉体的制备方面,采用机械化学湿法工艺,制备了高浓度纳米溶胶悬浮液作为纳米陶瓷结合剂,在溶胶向凝胶的转化过程中,实现了耐火浇注料的凝结与硬化。我们还将纳米耐火材料发明专利成果在钢铁、玻璃等行业进行推广应用,也取得了意想不到的突出使用效果,充分显示出纳米耐火材料所具有的功能和特性。
纳米Al2O3薄膜包裹的碳-铝尖晶石耐火浇注料,在太钢(集团)公司第二炼钢厂195t LF 精炼炉浇注整体炉衬,平均使用寿命达120炉次,最高达180炉次。而原来采用铝镁碳砖砌筑的钢包平均使用寿命仅70-75炉次;另一方面,这种整体钢包最大特点是可实施不停炉连续热修补作业,并且还可实施连续“套修补”作业,即当钢包内衬损坏到一定程度时,不像砖衬那样将残余内衬全部拆除,而是经过简单清理后重新支模浇注使之成为一个新的整体内衬,即实现所谓“永久内衬”的目的,对整体钢包而言,这一措施是降低材料消耗和生产成本最有效方法,同时也是提高资源利用率、减少环境污染最有效措施。
采用这种纳米含碳浇注料制成的大型预制构件,在195t精炼钢包最苛刻的冲击区部位使用也显示出很高的耐用性。这就为二次精炼整体钢包应用与发展提供了方向,也为二次精炼钢包整体化奠定了良好的基础。
资料显示,我国2010年产粗钢6.267亿吨、平板玻璃6.3亿重量箱、水泥18.68亿吨,均为世界第一。我国耐火材料产量也居世界第一,但在品种、质量、生产工艺和技术装备方面,与世界先进国家相比,还存在一定差距,能源消耗高,环境污染重。据统计,我国耐火材料市场能源消耗为1.6亿吨标煤,能源消耗高于先进工业化国家。纳米耐火材料的研发成功,开始了我国耐火材料新的颠覆性革命。对于传统耐火材料产业升级换代,节能减排,具有不可估量的战略意义。
我国在纳米耐火材料技术研究已经处于当代最前沿,其成果显著,并得到各方面的肯定。将纳米耐火材料研发应用提升为国家战略新兴产业,很快将对今后的钢铁等高温工业发展产生重大影响,中国有能力在更高平台推动我国纳米耐火材料的技术创新和产业化,有能力引领这场新的工业革命。党的十八届三中全会指出党中央一直高度重视科技创新工作,特别是自主创新能力的竞争,而加大和鼓励科技成果向现实生产力的转化,则是科技事业对经济社会发展提供持久动力的有力保证。三中全会把深化科技体制改革作为全面深化改革的重要内容,习近平总书记近期多次对科技创新作出重要指示。对全面深化改革,实现创新驱动发展战略,充分释放科技创新活力,努力在创新驱动发展上有更大作为。科研智慧及创新能力是科技产业革命成败的关键,而我们的科研思想及创新能力是否走在世界最前沿,以企业为主导的科技成果和现实生产力能否有效对接,则极大地考验着一个民族的科技智慧和科技方略。
发展循环经济 促进经济转型
循环经济是以资源的高效利用和循环利用为目标,以“减量化、再利用、资源化”为原则,以低消耗、低排放、高效率为特征,按照自然生态系统物质循环和能量流动方式运行的经济模式。由于每一生产过程产生的废物都可以变成下一生产过程的原料,所有物资都能够得到循环往复地利用,从而把经济过程对自然环境的影响减少到最低程度,并且最大限度地利用资源,因而大大降低了经济发展的社会成本。循环经济是符合可持续发展理念的经济增长模式,它抓住了当前我国资源相对短缺而又大量消耗的症结,对解决我国资源对经济发展的瓶颈制约具有迫切的现实意义。
循环经济可以从根本上缓解或者消除长期以来环境的承受力和经济高速发展之间的矛盾,是对传统经济增长模式“资源—产品—污染排放”的单向式直线过程所产生的“大量生产、大量消费、大量废弃”的根本变革。
纳米科技是21世纪最富有活力、对各个领域将产生深远影响的高新技术,也将对我国经济的发展提供新机遇。随着纳米材料和纳米技术进入更多的传统产业和传统产品中,纳米科技将会给整个社会带来更大的经济和社会效益,对人类社会进步产生深远的影响,同时发展纳米科技是转变经济发展方式,实现可持续发展的关键。战略性新兴产业是新型科技和新型产业的深度融合,代表着科技创新的方向,也代表产业发展的方向,使战略性新兴产业尽早成为国民经济的先导产业和支柱产业,要大力推动自主创新、提高原始创新能力和关键核心技术创新能力,着力突破制约经济社会发展的关键技术问题。
近年来,耐火材料技术发展的主要趋势是不断增加整体材料或不定形耐火材料,特别是耐火浇注料的使用,其在许多国家浇注料的产量已超过耐火材料总产量的一半以上,特别是在日本钢铁工业中浇注料的使用量已达70%,[Mitsuo Sugawara 日本浇注料技术的最新进展,第九届联合国际耐火材料学术会议(UNTECRˊ05)论文
选译“国外耐火材料科技的最新进展”P303-309]。这主要是得益于快速简便的机械化筑炉及其与定型制品更加优异的性能以及良好的使用效果。从炼钢精炼技术角度出发,采用二次精炼生产超洁净钢,减少钢中夹杂,提高钢的品种和质量才是实施整体钢包的根本目的。另一方面,这种整体钢包最大特点是可实施不停炉连续热修补作业,并且还可实施连续“套修补”作业,即当钢包内衬损坏到一定程度时,不像砖衬那样将残余内衬全部拆除,而是经过简单清理后重新支模浇注使之成为一个新的整体内衬,即实现所谓“永久内衬”的目的,对整体钢包而言,这一措施是降低材料消耗和生产成本最有效方法,同时也是提高资源利用率、减少环境污染最有效措施,所以用耐火浇注料浇注的整体精炼钢包是二次精炼技术发展的重要方向。
谱写“绿色纳米耐材”产业化创新之路
在全球大力发展低碳经济形势下,实现高温工业的“绿色化”与耐火材料工业自身的“绿色化”不无关系。绿色耐火材料战略是关系到我国当前和今后耐火材料行业可持续发展的重要发展战略。我国在耐火材料总产量和品种数量上是当之无愧的世界第一。但就“绿色度”而言,差距却甚大,表现在诸如:炼钢耐火材料的平均比消耗高出国际先进水平1倍以上,高性能、长寿命产品比例少,质量稳定性欠佳,技术附加值不高,能耗高,存在环保和公害问题,某些原料资源短缺等。
中国耐火材料行业协会将绿色耐火材料的理念概括为:品种质量优良化,资源、能源节约化,生产过程环保化,使用过程无害化。
同烧成的定形耐火材料相比,不定形耐火材料因具有生产工艺简单,生产周期短,从制备到施工的综合能耗低,可机械化施工且施工效率高,可通过局部修补并在残衬上进行补浇而减少材料消耗,适宜于复杂构型的衬体施工和修补,便于根据施工和使用要求调整组成和性能等优点,在世界各国都得到了迅猛发展。其在整个耐火材料中所占的比例,已成为衡量耐火材料行业技术发展水平的重要标准。不定形耐火材料由于交货时无需烧成,即使是预制件也只需在较低温度热处理即可,因此符合低碳经济和绿色耐火材料的理念。
纳米科技和纳米材料是21世纪最有发展前景的高新技术,它对国家经济发展、经济转型、传统经济改造、自主创新等均具有重要意义。然而,纳米科技和纳米材料只有在生产实际应用中才能体现出自身的重大价值。国外多个国家都对纳米产品的产业化给予特别关注,并且作为纳米科技发展水平的重要标志。纳米材料制备技术由实验室转移到工厂生产势在必行,在纳米技术产业化过程中存在多方面制约纳米发展的瓶颈问题。为了解决纳米耐火材料产业化中出现的各种瓶颈问题,我们开展长期的专项研究并取得了较好的效果,这就为纳米耐火材料产业化铺平了道路,为加快推进产业结构调整,完善现代产业体系,加快推进传统产业技术改造,加快发展纳米战略新兴产业,全面提升产业技术水平和国际竞争力,都具有重大意义。
实行“纳米中国耐材”战略计划
我国经济快速增长,各项建设取得巨大成就,但也付出了巨大的资源和环境被破坏的代价,经济发展与资源环境被破坏的矛盾日趋尖锐。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式,资源支撑不住,环境容纳不下,社会承受不起,经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展,才能实现经济又好又快发展。
实行“纳米中国耐材”战略计划,催生新型经济社会发展模式。要在高新技术产业化大潮中占据有利先机,需要从技术创新、产业创新、产业集群耦合3个维度,探索原创技术产业催生机制、技术创新扩散机制和高新技术与传统产业的融合机制,实现知识产业集群、原创产业集群和以新技术武装的传统产业集群之间耦合与升级,将国家纳米技术建设成为国家原创产业的试验基地,高端制造业、技术、产业创新的典范。
建议将纳米耐火材料提升为国家战略性新兴产业
当前,全球经济竞争格局正在发生深刻变革,科技发展正孕育着新的革命性突破,世界主要国家纷纷加快部署,推动节能环保、新能源、信息、生物等新兴产业快速发展。我国要在未来国际竞争中占据有利地位,必须加快培育和发展战略性新兴产业,掌握关键核心技术及相关知识产权,增强自主研发能力。
增强自主创新能力是培育和发展战略性新兴产业的中心环节,完善以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系,发挥国家科技重大专项的核心引领作用,结合实施产业发展规划,突破关键核心技术,加强创新成果产业化,提升产业核心竞争力。
培育和发展节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等七大战略性新兴产业,将给我国各行业带来新的发展机遇。完成“十二五”时期经济社会发展的目标任务,最根本的是靠科学技术,最关键的是大力提高自主创新能力。坚持把科技进步和自主创新与国家发展战略、经济社会发展目标、人民日益增长的物质文化需要紧密结合起来,着力突破制约我国产业升级的核心技术、关键技术、共性技术,下大力气解决影响我国未来发展的重大科学技术问题,不断攀登世界科学技术高峰,为建设创新型国家,为加快经济发展方式,实现科学发展提供科技支撑。纳米材料产业是我国“十二五”时期战略性新兴产业之一,由于重要的战略地位以及之于国民经济的重要性,让纳米材料产业必将成为“十二五”时期和未来很长一段时间里重大的经济增长点。在转变经济增长方式为主旋律的今天,纳米耐火材料产业必将迎来巨大的历史机遇,但如何担负起纳米耐火材料战略性新兴产业引领未来的重任,是对我们自主创新的科技产业界的极大考验。如何迎接挑战,如何让科技创新的价值真正落实到生产力里,如何在未来的竞争中赢得话语权及主动权,关键则在于我们科技界以及科技与产业之间能否顺利对接。
多年来,我们对纳米科技、纳米耐火材料进行了深入研究开发和自主创新,并取得了系列纳米耐火材料发明专利成果,我们还对纳米耐火材料生产工艺中关键工艺环节和对制约纳米耐火材料产业化的一些瓶颈问题进行了深入研究和创新。在纳米氧化物陶瓷粉体的制备方面,采用机械化学湿法工艺,制备了高浓度纳米溶胶悬浮液作为纳米陶瓷结合剂,在溶胶向凝胶的转化过程中,实现了耐火浇注料的凝结与硬化。我们还将纳米耐火材料发明专利成果在钢铁、玻璃等行业进行推广应用,也取得了意想不到的突出使用效果,充分显示出纳米耐火材料所具有的功能和特性。
纳米Al2O3薄膜包裹的碳-铝尖晶石耐火浇注料,在太钢(集团)公司第二炼钢厂195t LF 精炼炉浇注整体炉衬,平均使用寿命达120炉次,最高达180炉次。而原来采用铝镁碳砖砌筑的钢包平均使用寿命仅70-75炉次;另一方面,这种整体钢包最大特点是可实施不停炉连续热修补作业,并且还可实施连续“套修补”作业,即当钢包内衬损坏到一定程度时,不像砖衬那样将残余内衬全部拆除,而是经过简单清理后重新支模浇注使之成为一个新的整体内衬,即实现所谓“永久内衬”的目的,对整体钢包而言,这一措施是降低材料消耗和生产成本最有效方法,同时也是提高资源利用率、减少环境污染最有效措施。
资料显示,我国2010年产粗钢6.267亿吨、平板玻璃6.3亿重量箱、水泥18.68亿吨,均为世界第一。我国耐火材料产量也居世界第一,但在品种、质量、生产工艺和技术装备方面,与世界先进国家相比,还存在一定差距,能源消耗高,环境污染重。据统计,我国耐火材料市场能源消耗为1.6亿吨标煤,能源消耗高于先进工业化国家。纳米耐火材料的研发成功,开始了我国耐火材料新的颠覆性革命。对于传统耐火材料产业升级换代,节能减排,具有不可估量的战略意义。
我国在纳米耐火材料技术研究已经处于当代最前沿,其成果显著,并得到各方面的肯定。将纳米耐火材料研发应用提升为国家战略新兴产业,很快将对今后的钢铁等高温工业发展产生重大影响,中国有能力在更高平台推动我国纳米耐火材料的技术创新和产业化,有能力引领这场新的工业革命。