建材领域（精选6篇）
建材领域 篇1
1 煤矸石的组成[1]
煤矸石是由碳质页岩、碳质砂岩、砂岩、页岩、粘土等岩石组成的混合物, 发热量一般为4.19 MJ/kg~12.6 MJ/kg, 不同地区的煤矸石由不同种类的矿物质组成, 其含量相差悬殊。一般煤矸石的矿物组成为石英、蒙脱石、长石、伊利石、石灰石、硫化铁、氧化铝等。煤矸石的化学成分复杂, 所包含的元素可多达十种。SiO2和Al2O3是主要成分, 另外含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O以及P、S的氧化物和微量的稀有金属元素, 如Ti、V、Co、Ga等。煤矸石的化学成分见表1。
百分率
2 煤矸石堆存的危害
煤矸石作为固体废物如不加以利用, 长期堆存不仅占用大量土地, 而且会污染大气、土壤和水体。除此之外, 矸石场还存在溃坝风险。
矸石在矸石场存放过程中, 随着表面水分的逐渐蒸发, 遇到大风天气易产生风蚀扬尘。长期暴露于空气中易受风化而发生自燃, 产生大量的CO、CO2、SO2、H2S、NOx等有毒有害气体使空气受到污染。矸石露天堆放, 经降雨淋溶后, 可溶解性元素随雨水迁移进入土壤和水体, 可能会对土壤、水环境产生一定的影响, 其影响程度取决于淋溶液中污染物的排放情况及所在地的环境性质。矸石坝存在溃坝风险, 矸石场溃坝一方面破坏下游植被, 另一方面危害下游居民人身安全。因此, 积极发展煤矸石综合利用项目, 有利于缓解矸石污染问题, 避免资源浪费。
3 煤矸石在建材领域的应用
3.1 国家关于煤矸石生产建材的相关政策
国家经济贸易委员会、科学技术部, 国经贸资源〔1999〕1005号《煤矸石综合利用技术政策要点》中明确了煤矸石综合利用的主要技术原则, 提出了煤矸石综合利用技术要求。《产业结构调整指导目录2011年本》中鼓励3 000×104块/a标砖以下的煤矸石、页岩烧结实心砖生产线。《十二五资源综合利用指导意见》中提出继续扩大煤矸石发电及生产建材。《煤炭工业十二五规划》中明确提出到2015年煤矸石综合利用率要达到75%, 煤矸石和粉煤灰制建材节约1 000×104t标准煤。大力发展循环经济, 在大中型矿区内, 以煤矸石发电为龙头, 利用矿井水等资源, 发展电力、建材、化工等资源综合利用产业, 建设煤-焦-电-建材、煤-电-化-建材等多种模式的循环经济园区。2015年, 煤矸石综合利用量6.1×108t, 其中, 煤矸石制建材利用1×108t。
3.2 煤矸石生产水泥
根据《煤矸石综合利用技术政策要点》, 在烧制硅酸盐水泥熟料时, 掺入一定比例的煤矸石, 部分或全部代替粘土配制生料。煤矸石主要选用洗矸, 岩石类型以泥质岩石为主, 砂岩含量尽量少。
刘连成等采用低温合成煤矸石水泥的生产工艺, 先对煤矸石进行低温热激活处理, 形成具有活性的矸石渣后, 再与生石灰、晶种按比例配合入磨进行粉磨。粉磨后的混合料, 经水热合成、低温焙烧形成水泥矿物, 然后加入一定量的石膏制成低温合成煤矸石水泥。煤矸石用量, 可达70%以上, 水泥性能好[2]。攀枝花钢城集团瑞丰水泥有限公司采用当地煤矸石替代砂岩配料, 在2 500 t/d新型干法水泥生产线上进行了普通水泥熟料的煅烧研究和应用实践。结果表明, 这一方案工艺技术上完全可行, 且可获得巨大的经济效益和社会效益。其中, 年可消耗攀枝花煤矸石超过110 000 t, 同时可使熟料综合标煤耗下降12.55kg/t以上, 吨熟料的余热发电提高量9.57 kWh/t, 吨熟料综合电耗减少3.40 kWh/t, 由此吨熟料生产成本下降18.21元;同时回转窑产量提高5.42 t/h, 且使熟料28 d抗压强度提高了1.5 MPa[3]。周梅等以自燃煤矸石、矿渣和粉煤灰为原料, 以水玻璃和KOH为激发剂, 制备自燃煤矸石—矿渣—粉煤灰地质聚合材料, 性能指标皆满足硅酸盐水泥的技术标准, 强度等级达到了42.5 R[4]。王倩等利用微波技术研制膨胀煤矸石硅酸盐水泥, 为开发新型硅酸盐膨胀水泥使未燃高岭质矸石成为辅助性胶凝组分提供了一条新思路[5]。
3.3 煤矸石制砖
根据《煤矸石综合利用技术政策要点》, 利用煤矸石全部或部分代替粘土, 采用适当烧制工艺生产烧结砖的技术在中国已经成熟, 这是大宗利用煤矸石的主要途径。同煤集团与西安墙体材料研究设计院合作, 投资1.8×108元开工建设2.4×108块/a煤矸石制烧结砖工程, 2009年6月一期工程1.2×108块/a生产线建成, 该项目工程选用塔山洗研为基本原料, 其硬度、塑性、热值均满足相关标准要求, 各种理化指标经实验室检验符合国家建筑节能墙体材料要求, 每年可消耗煤研石80×104t, 减少了环境污染和土地占用, 节约了矸石治理成本, 同时还安置400人就业, 带动了相关机械加工、运输、服务等行业, 促进了地方经济发展, 为企业健康发展增添了活力[6]。江苏省沛县新兴煤矸石砖厂通过扩建1条隧道窑, 改建1座6 000×104块/a煤矸石空心砖烘干室, 并更新部分制砖设备, 新建成1条年产6 000×104块/a煤矸石烧结空心砖生产线并投产。既消纳了工业废渣, 又节约了燃煤, 产品质量达到优等品的指标[7]。尹国勋等利用多年期赤泥和煤矸石制备烧结砖, 赤泥与煤矸石的质量比为20∶80, 成型压力为6 MPa, 烧结温度在1 100℃, 烧制出的砖块各项性能指标为抗压强度平均12.18 MPa, 吸水率21.91%, 基本无“泛霜”现象, 符合《GB5101-2003烧结普通砖》MU10级标准[8]。
3.4 煤矸石生产轻骨料
用煤矸石生产轻骨料的工艺可以分成两类, 一类是用烧结机生产烧结型的煤矸石多空烧结料;另一类是用回转窑生产膨胀型的煤矸石陶粒。
刘蓉等为拟建设的年产5×104m3煤矸石陶粒生产线, 进行了以煤矸石为主要原料的陶粒试验研究和建厂工艺设计。通过对该地区煤矸石的原料测试、配合比设计、烧胀试验等研究, 以煤矸石为主要原料、与20%~40%的页岩掺配可焙烧出密度为500级左右的陶粒, 全煤矸石可以焙烧出密度为800级的陶粒[9]。高红红等以辽宁省阜新市高德矿排放的自燃煤矸将其破碎作轻粗集料、聚丙烯纤维作增强材料, 采用均匀试验设计了10组聚丙烯纤维自燃煤矸石轻集料混凝土试件, 进行了大量的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的试验。试验证明, 阜新高德自燃煤矸石只要科学分拣, 可以作轻粗集料制备混凝土, 并配制出28d抗压强度49.2 MPa、劈拉强度3.21 MPa、抗折强度6.17 MPa的聚丙烯纤维自燃煤矸石轻集料混凝土[10]。
4 结语
现阶段煤矸石在建材领域已经得到了较为广泛的应用, 主要体现在煤矸石生产水泥和煤矸石制砖方面, 已经形成产业化规模。除此之外, 采用煤矸石生产新型建材的研究一直在进行, 并且取得了一定的进展。随着《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》、《国家环境保护“十二五”规划》、《煤炭工业十二五规划》等文件的推出, 在国家政策的支持和约束下, 未来煤矸石综合利用市场发展广阔, 煤矸石在建材领域将发挥更大的作用。
摘要：煤矸石是中国排放量最大的工业固体废物之一, 其长期存放, 不仅占用大量土地, 而且还会污染大气、土壤和水体。介绍了煤矸石在建材领域的综合利用现状以及研究成果。
关键词：煤矸石,综合利用,水泥,烧结砖
参考文献
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建材领域 篇2
随着国民经济的快速发展和人民生活水平逐步提高,我国已成为橡胶资源消费大国。轮胎又是我国最主要的橡胶制品。2009年,我国生产轮胎消耗橡胶已占全国橡胶资源消耗总量的70%左右,年产生废轮胎2.33亿条,重量约合860万吨,折合橡胶资源约300多万吨,若能全部回收再利用,相当于我国5年的天然橡胶产量[1]。
通常被称为“黑色污染”的废旧轮胎是一种难融难降解的有机高分子弹性材料,埋在地下数百年不腐,已经成为危害城市环境的一大类固体废弃物,这些“黑色垃圾”无论采用堆放、填埋或者焚烧的方法处理都将带来环境污染,不但占用土地资源污染环境,而且容易滋生蚊虫传播疾病,还会引发火灾,成为社会公害。
发达国家很早就开始关注废旧轮胎的回收再利用,并制订很多相关法律,日本废轮胎橡胶回收利用率接近90%,美国废轮胎的回收利用率已超过90%,欧盟的芬兰回收利用率达100%。但我国废旧轮胎的翻新率、回收率和利用率都处于较低水平,废旧轮胎回收利用产业结构也不合理。
1.1 目前废旧轮胎再利用主要途径[2,3,4,5]
1)原形改造废旧轮胎
2)翻新旧轮胎
3)利用废轮胎生产再生橡胶
4)利用废轮胎生产硫化橡胶粉
1.2 利用废旧轮胎生产胶粉及其下游应用
2009年,我国橡胶粉年产量为20万吨,工业和信息化部《废旧轮胎综合利用指导意见》发展目标为,到2015年橡胶粉年产量达到100万吨,需要一个快速的飞跃。
发展目标能否实现,需要有强有力的措施来提供保证。工业和信息化部《废旧轮胎综合利用指导意见》明确了逐步扩大橡胶粉直接应用范围,促进橡胶粉下游新产品的直接应用的重点任务。
当前我国废橡胶制品制备橡胶粉已经成为主流技术,但其下游的高效利用仍然是制约该回收模式的瓶颈。
目前胶粉下游应用主要方式有:
1)新轮胎添加
部分轮胎生产制造配方中要添加不同量的胶粉,掺用比例一般较低(<10%),相对来说,消耗废胎胶粉数量有限。
2)沥青改性剂
美国有25%废轮胎做成胶粉,应用到公路上,美国是在这方面发展最快的国家,利用胶粉改性沥青铺设公路已达一万多公里。
废胎胶粉主要用于替代苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青,作为添加剂,产品附加值低,由于油石比和加工温度等工艺问题,目前的胶粉改性沥青缺乏成本优势。筑路工程及其供销的国情,胶粉改性沥青道路应用发展和扩张步履维艰。
其他利用沥青生产的产品如防水卷材、沥青瓦等产品,也是因胶粉改性会增加成本,大量的普及性用量还未实现。
作为沥青改性剂胶粉的消耗量目前在我国还不尽如人意。
3)高分子化学应用
高分子材料广泛用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域,橡胶、塑料材料广泛应用,已成为现代社会生活中衣食住行用各个方面不可缺少的材料。
将废胎胶粉应用于制备高性能高分子材料下游产品的方向具有广阔的前景,形成废旧轮胎回收、精细胶粉生产、高性能建材产品的废旧轮胎高值综合利用的产业链,减少废旧橡胶带来的“黑色污染”,降低下游产品的成本,对于建设资源节约型、环境友好型经济的持续快速发展起到良好的推动作用。
我国非常有必要开发废胎胶粉的大宗、高值利用新途径,形成高值利用产业链,实现废胎高水平资源化的良性循环,解决“黑色污染”危害。
废胎胶粉高分子化学应用的前景,需要在产品市场开发应用上形成突破。
2 胶粉高分子化学应用技术
尽管国家将废轮胎胶粉产业作为重点支持和鼓励的行业,废胎胶粉应用于制备高性能高分子材料下游产品的方向也具有广阔的前景,但目前由于下游产品应用还缺乏产品技术标准,更缺乏高价值应用型关键技术和高附加值产品的开发,没有形成废胎回收、胶粉制备、胶粉高值应用的产业链,严重制约了胶粉的深层次应用。
废胎胶粉应用于高分子材料目前在我国还处于起步阶段。
2.1 胶粉结构特点以及表面改性
胶粉的生产方法主要包括常温粉碎法、低温粉碎法、湿法或溶液粉碎法三种。由于采用原料设备、冷冻介质、生产技术、工艺条件等不同,导致胶粉生产中的质量、产量以及生产效率不同。常温粉碎法由于其具有生产成本低、胶粉颗粒表面积较大等优势,是目前我国胶粉生产中的主要方法[6]。
胶粉的产品粒径由粗到细划分,从普通胶粉、精细胶粉、微细以及超微细胶粉。一定粒度胶粉在一定性能要求下,在高分子基材料中掺用量会受到较大限制。若要提高胶粉掺用量以发挥其应用价值,就要对胶粉进行改性。胶粉经过改性后,不仅可以改善与基材的相容性,大幅度地提高掺用量,而且胶料的拉伸性能、疲劳生热、抗撕裂性以及耐磨性都有所提高。
胶粉的表面改性是指用物理、化学、机械和生物等方法对胶粉表面进行处理,根据应用需要有目的地改变胶粉表面的物理化学性质,如表面结构和官能团、表面能、表面润湿性、电性能、表面吸附和反应特性等,以满足现代新材料、新工艺和新技术发展的需要。胶粉表面改性为提高胶粉使用价值和改变其性能提供了新的技术手段,对相关应用领域的发展具有重要的实际意义。
胶粉表面降解可导致胶粉粒子与弹性母体胶间粘合作用的增加并可改善含胶粉胶料的弹性与强度性能。对硫化橡胶(包括胶粉)而言,“降解”与“再生”是同一个过程,无论是高分子断链还是交联键断裂,或者两者兼而有之,均能达到“塑化”(或再生)的目的。
胶粉的改性方法主要包括机械力化学法、脱硫再生法、接枝法、聚合物涂层法、核-壳改性法、互穿聚合物网络法,辐射法以及气体表面改性法等[7,8,9,10]。一般来说,胶粉表面的降解可以导致胶粉粒子与弹性母体胶之间粘合作用的增加,并且可以改善含胶粉和胶料的弹性与强度性能。
2.2 橡塑共混的问题[11,12]
国外橡塑共混技术和产品发展较好,得益于发达国家废塑料的分类回收水平高,回收塑料质量好价格低,原材料成本有优势。
国内废塑料回收加工制品非常发达,木塑材料也发展迅猛,但橡塑共混发展较晚,目前进展较慢。而且以废胎胶粉与塑料共混,塑料用量难以降下来,由于我国回收塑料价格较高,产品将缺乏成本优势。
橡塑共混材料对原料的消耗,塑料用量需大于胶粉的用量,保证了材料的流动性,才能做出较为满意的样品。此外橡塑共混对温度要求也较高,能耗较大。塑料原材料价格远高于胶粉价格,新塑料价格太高,即使是能够适用的回收塑料,价格也成倍高于能够适用的胶粉。
2.3 胶粉新材料成型机理
胶粉的利用与再生胶的利用相比,更节能、更经济以及更环保。在国外由胶粉直接转变为相应的制品并加以利用是废旧橡胶回收利用增长最快以及用量最大的用途之一。国内尽管仍以再生胶的生产利用为主,但是胶粉的利用将会逐渐增大,胶粉高温高压直接反应成型,是利用粉末冶金成型原理开发的一种胶粉应用新技术,可以直接将胶粉制备成为所需要的制品,大大地扩展了胶粉的应用范围。
胶粉由废旧橡胶经过机械粉碎后加工制成,实际上为热固性材料,传统上认为它是不可以被热熔加工利用的。但是就胶粉的交联的情况而言,它们的交联情况主要是单硫、双硫以及多硫交联键,而这些交联键在高温高压的条件下,会出现多硫键降解短化以及主链改性的特征,利用粉末冶金成型原理,可以在胶粉中添加适当结构的亲双烯反应试剂,在高温的情况下发生Diels-Alder反应,对橡胶多硫键的损失进行补偿交联进而成型。
也就是说,胶粉在高温高压的情况下,由于经历橡胶降解与再交联的过程,进而实现胶粉的直接反应粘合成型。其反应原理是选择合适的双马来酰亚胺类亲双烯试剂在高温条件下与橡胶降解还原反应生成的共轭二烯或者多烯原位发生了Diels-Alder反应进而交联成型,并且控制再交联的键长和多硫键键长较接近,使得成型的材料性能稳定。
废胶粉利用,是在废旧轮胎大量产生的同时而发展起来的一种产业。传统的回收利用方法,不仅对资源的利用率低,而且还会对环境造成很大的危害,而废胶粉的利用,不仅对环境几乎无污染,而且其利用价值高,能够成为目前解决废旧轮胎回收利用问题的主流途径。
2.4 全胶粉制备硬质橡胶材料
提高废旧轮胎综合利用水平,建设资源节约型、环境友好型废旧轮胎综合利用产业,扩大橡胶粉直接应用范围,要支持和培植低成本、高胶粉用量的新材料。
全胶粉制备高性能硬质橡胶材料,是一种很有前景部分替代塑料和木材的新型材料,与传统材料相比性价比高,节约资源;与塑料类材料相比具有价格优势。材料实现了高胶粉用量,产品具有可回收性,能够实现废旧橡胶的持续循环利用。
利用废胶粉来制备硬质橡胶,是我国具有自主创新的新技术,是提高废胶粉消耗量的有效利用途径之一,目前国内外相关研究报道较少。
利用废胶粉来制备硬质橡胶材料,其本身具有一定的优越性,废胶粉在硬质橡胶内部可以起到增韧作用。胶粉经过活化以后,胶粉外层的交联网络被强行打开,成为了可以自由运动的分子链,而胶粉内部位则保留着交联网络结构,是一种具有弹性的核。这种弹性核的存在,会吸收部分应力,阻碍裂纹的扩展,对硬质橡胶起到增韧的作用。
胶粉内部交联网络机构的存在,会对硫磺的扩散起到一定的阻碍作用,在再次交联过程中,外层解交联部位的硫磺含量比较高,而内部弹性内核的硫磺含量则会比较低,在胶粉由外向内的方向上会出现硫磺的梯度分布,同时胶粉与胶粉之间的界面上也形成了硫磺的梯度分布,也就是会形成交联密度的梯度分布。并且,随着界面的硫磺分布过渡愈平缓,界面的模量过渡就会愈趋于平缓,应力的传递效果会越好,可以大幅度地削减材料的应力集中现象。
相比较而言,全胶粉制备高性能硬质橡胶材料是对废胎胶粉消耗最为有效的方式,是一项创新技术,相关产品逐步被市场接受后,是具有良好前景的废旧轮胎综合利用产业。
3 废旧轮胎综合利用胶粉制备硬质橡胶材料的前景
随着社会的不断进步以及人们生活水平不断提高,建材行业迅猛发展,人们对居住面积、居住环境以及住房装修等的需求大幅度增加。为了人们的这些需求能够得到满足,建筑装饰、装修等行业迅猛发展,对木材的需求也随之增加。伴随着出口货运能力的急剧增长,货运托盘以及货运包装的需求量也随之增大。
美国、加拿大以及欧盟等国家和地区相继出台相关规定对我国离港货物的木质包装以及集装箱托盘等采取了严格的限制措施,要求必须进行严格的防虫、防腐以及防霉烂处理等措施,否则将禁止相关货物的入境。在这种情况下,木质托盘在出口时就需要采用蒸煮或高温等处理措施,这使得包装成本大幅度提高。
3.1 木塑材料的发展及制约
木材的供需矛盾加上大量废塑料白色垃圾的产生,严重地困扰着环境保护以及经济的发展,在这种情况下,木塑复合材料这种某些性能优于木材的材料便应运而生了[13,14,15]。
木塑材料自从其诞生之日起,由于性能优异以及加工方便,在短时间内就得到了迅速的发展,并且需求量正在逐年的增加。木塑材料所应用的塑料也由原来的废PE与PP,发展到了现在的PVC、ABS以及其它的热塑性塑料。木塑复合材料已经逐渐在托盘以及建筑领域中占据了相当重要的地位。
但是由于当今废旧塑料的回收和利用已经较为饱和,使得废旧塑料成为了时下较为紧俏的物资,价格在不断攀升,已经给木塑材料带来难题。
目前一方面废橡胶还未能够很好地得到规模化综合利用,另一方面当今木塑复合材料发展受到制约,如何解决好这两方面的问题已经成为了迫切需要。
3.2 废旧橡胶热固性材料的崛起
利用废旧橡胶来制备热固性材料,可以消化掉相当可观的废旧橡胶材料,尤其是废旧轮胎回收材料,能够部分替代木塑复合材料、木材、塑料以及金属等在建筑行业以及货运托盘中的应用。
利用废旧胶粉为基料来制备高性能的板材,主要是基于对已经存在的橡胶交联网络进行进一步的改性,同时对橡胶分子链也进行相应的改性,可以融合较大的橡胶粉颗粒成为一个整体性材料,控制最终材料中存留的软橡胶的含量以及结构,获得结构与性能各不相同的热固型改性橡胶材料。
由于这种热固性材料已经进行了原位橡胶增韧改性,材料拉伸强度得到提高(40MPa),拉伸模量(1GPa以上)以及弯曲强度与模量较高,硬度(邵尔D80以上)高而且还具备优良的无缺口冲击强度(40-70k J/m3)以及较好的缺口冲击强度(5k J/m3),软化温度较高(120℃以上,而木塑材料的软化温度一般为50-70℃左右),是替代部分木材的较好材料。
借鉴木塑利用天然植物纤维作为增强材料的增强形式,考虑利用废旧轮胎材料中的骨架材料—钢丝层作为增强材料,在回收过程中回收手段简单,回收量大,并且增强效果明显。
而且,在制备过程中可以混入部分再次回收的同类热固性材料,从而实现废橡胶的可持续循环利用。
综上所述,废胶粉所制备的热固性硬质材料,模量以及软化温度有所提高,而其强度以及断裂伸长率略有下降的不足,能够容易地通过其他组合方式进行弥补,最终制备的产品整体上表现出良好的性能,可大量替代木材、塑料或者金属等相关材料,很好地应用于建材等相关领域。
建材领域 篇3
当今世界面临着全球气候变暖、水资源短缺、人口增长以及能源与粮食安全等一系列重大问题。为有效应对和解决这些问题, 全球科技发展呈现如下主要趋势:一是科技发展呈现交叉融合的态势;二是大数据的科学方法正在为众多行业所应用;三是以智能制造为特征的信息网络领域的新时代正在到来;四是能源与资源领域正在发生转型;五是材料与制造领域的绿色和智能化趋势明显;六是空间与海洋领域向纵深发展。
当前, 我国正处在工业化、信息化、城镇化、市场化、国际化深入发展的重要时期和转型升级的关键时期。我国经济正进入由高速增长转向中高速增长、从中低端迈向中高端的“新常态”。经济增长将更多地依靠人力资本积累和技术进步, 加快从要素驱动、投资驱动为主转向创新驱动发展为主, 创新成为驱动发展的新引擎。
建材工业是服务于国民经济和国防建设以及改善民生、支撑战略性新兴产业发展不可或缺的重要产业, 改革开放特别是进入新世纪以来, 得到了快速发展, 一些主要产业的技术、装备水平逐渐接近或达到世界先进水平, 有的甚至达到了世界领先水平, 并开始走向国际市场。
面对日新月异的世界经济、科技发展形势, 面对实现“创新提升、超越引领”战略目标而目前我国建材工业国际竞争力和国际化水平相对较低的实际, 面对传统建材产业产能过剩、新兴建材产业发展缓慢造成行业结构失衡的挑战, 在新常态下建材工业的转型升级, 必须坚持“两翼齐飞”, 着意于多元动力而非单一取向, 着眼于结构优化而非同质繁衍;着力于质的提升而非量的泛漫;着手于创新驱动而非要素驱动。
2 建材新兴产业关键领域技术攻关的主要方向
加快建材新兴产业发展, 是促进国家经济建设和改善人民生活水平的需要, 是加快建材行业结构调整、转型升级的需要, 是提高建材工业在国民经济总量中的比重、与经济社会共同进步的需要。
我国建材新兴产业虽然有一定程度的发展, 但总体规模偏小, 产业化进程不快。由于对建材新兴产业本质认识存在局限性, 对技术创新重视程度与工作力度存在差距, 致使建材新兴产业发展目标、技术研发的主攻方向以及发展的主导产品等都不够明确, 技术创新攻坚的领域和如何突破技术瓶颈既不清晰力量又不集中, 影响了整体发展。
2015年1月, 中国建筑材料联合会、中国复合材料集团有限公司、中材科技股份有限公司、中国非金属矿工业公司签署了战略合作协议, 通过会企联合的方式, 共同开展建材新兴产业关键领域重大技术研发的攻关, 突破制约建材新兴产业发展的瓶颈。
建材新兴产业关键领域重大技术研发的主攻方向包括:
(1) 高档碳纤维生产技术及其制品在新能源、建筑建材等市场的示范应用开发。
(2) 高强度、低介电透波、耐热等高性能玻璃纤维和高性能复合材料的研发。
(3) 高强玻纤、高性能复合材料在汽车、节能环保、通讯、石油等领域的示范应用研究。
(4) 超大功率 (5MW以上) 海上风机叶片的制备技术及示范应用开发。
(5) 新型膨润土工程防渗材料的研发。
(6) 绿色橡胶用非金属矿物材料研发。
3 建材新兴产业关键领域技术攻关近期的主要内容
3.1 高性能无机纤维材料及复合材料制品关键技术研究
3.1.1 总体目标
立足于国家战略性新兴产业发展需求, 加快高性能纤维及复合材料工业的升级换代, 提高纤维复合材料自主创新能力。重点开展多功能高性能纤维制造及应用技术系统研发, 提升多功能高性能纤维复合材料研发、工艺和智能化制造能力, 重点发展商用航空发动机用高性能纤维编织预制体技术、航天通讯领域碳纤维复合材料发动机壳体关键技术、超大功率超长尺寸低风速叶片的设计和纤维自动铺放技术、复合材料制品等废弃物资源化技术研究和示范应用、高性能膜材料等。推动多功能高性能玻璃纤维及其复合材料在新型能源、交通运输和环境资源领域的应用, 发挥对国家重点工程和战略产业的引导和支撑作用, 加快完善高性能纤维复合材料产业创新发展体系, 实现国家重点专项及产业配套研制与生产任务所需关键原材料自主保障。
3.1.2 主要任务
通过对多功能高性能无机纤维及复合材料的应用技术研究, 突破高性能纤维的柔性制造技术, 纤维及复合材料设计、复合工艺、综合评价与考核验证等关键技术, 引导无机纤维性能和制备技术的升级, 提高智能化水平, 实现高性能无机纤维复合材料在典型领域的应用。
3.1.3 具体研发攻关内容
(1) 商用航空发动机用高性能纤维编织预制体的研制。
(2) 多功能高性能玻璃纤维制造及其应用技术。
(3) 超大功率超长尺寸低风速叶片产品开发和应用示范。
(4) 复合材料工艺智能化技术及重点产品应用。
(5) 高性能动力电池膜材和医用光学纤维等功能材料的研究和应用。
(6) 大型复合材料制品废弃物资源化技术研究和示范应用。
3.1.4 预期成果形式
在“十三五”末期, 在多功能高性能玻璃纤维、高性能纤维复合材料和制品、纤维复合材料制品和矿物废弃物资源化技术、高性能纤维功能材料等研究方向上申请国家发明专利300项以上, 获得国家、行业标准20项以上, 发表论文100篇以上, 建成不少于20条关键技术和重点产品示范生产线。
建设一批关键技术研发平台, 筹建若干个国家工程中心和国家重点实验室;建立多功能高性能玻璃纤维、高性能纤维复合材料和制品、纤维复合材料制品和矿物废弃物资源化技术、高性能纤维功能材料创新服务平台;在技术研发和推广应用方面培养一批国家级高端人才和核心队伍。
在商业模式方面, 推进上下游产业一体化, 集成企业自身高性能纤维及复合材料技术优势, 推出科技服务商业模式, 推动产业化成果转化。
3.2 节能环保非金属矿物材料关键技术研究及应用示范
3.2.1 总体目标
通过系列研究, 提升非金属矿物材料在节能环保产业中的应用技术, 形成一批节能环保型矿物材料生产技术及其装备, 共同促进非金属矿产业的发展和节能环保技术的应用。
3.2.2 主要任务
研究高岭土、硅藻土、膨润土原矿改性机理, 对改性效果及其处理能力进行评价;优选矿物表面改性剂和优化改性工艺;对改性矿物材料在橡胶中的应用性能进行评价和表征。
研究新型膨润土防水材料的生产技术、配方及工艺;完善产品的性能评价及施工方法设计;根据市场不同需求, 研制新型膨润土防水卷材系列。
通过复合矿物粉体制备技术的研发与示范, 实现对矿物填料表面改质的结构调控。打造具有我国自主知识产权的“表面改质”特色技术品牌, 形成系列高遮盖度的涂料与造纸工业专用填料, 建立相应的生产标准和产品标准。
研究非金属矿物基复合催化材料先进制备工艺, 掌握关键技术, 为非金属矿物基复合催化材料的工业化规模化制造奠定基础。使非金属矿物基复合催化材料从加工、制造到过程控制的整体技术及产品水平达到国际先进, 解决钢铁工业烧结烟气造成的大气污染问题。
3.2.3 具体研发攻关内容
(1) 橡胶用矿物材料的改性技术研究。
(2) 新型预水化膨润土防渗材料。
(3) 表面纳米化包覆制备高遮盖性复合矿物粉体与产业化。
(4) 新型矿物基复合催化材料的制备技术与应用示范。
3.2.4 预期成果形式
开发1~3种改性橡胶用非金属矿物材料;建成一条年产1万吨橡胶用非金属矿物材料改性生产线;申请国家专利1~2项。
建成1条年产200万平米新型预水化膨润土防渗材料的生产示范线, 达产后预期实现销售收入12 000万元, 新增税收1 245.6万元;申请国家专利5~6项, 发表论文10~15篇;制定企业、行业相关标准2~3项。
建设1条年产1万吨纳米颗粒晶型可控的复合矿物示范生产线;产品在纸张中替代75%煅烧高岭土, 在装饰纸张中替代30%钛白粉, 在涂料中替代18%钛白粉。
建立1 000吨/年规模矿物基复合催化材料产品示范生产线;整个课题研究发表8~10篇高水平学术论文, 申请国家专利4~6项, 制定相关产品技术标准1~2项。
3.3 实施方式
在中国建材联合会的组织协调下, 争取国家立项、行业立题、企业自主研发相结合, 发挥骨干企业技术创新主体作用, 坚持需求导向、应用牵引下的“产学研用”紧密结合, 构筑多部门组成的联席工作组以及由行业专家组成的咨询委员会, 形成统一领导、合理规划、协调高效、优化配置、目标集成的发展专项组织管理体系。
建立高性能无机纤维材料和复合材料科技服务体系。发展高性能纤维及复合材料产业规模, 对基础理论和关键共性技术进行协同研究与开发, 发挥服务平台对行业的支撑作用, 推动原创技术开发及产品应用技术开发;重点培育高性能无机纤维和复合材料研发龙头企业;加强研发国际合作及国内产能优势资源合作, 参与新材料前瞻性关键共性技术开发。
建材领域 篇4
01 征集原则和重点
按照“紧贴需求、突出重点、统筹协调”的原则, 优先选择国家标准、行业标准缺失或不符合产业发展现状、具有行业创新和可持续发展引领作用、有利于促进产业规范和水平提升、可以提高产业链上下游衔接和横向联系效率的作为团体标准的立项重点。
02 拟申报参编要求
具有较强的技术研发能力、完善的标准化工作基础和一定的市场占有水平的联盟成员。原则上应以相关产品市场供给侧参与者 (包括生产型企业、流通型企业等) 和技术研发机构为主, 根据实际情况, 需求侧相关代表、第三方社会机构也可纳入到参编范围。
03 材料报送要求
1、填报材料:项目申报单位按要求填写《团体标准申报单》, 必要时可同时填报立项计划书或标准草案作为附件。
2、报送材料:《团体标准申报单》等相关材料以书面形式加盖公章报送标准化委员会, 同时将电子版发送至标准化委员会秘书处邮箱, 并注明“团体标准立项申报”。申报截止日期为2016年12月30号。
04 联系方式
电话:010-64282279
邮箱:cnhicc@sina.com
建材领域 篇5
沧海桑田的巨变, 在历史的车辙中淡去, 历史的尘沙掩不掉那恢弘的一瞥, 沙埃中灼灼的终究是最耀眼的光辉。
仁创科技集团以沙漠中的风积沙为资源, 从三间小平房、一口大铁锅起步, 经过20余年不断创新和发展, 攻克了风积沙三大共性国际技术难题:微颗粒全包覆技术、沙粒界面改性技术、免烧结成型技术, 将小小的沙粒用在了铸造、建筑、环保、防护等产业, 开创了一个具有重大技术突破和重大发展需求的战略性新兴产业——砂产业。仁创砂基系列产品以其独特的技术优势和产品性能而享誉国内外。
20世纪80年代初, 我国著名科学家钱学森提出了“沙产业”的重要论述, 构想在沙漠戈壁发展农林生产, 被称为“第六次产业革命”。
在钱老科学精神的鼓舞和沙产业伟大构想的启发下, 仁创科技集团通过自主创新, 开创出以用沙为标志的战略性新兴产业——“砂产业”, 以沙为原料, 通过技术创新, 加工成各种各样对人类有益的砂产品, 其系列技术产品已成功应用于生态建材、污染治理、精密铸造、石油开采、沙漠种植等领域, 形成了“以砂建房、以砂治水、以砂增油、以砂治沙、以砂精铸”为代表的解决问题的方案, 为解决长期困扰人类的“沙漠化、水资源短缺、能源枯竭”三大世界性难题做出了成功的实践。
两院院士、中国科学院院长路甬祥盛赞仁创砂产业为“变沙为宝、造福人类”。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席胡锦涛视察仁创科技集团时盛赞此为“利国利民之举”。
历经20年的发展, 仁创科技集团已成长为中关村国家自主创新示范区一家集科工贸于一体的高新技术企业, 国家首批“创新型企业”, 国家首批“企业国家重点实验室”建设单位, 首批十百千工程重点培育企业, 拥有11家子公司、1所研究院和5大生产基地, 开发出200多项原创性科研成果, 申请专利190项, 获得授权63项, 专有技术20多项, 获得国家发明奖、中国专利金奖等国家级奖励3项, 部级科技进步一等奖等省部级奖励4项, 制订行业标准2项、地方标准2项, 参与制订国家工法1项。
创新发展思路完善“砂产业”价值链
每一个产业的发展都不是一蹴而就的, 积累是关键, 产品及其功用指导着行业的发展前景。
仁创科技集团在钱老提出的“沙产业”理论启发下, 以沙子为研究对象, 从“用沙”着手, 通过技术创新, 将“沙”转变为可利用的“砂”, 再通过技术创新, 研制出各类“砂产品”, 又通过系统集成, 提供系统的“解决问题的方案”, 从而形成一条“以砂治水、以砂增油、以砂治沙、以砂精铸、以砂建房”的价值链。在这个链条中, 仁创整合上下游优势资源, 有效带动了相关行业和区域发展。
如今, “多点价值”诉求都变成了产品。从创业初期的精密铸造用覆膜砂产品到石油开采用孚盛砂产品, 再到绿色建材的生态砂产品, 每一个新的产品都是新的创造。比如, 北京奥运工程使用的“生泰砂基透水砖”, 到建国六十周年长安街工程使用的“生泰砂基透水岩”, 再到上海世博会中国国家馆广场使用的“透水砂岩”, 直至“水资源综合收集利用系统”。目前, 仁创又成功把沙漠中的风积沙加工成“透气不透水”的生态保水材料——透气防渗砂, 有望解决沙漠种植的世界性难题, 实现“以砂治沙”。下一步, 仁创有计划有步骤地将200多项发明成果进行产业化, 把风积沙加工成家具、生态住宅、高速路面等系列砂产品。小沙粒通过高科技, 形成了大产业, 为节能减排、低碳经济、生态文明提供了系统的技术和产品支撑。从“沙产业”到“砂产业”, 初步实现了从传统的第一产业向第二产业的跨越。从某种意义上说, “砂产业”就是一场深刻的技术革命。
卓越的品质和节能效果营造绿色生态住宅的新领域
以风积沙为原料, 制造包括硅砂墙体材料, 钢管砂基高性能混凝土柱、梁, 砂基楼板、楼面, 以及硅砂雨水收集利用系统为主体的硅砂建筑构件, 其硅砂建材具有低碳、环保、绿色等优点。
(1) 砂基生态墙面——具有保温、隔热、装饰、降噪、调湿功能的生态砂基内外墙挂板。内外墙挂板导热系数达到0.09, 吸音系数3级以上, 抗压强度20MPa以上, 示意图如图3-1所示。
(2) 砂基生态楼面 (屋面) ——采用高性能混凝土制成薄板替代钢模板, 并在高性能混凝土薄板上现浇形成, 形成高强防渗层, 并于楼板上铺设防渗透气砂层, 再加铺地砖层。该楼板系统具有节约钢材、高强度、防水、防滑、美观、节能。强度达到C30以上, 防滑性达到6级以上, 具体铺设方式如图3-2所示。
(3) 砂基生态门窗——采用硅砂及有机或无机粘结剂制成门窗系统, 硅砂材料导热较金属材料低、可消除建筑热桥冷桥效应。硅砂材料相比铝塑材料, 耐火性好、耐久性强。
(4) 砂基生态屋顶——专用于屋顶的透水砖和防渗透气砂及其铺装工艺。该透水砖的耐久性, 再加铺层, 具有防漏、调温、雨水收集功能。
(5) 砂基生态地面——采用硅砂及有机或无机粘结剂制成门窗系统, 硅砂材料导热较金属材料低、可消除建筑热桥冷桥效应。硅砂材料相比铝塑材料, 耐火性好、耐久性强。
(6) 砂基雨水收集——利用透水砖的耐久性、耐老化性生态硬化路面, 透水砖的耐久性保持好, 即透水速率5年以上保持在原有透水速率30%以上, 耐老化性保持5年以上不变色, 如图3-5所示。
从健康和舒适的角度来说, 硅砂建筑墙面、楼面、房顶、地面等均是以沙漠中的风积沙为原料, 所用添加剂亦为生态环保材料, 全部材料生态环保, 硅砂建材防渗透气、隔热保温、调湿降噪、防滑美观, 充分满足了住宅的健康和舒适度要求, 保证新鲜空气24小时不间断流通的情况下, 避免了二氧化碳、甲醛、苯和氡气等室内有害挥发性物质的排放, 避免感冒、空调病和过敏病等疾病的传播和霉菌对家具、衣物等家具用品的损坏。另外, 墙体还起到了阻挡室外噪音和尘土侵入的功能。
从节能的角度来说, 由于现代住宅对外墙维护结构的密闭性, 规定了很高的标准, 所以, 相比自然开窗通风方式, 住宅整体的自身“呼吸”能力有效减少了室内能量的严重损失, 减少了加湿器、空调等电器的使用空间, 起到冬暖夏凉的功效。
从安全的角度考虑, 硅砂建筑材料强度高、耐火性好、耐久性强、, 可避免火灾的发生, 对较强地震均有较好的防护效果。
仁创产品入选国家精瑞住宅新产品金奖
仁创生态砂基系列产品已形成硅砂建筑构件及住宅围护结构的全面开发, 示范工程和相关建材产品已初具规模, 新一代砂基生态住宅将由此应运而生, 下图为仁创生态砂居建筑原理和示范工程。见图4
符合国家质量管理标准获得产品专利认证
2009年4月“仁创泉”砂基雨水利用系统荣获北京市自主创新产品, 2009年5月仁创生泰砂基渗水砖荣获国家自主创新产品, 2010年5月仁创生泰砂基透水砖获得国家重点新产品认证, 仁创砂基系列产品获得多项国家发明奖、中国专利奖等国家级奖励, 公司被评为北京市专利示范单位和北京市著名商标, 其砂基系列产品——生态砂基透水砖荣获精瑞住宅新产品科学技术金奖, 砂基雨水利用系统荣获精瑞住宅科学技术绿色生态建筑水环境优秀奖。
仁创生态砂基系列产品通过了国家多项检测检验, 产品的质量和品质得到了国家的监控和认可, 在产品质量管理体系上符合国家的标准, 为消费者提供了一个更可信赖的选择。
以绿色生态为目标打造住宅市场新领域
建材领域 篇6
各省、自治区、直辖市建材行业协会, 各专业协会, 联合会各分会, 各副会长单位:
为深入贯彻落实国务院办公厅发布的《关于促进建材工业稳增长调结构增效益的指导意见》 (国办发[2016]34号文) 精神, 认真实施《中国建筑材料工业新兴产业发展纲要》, 促进建材新兴产业发展, 加快推进行业供给侧结构性改革, 中国建筑材料联合会在广泛征求行业意见建议的基础上, 提出了《关于建材新兴产业重点推进与重点突破领域的指导意见》, 并编制了《加快建材新兴产业发展重点产品导向目录 (2016年版) 》。
现印发给你们, 请结合本地区、行业和单位实际, 加以贯彻实施。
附件:《关于建材新兴产业重点推进与重点突破领域的指导意见》
2016年9月6日
关于建材新兴产业重点推进与重点突破领域的指导意见
中国建筑材料联合会
当前, 我国建材工业在经历了以满足基本需求为主的高速发展阶段之后, 开始进入产业结构调整、转型升级向中高端发展的新时期。实施“创新提升, 超越引领”战略, 实现由建材大国转变为建材强国, 不仅要致力创新提升建材传统产业的功能与质量, 延长产业链, 拓展应用领域, 增加产品附加值, 更要加快推进建材新兴产业发展, 提升功能、拓展领域, 形成规模, 使其成为未来建材行业发展新的增长点。为进一步落实国办发[2016]34号文件精神, “去产能”、“补短板”, 加快建材工业结构调整的进程, 认真实施《中国建筑材料工业新兴产业发展纲要》, 推进建材行业供给侧结构性改革, 中国建筑材料联合会在广泛征求行业领导和专家意见建议的基础上, 编制了《加快建材新兴产业发展重点产品导向目录 (2016年版) 》, 并在此基础上, 围绕航空航天、国防军工、电子信息、交通运输、节能环保等产业发展的需要, 提出建材新兴产业重点推进与突破的领域如下:
一、新兴高性能纤维及其复合材料领域
1. 突破高性能碳纤维生产技术的研发和应用。
围绕大型飞机、国防军工、交通运输等领域发展的需求, 重点研发高性能、高强度、中模量碳纤维。进一步提升T700级碳纤维产业化水平, 降低生产成本, 满足新能源汽车、风力发电机叶片、轨道交通以及其他工业领域的大规模应用, 基本替代进口产品;实现T800级碳纤维产业化, 提高性能稳定性和规模化生产技术水平;开展应用技术研究, 研发连续性碳纤维复合材料自动化成型技术和装备, 实现规模化生产和扩大应用领域。
2. 突破大功率、低风速超大型风力发电叶片的设计和制造技术。
围绕海上风力发电和低风速发电的市场需求, 形成具有自主知识产权的大型海上风电叶片设计技术, 为8 MW、80 m以上级超大型风电机组提供配套;突破70米以上级高强高性能玻纤与树脂材料保障、叶片设计、分段技术连接设计和研制, 满足对低风速大型风电叶片的要求, 并实现批量生产。
3. 突破热固性复合材料回收利用和热塑性复合材料制品自动化生产技术。
针对热固性复合材料回收再利用问题, 开发热固性复合材料回收利用技术和设备, 建立废旧产品回收再利用装备示范线, 实现热固性复合材料废旧产品的回收再利用。推进压制、缠绕和拉挤等热塑性复合材料成型工艺和装备的研发和推广, 突破浸润剂、成膜剂技术和热塑性预浸带、预浸片及预浸板材的研发与生产, 并建成自动化、智能化热塑性复合材料生产线, 进一步扩大热塑性复合材料的生产和应用。
二、新型无机非金属新材料领域
1. 突破电子显示玻璃基板的产业化。
围绕电子信息工业发展的需要, 重点研发大规格、超薄彩色液晶显示屏 (TFT-LCD) 基板玻璃、无碱高硼硅酸盐玻璃、等离子显示屏 (PDP) 用高铝硅酸盐玻璃, 实现产业化, 替代进口产品, 满足国内需求。
2. 突破大规格石英玻璃及制品制造技术。
围绕航天航空、精密测量仪器、核工业发展对大规格高纯石英玻璃产品的需要, 攻克大尺寸 (≥1m) 石英玻璃生产工艺及装备技术, 达到国际先进水平, 提升现有生产产能, 满足国内市场需求, 完全替代进口。
3. 突破石墨烯材料的生产和应用技术。围绕移动设备、航空航天、新能源电池等需求, 联合有关科研和应用单位的合作, 开展石墨烯产品的生产和应用技术研究, 推进科研成果的转化, 努力实现规模化生产和应用。
4. 突破碳化硅陶瓷产业化。
围绕微电子、石油、化工、汽车、航天等领域的需要, 结合碳化硅陶瓷抗弯强度高、抗氧化性和耐腐蚀性优良等特点, 加强与相关应用领域的联合技术攻关, 重点攻克500 mm以上工件台、吸盘、托盘等部件的制造技术, 以及12英吋硅片配套部件制造技术, 并实现产业化。
三、新型非金属矿物功能材料领域
1. 突破新型节能环保用非金属矿物材料的规模化精加工技术, 提升用途增加附加值。
围绕我国大力推进节能环保工作的需要, 进一步利用珍珠岩、蛭石、硅藻土、海泡石等非金属矿物材料的疏松多孔、容重小、导热率低等特性, 提升生产无机保温材料的技术装备水平, 拓宽应用领域;利用硅藻土、沸石、膨润土、凹凸棒石、海泡石、电气石、麦饭石等具有选择性吸附有害及各种有机和无机污染物的功能, 大力开发新型环保非金属矿物材料, 并不断扩大其在相关应用领域中的市场份额。
2. 突破新能源用矿物材料制作技术和应用领域。
围绕我国新能源开发的需要, 提高新能源用矿物材料生产的规模化、精细化、功能化深加工及其综合利用技术, 重点为石英坩埚、超白玻璃、风电叶片以及新能源汽车中锂离子电池负极材料等提供优质的矿物材料, 大力推广新能源非金属矿物材料产品的应用, 不断扩大其在应用领域中的市场份额。
四、新型墙体材料及装饰装修材料领域
1. 重点突破新型房屋及与装配式建筑配套的建筑部品的研发、生产和应用体系。
配合装配式建筑和建筑工业化、部品化的发展要求, 建立先进适用、符合住宅产业现代化和绿色建筑发展方向的成套住宅部品技术体系、标准化体系和部品产品体系, 逐步实现新型房屋设计标准化、生产工厂化、施工装配化和装修一体化, 推动新型房屋的发展;积极发展新型建筑构件和轻质板材, 以及以轻钢龙骨和高质轻体为主的装饰保温复合一体化的墙体构件;尽快完善混凝土预制构配件的通用体系, 推进叠合楼板、内外墙板、楼梯阳台、厨卫装饰等工厂化生产, 实现构配件产业系列化开发、规模化生产、配套化供应。
2. 重点突破轻质墙体和结构材料的纤维增强改性, 实现传统墙材的转型升级。