微晶是怎么炼成的?

2021-06-15 16:41 来源:企业家日报网

—— 透视晶牛新材料革命之路

庄严 许强

4月22日,在“世界地球日”到来之际,习近平主席以视频方式出席全球40国“领导人气候峰会”。习主席发表重要讲话指出,“保护生态环境就是保护生产力,改造生态环境就是发展生产力。” 这一朴素的真理,让笔者脑海里浮现出30年来晶牛微晶集团以创新为驱动,开辟固废资源化、铸就晶体新材料、终把晶莹剔透、绿色低碳的经典“晶材料”献给世界的坎坷之路。

一个“微”时代的到来

当今时代,是一个“微”时代。微信、微博、微商、微话题、微访谈、微电影、微课堂……已成为当下中国社会的新词、热词和高频词,可谓是无“微”不至,几乎人人都能感受到科技创新给人类带来的时新日异的大变化,令人微笑未来。

大数据显示,微晶这个“原本只能在显微镜下才看得见的、通常影响到偏振光的小晶体”,早在五年前互联网每天点击量已突破90000人次,其关注人群既有专业人士、老板商人,又有公务人员、普通民众。而论及微晶这个高科技新材料——工业微晶、航天微晶、四耐微晶,就不得不提起以下一系列数据——耗时30年,历经3次扬弃嫁接和跨界创新,经过两代人呕心沥血付出两位“老总”的生命,打通6个材料世界(晶相与非晶相、有机与无机、金属与非金属)的相互转换,填补10余项世界高科技的空白,获得20多项国家发明专利和新型实用专利,拥有225项专有技术,荣获4个国家建材一等奖,已在国内15大行业1500余家大中型骨干企业装备应用并创效上千亿元,2019年底由中华人民共和国工业和信息化部颁布的最后一个封链之珠《工业用微晶板材安装工程技术规范》自2020年1月1日在全国实施。至此——《工业用微晶板材标准》《低膨胀透明微晶玻璃标准》《钢筋混凝土筒仓设计标准》全部由晶牛集团编制完成,使中国率先进入了引领世界第四次新材料革命——微晶新时代。

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世界首创浮法航天微晶新闻发布会在人民大会堂举行

微晶,材料革命的新旗帜

微晶是什么?中俄称之微晶玻璃。欧美称之微晶陶瓷。它是以金属尾矿为基础原料,以晶体为框架,以非晶体为填料,通过高温熔化、压延成型、核化、晶化、退火、切割等现代成型工艺,最终形成的一种以微米为单位的无机、非金属、复相材料。它是一种广泛应用于工业防护、建筑装饰、家电环保绿色低碳的新材料。

人们常说,是树都有根,是水都有源。说到微晶新材料,不能不及提及世界各国经历了一个甲子科技攻关及探索。相关资料显示,20世纪50年代末,美国康宁公司著名的玻璃化学家S.D.Stookey偶然发现了一种新材料——微晶玻璃。他意识到这种微晶玻璃在结构上与其它的玻璃是完全不同的,他把感光后的不透明玻璃加热到比平常热处理温度更高的温度,获得了微晶玻璃特性的基础发现。他发现玻璃并没有熔化,而是转变为不透明的多晶陶瓷状材料,这种材料所具有的机械强度比现有的玻璃有明显提高,且其它性质如电绝缘性也得到了显著改善。从此,开启了人类研究微晶玻璃的先河。1966年,前苏联建成世界第一条辊压法制造微晶玻璃实验线,但未能取得本体着色。我们国家也于70年代中期加入到国际微晶玻璃的研发行列,曾先后十多年在湖南湘潭、安徽滁州、江苏无锡、湖北丹江口建设了四个微晶攻关试验基地。然而1981年至1992年,尽管经历了不懈地科技攻关,在局部领域有所突破,但始终对微晶的本质认知不到位,均未实现“质”的突破,一直处于实验室至中试线的研究阶段。

晶牛微晶,终圆中国微晶梦

天行健,君子以自强不息。1991年,被授予国家级高新技术企业、国家“火炬计划”项目实施单位的晶牛集团(大型玻璃企业集团),把攻克压延微晶确定为淘汰落后产能、走可持续发展的战略目标和创新主体,以“绿色发展、循环发展、低碳发展、节约资源”作为强企为民的根本之策,经过八年昼夜探索、多方嫁接、同心聚力和艰苦卓绝的攻关完善,1999年5月18日,终于啃下了世界各国用几十个基地、近半个世纪攻关、耗费近百亿投资未啃下的硬骨头——世界首条工业压延微晶生产线在晶牛邢台基地诞生,圆了中国工业微晶梦。 

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由晶牛集团编制的国家四部行业标准、规范

创新是企业经营最重要的品质。后又经过12年的能力提升、增扩品种、市场推广、做精做强,2008年9月28日,世界首条浮法微晶玻璃(航天透明微晶玻璃)生产线在内蒙古晶牛包头基地应运而生,并荣获20项国家发明专利。10月17日,中央电视台《新闻联播》播发浮法透明航天微晶生产线在晶牛包头基地投运的重大新闻。特别是工业微晶利用矿渣、工业尾矿、冶金矿渣、粉煤炭作原料,不仅有利于环境治理,变废为宝,而且在打开市场方面已在钢厂、洗煤厂、电厂、化工厂、各种矿石加工厂、污水处理厂等得到了广泛应用,成为全国推进企业转型升级和循环经济发展的重要支撑,且被国家五部委确定为“十二五”产业支撑计划,新产品计划。2013年6月,晶牛集团经过对多行业应用调查,先后起草编制的《工业用微晶板材标准》《低膨胀透明微晶玻璃标准》《钢筋混凝土筒仓设计规范》由国家建材局牵头率先在全国建材行业推广,并推荐至全国十多个工业行业的数千家企业。至此,“中国微晶,晶牛制造”风靡国内市场,走俏海外市场。其特色功能、关键核心技术、环保优势,率先在国内钢铁、煤炭、造纸、化工、电力、矿山、港口、建材、电器、军工等十五大行业开辟了一个新领域,形成了“真晶不怕红炉火,酒香不怕巷子深”的连锁效应。

晶牛首创工业微晶板材(压延法、浇注法)。该产品由两种晶相复合而成,填补世界空白。厚度范围8-30㎜;比重为2.77g/cm³(约为钢材的1/3)。其优越性体现在:(1)耐磨损(磨耗量为0.04g/c㎡),优于锰钢的7-8倍;(2)耐腐蚀(耐酸碱性能可达99.5%),优于不锈钢的15-20倍;(3)耐高温(可使用温度在1400℃-1500℃);(4)耐冲击,2018年3月,40mm厚的晶牛微晶板材装备四川美姑河坪头水电站3#泄洪闸下游斜坡段表层,经过三个年度的泄洪考验,防护层整体完好,试验结果超出既定预期,其实用新型专利《水工建筑物微晶板材结构》由国家知识产权局授权。各项性能指标通过国家质量监督检验中心检测,荣获第三届全国现代技术及管理设备研讨会“推荐产品奖”。该产品可粘贴在金属内外表面。具有抗高温、耐腐蚀、高耐磨、冲渣顺畅、施工快捷、高介电常数等特殊性能。十年的应用结果表明,原在高炉炼铁槽内使用的铸钢板均寿命5-6个月,而晶核新材使用寿命为5-6年。

微晶脱水设备引爆造纸行业技术革命。该设备是用作于造纸行业长网造纸机网部成型板、脱水板、真空箱面板和脱水的主要元件。该设备装备造纸业数年后,2010年《中华纸业》第6期,由中冶美利纸业股份有限公司王学军、常安国、高永全等八位作者共同撰稿、以此产品在该企业使用五年的实践证明,而完成的《微晶体面板用作网部脱水元件的实践》论文这样描述:微晶体脱水面板应用于脱水元件,在八抄车间1760/180长网多缸造纸机运行五年来,效果很好。使用国产氧化铝陶瓷脱水元件时网子的平均寿命为5-7d/条;而改用晶牛微晶体脱水面板元件后,网子平均寿命为60--90d/条,增加产量为123t/a,增加利润6.15万元/a,共计产生直接经济效益106.05万元/a(注:未计节电间接效益)。被行业称为,晶牛晶体脱水面板是造纸行业的“第二次革命”。 

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人民币因微晶设备而精彩

晶法玉、浮法玉填补世界空白,为世界添光彩。是晶牛集团参照中国新疆和田玉成分及成型过程,运用嫁接法而获得的一种无机非金属晶法生产新工艺。该产品被授予国家发明专利,受国家知识产权局重点保护。晶法彩玉,被誉为21世纪新型建筑装饰装修材料的宠儿。该产品以独有的板面平整洁净、色调自然流畅、纹理清晰雅致、光泽柔和晶莹、透光而不透视,耐风化、易清洗、零吸水、防污染,耐酸碱、无放射性等优质特性横空出世。无论是诠释其内涵的专业术语,还是解释与之相关的众多关键词,均属于高端、大气、上档次,引领着大都市内外装饰新材料的潮流。北京301医院外科手术室,全国人民政协大厦内厅,南京奥林匹克体育中心、大连市民政大厦大厅等,使用晶法彩玉装修。晶法彩玉曾几十次出口欧洲,在意大利、法国、东南亚,成为国际市场的宠儿。

 

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上海世博会迎宾吧台由晶牛玉展现中国科技与文化

晶牛微晶,颠覆改造了什么?

随着全球高新技术新材料格局的形成,我国现在已进入了由材料大国向材料强国转变的关键时期,新材料科技和产业近年来快速发展,经济地位和国际地位不断提升。话说到这里,有人问:晶牛微晶,究竟颠覆改造了什么?梗概地说:

其一,改变了人类对传统玻陶、金属材料的依赖。2008年11月22日,在北京人民大会堂举行的浮法透明航天微晶新闻发布会上,相关专家指出:晶牛微晶的问世与应用,以其重量轻、低膨胀,耐高温、耐腐蚀等特性,从根本上改变了人类对传统材料机械力学的依赖,可广泛用于活塞、旋转叶片、千度高温窑具内衬,同时可用在飞机、舰船、人造卫星的结构材料上。2012年1月11日,中国建材联合会会长乔龙德,在中国建材联合会组织召开的《工业用微晶板材》行业标准新闻发布会上提出:晶牛微晶玻璃的创新走在了全国同行业的前列,工业用微晶板材标准的制定和实施,引起五大行业和国家重视,对转型升级起到了支撑作用。

其二,在控制污染和新材料应用领域实现了绿色低碳。晶牛微晶它吃的是尾矿、吐出得是“晶体”。就是通过直接吃尾矿,优化能源结构,提升节能减排效能,大大抵消其自身产生过程中的二氧化碳排放量,为碳汇能力的增量、碳捕集作用发挥了不可替代效能。该产品使用尾矿比例高达60%-70%,是控制环境污染、推动能源转型的重要抓手。它不仅减少了尾矿对土地的占用,尾矿粉尘对环境的污染,还减少避免了尾矿溃坝给人们带来的灾难性事故的隐患。同时,是替代已有锰钢、铬钢、铸石等金属和非金属以及高分子的绝佳材料。这种颠覆,不但是推动人类生态循环经济平衡发展的必然趋势,而且在推进多种资源再利用、影响产业链的重构与重组、向再生能源转换、实现碳达峰、碳中和目标等方面,具有“里程碑”的意义。

其三,促进了传统工业转型升级的步伐。过去传统工业企业转型升级多是依靠在原工业材料、设备的基础上的局部改造,因此步子不大,收效甚微。而今日的微晶新材料介入,是能源发展及生态文明的必然趋势,日益受到工业企业的广泛关注和应用。据晶牛集团相关负责人透露,目前全国有60多家甲级工业类设计院为晶牛工业压延微晶板材做工程设计,装备压延微晶、晶核新材的国内支柱型企业有:上海宝钢、首钢集团、包头钢铁、鞍山钢铁、太原钢铁、武汉钢铁、山东日照钢铁、莱钢集团、印度JSW电钢有限公司;神华宁夏煤业有限公司、山西西山煤电集团、山西大同煤业集团、山西煤化工集团、冀中能源集团、开滦集团有限责任公司、平顶山煤业集团有限公司;大唐内蒙古托克托发电厂、大唐武安电厂、华能国际浙江玉环电厂、国电浙江宁波北仑电厂、河北西柏坡发电有限公司、华电国际印尼拉玛电厂;秦皇岛港务局、黄骅港务局、天津港务局、曹妃店港务局等。应用晶牛微晶体脱水面板实现转型升级的大中型造纸企业有:上海造币有限公司、天津造币厂、保定造币厂、山东太阳纸业股份有限公司、山东华远纸业有限公司、山东临清银河纸业公司、宁夏美利纸业公司、新疆天宏纸业股份有限公司,等等。据不完全统计,晶牛微晶已为国内外1500余家大型企业带来了上千亿元的经济效益。30年来,晶牛研究所数万米晶核渣沟在上海宝钢使用8年,山东日照钢铁使用9年,邢台钢铁使用10年,不但节省了人力财力成本,达到了免维修效果,其释放的“核能”是铸铁、陶瓷渣沟无与伦比的高效益新材料。2011年底,晶牛制造的独条、独根、无接缝微晶造纸高真空面板(宽3.2米,车速达1200米/分钟)装备浙江华邦纸业千米机,实现了三年“无磨损、无更换”纪录,享誉业界。目前已用晶牛微晶体面板用作网部脱水元件的造纸企业年节资数10亿元。晶牛复合微晶2011年6月装备亚洲最大的码头——秦皇岛SL5号装船机后,两年创出了由原来专项转向塔最高一次通过量600万吨纪录, 一次提升到3100万吨的惊世纪录。

其四,为美化亮化现代化都市生活提供了新技能。2010年5月,晶牛玉在上海世博会中国馆、河北馆、新疆馆、阿根廷馆、安哥拉馆首次亮相后,以独有的高端大气、油质光泽、温润细腻、透光而不透视、零吸水率及自灭菌等特殊性能,引起海内外参观者关注,并经互联网传播得到五湖四海受到消费者的追捧。产品远销意大利、美国、英国、澳大利亚、泰国、中国香港等国家和地区,广泛应用于航空航天、电子元器件及防火等制造加工业,并成为地铁、机场、宾馆、商场、医院、写字楼、大型展览柱面台面、电子灯箱广告等高档装饰、装修新材料。案例赏析及客户反馈,晶牛玉系列产品是当今市场上独一无二的高强度、高档次、美化亮化现代化生活环境难得的民用装饰装修新材料。

第五,破解了水泥、水电两大行业百年瓶颈。心中有魂,脚下生根。相关专业人士都知道,中国水泥行业属高温窑炉高耗能生产行业,全年耗煤达三亿吨。国家统计局2019年公布的数据显示,中国水泥产能占世界水泥总产量的57.32%。近年来,是国家全力推动绿色矿山、绿色工厂建设,清除污染,推动能源低碳较重的行业之一。而在水泥生产过程中,晶牛“四耐三化”经典产品,恰恰解决了自水泥企业自诞生以来,高温结皮、预热器堵塞而形成的工艺不稳、能耗增加、安全事故多发等,百年未能解决的顽疾瓶颈。

这些年来,受众多大型水泥集团领导之邀,晶牛人经过对水泥企业的深入走访调研,以四耐微晶坚硬无比的优质特性为主体,又结合水泥生产工艺流程极其复杂的特点,将模块化、系列化、组合化作为攻关抓手,晶牛“四耐三化”水泥企业专用微晶设备这些年投放市场以来,先后在安徽海螺、山东中建材、河北新峰等水泥企业广泛应用后,每条5000吨的水泥生产线全部预热器装备微晶,年节煤约2万吨;若全国水泥企业全部装备“四耐三化”设备后,每年将节煤3000余万吨以上。同时该系列产品还能使预热器组成部分之下料管、烟室、缩口、膨胀节、鹅颈管和阀闸等全面升级。还可将预热器、篦冷机、磨机等外皮温度由原来的208℃度降至83℃。既改变了水泥生产操作规程,保证了热能通畅,提高了生产效率效能,节约了生产成本,又避免了因人工清结皮而可能引发的安全事故。多家新媒体据实爆料,目前全国已有20多个省约300多条水泥生产线装备晶牛“四耐三化”设备。网友邱1696曾留言:众多应用案例可以证明实力,晶牛“四耐三化”真是干货分享,水泥企业的福音! 

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晶牛四耐微晶破解水泥十大瓶颈

2018年3月,晶牛三耐微晶应用于四川凉山坪头水电站,同年6月经历1360小时的泄洪,洪峰流量826m3/s,现场确认,微晶板材整体完好,试验结果超过预期;后续试验在1#2#孔泄洪闸继续推进,现场经重达19kg坚硬块石自30m高空坠落冲击无破损。坪头水电站的数年应用表明,晶牛三耐微晶在大流量、多泥沙、坚硬推移质水流中的优异表现,已经超越了水电水利行业长期采用的抗冲磨材料,在破解百年水力发电泄洪冲刷瓶颈的同时,为水电水利工程修补加固、灌溉、发电等翻开了新的一页。

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    未装微晶汛期后状况                                  装备微晶经过两个汛期后状况

回望方知行渐远。市场的竞争从来都不是一帆风顺的,但可以肯定地说,无论市场竞争如何激烈,世界晶玉“晶牛首创”,中国标准“晶牛编制”,其事实已无法否定。正如晶牛集团企业之歌《晶牛颂》发出的最强音——采得天地一粒石英/化作人间一片晶莹/烈火炼就坚强的一生……我们用晶莹装美了世界,世界在晶莹中为我们闪烁……

创新无止境

鲁迅说过:世上本无路,走的人多了便也成了路。的确——路有很多种……新中国成立后,中国迫切需要石油来发展,石油工人王进喜正是把增加产油量作为自己的路,他沿着这条路走下去,才打破了中国“贫油论”,才有了大庆油田这个驰名中外的美誉。同理,中国特色社会主义进入新时代,我们要共同构建人与自然生命共同体,就必须走生态优先、绿色低碳的发展道路。而晶牛两代人30年磨一剑,从“本无路”走成中国引领世界的“微晶路”,实践告诉人们脚比路长——只要你选择好路,只要你沿着这条路一直走下去,它便成了路。否则,脚如果不比路长,那社会怎么进步,人们怎么创新,我们又拿什么持续造福人类,把一个清洁美丽的世界留给子孙后代呢?

“众力并则万钧不足举也,群智用则蔗绩不足康也。”生命是有限的,但希望是无限的。只要人人都献出一点爱,各项事业都不难做好。历史再次雄辩地证明,一切生命都起源于对大自然的保护,人与大自然的和谐统一。因此说,随着中国“碳达峰”“碳中和”目标和愿景的提出,晶牛微晶系列经典在“碳市场”运转日趋成熟,在碳普惠中发挥了越来越重要的引领作用,为推动我国经济社会高质量发展、可持续发展,提供新契机、注入新动力。正所谓中国方案来了:“金山银山不如绿水青山,绿水青山就是金山银山。”

责任编辑:王红英

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