二、自主创新:成就与经验
认真总结我们在自主创新中所走过的路程,所取得的成就和经验,能提高自信,丰富知识、积累经验,少走弯路,加快发展。
(一)自主创新的成就
我国建材工业科技进步可以划分为三个发展阶段。第一阶段,即从新中国成立以来到上世纪七十年代末期。在计划经济体制下和被封闭的环境中,主要依靠自力更生,从无到有,从小到大逐步建立了比较完整的建材工业科技研发体系,形成了建筑材料与制品、无机非金属新材料与制品、非金属矿及制品三大产业,奠定了我国建材工业基础。
第二阶段,即从上世纪七十年代末到本世纪初,处于改革开放、从计划经济逐步向社会主义市场经济过渡的新时期。总体上看,技术进步以大量引进国外先进技术和设备,并在吸收消化基础上进行复制开发为主。例如:新型干法生产线,纸面石膏板生产线、岩棉生产线、玻纤池窑拉丝生产线,玻璃钢化加工技术与装备,石材加工技术与设备,大吨位全自动陶瓷压砖机,建筑陶瓷生产线,利用煤矸石、页岩生产空心砖生产线等等。对这些先进技术的消化吸收全面提升了我国建材产业技术水平。与此同时,自主创新在第一阶段积累的基础上,收获了中国洛阳浮法技术,中国硫铝酸盐系列水泥,抗碱玻纤,玻璃纤维增强水泥等一系列对行业发展产生重大影响的成果。
第三阶段,党的十六大以来至今。在科学发展观的指引下,在改革开放二十多年发展的基础上,通过原始创新、集成创新和引进吸收消化再创新,各个产业都取得了一批具有国际先进水平的重大科技成果。2001至2006年建筑材料行业共获得国家科技进步一等奖2项、二等奖11项,国家科技发明二等奖3项。我国建材工业进入自主创新发展的新时期。
1. 新型干法水泥技术
从上世纪90年代开始,我国水泥工业的科技发展以新型干法生产技术为主导。在吸收消化的基础上,自主开发技术与装备开始取得重大发展。特别是进入21世纪后,自主创新在预分解窑节能煅烧、大型原料均化、节能粉磨、自动控制和环境保护等方面从工艺设计到装备制造取得一系列达到世界先进水平的重大成果。这些成果包括:
n 天津水泥设计研究院“新型干法水泥生产关键技术与装备开发及工程化应用”(2003年度国家科技进步二等奖);
n 武汉理工大学“水泥回转窑动态检测和调整技术”(2003年度国家技术发明二等奖);
n 中材国际工程股份有限公司“水泥窑预热预分解系统集成优化和工程应用”(2005年度国家科技进步二等奖)。
n 中材国际工程股份有限公司“新型干法窑预分解系统集成优化与工程应用”(2004年度建材行业科技进步一等奖);
n 天津水泥设计研究院“10000t/d水泥熟料生产线破碎装备的研制与应用”(2005年度建材行业科技进步一等奖);
n 合肥水泥研究设计院“N——TGD大高度钢丝胶带高效提升机开发与应用”(2005年度建材行业科技进步一等奖);
n 合肥水泥研究设计院“KXT科氏力秤煤粉计量与控制系统研制及应用”(2006年度建材行业科技进步一等奖);
n 天津水泥设计研究院“TC型液压大型充气梁篦式冷却机”, “TRP140/1400大型辊压机”,“工业厂房微机辅助结构设计集成系统在水泥工业上的应用”(2004年度建材行业科技进步二等奖);
n 合肥水泥研究设计院“辊压机节能粉磨技术”(2004年度建材行业科技进步二等奖);
n 天津水泥设计研究院“水泥窑尾新型行喷脉冲袋收尘器的开发与应用”(2005年度建材行业科技进步二等奖);
n 重庆齿轮箱有限责任公司“JS160中心传动磨机减速机”(2005年度建材行业科技进步二等奖);
n 天津水泥设计研究院“TRM3131S型矿渣辊磨的研制”(2006年度建材行业科技进步二等奖);
这些自主创新成果代表了我国新型干法水泥技术的先进水平和核心竞争力。天津水泥设计研究院、南京水泥设计研究院、合肥水泥研究设计院和海螺集团等单位为我国水泥工业的科技进步和产业结构调整做出了重大贡献。中国新型干法水泥技术与装备的发展使单位生产能力的投资额大幅降低,在国内促进了新型干法水泥的大发展和产业结构调整。我国新型干法生产线从2000年的109条发展到2006年底的近700条。其中,代表世界上最先进、最大规模的10000t/d生产线4条。4000~6000t/d规模生产线的装备国产化程度高达90%。
基于这些自主创新的成果,中国水泥技术、装备和工程总承包展现出强大的竞争力,开始大规模进入国际市场。从2003年中材国际在欧洲夺取工程总承包项目,到2005年中国建材装备有限公司总承包阿联酋日产10000t/d水泥熟料生产线,再到2007年5月中材国际中标美国SCC4000t/d生产线总承包项目,中国新型干法水泥技术与装备名扬海外,工程总承包在欧洲、美洲、中东、独联体国家、东南亚等地区全面开花。
2. 中国洛阳浮法玻璃技术
上世纪80年代自主开发成功的“中国洛阳浮法技术”经过二十多年的发展积淀,终于在近年取得重大突破。中国洛阳浮法玻璃集团率先攻克19~25mm超厚优质浮法玻璃生产技术,填补国内空白。再接再厉,洛玻集团历经数年,攻克了大幅度调整拉引量、稳定液流、逐级等i值均匀拉薄、三相临界线控制、准光学玻璃质量熔化等关键技术,开发出浮法技术生产电子工业用0.55mm、0.70mm超薄浮法玻璃产品,形成了具有完全自主知识产权的生产工艺与技术,产品质量达到国外同类产品的先进水平,成本低于进口产品,为提高我国电子信息材料产业的竞争力作出了重要贡献。该成果获得 2004年度建材行业科技进步一等奖,2006年度国家科技进步一等奖。
与此同时, 在浮法玻璃生产大型化方面,秦皇岛玻璃工业研究设计院和中国建材国际工程公司都取得重大进展,秦皇岛玻璃工业研究设计院“热端大型化和控制系统技术开发在900t/d浮法玻璃生产线工程的应用” 获2006年度建材行业科技进步一等奖。
超厚、超薄浮法玻璃和大型浮法玻璃生产技术,大大提高了世界三大浮法技术之一的“中国洛阳浮法”在国际上的地位和竞争力。秦皇岛玻璃工业研究设计院2005年出口350t/d浮法玻璃生产线到乌克兰,标志着中国洛阳浮法技术成功打入欧洲市场。中国建材国际工程公司向印尼、沙特、伊朗等国分别出口500t/d~900t/d浮法生产线,中国洛阳浮法玻璃集团出口阿尔及利亚600t/d浮法生产线等,都充分反映了自主创新的中国洛阳浮法技术与装备在国际市场上已占据重要地位。
3. 玻璃深加工技术
玻璃表面改性是玻璃深加工技术的发展前沿。中国耀华玻璃集团在国内率先开发浮法生产在线低辐射玻璃镀膜技术,通过集成创新,在浮法玻璃质量控制、膜层组分、结构和性能的设计、在线镀膜和产品质量的监控与测评等关键软硬件技术上取得突破,低辐射玻璃产品质量达到国际先进水平,成本显著降低,为我国建筑节能的推进提供了支撑。该成果获2004年度建材行业科技进步一等奖及2005年度国家科技进步二等奖。在此基础上,中国耀华玻璃集采用化学气相沉积方法开发在线镀膜生产自洁净玻璃技术并获得成功。与此同时,国内浙江大学、武汉理工大学等高校、一些院所和企业,相继开发在线和离线镀膜技术并获得成功,为我国建筑节能玻璃门窗和幕墙的发展提供了必要条件。武汉理工大学和三峡新型建材股份有限公司合作开发的“高活性TiO2薄膜光催化自洁净玻璃”,获2004年度建材行业技术发明二等奖。中国科学院中科纳米技术工程中心有限公司等单位自主开发生产的自清洁玻璃,已用于国家大剧院的屋面工程。
4. 建筑与卫生陶瓷生产技术
我国建筑与卫生陶瓷工业的发展令世界瞩目。在数百条生产线的引进和消化吸收基础上,我国建筑与卫生陶瓷生产技术已开始进入自主开发阶段,在生产线的机械化、自动化、大型化等方面开始走在世界前列。例如25t ~ 100t间歇式球磨机系列,内宽2.6m,长336m的辊道窑,世界最大规模的日产5000m2的抛光生产线,二次布料机以及“魔术师布料系统”,干法磨边机和新型节能刮平粗抛机等自主创新成果。特别是广东科达机电股份有限公司和佛陶集团力泰机械有限公司开发的大吨位液压全自动陶瓷压砖机系列,最高吨位达7800t,已达到或超过日本、德国、意大利公司的水平,打破了国外在大吨位陶瓷压砖机领域的垄断局面,不仅在国内全面取代进口产品,而且已大量出口国外。该成果获2004年度建材行业科技进步一等奖。
在新型墙地砖产品开发方面,中国的抛光技术独树一帜,形成中国特色技术,包括超大规格的瓷质抛光砖,抛光砖纳米防污材料与技术,以及采用微晶玻璃技术、甜釉技术、自然纹理布料技术等开发的原创技术和高档装饰产品。杭州诺贝尔集团有限公司在国内率先从事无锆镁质高白瓷质砖块的研发,成功解决了普通超白瓷质砖(含锆配方)放射性污染问题,该成果获2006年度建材行业科技进步二等奖。
在卫生洁具领域,唐山惠达集团从手工操作到立浇线生产,从倒焰窑到燃煤燃油隔焰窑再到燃气隧道窑,从锅炉暖气供热到推广热风炉技术,从模仿国外先进技术到创新,走出了一条自主创新的宽广大道。惠达自主研发出内径50mm(国际标准12 mm)的大水道、全挂釉座便器,拥有自主知识产权的纳米自洁釉卫生洁具等产品,享誉国际名牌林立的国内外市场。惠达集团成为全国建筑卫生陶瓷行业首家集中国驰名商标、中国名牌产品、国家免检产品称号于一身的企业。“惠达”已成为国家商务部“重点培育和发展的中国出口名牌”。
5. 玻璃纤维池窑拉丝技术
1990年我国引进先进池窑拉丝技术,并在此基础上开展了消化吸收工作。在南京玻璃纤维研究院、山东泰山玻纤、浙江巨石集团等单位的努力下,我国池窑拉丝生产线规模从5000t/年逐步发展到当前世界最大规模的120000t/年。这种发展不是简单的翻版或几何放大,而是在消化吸收基础上的再创新。在无碱池窑设计、4000孔大漏板制造、废气余热利用、废丝回收利用和产品质量控制技术等许多方面形成具有自主知识产权的系列专有技术,装备国产化率达到90%以上。继南京玻璃纤维设计研究院“玻璃纤维池窑拉丝技术与装备开发”项目获2001年度国家科技进步一等奖之后,山东泰山玻纤“高TEX数无碱无捻玻璃纤维直接纱的开发应用”项目获2002年度国家科技进步二等奖。巨石集团和泰山玻纤先后瞄准国际前沿技术,开发池窑纯氧燃烧技术,与空气助燃相比,纯氧燃烧不仅节约30%以上燃油,提高产品质量,还减少80%窑炉尾气排放,降低粉尘排放,实现氮氧化物零排放。除了采用先进的纯氧燃烧技术已外,我国节能环保型池窑拉丝技术发展正在开拓新路,中材科技和江苏九鼎集团共同开发的世界第一座万吨电熔池窑拉丝项目正在试运行。自主创新,使我国池窑拉丝技术的开发走在世界前列。
6. 玻璃钢新材料技术
玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢)是军民两用的先进材料,该行业技术创新一直保持着强劲的势头。通过消化吸收国外先进技术,我国纤维缠绕夹砂玻璃钢管道生产技术与装备已达到目前国外同类技术装备水平,生产线建设成本大大低于引进线成本,技术与装备不仅向发展中国家出口,而且向包括日本在内的发达国家出口。自主开发的玻璃钢缠绕技术从机械化到自动控制到多轴缠绕,解决了高技术产品制造的高难要求。近几年创新成果不断涌现。例如,
n 北京玻璃钢设计研究院“聚合物基复合材料液体成型技术及其应用研究”(2002年度国家科技进步二等奖);
n 哈尔滨玻璃钢研究设计院、大连理工大学、哈尔滨大学“高性能环氧树脂基体的研制及其在先进复合材料制备中的开发应用”(2004年度建材行业科技进步二等奖);
n 北京汽车玻璃钢有限公司“中温固化SMC及大型A级表面SMC部件规模化生产技术”、“快速固化SMC技术体系戌研发与应用”(2005年度建材行业科技进步二等奖);
n 武汉理工大学、新疆永昌“玻璃纤维增强定长缠绕夹砂顶管关键技术及应用”(2005年度建材行业科技进步二等奖);
n 中材科技“大型防腐平台的研制”(2005年度建材行业科技进步二等奖);
n 中材科技“高绝缘SMC技术及应用”(2006年度建材行业科技进步二等奖);
n 深圳市华达玻璃钢“SMC卫星天线反射面技术及应用” (2006年度建材行业科技进步二等奖)。
除了在民用领域取得丰硕成果以外,在国防领域,玻璃钢新材料的研发打破外国对我国的封锁,自主研发,取得了一大批包括为我国神州5号、6号飞船为代表的航空航天工程配套的重大成果,为我国科学技术发展做出了重要贡献。
7. 水泥基材料技术
虽然以硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥为主体的水泥基材料品种和性能在国内外都已标准化,以大幅度提高水泥性能为导向的深入研究在我国仍然热度不减。 武汉理工大学、湖北大学“高性能水泥基复合材料的研究及其工程应用开发”成果2001年获国家科技进步二等奖;中国建筑材料科学研究总院“高性能低热硅酸盐水泥(高贝利特水泥)”获2005年度建材行业技术发明二等奖和国家技术发明二等奖;济南大学“含钡硫铝酸盐水泥相组成及水化研究”获 2006年度建材行业科技进步二等奖。北京通达耐火技术公司“ G-17K水泥窑窑口用抗剥落浇注料”获得2005年度建材行业科技进步二等奖。 这些成果取得促进了相关产业的发展。
8. 混凝土与水泥制品技术
面向工程建设发展的混凝土与水泥制品的技术创新非常活跃。高效减水剂的发展和应用成为预拌混凝土技术发展的主线。矿渣、粉煤灰、火山灰质材料的超细化成就了高性能混凝土的发展。依托重大工程产生了一批先进成果。中国建筑材料科学研究院等七单位共同承担的科技部攻关项目“混凝土耐久性关键技术研究及工程应用”获2003年度国家科技进步二等奖。江苏建筑科学研究院“环保、节能型高性能混凝土外加剂的研究与应用”获2006年度国家科技进步二等奖;武汉理工大学“大跨度拱桥结构钢管高强膨胀混凝土制备技术及应用”获 2006年度建材行业技术发明一等奖;中国建筑材料科学研究总院“磨细钢渣粉作混凝土活性掺合料的应用研究”获 2006年度建材行业科技进步二等奖。除此以外,还有很多混凝土应用技术成果获得其他行业和省市的科学技术奖。例如东南大学等单位完成的“高性能水泥基建筑材料的性能及失效机理研究”获2006年度江苏省科技进步一等奖。
我国水泥制品行业自主创新也取得一批重要成果。江苏爱富希新型建材有限公司“建筑内外墙用高致密硅钙板”成果获得2006年度建材行业科技进步二等奖;建材机械制造企业研究开发的混凝土砌块成型机,加气混凝土切割机,预应力钢筒混凝土管、芯模振动制管技术与装备,预应力高强混凝土管桩技术与装备,大规格纤维水泥板压机等技术装备,或经济适用,或达到国际先进水平,产品和装备大量出口国外。在综合开发利用矿渣、粉煤灰等各种工业废渣和其他矿物材料,制备绿色环保和高性能混凝土等技术方面,我国水泥混凝土及其制品行业已走在国际同行前列,为我国节能、利废和环保做出了重要贡献。
9. 新型墙体材料技术
墙体材料革新随着国家墙改政策的落实,特别是首批全国170多个大中型城市的限时“禁实”和要求2010年所有城市全面“禁实”之后,发生了积极的变化。砖瓦行业大量利用页岩、煤矸石、粉煤灰等生产各种空心和实心烧结砖或非烧结砖,向绿色环保产业方向发展。在消化吸收国外先进技术的基础上,自行开发出有中国特色的硬塑和半硬塑挤出机,制砖的原料陈化、搅拌、挤出、切割、码坯和烧结技术及装备已实现大型化、自动化和成套化。双鸭山东方墙体工业有限责任公司开发的大断面现代化隧道窑,全内燃、超热值焙烧控制技术,有力地推动了我国综合利用煤矸石生产新型墙体材料的发展。西安墙体材料研究设计院的“节能型砖瓦隧道窑的研究和应用”成果获得2004年度建材行业科技进步二等奖;常州锅炉有限公司“蒸压加气混凝土切割机组的研制与开发”、福建海源自动化(建材)机械设备有限公司“HF1100型蒸压粉煤灰砖自动液压压砖机机组”等成果获得2005年度建材行业科技进步二等奖。这些先进技术与装备的发展支撑着我国墙体材料革新和建筑节能的发展。
从上世纪80年代初北京新型建筑材料总厂引进德国纸面石膏板生产技术开始,在消化吸收的基础上,经过二十多年的发展,我国石膏板生产技术终于获得重大的自主创新成果。山东泰和东新股份有限公司投资新建的江阴年产3000万平方米纸面石膏板生产线,是国内第一条全部采用电厂烟气脱硫石膏为原料的大型纸面石膏板生产线,制粉和石膏板干燥均采用燃煤一次换热直接烘干工艺,能耗低、热效高,属国际首创,每年可消化脱硫石膏30万吨。该成果不仅适合我国国情,而且是对电力行业减排和建材行业发展循环经济的贡献,对于提高石膏板产业节能环保水平具有重要的示范和推动作用。
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