仲劍初,寧桂玲(1.大連理工大學(xué)化工學(xué)院,遼寧大連116024;2.遼寧省硼鎂資源化工與新材料工程技術(shù)研究中心)
綜述與專(zhuān)論
從中國(guó)硼行業(yè)現(xiàn)狀看產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的緊迫性
仲劍初1,2,寧桂玲1,2
(1.大連理工大學(xué)化工學(xué)院,遼寧大連116024;2.遼寧省硼鎂資源化工與新材料工程技術(shù)研究中心)
通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外硼礦資源的分布及加工利用現(xiàn)狀的分析,從資源、技術(shù)、規(guī)模、市場(chǎng)和創(chuàng)新等角度出發(fā),剖析中國(guó)硼工業(yè)與國(guó)外硼工業(yè)的差距,探尋目前舉步維艱困境產(chǎn)生的原因。在資源、技術(shù)、規(guī)模存在差距的情況下,指出中國(guó)硼工業(yè)應(yīng)以創(chuàng)新為動(dòng)力,結(jié)合國(guó)家重大戰(zhàn)略需求進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí),才能使硼產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。
硼工業(yè);結(jié)構(gòu)調(diào)整;技術(shù)創(chuàng)新
近年來(lái),隨著國(guó)外硼化學(xué)品的大量進(jìn)口,中國(guó)的硼行業(yè)受到巨大沖擊,中國(guó)的基礎(chǔ)硼產(chǎn)品硼砂和硼酸的市場(chǎng)份額逐年下降,生產(chǎn)舉步維艱。產(chǎn)生這種狀況的原因是多方面的,既有資源品位低、生產(chǎn)技術(shù)落后和生產(chǎn)規(guī)模小的原因,也有經(jīng)營(yíng)理念和創(chuàng)新動(dòng)力不足的因素。筆者從資源、技術(shù)、規(guī)模、市場(chǎng)和創(chuàng)新等角度出發(fā),通過(guò)對(duì)中國(guó)硼行業(yè)現(xiàn)狀的分析,找出差距,提出解決硼行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的思路和方向。
1.1國(guó)外硼資源分布狀況
世界上擁有硼資源的國(guó)家和地區(qū)不多,硼資源主要分布在土耳其、美國(guó)、俄羅斯、智利和中國(guó)等國(guó)家。從大地構(gòu)造看,全球硼礦基本集中在環(huán)太平洋和地中海構(gòu)造帶內(nèi)。根據(jù)礦物的起源和地質(zhì)環(huán)境,可將含硼礦物分為三大類(lèi):1)與硅酸鹽和鐵氧化物等侵入巖有關(guān)的矽卡巖礦物;2)與海洋沉積有關(guān)的鎂氧化物;3)與大陸沉積和火山活動(dòng)有關(guān)的水合鈉鈣硼酸鹽。其中前兩類(lèi)代表性礦物為硅硼鈣石(datolite,俄羅斯)和纖維硼鎂石(szaibelyite,中國(guó)),第三類(lèi)代表性礦物包括硼砂(borax)、四水硼砂(kernite)、硬硼鈣石(colemanite)和鈉硼解石(ulexite),這類(lèi)礦物主要分布在土耳其、南美和美國(guó)。據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(U.S.Geological Survey)2013年統(tǒng)計(jì)資料顯示,目前世界硼礦儲(chǔ)量約為1.7億t(以B2O3計(jì),下同),儲(chǔ)量基礎(chǔ)約為4.1億t[1]。
土耳其是世界上硼資源儲(chǔ)量最多的國(guó)家之一,其硼的儲(chǔ)量約占世界硼儲(chǔ)量的60%,硼酸鹽礦藏主要分布在土耳其小亞細(xì)亞半島的安納托利亞高原的西部。土耳其主要的硼礦類(lèi)型有天然硼砂(tincal)、硬硼鈣石、鈉硼解石和白硼鈣石(priceite)。據(jù)土耳其Eti Maden公司介紹,土耳其幾種礦石總儲(chǔ)量為30億t,礦石中B2O3的平均品位高達(dá)25%[2]。據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局2013年統(tǒng)計(jì)資料介紹,土耳其硼資源儲(chǔ)量為6 000萬(wàn)t,儲(chǔ)量基礎(chǔ)為1.5億t[1]。
據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局2013年統(tǒng)計(jì)資料顯示,美國(guó)的硼資源儲(chǔ)量為4 000萬(wàn)t,儲(chǔ)量基礎(chǔ)為8 000萬(wàn)t[1]。1856年在美國(guó)加州首次發(fā)現(xiàn)了硼酸鹽礦,其后在20世紀(jì)的大半時(shí)間里加州一直占據(jù)著世界硼酸鹽生產(chǎn)的主導(dǎo)地位。美國(guó)的硼礦主要集中在加利福尼亞南部,重要的礦床及產(chǎn)地為克拉茂(Kramer)、死谷(Death Valley)和西爾斯湖(Searles Lake)等,其中以克拉茂最著名[2]??死退拦扰鸬V的形成與土耳其的硼礦床相似,均為晚第三紀(jì)構(gòu)造火山活動(dòng)期間在大陸盆地內(nèi)沉積形成??死鸬V是僅次于土耳其柯卡(Kirka)礦的第二大硼酸鈉礦,B2O3品位高達(dá)25%,主要硼礦物為硼砂和四水硼砂,其次為賦存于主礦層之上和之下的鈉硼解石和硬硼鈣石。
南美是世界上硼資源儲(chǔ)量較多的地區(qū)之一,其硼礦主要分布在智利、阿根廷、玻利維亞和秘魯?shù)葒?guó),沿安第斯山脈形成一個(gè)礦帶。在智利、阿根廷、玻利維亞和秘魯4國(guó)交界處885 km長(zhǎng)的地帶上分布有40多個(gè)硼礦床,含硼礦物主要為鈉硼解石和硼砂,平均品位在20%以上。智利的硼資源儲(chǔ)量為3 500萬(wàn)t[1],主要為鈉硼解石礦,礦床分布在智利北部與玻利維亞和阿根廷交界處。較大的鈉硼解石礦有蘇里萊干鹽湖(Salar de Surire)。蘇里萊干鹽湖的鈉硼解石平均品位為25%,礦石儲(chǔ)量高達(dá)10億t[2]。
據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局2013年統(tǒng)計(jì)資料顯示,俄羅斯的B2O3儲(chǔ)量為4 000萬(wàn)t,儲(chǔ)量基礎(chǔ)為1億t,僅次于土耳其,與美國(guó)并列第二[1]。1946年在俄羅斯遠(yuǎn)東的濱海邊疆區(qū)達(dá)利涅戈?duì)査箍耍―alnegorsk)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)大型硅硼酸鹽礦床。達(dá)利涅戈?duì)査箍说牡V床為鈣矽卡巖型,主要礦物包括硅硼鈣石、硅灰石、石榴石、石英、方解石和鈣鐵輝石等,礦石中B2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%~16%。該礦自1959年開(kāi)始開(kāi)采,是目前俄羅斯最大的商業(yè)硼礦物基地[2]。
1.2國(guó)外硼資源利用現(xiàn)狀[2]
土耳其生產(chǎn)的硼化工產(chǎn)品主要是硼砂和硼酸。硼砂生產(chǎn)的原料為天然硼砂礦,通過(guò)物理方法可將天然硼砂富集到B2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32%和48%,因此加工成本較低,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力很強(qiáng)。目前,五水硼砂年產(chǎn)量達(dá)100萬(wàn)t,單套裝置規(guī)模達(dá)到20萬(wàn)t/a以上。硼酸生產(chǎn)以高砷含量的硬硼鈣石為原料,以硫酸為浸取分解劑。在90℃下,將硬硼鈣石用硫酸浸取,浸取后的料漿過(guò)濾分離后,母液中主要含硼酸,采用真空蒸發(fā)結(jié)晶器結(jié)晶獲得硼酸。硼酸年產(chǎn)量為35萬(wàn)t,單套裝置規(guī)模達(dá)到12萬(wàn)t/a以上。
美國(guó)硼砂集團(tuán)是英國(guó)力拓礦業(yè)集團(tuán)(Rio Tinto Minerals)的全資子公司,是世界最大的精制硼酸鹽生產(chǎn)商。在克拉茂礦附近,公司建有工廠加工礦石生產(chǎn)硼酸和硼砂,廠區(qū)內(nèi)還生產(chǎn)無(wú)水硼酸鈉和硼酐。硼酸生產(chǎn)線(xiàn)使用高品位的四水硼砂礦作為原料,采用硫酸分解的工藝生產(chǎn),硼酸單套裝置規(guī)模為20萬(wàn)t/a。硼砂生產(chǎn)線(xiàn)使用高品位的硼砂礦和四水硼砂作為原料,采用簡(jiǎn)單的物理分離和純化技術(shù)生產(chǎn)五水硼砂,單套裝置規(guī)模達(dá)到20萬(wàn)t/a以上。
Quiborax公司是智利唯一的硼產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè),也是南美最大的硼酸鹽生產(chǎn)廠家之一。該公司以品位為25%以上的鈉硼解石礦為原料,采用硫酸分解工藝生產(chǎn)硼酸。單套裝置規(guī)模達(dá)到13萬(wàn)t/a以上,生產(chǎn)設(shè)備和工藝先進(jìn)。
綜上所述,國(guó)外硼礦資源品位高、資源優(yōu)勢(shì)明顯、基礎(chǔ)硼產(chǎn)品硼酸和硼砂的生產(chǎn)工藝先進(jìn)、產(chǎn)品質(zhì)量好、規(guī)模效益高,具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性。
2.1中國(guó)硼資源分布狀況[2]
中國(guó)西藏的天然硼砂在歷史上就享譽(yù)世界,由于受交通條件的限制,不能滿(mǎn)足國(guó)家國(guó)防和經(jīng)濟(jì)建設(shè)大規(guī)模發(fā)展的需求。建國(guó)后,經(jīng)過(guò)地質(zhì)人員的辛勤努力,在全國(guó)13個(gè)省和自治區(qū)都發(fā)現(xiàn)了含硼礦物。截至2004年底,已探明的硼礦資源儲(chǔ)量為58 668萬(wàn)t,B2O3組分儲(chǔ)量為5 040萬(wàn)t,位居世界第四位。
遼寧省探明的B2O3組分儲(chǔ)量為2 873萬(wàn)t,占全國(guó)儲(chǔ)量的57%,保有B2O3儲(chǔ)量為2 603萬(wàn)t,占全國(guó)儲(chǔ)量的56%。遼寧鳳城翁泉溝硼礦區(qū)是中國(guó)最大的硼礦,B2O3組分儲(chǔ)量為2 185萬(wàn)t,硼的綜合品位(B2O3)為7.23%。遼寧省大型和特大型硼礦區(qū)已探明B2O3儲(chǔ)量見(jiàn)表1。
表1 遼寧硼礦類(lèi)型及儲(chǔ)量
青海省的硼資源儲(chǔ)量居全國(guó)第二位,已知礦產(chǎn)地35處,歸并為10處礦床。大型礦床有大柴旦湖、小柴旦湖、一里坪、西臺(tái)吉乃爾湖和察爾汗鹽湖5處,中型礦床1處(東臺(tái)吉乃爾湖),小型礦床4處。累計(jì)探明B2O3儲(chǔ)量為1 174.1萬(wàn)t,其中固體礦為462.1萬(wàn) t、液體礦為 712萬(wàn) t。保有 B2O3儲(chǔ)量為1 155.2萬(wàn)t,其中固體礦為450.4萬(wàn)t、液體礦為704.8萬(wàn)t。硼礦床集中分布在柴達(dá)木盆地內(nèi)流區(qū),主要為鹽湖沉積型、鈉硼解石和柱硼鎂石(pinnoite,MgB2O4·15H2O)為主的硼礦床。大柴旦湖硼礦床是青海最大的硼礦床,累計(jì)探明儲(chǔ)量 (以B2O3計(jì))在630萬(wàn)t以上,約占全國(guó)儲(chǔ)量的12.5%,其B2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%~14%,最高達(dá)31%。
西藏地區(qū)擁有的硼儲(chǔ)量在全國(guó)是最多的,但能計(jì)入資源的硼儲(chǔ)量居全國(guó)第三位。西藏地區(qū)的固體硼礦由鹽湖沉積而成。班戈湖-色林錯(cuò)硼礦是天然硼砂礦床,屬大型貧硼礦床,大多數(shù)為B2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%~1.5%的表外硼礦,局部富集有硼砂礦體,B2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%~35%。阿里地區(qū)革吉縣扎倉(cāng)茶卡以庫(kù)水硼鎂石(kurnakorite,Mg2B6O11·15H2O)為主,其次為柱硼鎂石和鈉硼解石,以及少量多水硼鎂石(inderite,Mg2B6O11·15H2O)。在聶爾錯(cuò)湖區(qū)改則縣的吉布茶卡湖區(qū)也發(fā)現(xiàn)了同類(lèi)硼礦床。目前已探明的儲(chǔ)量:扎倉(cāng)茶卡礦B2O3儲(chǔ)量為137.6萬(wàn)t;B2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥30%的富礦125萬(wàn)t(以B2O3計(jì))。聶爾錯(cuò)湖區(qū)為中型礦,吉布茶卡為小型礦。在改則縣倉(cāng)木錯(cuò)湖區(qū)發(fā)現(xiàn)了以鈉硼解石礦為主的硼礦床,已探明B2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥20%的鈉硼解石礦儲(chǔ)量為230萬(wàn)t,累計(jì)探明B2O3儲(chǔ)量達(dá)161.87萬(wàn)t。
2.2中國(guó)硼資源利用現(xiàn)狀[2]
由于中國(guó)硼鎂石資源主要是低品位硼鎂礦,共生礦多為鎂的硅酸鹽或碳酸鹽,因此基本上是以纖維硼鎂石為原料采用碳?jí)A法分解硼礦制造硼砂。碳?jí)A法是用Na2CO3和CO2反應(yīng)劑在加壓(0.6~1.0 MPa)條件下于130~140℃與硼礦粉反應(yīng),反應(yīng)結(jié)果硼轉(zhuǎn)化為Na2B4O7,礦石中可反應(yīng)的鎂轉(zhuǎn)化為碳酸鎂。其缺點(diǎn)是礦石需要焙燒、生產(chǎn)過(guò)程排出大量硼泥、反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。硼砂單套裝置規(guī)模在1萬(wàn)~3萬(wàn)t/a。
中國(guó)的硼酸生產(chǎn)主要以高品位的遼寧和青藏硼鎂礦為原料,采用硫酸分解的“一步法”生產(chǎn)。由于硼鎂礦中硼鎂分離的問(wèn)題,導(dǎo)致這種工藝生產(chǎn)成本較高、產(chǎn)品質(zhì)量較低?!耙徊椒ā币?guī)模較小,單套裝置規(guī)模普遍在2 000~5 000 t/a。近些年來(lái),在山東等地建設(shè)了一些單套裝置規(guī)模為2.5萬(wàn)t/a的 “二步法”硼酸生產(chǎn)線(xiàn),主要以進(jìn)口的五水硼砂為原料,采用硝酸復(fù)分解反應(yīng)生產(chǎn)硼酸和硝酸鈉。
2.3中國(guó)硼產(chǎn)業(yè)的差距及結(jié)構(gòu)調(diào)整的必要性
通過(guò)上述介紹可知:國(guó)外的硼砂和硼酸產(chǎn)品,主要以高品位的天然硼砂礦、硬硼鈣石礦和鈉硼解石礦為原料,采用大型先進(jìn)的設(shè)備和裝置進(jìn)行生產(chǎn)。土耳其和美國(guó)五水硼砂單套裝置規(guī)模達(dá)到20以上,硼酸單套裝置規(guī)模也達(dá)到10萬(wàn)~20萬(wàn)t/a。硼礦原料露天機(jī)械化開(kāi)采,生產(chǎn)自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量高,具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
中國(guó)硼砂和硼酸的生產(chǎn)主要以品位較低的硼鎂礦為原料,采用較為復(fù)雜的工藝和低效的設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。硼酸單套裝置規(guī)模低于5 000 t/a,硼砂單套裝置規(guī)模低于3萬(wàn)t/a。生產(chǎn)自動(dòng)化程度低、工藝設(shè)備落后、工藝路線(xiàn)長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量差,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)。
目前世界硼產(chǎn)品的年消耗量為450萬(wàn)t,亞洲是最大的市場(chǎng)。在世界硼產(chǎn)品市場(chǎng)方面,土耳其Eti Maden公司的基礎(chǔ)硼產(chǎn)品市場(chǎng)占有率已達(dá)到45%~50%,計(jì)劃將來(lái)將市場(chǎng)份額擴(kuò)大至75%~80%,這將進(jìn)一步使中國(guó)基礎(chǔ)硼產(chǎn)品的市場(chǎng)份額下降。
從近10年國(guó)產(chǎn)硼砂和硼酸在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額的變化可以看出中國(guó)基礎(chǔ)硼產(chǎn)品的劣勢(shì)。表2和表3是近10年中國(guó)基礎(chǔ)硼產(chǎn)品市場(chǎng)變化情況。從表2可以看出,2006年至2014年,國(guó)產(chǎn)硼酸產(chǎn)品的市場(chǎng)份額基本維持在50%左右,近年來(lái)市場(chǎng)份額稍高于50%是因?yàn)樯綎|等地硝酸“兩步法”硼酸的產(chǎn)量增大的原因。硫酸“一步法”硼酸的市場(chǎng)份額實(shí)際是下降的,只占市場(chǎng)份額的20%左右。
表2 近10年中國(guó)硼酸產(chǎn)量、進(jìn)口量及表觀消費(fèi)量 萬(wàn)t
表3 近10年中國(guó)硼砂產(chǎn)量、進(jìn)口量及表觀消費(fèi)量 萬(wàn)t
國(guó)產(chǎn)硼砂的市場(chǎng)份額變化更能說(shuō)明中國(guó)硼產(chǎn)業(yè)形勢(shì)的嚴(yán)峻性。由表3可以看出,近10年中國(guó)十水硼砂的年產(chǎn)量在2007年達(dá)到峰值38萬(wàn)t以后逐年下降,2014年已降至23萬(wàn)t,市場(chǎng)份額也由2005年的53.6%降至2014年的18.7%。
更為嚴(yán)峻的是,2015年在進(jìn)口硼酸和硼砂產(chǎn)品的低價(jià)沖擊下,中國(guó)基礎(chǔ)硼產(chǎn)品生產(chǎn)廠家停工率接近40%,而且還有進(jìn)一步加劇的趨勢(shì)。通過(guò)上述硼資源、生產(chǎn)技術(shù)和市場(chǎng)份額的對(duì)比分析,中國(guó)基礎(chǔ)硼產(chǎn)品與國(guó)外同行業(yè)相比存在以下差距。
1)資源品位差距。美國(guó)硼礦品位一般在25%以上,儲(chǔ)量超過(guò)4 000萬(wàn)t(以B2O3計(jì),下同);土耳其硼礦品位平均在25%以上,儲(chǔ)量超過(guò)6 000萬(wàn)t;南美硼礦品位在25%左右,儲(chǔ)量為4 000萬(wàn)t以上。對(duì)比之下,中國(guó)硼礦經(jīng)過(guò)近50年的開(kāi)采,品位逐年下降,大部分硼礦品位低于12%,遼寧地區(qū)用于生產(chǎn)硼酸品位在18%以上的硼礦不超過(guò)300萬(wàn)t,而大量以硼鐵礦形式存在的硼礦資源品位只有5%~7%。
2)規(guī)模效益差距。美國(guó)硼砂集團(tuán)硼酸及硼酸鹽產(chǎn)量為60萬(wàn)~80萬(wàn)t/a,土耳其Eti Maden公司五水硼砂產(chǎn)量達(dá)100萬(wàn)t/a、硼酸產(chǎn)量達(dá)35萬(wàn)t/a,俄羅斯安納戈麥?zhǔn)?伯爾公司硼酸產(chǎn)量為10萬(wàn)t/a,智利Quiborax公司硼酸產(chǎn)量為10萬(wàn)t/a。中國(guó)有硼砂生產(chǎn)企業(yè)30余家,合計(jì)生產(chǎn)能力為50萬(wàn)t/a以上,平均生產(chǎn)能力不足2萬(wàn)t/a,而產(chǎn)量在1萬(wàn)t/a以上企業(yè)不到20家,這些企業(yè)主要分布在遼寧、吉林、西藏、青海等地。中國(guó)硼酸企業(yè)規(guī)模也普遍偏小,總生產(chǎn)能力為20萬(wàn)t/a以上,平均生產(chǎn)能力不足5000t/a。
3)產(chǎn)品質(zhì)量差距。因?yàn)榕鸬V品位、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)自動(dòng)化程度和管理方法等方面的差異,中國(guó) “兩硼”產(chǎn)品純度和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性要低于進(jìn)口產(chǎn)品。在硼精細(xì)化學(xué)品和含硼材料方面,中國(guó)雖有40余種產(chǎn)品,但主要集中在高能耗和低端的產(chǎn)品領(lǐng)域,與美國(guó)、日本、德國(guó)、意大利和俄羅斯等國(guó)相比還有不小的差距。美國(guó)的含硼產(chǎn)品品種較為齊全,已達(dá)到150種以上;日本是一個(gè)硼資源匱乏的國(guó)家,全靠進(jìn)口含硼原料,但其硼化物品種達(dá)近百種;德國(guó)在六方氮化硼、碳化硼等方面技術(shù)先進(jìn),意大利在核級(jí)硼酸領(lǐng)域具有優(yōu)勢(shì),俄羅斯在有機(jī)硼和立方氮化硼等領(lǐng)域世界領(lǐng)先。中國(guó)硼行業(yè)由于受資源種類(lèi)和品位的限制,基礎(chǔ)硼產(chǎn)品欲從技術(shù)、生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品質(zhì)量方面獲得突破十分困難,在硼精細(xì)化學(xué)品領(lǐng)域也處于粗放加工階段,因此行業(yè)發(fā)展必須轉(zhuǎn)變思路,以創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。
通過(guò)前面的分析可知目前中國(guó)硼產(chǎn)業(yè)舉步維艱的原因是多方面的。國(guó)家“十三五”規(guī)劃大力提倡創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、產(chǎn)業(yè)升級(jí),因此硼行業(yè)也遇到了較好的發(fā)展機(jī)遇。在這種創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、產(chǎn)業(yè)升級(jí)的大環(huán)境下,尋找硼行業(yè)的出路以及如何做至關(guān)重要。
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí),應(yīng)以市場(chǎng)為導(dǎo)向,結(jié)合國(guó)家重大戰(zhàn)略需求,實(shí)施產(chǎn)、學(xué)、研、融相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系建設(shè)戰(zhàn)略,才能實(shí)現(xiàn)行業(yè)的產(chǎn)品、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。
新能源是中國(guó)“十三五”期間重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一,核能是其中的一個(gè)主要領(lǐng)域。中國(guó)未來(lái)核電的發(fā)展將十分迅猛,因此核用含硼材料的需求量將大增。中國(guó)現(xiàn)有核電站均使用俄羅斯或意大利的進(jìn)口核電硼酸,但外方相關(guān)技術(shù)保密。這種涉及國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略核心問(wèn)題方面,迫切需要解決高端硼材料生產(chǎn)的技術(shù)問(wèn)題,需要開(kāi)發(fā)國(guó)有化核電高純硼酸。大連理工大學(xué)近10年來(lái)開(kāi)發(fā)了多種高純硼酸生產(chǎn)技術(shù),包括螯合結(jié)晶法、硼酸酯水解法、相轉(zhuǎn)化法等,其中大連理工大學(xué)開(kāi)發(fā)的基于相轉(zhuǎn)化的硼酸酯水解制備核電級(jí)高純硼酸技術(shù)已經(jīng)通過(guò)中試階段,進(jìn)入工業(yè)化試驗(yàn)階段。由于核級(jí)硼酸的開(kāi)發(fā)符合國(guó)家重大發(fā)展戰(zhàn)略需求,該項(xiàng)目獲得了國(guó)家工信部強(qiáng)基項(xiàng)目支持。
高科技領(lǐng)域是中國(guó)今后結(jié)構(gòu)調(diào)整的重點(diǎn)戰(zhàn)略發(fā)展方向。氮化硼具有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕、耐高溫、耐輻射,良好的透波性、電熱性,以及高強(qiáng)度、高模量等力學(xué)性能,傳統(tǒng)的磨具材料、道具材料、封裝材料、涂料等在國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的高科技領(lǐng)域如航空航天、國(guó)防、電子等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。由于氮化硼顆粒材料的合成方法對(duì)條件要求苛刻,目前中國(guó)生產(chǎn)的氮化硼結(jié)晶度低、粒度小、純度低、品質(zhì)差,影響在高科技領(lǐng)域(航空發(fā)動(dòng)機(jī)、戰(zhàn)機(jī)等)的應(yīng)用,因此簡(jiǎn)單易行的氮化硼顆粒材料的合成方法成為熱點(diǎn),也是硼行業(yè)今后要重點(diǎn)發(fā)展的方向。
循環(huán)發(fā)展和綠色工業(yè)是“十三五”期間的重點(diǎn)發(fā)展方向之一,在硼行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整過(guò)程中,體現(xiàn)在減少環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用和綜合利用。結(jié)合新能源技術(shù),大連理工大學(xué)與俄羅斯的大學(xué)合作,利用俄羅斯等離子體技術(shù)優(yōu)勢(shì),在成功實(shí)現(xiàn)以油頁(yè)巖為原料生產(chǎn)玻璃纖維的基礎(chǔ)上,根據(jù)硼泥組成與礦渣組成的相近性,開(kāi)發(fā)以硼礦渣(包括硼泥、鐵尾礦渣等)為原料,通過(guò)等離子體法制備礦物棉的生產(chǎn)技術(shù)。
“十三五”開(kāi)局之際,中國(guó)硼產(chǎn)業(yè)在結(jié)合國(guó)家重大戰(zhàn)略需求、以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)為動(dòng)力、實(shí)現(xiàn)行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的過(guò)程中,技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)分兩步走:1)對(duì)有一定技術(shù)積累的技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)一步加大科技投入,力爭(zhēng)在“十三五”期間有所突破,達(dá)到以點(diǎn)帶面的作用,為中國(guó)硼產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整起到引導(dǎo)作用,如硼礦綜合利用、無(wú)定型硼粉、六方氮化硼、硼10酸、核級(jí)硼酸、生態(tài)硼肥、高端碳化硼等;2)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行行業(yè)整合,做強(qiáng)做大企業(yè),做一些有前瞻性的規(guī)劃,進(jìn)行必要的技術(shù)積累,保證未來(lái)硼產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
通過(guò)政府職能部門(mén)的政策引導(dǎo)、行業(yè)協(xié)會(huì)的頂層設(shè)計(jì),企業(yè)、高校和研究院所應(yīng)搭建產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,充分利用創(chuàng)新聯(lián)盟平臺(tái)技術(shù)創(chuàng)新的引領(lǐng)和支撐作用,凝聚行業(yè)共識(shí),促進(jìn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
在中國(guó)硼行業(yè)發(fā)展面臨機(jī)遇與挑戰(zhàn)的關(guān)鍵時(shí)期,政府相關(guān)職能部門(mén)的正確引導(dǎo)、行業(yè)協(xié)會(huì)的頂層設(shè)計(jì),對(duì)凝聚行業(yè)共識(shí)、促進(jìn)行業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。倡導(dǎo)企業(yè)、高校和研究院所組建產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的引擎。在創(chuàng)新聯(lián)盟的架構(gòu)內(nèi),立足科學(xué)發(fā)展、結(jié)合國(guó)家重大需求、圍繞轉(zhuǎn)變?cè)鲩L(zhǎng)方式,調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排等主題,集中力量加以突破,來(lái)提升硼產(chǎn)業(yè)的發(fā)展動(dòng)力和核心競(jìng)爭(zhēng)力。
[1]U.S.Department of the Interior,U.S.Geological Survey.Mineral commodity summaries 2013[M].Reston,Virginia:U.S.Geological Survey,2013:32.
[2]全躍.硼及硼產(chǎn)品研究與進(jìn)展[M].大連:大連理工大學(xué)出版社,2008.
聯(lián)系方式:ninggl@dlut.edu.cn
The urgency for reshaping China′s boron industry structure on its current situation
Zhong Jianchu1,2,Ning Guiling1,2
(1.School of Chemical Engineering,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China;2.Liaoning Provincial Chemical Process and Advanced Materials Research Center on B&Mg Natural Resources)
Based on the analysis of the distribution of boron mineral resources in China and abroad and the status of its processing and utilization,the difference between China′s and foreign boron industries was found from the aspects of resources,technology,scale,market,and innovation,and the problems faced by China′s boron industry were also discussed.In the case of resource,technology and scale,China′s boron industry should be developed to carry out structural adjustment and product upgrading based on innovation as the driving force and combined with the state strategic needs,so as to realize the boron industry′s sustainable development.
boron industry;structural adjustment;technological innovation
TQ128
A
1006-4990(2016)03-0001-04
2015-12-25
仲劍初(1964—),男,博士,副教授,研究方向?yàn)榈V產(chǎn)資源綜合利用及精細(xì)無(wú)機(jī)化學(xué)品合成,發(fā)表論文60余篇。
寧桂玲(1958—),博士,教授,博導(dǎo)。