新闻纵深丨“织”出国旗的小石头,如何变身大产业
8月1日,在中纤新材料科技(承德)有限公司,我省首个连续玄武岩纤维深加工项目正式投产,有望打造出一个百亿级新产业。
8月1日,航拍中纤新材料科技(承德)有限公司所在的围场储能装备制造产业园区。河北日报记者 李佳泽摄
不久前,嫦娥六号完成月背“挖土”,携带的“石头版”五星红旗,让很多人第一次认识了玄武岩纤维这种神奇材料,也了解了“点石成金”的玄武岩所拥有的广阔产业前景。
华北是中国玄武岩相对集中的地区之一,我省张家口、承德一带的玄武岩资源尤其丰富优质。
立足资源优势,河北如何将其转化为产业优势?“织”出国旗的小石头,怎样才能延伸出更长的产业链?
■ 从石料到材料,价值提升千倍
8月1日11时18分,在中纤新材料科技(承德)有限公司(以下简称中纤科技)拉丝车间,一束金灿灿的细丝自玄武岩连续纤维拉丝单元炉底部漏板漏下。这些细丝,就是前段时间因“石头版”国旗走红的新材料——玄武岩纤维。
半小时后,一卷连续玄武岩纤维加工完成,这标志着我省首个连续玄武岩纤维深加工项目正式投产。
玄武岩纤维布、玄武岩纤维毡、玄武岩纤维复合材料……接下来,中纤科技的多个玄武岩项目将陆续投产,有望打造出一个百亿级新产业。
中纤科技,由承德新鼎矿业有限公司投资成立。从卖石头到卖材料,这家企业为何布局玄武岩全产业链?
绿草如茵、繁花点点、小径蜿蜒、凉亭古朴……登上围场山湾子乡舍土沟山顶,宛如来到一个山体公园。
“这是全国唯一的玄武岩国家级绿色矿山,远处裸露的黑色岩体就是玄武岩矿,脚下小路铺的是玄武岩石板,路基垫的是玄武岩砂石料。”承德新鼎矿业有限公司生产负责人邵乃杰介绍。
河北境内的玄武岩,是国内地层最古老、数量最多、种类最全的玄武岩群之一。张家口、承德一带的玄武岩资源尤其丰富优质。经初步探测,仅在围场,玄武岩矿储量就在百亿吨以上。
由于质地坚硬、抗腐蚀性强,玄武岩成为建设公路、铁路、机场跑道最好用的砂石料。新鼎矿业早期开采的玄武岩矿石,大多被破碎成砂石料出售。“最低时,每吨砂石料只卖40元。”邵乃杰说,好资源没卖出好价钱。
2013年,新鼎矿业建成玄武岩饰面石材生产线,年产各种饰面石材400万平方米。换算成吨,每吨卖到500元左右,价格增长10多倍。
但新鼎矿业并没有满足。由于饰面石材矿石利用率只有30%,他们还是认为造成了优质资源浪费。经过多次考察调研,新鼎矿业将连续玄武岩纤维作为转型升级的新方向。
中纤科技成立后,开始专门从事连续玄武岩纤维工艺、设备的研发和改进。
“我们的矿石经中国科学院检测,被评定为A级,化学成分稳定,可作为玄武岩纤维原矿使用。”中纤科技创始人翁时铭介绍。
“今天拉的丝直径10微米,大致相当于头发的十分之一,1吨能卖到1.5万元。”8月1日,翁时铭指着一卷刚刚下线的连续玄武岩纤维说,后期经过调试,还能生产出直径4.5微米的连续玄武岩纤维,每吨在10万元以上。相较于卖砂石料,价格提升了千倍以上。
“我们还可以把丝织成布,价格能再次翻倍。把布做成防弹衣、防火服等,价格还能提升,让‘点石成金’由传说变为现实。”翁时铭说。
更可贵的是,目前生产连续玄武岩纤维所用原材料是切割石材时产生的锯泥。新鼎矿业十余年共积攒了70万吨锯泥,未来这些废弃物可实现百亿产值。
据测算,1.1吨玄武岩矿石就能生产1吨连续玄武岩纤维,利用率达90%以上。整个生产过程由玄武岩矿石经高温熔融,再通过合金漏板拉制而成,无任何废物排放。“少了的0.1吨基本为水,蒸发掉了。”翁时铭说。
“再过5年,我们将完全舍弃玄武岩饰面石材产业,把连续玄武岩纤维及其复合材料产业做大做强,让好资源产生高价值。”翁时铭说。
8月1日,中纤新材料科技(承德)有限公司拉丝车间,工作人员正在码放刚刚生产出的连续玄武岩纤维。河北日报记者 李佳泽摄
■ 集聚科研资源,让“点石成金”变为现实
在中纤科技二楼试验室,摆放着两台小型试验机器。中纤科技每一炉原矿在投放前,都要经过试验调整配方。
保持纤维丝性能稳定是行业难题,也是制约我国连续玄武岩纤维及其复合材料发展的瓶颈。
翁时铭介绍,玄武岩的主要成分是二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁等。每座玄武岩矿的成分配比都不一样,甚至同一座矿不同区域的矿石成分配比都有差别。而玄武岩纤维丝直径以微米为计算单位,矿石成分配比不同,相应的玄武岩纤维原料配方就需要调整。
“玄武岩原石到纤维、鳞片等中游产品,再到下游的多场景应用,是个极其复杂的过程,涉及不同的工艺、参数和配方。”河北地质大学玄武岩纤维材料研究所刘昶江博士介绍,这种复杂,不仅体现在不同产地的石头要对接不同的生产工艺,还体现在即便是同一种产品、同一流程,也要持续研究如何将原料的某些性能充分发挥出来。
这就决定了,科技研发在玄武岩产业链延伸中扮演着极为重要的角色。
依托围场优质玄武岩矿石资源,中纤科技与中国科学院、东南大学玄武岩纤维生产及应用技术国家地方联合工程研究中心、华东理工大学等多家高校和科研院所展开深入合作,开展玄武岩纤维生产及应用技术领域的提升与创新,全力打造玄武岩综合性开发利用的全产业链。
“我们把整个产业链细化为若干个环节,每个环节寻找国内相应顶级团队进行研发攻关,最终形成1+1﹥2的效果。”翁时铭说。
中纤科技在国内首创全电池窑技术,研发应用了最新的池窑设备。1.0版本的池窑,漏板只有400孔。中纤科技的3.0版本万吨池窑国内最大,漏板有2400孔。翁时铭说,仅这项设备改进,就能使企业节能30%以上。
此外,与高校和科研院所合作,中纤科技还研发了新型高性能连续玄武岩纤维配方。照此配方生产的纤维丝性能稳定,弹性模量、抗拉强度、离散系数等各项数据均处于国内一流水平。
“中纤科技自成立到拉丝成功,用了2年5个月,背后是20个研发团队的不懈努力。”翁时铭说。
坚持如此长的研发周期,集聚这么多的尖端科研资源,对许多企业来说是不小的考验。
前不久,月背“石头版”五星红旗的火爆出圈,让原材料玄武岩供应商——蔚县新源玄武岩矿业有限公司名声大振。
公司负责人朱兆春透露,他们几年前便开始了下游玄武岩产品研发。不同于将玄武岩拉丝制成纤维,他们选择的产业链延伸方式,是将玄武岩高温熔融成液体后,再浇筑压制为新型建材或餐具等。目前相关产品研发已经基本成熟,公司正在进行新生产线规划,预计明年将投产。
“我们的研发费用累计投入超过500万元。”朱兆春坦言,对于他们这样一个民营企业来说,拿出这么多钱搞研发,并不是个小数目。
“玄武岩产业链的发展依赖于科研创新,但巨大的研发投入是一个现实问题。”刘昶江认为,解决这一难题,不仅需要引导企业增加科研投入,还需要充分调动高校和科研机构的积极性,通过搭建公共实验室、建立玄武岩技术及产业联盟等,为玄武岩产业发展提供充足的智力支持。