传统无机非金属材料
中国无机非金属材料工业的发展中存在很多问题,特别是传统的无机非金属材料与国外先进水平有非常大的差距,主要有:
(1)产品等级低
在传统无机非金属材料中,无论是水泥、玻璃还是陶瓷的产品等级普遍偏低。例如:发达国家的水泥熟料强度一般都在70MPa以上,而中国平均强度仅为50 MPa。中国高等级水泥(ISO≥42.5)仅占18%,大量生产的是中、低等级水泥(ISO≤32.5),而很多发达国家的高等级水泥占90%以上。
(2)资源消耗高
在资源的消耗方面,水泥和陶瓷工业更为突出。由于大量的无序开采,未能充分利用有限资源,造成了极大浪费。例如:生产水泥熟料的主要原料是相对优质的石灰石,其化学成份须满足CaO含量不低于45%、MgO不高于3%等要求。中国符合水泥生产要求,可以使用的量仅约250亿吨。每年生产水泥消耗的优质石灰石约5.5亿吨,因此该储量仅可生产水泥熟料约200亿吨,仅能提供约40年的水泥生产需要。
(3)能源消耗高
在建筑材料的生产过程中,要消耗大量的能源。例如:水泥工业每年消耗标煤9106万吨,电力 650亿度。中国水泥生产能耗远高于世界先进水平,以每吨熟料的综合能耗计算,世界先进水平为117Kg标煤,中国为173.5Kg标煤,高出达50%以上。在国外,全氧燃烧技术已经在玻璃行业中得到了较为广泛的应用,而仅有为数不多玻璃纤维生产线使用了该项技术。
(4)环境污染严重
水泥工业每年排放温室气体CO2约5.55亿吨、SO2 68.6万吨、NOx约206万吨;其他先进国家平均吨熟料的粉尘排放<1Kg,而中国高达13Kg,全国水泥生产年排放的粉尘竟高达1000万吨以上。
(5)单线生产规模小,落后工艺大量存在
以悬浮预热和预分解技术为核心技术的"新型干法"工艺,是目前世界水泥工业普遍采用的最先进的现代化水泥生产技术。日本有96%、意大利96.5%、韩国100%、泰国90%的水泥产量采用这种新型干法生产线,而中国仅为15%。中国水泥制造业处于先进工艺与落后工艺并存的复杂状态。在玻璃行业,中国浮法玻璃生产线的平均生产规模为450吨/天,而西方国家的法玻璃生产线的平均生产规模为550吨/天。而且在玻璃产品的品质上与国外相比有非常的差距。
无机非金属新材料
虽然中国无机非金属新材料取得了很多成就,但由于中国无机非金属材料研制、开发至产业的形成起步较晚,底子薄,投入强度小等原因,使之与发达国家相比,仍有较大差距
(1)基础研究和关键技术落后
中国的无机非金属新材料是从试制起步的,发展过程也主要是随从于型号的需要进行。由于时间、人力的限制,加之中国长期以来对基础研究重视不够,投入较少,无机非金属材料的系统的基础非常薄弱。
(2)材料性能低、品种少、批生产质量不稳定
虽然中国已基本上建立了无机非金属材料的研究、开发与部分产品的生产体系,但材料的品种尚不齐全,一些重要工程的关键配套材料还须进口。性能低、质量差的问题仍然存在,而且在进行批量生产时质量不稳定、成品率低、效益差的问题严重,必须下大力气解决。例如,电磁屏蔽玻璃中国只能达到屏蔽85dB的水平,而美国已达到110dB。我们在屏蔽波段范围等方面远远不能满足国防工业发展的需要。而航空玻璃方面高强、多功能(隐身、防激光等)圆弧整体风挡在中国还刚起步研究,极大的制约了中国航空工业的发展。
(3)制备技术落后
无机非金属新材料工业,不但制备技术落后,而且生产能力低,效率低,直接影响高科技产品质量(性能)、成本、能耗等三个方面。例如,国外工业发达国家玻璃纤维生产大都采用800-6000孔漏板池窑拉丝法生产,已占总量95%以上,无纺材料全部用池窑法生产,坩埚拉丝法早已被淘汰,而中国现有的池窑拉丝大部分采用800-2000孔生产技术,4000孔技术正在开发,坩埚拉丝还没有完全淘汰,与国外相比还有较大的差距。中国纤维增强复合材料机械化生产只占40%,60%仍采用落后的手工成型,与工业发达国家差距甚大。又如集成电路(IC)石英扩散管的制备技术,国内采用的单机间歇气炼生产技术只能提供100mm以下IC 管,而国外采用一步法连熔拉管技术,生产∮200~300mm大口径石英管供大规模集成电路用,使中国IC用石英扩散管失去竞争能力,完全依赖进口。
(4)技术装备落后
中国无机非金属新材料制备技术与装备明显落后,造成研制周期长、新产品发展困难,预研成果不能及时进入工程化研究,即便生产也会出现成品率低、规模小,经济效率差等问题。