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棕刚玉生产必须走科技创新之路

日期：2010-11-02

    棕刚玉是一种工业原料。棕刚玉产品在我国起步较晚，是在一九五一年由当时的沈阳苏家屯砂轮厂研制成功，至今已经有59年的历程。半个世纪以来，我国棕刚玉产业从无到有，从小到大。在上世纪八十年代之前，我国的棕刚玉生产，也只有中国第一砂轮厂、第二砂轮厂、第三砂轮厂、第四砂轮厂、第七砂轮厂等几家大的国营企业在生产。当时的产量只不过十几万吨。自我国改革开放以来，棕刚玉生产雨后春笋般发展起来，到目前为止，全国的棕刚玉生产能力已突破300万吨，成为世界上棕刚玉第一生产大国。
　　
    起初所生产的棕刚玉产品，几乎全部用于加工制成各种材质的固结磨具，涂附磨具，及研磨膏等，用于金属材料的磨削加工。棕刚玉行业经过了半个世纪的发展壮大，但是与其他行业相比仍是一个小行业，其属性决定了他在国民经济中的作用，在国家现代化建设中它又是一个必不可少的行业。随着我国工业化进程的不断提速，棕刚玉的用途也在不断扩大。目前已广泛应用于耐火材料工业和石油支撑剂工业，其用量不断增加。
　　
    我国的棕刚玉生产，开始都是用固定炉进行生产的。进入上世纪七十年代后，出现了倾倒炉生产的新工艺。到目前为止我国棕刚玉生产使用的固定炉和倾倒炉的比例是1：1。不论是固定炉也好，或是倾倒炉也罢，其生产工艺过程基本相同，它们都是以铝矾土为主要原料，再配以其它辅助材料在矿热炉内高温融化，经过一系列的物理化学反应而制得的，是一种能耗比较高的产品。电费成本在生产成本中约占三分之一至二分之一。由于生产棕刚玉的主要原材料为铝矾土，因此铝矾土品质的好坏决定了能耗的高低。上世纪80年代之前，生产棕刚玉的铝矾土其A12O3含量为85%左右，铝硅比为20:1，用这种高品位的铝矾土生产棕刚玉时，固定炉的单位耗电量为2600kwh左右，倾倒炉单位耗电量为2500kwh左右。
　　
    目前在我国境内A12O3含量达到85%的铝矾土矿奇缺，或者说已经枯竭。当前生产棕刚玉所用的铝矾土其A12O3含量多为70-80%之间。铝矾土中SiO2的含量高低对单位耗电量的影响显著，有资料表明，SiO2在铝矾土中的含量每增加2%其单位耗电量可增加8-16%。所以目前棕刚玉生产企业耗电量都居高不下，固定炉生产单位耗电量达2800kwh，有些甚至更高。加上电力和原材料的价格不断上涨，使生产成本长期在高位运行。企业的生产成本压力很大，同时也给节能减排带来了巨大的困难。
　　
    铝矾土是生产棕刚玉的主要原料，但是它也是铝工业、耐火材料工业和石油支撑剂工业的主要原材料，随着国家工业化进程的不断提速以及铝工业、耐火材料工业、石油支撑剂工业的飞速发展，高品位铝矾土矿踪迹难觅。棕刚玉生产对铝矾土品位的要求与铝工业、耐火材料工业不同，后者对铝矾土品位的要求较低。
　　
    半个世纪以来，棕刚玉生产仍沿用传统的工艺从未改变。随着时代的变迁，矿产资源的减少和矿产品质量的下降，能源价格的不断提升，原材料价格的升高，节能减排任务的日趋繁重，棕刚玉生产在技术上没有新的突破，可以预料十年后棕刚玉生产的单位耗电量及生产成本均会出现惊人的大幅上升，棕刚玉生产企业也可能会因此被迫关停。按照目前市场价格的不变价格进行测算，届时的棕刚玉生产成本会在4000-5000元之间，节能减排也将成为不可逾越的难题。鉴于以上各种因素，未来棕刚玉生产和发展，必须在科学发展观思想的指导下，尽快转变发展方式，走技术创新的道路。笔者认为，未来的棕刚玉生产与发展走技术创新之路必丛以下几方面入手：
　　
    一、铝矾土中的A12O3的“富集”。可以预见未来棕刚玉生产所用的铝矾土中的A12O3的含量为75%左右居多，从图表上可以看出当A12O3得含量达到75%时，其单位耗电量已在3000kwh以上，按目前的电价折算，能耗费用一项占生产成本的三分之二以上。生产企业已基本无利可图。为此，必须把铝矾土中的A12O3富集起来，使其A12O3含量达到90%左右，要达到A12O3富集目的，必须进行物理或化学的方法进行处理，这是一个非常复杂的过程。处理后的铝矾土成本（按现价不变）会提高15-25%，但处理后的铝矾土生产棕刚玉时，其单位耗电会大幅下降。
　　
    二、对铝矾土矿进行脱硅处理。Al2O3含量为75%的铝矾土矿中的SiO2含量都在10%以上，SiO2的含量高势必在棕刚玉冶炼时，增加还原剂和澄清剂的用量，由此会引起单位耗电的大幅飙升，增大企业生产成本。要走技术创新之路。脱硅这一过程也是关键之举。脱硅是一个复杂的化学反映过程。脱硅后的铝矾土是SiO2的含量降到2%以下。脱硅后的铝矾土增加还原剂和澄清剂的用量大大减少，可以预测用脱硅后的铝矾土生产棕刚玉的经济效益远大于未脱硅的铝矾土。
　　
    三、适当加入添加剂。要能找到一宗适合于棕刚玉冶炼的添加剂，其目的有二，其一：冶炼棕刚玉时添加剂加入之后能促使物料的融化速度加快，确切的说这种添加剂就是促溶剂。由于融化速度的加快使原本8小时的冶炼时间缩短为6-7小时，使冶炼时间减少，生产周期加快，单位耗电自然也就降下来，同时也使生产能力提高。按照当时所使用的生产工艺预计单位耗电可能降至100-200kwh。其二，由于添加剂的使用，在刚玉融入了其他元素，能使刚玉起到改性的作用，使棕刚玉硬度和韧度都有不同程度的提高，为棕刚玉家族中增加一个新的成员。
　　
    以上三种改进措施实施之后，预计棕刚玉单位耗能可能由目前的2700kwh降至2000kwh以下。生产效率可提高15%，可为棕刚玉企业带来丰厚的经济效益。
　　
    笔者在此发表的拙见实为抛砖引玉，借此引起行业同仁的共鸣！我们要敢于走前人没有走过的路，敢于进行技术创新，通过努力使我国的棕刚玉生产走在世界的前沿，为中华民族的振兴作出贡献。(——贵阳市磨料磨具行业协会贵州云雾磨料公司张灿)

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