茫茫風積沙變身“顏如玉”

  • 2020-09-22 09:21
  • 來源: 內蒙古日報

  實驗室裏不同規格的風積沙制陶瓷産品。本報記者 白蓮 攝

  我國是陶瓷生産、消費和出口大國,然而,原料礦物的開採對土地消耗非常嚴重,尋求陶瓷生産的替代原料勢在必行。沙漠資源蘊藏著巨大開發潛力,我區是中國沙漠最為集中的地區之一,風積沙資源或將成為推動陶瓷行業低成本綠色制造和生産模式轉型的新的原料庫。

  “沙子最大的優點,就是可以不用特殊配料,直接燒制成陶瓷。”史志銘手裏拿著一塊紫紅色的陶瓷板向記者介紹。

  史志銘是內蒙古工業大學材料科學與工程學院的教授,近年來主攻功能陶瓷等新材料的合成技術與理論。目前,其團隊研發出的風積沙陶瓷強度達到70兆帕以上,而優質建築瓷磚強度標準為35兆帕,性能完全超越。

  深褐色的石英陶瓷、淡黃色的頑火輝石陶瓷、白色的莫來石陶瓷、淡青色的堇青石陶瓷……經過數年科研攻關,在史志銘教授的實驗室內,看似微不足道的風積沙,已經變成了各色溫潤如玉的陶瓷制品。

  讓風積沙“變害為寶”

  我國是陶瓷生産、消費和出口大國,城市和鄉村基礎建設、建築裝飾和工業各領域陶瓷的應用增加了原料的開採量。目前,國內外氧化物係陶瓷制品的生産主要依靠高品質粘土礦和石英礦等原料。然而,礦物開採對土地消耗非常嚴重,國家已經限制粘土的開採,陶瓷企業處于原料短缺和成本上升的形勢之中,尋求陶瓷生産的替代原料勢在必行。

  2012年,在一次沙漠考察中,史志銘腦海裏産生了一個大膽的想法:沙漠資源取之不盡、用之不竭,是否可以用沙漠風積沙替代粘土燒制陶瓷?

  沙漠資源,蘊藏著巨大開發潛力。我區是中國沙漠最為集中的地區之一,沙區面積佔全區土地總面積的35.5%。史志銘認為,風積沙資源或將成為推動陶瓷行業低成本綠色制造和生産模式轉型的新的原料庫。

  從2013年開始,史志銘帶領科研團隊調研國內外數十個沙漠、沙地,採集了幾十種風積沙樣本,深入研究各沙漠風積沙固有的物理化學性質,發現了風積沙陶瓷的合成原理,最終突破了合成陶瓷的技術瓶頸。他發現,隨著添加物的變換,風積沙陶瓷制品彰顯出令人驚嘆的天然色彩和性能。

  目前,圍繞氧化物係的陶瓷體係,團隊已係統開發出五大類陶瓷材料,包括石英質、頑火輝石、莫來石、堇青石以及橄欖石-碳化硅復合陶瓷,風積沙結合粉煤灰開發出石英-長石復相陶瓷,利用風積沙顆粒開發出多孔陶瓷,實現了陶瓷的強度、硬度、通透率和熱膨脹係數等性質的可調可控。

  根據市場的不同需求,風積沙陶瓷可被制成板材、管材、異形材、涂層等多形態産品,用于基礎建設、建築、冶金、機械、化工、礦山、環保等各個行業,陶瓷産品具有檔次高、附加值高、成本低的突出優勢。

  目前,史志銘教授帶領的風積沙陶瓷研發團隊在國內外佔有重要的學術地位和突出的技術優勢,他們還在探索研究更多可能,利用不同工藝開發更多用途的陶瓷材料和産品,引領風積沙陶瓷的發展方向。

  “不毛之地”也能大有作為

  史志銘告訴記者,在陶瓷原料中,風積沙所佔比例為60-90%,原料價格極其低廉,加之我區電、氣、人工等價格優勢帶來的産品市場競爭優勢巨大,有助于促進形成陶瓷新型支柱産業。

  史教授算了一筆賬,風積沙制陶項目一旦規模化、集群化落地實施,將會産生巨大的經濟效益和社會效益。以中小規模産能6萬噸/年估算,原料成本平均至少降低約680萬元/年;年産值超過1.8億元,投資回報周期小于3年。社會效益方面,使用風積沙制陶直接消耗風積沙的體積超過3萬立方米,相當于長100米、寬100米、高3米的沙漠。此外,新增的平整沙地更便于綠化、農作物種植以及沙漠地區修路、送電、通訊等基礎設施建設,産生沙漠生態修復和改善沙漠地區居民生活質量的雙重效果。

  “用沙制陶,未來輻射面很寬,這項技術最大意義就是為沙産業提供一條工業化發展應用的新思維、新路子。”史志銘表示,該項技術的廣泛應用,將實現經濟效益、社會效益和生態效益的共贏,能夠形成新技術-新材料-生態環境修復的工業化沙産業鏈條。

  現在,團隊已獲發明專利7項,發表論文15篇,獲得相關科技獎一等獎1項。

  “讓科研成果走出實驗室,建成我區乃至全國的風積沙陶瓷研發示范基地”是史志銘教授最大的心願,他歡迎有關部門和社會各界共同關注、參與這項技術的發展,推動科技成果盡快轉化。(記者 白蓮)

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責任編輯:曹楨 李國棟

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