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浅谈棕刚玉磨料的发展和前景

来源:《中国涂附磨具》杂志 作者:东风 发布时间:2014-11-12 10:57:18

棕刚玉磨料是人造研磨材料中最为广泛应用的一种研磨材料,在世界经济发展中具有一定的重要性和战略性。随着科学技术的发展和人类环保意识的增强,棕刚玉的生产和发展受到了一定的制约,棕刚玉加工业甚至被人们称之为“鸡肋”行当,“食之无味,弃之可惜”。那么,棕刚玉真的会结束它的历史使命,走进博物馆吗?答案是否定的。棕刚玉作为一种普通研磨材料不仅不可能被替代,而且如果大力进行技术创新,它依然有着广泛的应用前景。

  一、从“食之无味”说起

  从国际视野看,棕刚玉从研制成功到目前不到一百年的历史。中国从“一五”期间开始,就分别在沈阳、山东、贵州以及河南郑州建立了一砂、二砂、三砂、四砂、六砂和七砂等国有企业,大都以生产加工棕刚玉磨料磨具产品为主。经过六十年的发展,随着国有企业的滑坡,其棕刚玉规模所剩无几;改革开放后发展起来的乡镇和民营企业,如金华磨料、腾达磨料、银马磨料、包括伊川东风等,都是具有一定加工规模的磨料加工企业,但有些早已销声匿迹,剩下的也几乎成为残兵败将,仅仅维持生存而己。这说明一个什么问题呢?这不光是国有企业的机制和管理的问题,民营企业技术落后、小农经济意识的问题,最重要的就是棕刚玉磨料加工是一个微利行业,这也因此直接影响着我国棕刚玉磨料的产品质量和企业的发展,这也是中国棕刚玉磨料质量和品质落后于国外的主要原因。从长远来看,企业没有积累就谈不上研发能力;原地踏步的棕刚玉生产加工技术给国内下游产品的升级也带来了极大的困难。造成棕刚玉磨料加工行业“鸡肋”状况的主要原因有以下几方面:

  1、原材料方面

  棕刚玉的主要原材料是铝矾土,是不可再生资源。用于棕刚玉冶炼级的矾土,我国现有存量非常有限,加之近几年各地电解铝大规模扩张,各地政府把本来就不丰富的铝矾土资源,全部配备给了这些企业。现有棕刚玉生产企业主要分布在河南、贵州、广西和山西,而这些企业拥有自己矿山资源的寥寥无几,大家只能像乞丐一样讨来一点残羹冷饭维持生存,而且决定棕刚玉磨料质量的铝矾土,其主要含量铝硅比已由过去最好时期的30∶1左右,下降至现在的15∶1以下,并且还有继续恶化之势,这就是棕刚玉生产加工企业在控制成本、保证产品质量上的先天不足和微利经营的致命原因。

  2、能源方面

  刚玉冶炼加工的主要能源是电力。由于棕刚玉生产厂家的规模大都比较小,因此在电力供应上相对于其它行业既没有价格的优惠,也没有量上的保证,这种情况近几年来尤为突出。历年来电力部门实行霸王条款,每次电价调整,都是调整通知刚刚下达,实际电量按抄见量计收,有时甚至还要向前再推一个月,这就无形中给企业造成了不可控制的经济损失。同时全国各地电价不统一,常常是这边降价那边提,因此始终制约着刚玉价格走低不走高。

  3、环保方面

  由于上述原因,导致一些棕刚玉企业缺乏长远发展意识,急功近利,一些企业不舍得投入环保设施,或者即使投入了也不能正常运行,废水废气无序排放,污染环境,其结果是媒体报道、群众上访,加之国家产业政策调整,最终使棕刚玉行业戴上了“两高一资”的帽子。近年来大多数棕刚玉企业时不时地遭遇拉闸断电。

  4、关税方面

  由于棕刚玉产能的无序扩张,2008年底,国家为了限制高耗能产品出口,针对棕刚玉产品专项出台了15%棕刚玉出口计价关税。但这个关税不但没有阻挡住棕刚玉的大量出口,还为个别企业大量逃避关税提供了可乘之机。在给国家带来极大经济损失的同时,也给守法经营者特别是精加工企业加重了负担。

  5、国际方面

  从2004年2月14日开始,美国的人造刚玉加工企业两次联合向美国商务部提出针对中国出口该国九毫米以下精加工棕刚玉产品,进行为期10年加收138%反倾销关税获得批准。国内企业既没有相应的政策支持,也没有能力和实力对其应诉,只有听之任之,任人宰割。中国的棕刚玉块像卖血一样输送给了美国,不但耗费了国内有限的宝贵资源,同时也失去了大量的就业岗位和国内增加值,并且使中国的棕刚玉加工始终落后于发达国家,一些高端磨料产品不得不花高价从国外进口。中国棕刚玉制造被彻底推到了产业链的最低端,最终实现了外国人在棕刚玉方面制裁中国精加工企业的目的。

  6、产品质量和销售市场方面

  近几年随着我国经济的快速发展,以及美国对我国棕刚玉采取的反倾销手段,导致国内外对棕刚玉低端产品需求量大增,一时间各地方受短期经济利益的驱动,纷纷出台优惠政策进行招商引资,再加上社会资金的介入,使棕刚玉的产能从2005年的100多万吨,迅速增长到目前的280多万吨。低端产能的严重过剩,导致了一系列的恶性竞争,曾经一度磨料的价格还不抵原块的价格。一些加工企业为了生存,不得不向磨料里掺杂一些诸如洛铁渣、石榴石或酷似棕刚玉的天然矿石来降低成本,以次充好压低价格,形成恶性循环。同时也形成了一种十分不正常的现象,即精加工不如粗加工,粗加工不如不加工。这样不但严重阻碍了棕刚玉磨料行业的良性发展,损害了企业的的形象和信誉,同时也给下游企业的产品质量和品质带来了十分不利的影响,为磨具制造产业的发展埋下了极大的隐患。

  二、“弃之可惜”与棕刚玉的发展前景

  棕刚玉磨料是人造磨料中应用最广泛的一种。从长远发展来看,棕刚玉磨料在世界经济发展中具有一定的重要性和战略性,在国内外具有一定规模的市场需求。

  从国际方面来说,欧、美、日、韩等一些发达国家对我国棕刚玉产品的进口量与日俱增。美国对我国棕刚玉产品的结构性反倾销,就充分说明了棕刚玉精加工产品在美国经济中的战略地位。一方面美国离不开中国的棕刚玉资源,一方面又害怕中国棕刚玉精加工产品品质提高后,带动国内相关领域产品质量的提升,从而威胁美国在国际市场的竞争地位。

  从国内方面来看。从国家“一五”期间对磨料磨具生产基地的战略布局和棕刚玉磨料磨具行业规模、产品品种及近几年的迅猛发展来看,棕刚玉在国内仍有一定规模的市场需求。随着我国经济社会的发展和科技的进步,棕刚玉的应用也会更加广泛,其作用也直接关系到工业、农业、国防和民众生活的方方面面,与国计民生、国家安全息息相关,它已成为国民经济中不可缺少的重要组成部分。另据有关资料报道,德国有关专家经过多年研究得出,“至少再有200年,人造棕刚玉还不可能有其它材料可以替代”。因此,人造棕刚玉在人类的生存和发展中将继续扮演着独特的角色,尤其是国内棕刚玉每年有近百万吨的需求量,依赖国外进口几乎是不可能的,所以,棕刚玉磨料不管是过去还是将来都必须由我们自己解决,这就是“弃之可惜”的根本所在。

  三、勇于肩负使命,走科学发展之路

  涂附磨具有三大要素:基材、粘合剂和磨料,那么中国涂附磨具要想发展,赶超世界先进水平,不单单是涂附磨具行业自身的事情,而是整个产业链共同协作的任务和使命,磨料作为涂附磨具的牙齿尤为重要。怎样做好它、用好它,为我国涂附磨具行业上档次、上水平做出努力呢?

  1、加强行业区域性联合,争取产业政策支持。

  目前国内棕刚玉生产企业主要分布在河南、贵阳和山西,产业区域相对比较集中。随着国家产业政策的调整,行业之间采取有效联合和重组将是未来发展的必经之路。行业协会应将这个问题列入议题,研究探讨棕刚玉行业发展的战略方向及其应对方案,通过多种渠道积极向国家相关部门和机构真实、有效地反映国内磨料磨具行业的实际情况和未来发展的必要性与科学性,以争取国家政策支持。鼓励和扶持产品深加工和新产品开发,确保国内需求。

  2、寻求供需有效合作,建立互信机制,在稳定中提高。

  从表象上看,目前全国棕刚玉产能总量严重过剩。但是因为近两年棕刚玉行业对地方经济的贡献度大不如以往,政府已不再重视,加之电力、资源、环保的制约,实际上全国每年的产能启动平均不到50%,且大都是对辊加工的低端产品。一旦涂附磨具行业检测手段和对产品质量的要求普遍提高,真正能生产高韧性、高堆密、高纯净度的涂附磨具用磨料的企业还非常有限。由此供需双方应建立互利互惠互信的长效合作机制,使磨料的价格和质量都有一个理性的回归。同时在产品性能和使用上供求双方要多加沟通和交流,在提高磨料产品档次的同时,在稳定产品质量上下大功夫,达到通力协作、共同完成使命的目的。

  3、科学配置有限资源,注重节能减排。

  随着中国经济的逐渐强大和企业竞争能力的提高,调整产业结构,实现低碳环保节能势在必行。如果中国继续沿着高耗能、高污染的粗放型经济走下去,将是死路一条。作为产业链的任何一段,我们每采取一项节能措施,每一次小小的升级,都是为中国的低碳经济做贡献,都会为社会和行业带来巨大的利益。拿目前棕刚玉冶炼来说,如果在现有矾土质量的前提下,能够全部将炉前矾土粒度科学分级、配比,冶炼时适时调整冶炼电流,冶炼一吨棕刚玉原块最低可节约100度电,那么按中国每年200万吨的产能输出,就可以节约2亿度电,也就是节约8.08万吨标准煤,减少排放二氧化碳21.28万吨,仅此一项节约下的电能换算成标煤即达2万余吨。

  四、关于提高涂附磨具用棕刚玉磨料的质量

  涂附磨具有三大要素:基材、粘合剂和磨料。中国涂附磨具要想从一个制造大国变为一个制造强国,赶上和超过世界先进水平,不单单是涂附磨具行业自身的事业,而是整个产业链共同协作的任务和使命。棕刚玉磨料又是涂附磨具生产和使用最为广泛的一种,是涂附磨具不可缺少的一颗“牙齿”。现结合我公司十几年棕刚玉磨料的生产实践,简单谈谈棕刚玉磨料的加工与节能减排。

  1、棕刚玉冶炼

  棕刚玉冶炼属于矿热电炉熔炼法,主要有三种冶炼方式:固定炉溶块法、倾倒炉冶炼法和流方式冶炼法,由于流放冶炼投资规模大,目前我国主要采用固定炉溶块法和倾倒炉冶炼法两种:

  ⑴ 倾倒炉(法)生产的刚玉,结晶集合体多,晶体尺寸小,玻璃相高且分布在晶界上,所以韧性差,脆性大,磨粒易脱落自锐性好,致密性好,较适应于固结磨具和耐火材料。

  ⑵ 熔块炉(法)生产的刚玉,结晶集合体少,晶体尺寸大,玻璃质少,所以脆性差,韧性大,耐磨度好。由于结晶体大、韧性和脆性较好,这种冶炼方式生产的棕刚玉更适应于涂附磨具制造。所以目前仍是砂带生产使用量最大的磨料。

  近几年因矾土资源问题,用于棕刚玉冶炼的矾土质量严重下降,特别是商品刚玉块质量难以达到下游产品的质量要求,因此棕刚玉磨料的生产加工和后续处理就显得越来越重要。

  2、棕刚玉加工

  ⑴ 破碎方式

  棕刚玉根据破碎方式不同,粒度形状有较大差别。常用的破碎方式有对辊、球磨、BMK、棒磨机、自磨机和圆锥破碎等。由于棕刚玉韧性较大,棒磨机和圆锥破碎对其破碎能力差、维修量大、颗粒形状和堆积密度相当于球磨机;自磨机由于投资规模大,生产过程存料多,而且颗粒形状和堆积密度不比棒磨机好,因此近几年多数加工企业主要以对辊、球磨和BMK为主。

  1)对辊机:由于投资规模小、工艺简单、产成品率在85%左右,加工成本低,目前还有绝大多数小型加工企业使用。但其加工的磨料粒度呈针状、片状、条状较多,堆积密度低、韧性差。

  2)球磨机:由于其投资适中、生产工艺相对对辊加工稍加复杂、在使用寿命期间维修量不大、产品成品率在80%左右,加工成本适中,目前在棕刚玉磨料加工企业中还占有一定比例。其加工的磨料粒度呈片状、球状较多、堆积密度和韧性均高于对辊机。

  3)BMK:由于投资大、工艺相对复杂、在使用寿命期间维修量大、产品成品率低(约在73%)、加工成本高,目前仅有极少数棕刚玉磨料加工企业采用。但其加工的磨料粒度等积状(或马蹄状)多、堆积密度高、产品韧性好。

  对于涂附磨具制造所使用的棕刚玉磨料来说,磨料的质量主要体现在堆积密度和韧性这两项指标。因为这两项指标具有关联性,堆积密度高,磨料的韧性就高,粒度组成也容易集中。不同破碎方法对堆积密度和韧性、亲水性的影响不同。

  ⑵ 分级方法

  目前常用的棕刚玉磨料分级法主要有:干分法和水分法。干分法又有筛分法和气流法;水分法又有溢流法和沉降法。

  一般来说,棕刚玉磨料粒度4-220目主要采用筛分法;230-1500目由于细粉含量高、透筛效率低且粒度难以分准,只能使用气流法、溢流法或沉降法;气流法因投资大、效率低、分级成本高,目前棕刚玉行业采用者较少;溢流法可以连续生产、效率高,但用水量大;沉降法只能间断性生产、效率低,但用水量较小。目前溢流法分级为行业的主流。

  ⑶ 质量提升方法

  经过破碎和分级后的棕刚玉磨料可以用于普通磨具的制造,但对于较高质量要求的磨具制造来说,需要进一步提升磨料质量。质量提升的方法主要有纯净度处理和耐磨性处理。

  1)纯净度处理

  纯净度处理的方法一般有风洗、水洗、酸洗和高温处理等。

  风洗处理投资小、效率高、成本低,但它不能彻底清除附着在磨料表面的超细颗粒,一般用于清洗棕刚玉磨料粗颗粒;水洗处理工艺较复杂,对提高磨料的纯净度明显优于风洗,但用水量大,且需二次干燥,成本高;针对220目以细的磨料杂质大,细分含量高,风洗和水洗不能胜任,只能使用酸洗处理,但这种方式用水量更大,二次干燥成本更高;高温处理为目前棕刚玉纯净度处理的最优方式,但前期投资较大。

  2)耐磨性处理

  提高棕刚玉磨料的质量主要是通过改善磨料的颗粒形状、煅烧和化学涂层手段改善其使用性能。但是采用改善颗粒形状来提高磨料性能方法目前远远不能达到制造工艺的要求,化学处理的方法由于成本高、污染环境,其效果也远远不如煅烧处理效果好。

  五、认清发展潮流,走适合自己的路,打造中国自己的磨料品牌

  60多年,中国棕刚玉磨料行业一直在“唱着同一首歌”而且是悲歌,企业的创新成果乏善可陈,不少企业缺乏科研人才,更谈不上研发能力,处在生死边缘。对此我们不能再等闲视之,我们不能再愧对这个行业了!要在寻求多方合作上下功夫,坚持不懈,开发研制制约我国磨具行业发展所需的磨料产品。如果成功了,我们就叫它“CHINA磨料”!相信只要涂附磨具产业链上的专家、前辈和行业同仁共同努力,中国涂附磨具赶超世界先进水平的梦想就一定能够实现!

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