無機(jī)非金屬材料及其相關(guān)能源行業(yè)技術(shù)狀況分析

1、無機(jī)非金屬材料及其相關(guān)能源行業(yè)技術(shù)狀況分析摘要：無機(jī)非金屬材料由于其高強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕、絕緣性能優(yōu)異等特色， 被廣泛應(yīng)用于冶金、宇航、機(jī)械、汽車、電子、光學(xué)等領(lǐng)域。但是，無機(jī)非金屬 材料的塑韌性差，難以制作大而復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而且冷加工性能差，導(dǎo)致其實(shí)際應(yīng) 用受到很大的限制。而金屬材料的強(qiáng)韌性及優(yōu)異的冷加工性能可彌補(bǔ)陶瓷材料的 此種缺點(diǎn)。本文主要分析了無機(jī)非金屬材料及其相關(guān)能源行業(yè)技術(shù)狀況。關(guān)鍵詞：無機(jī)非金屬材料；能源狀況；技術(shù)隨著社會科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，能源是制約經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的重要條件。我國常規(guī) 能源資源不豐富，能源緊缺，然而作為四大材料工業(yè)之一的無機(jī)非金屬材料工業(yè) 也為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)起這重要的

2、作用。無論是在建筑領(lǐng)域、科研領(lǐng)域還是信心技 術(shù)領(lǐng)域都有著舉足輕重的地位，面對新一輪的研發(fā)，對無機(jī)非金屬材料發(fā)展趨勢 在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用、地位還是我國在無機(jī)非金屬材料中的問題及無機(jī)非金屬材 料工業(yè)發(fā)展的建議，最終形成一種可持續(xù)的發(fā)展觀念。一、概述人類社會發(fā)展的歷史證明，材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，材料工 業(yè)與能源被公認(rèn)為現(xiàn)代文明的基礎(chǔ)支柱之一。因此，材料工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r對整個(gè) 人類社會可持續(xù)發(fā)展起著極其重要的作用。通常人們認(rèn)為材料有四大材料體系： 它們是金屬材料、有機(jī)高分子材料和無機(jī)非金屬材料和復(fù)合材料。無機(jī)非金屬材 料是從傳統(tǒng)的、所謂硅酸鹽材料演變而來的。傳統(tǒng)的硅酸鹽材料因都含有硅酸鹽

3、礦物而得名?，F(xiàn)代的無機(jī)非金屬材料則從硅酸鹽領(lǐng)域已經(jīng)擴(kuò)展到碳化物、鹵化物、 氮化物、硼化物、鋁酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等領(lǐng)域。二、無機(jī)非金屬材料及其相關(guān)能源行業(yè)技術(shù)狀況分析從結(jié)構(gòu)的角度來看，無機(jī)非金屬材料的元素結(jié)合力主要是離子鍵、共價(jià)鍵 或離子一共價(jià)鍵混合鍵。這些化學(xué)鍵所特有的高鍵強(qiáng)賦予這一類材料以高熔點(diǎn)、 高硬度、耐磨損、高強(qiáng)度和良好抗氧化性等基本屬性以及良好的導(dǎo)電性，透光性 及鐵電性、鐵磁性和壓電性。從發(fā)展的角度來看，通常將無機(jī)非金屬材料分為普通的（傳統(tǒng)的）無機(jī)非 金屬材料和先進(jìn)的（新型的）無機(jī)非金屬材料二大類。傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料包 括水泥及其制品、玻璃及其制口、日用陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、化

4、工陶瓷、電瓷、磨料、 搪瓷等與人們的生活和生產(chǎn)休戚相關(guān)的、工業(yè)和基礎(chǔ)建設(shè)所必需的基礎(chǔ)材料。新 型無機(jī)非金屬材料是一些具有特殊性能和用途的材料.是現(xiàn)代新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、傳 統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造、國防以及生物工程所必不可少的物質(zhì)基礎(chǔ)，包括先進(jìn)陶瓷，非 晶體材料（NonerystalMaterial），人工晶體，無機(jī)涂層和無機(jī)纖維（InorganicFiber）等。從生產(chǎn)過程來看，無機(jī)非金屬材料大多數(shù)都要經(jīng)過高溫制成。產(chǎn)生高溫的 來源是能源。因此無機(jī)非金屬材料工業(yè)又與能源工業(yè)密切相關(guān)。無機(jī)非金屬材料 工業(yè)是隨著人類文明和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的，在傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料 方面，我們以陶瓷、水泥和玻璃這三種具

5、有代表性的傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料為例來 簡述這一發(fā)展歷程：（1）在陶瓷工業(yè)方面，盡管古代就有了很多間隙式的陶瓷窯型，但隨著技 術(shù)的進(jìn)步，這些窯型已逐漸被先進(jìn)的窯型所代替。在窯車式隧道窯基礎(chǔ)上出現(xiàn)了 很多種其它窯型，像推板窯、步進(jìn)窯、氣墊窯和輥道窯等等，尤其是輥道窯的出 現(xiàn)，使得快速燒成成為可能，同時(shí)由于輥道窯的燒成過程要求嚴(yán)格的均衡穩(wěn)定， 全面實(shí)現(xiàn)自動控制操作成為必要和可能，從而大大節(jié)省了人力資源，再加上高質(zhì) 量的純潔燃料可以燒制出高質(zhì)量的產(chǎn)品，生產(chǎn)廠家紛紛拋棄傳統(tǒng)的非潔凈燃料， 而轉(zhuǎn)向使用低污染甚至基本上無污染的潔凈燃料，從而大大改善了生產(chǎn)過程對環(huán) 境的污染。（2）在水泥工業(yè)方面，水泥工業(yè)自誕生

6、以來，歷經(jīng)一個(gè)多世紀(jì)，工藝和設(shè) 備不斷改進(jìn)，從間隙式土立窯到機(jī)械化立窯，從傳統(tǒng)的干法回轉(zhuǎn)窯到濕法回轉(zhuǎn)窯， 到立波爾半干法回轉(zhuǎn)窯，再到以懸浮預(yù)熱器和窯外角解爐為核心，輔為原料預(yù)均 化技術(shù)，生料均化技術(shù)，新型粉磨技術(shù)，自動控制和現(xiàn)代科學(xué)管理技術(shù)的新型干 法回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)，使得水泥生產(chǎn)向著高質(zhì)量、低消耗（低料耗、低熱耗、低電耗）、 低污染的生產(chǎn)模式成為可能。（3）在玻璃工業(yè)方面，傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝有槽法、無槽法、平拉法、對輥法 和格拉威伯俄爾發(fā)法等。隨著生產(chǎn)成本的降低，生產(chǎn)品種的擴(kuò)大，浮法玻璃生產(chǎn) 線已基本上代替了傳統(tǒng)工藝玻璃生產(chǎn)線，成為最先進(jìn)的工藝方法?，F(xiàn)在正向大型 化發(fā)展。目前，平板玻璃窯的日熔化能力已

7、普遍采用400t和700t，有的已達(dá) 90Ot。與此同時(shí)，浮法玻璃生產(chǎn)線生產(chǎn)管理的自動化程度也不斷提高，現(xiàn)在浮法 線已不同程度地實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)和監(jiān)視裝置控制的自動化生產(chǎn)線，有的甚至全部實(shí) 現(xiàn)在自動化，從而大大降低了原料和能源消耗，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)改善了操 作環(huán)境。（4）由以上可以看出，傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料工業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的發(fā) 展時(shí)期，生產(chǎn)工藝和設(shè)備已從手工操作發(fā)展為機(jī)械化、自動化控制和操作。工人 已從繁重的和惡劣的勞動環(huán)境中解脫出來，生產(chǎn)的品種也日益豐富，質(zhì)量不斷提 高，正在進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)段質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗，另外，先進(jìn)的新技術(shù)的成功應(yīng)用，大 大減輕了無機(jī)非金屬材料工業(yè)最先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)正向著低

8、消耗、低污染、高增長 的發(fā)展模式靠近。在和無機(jī)非金屬材料工業(yè)密切相關(guān)的能抓工業(yè)方面，目前無機(jī)非金屬材料 工業(yè)所使用的能源是滋料和電能。前者用于工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)，而后者主要用于一 些新型無機(jī)非金屬材料的生產(chǎn)。燃料是一次能源，目前在無機(jī)非金月材料行業(yè)中 所使用的燃料是煤、重油、輕質(zhì)榮油、發(fā)生爐煤氣、城市煤氣、液化石油氣和天 然氣等，前面二個(gè)是非清潔燃料能源，其燃燒對環(huán)境的污染程度較大，后幾個(gè)是 清潔燃料，對環(huán)境的污染程度極小。由于目前在無機(jī)非金屬材料工業(yè)中大量使用 非清潔燃料，且生產(chǎn)國產(chǎn)量浪費(fèi)較大，熱效率較低，因此目前在能源方面的路找 是不可持續(xù)發(fā)展的，不僅對環(huán)境造成污染，而且由于使用的燃料是不可再

9、生的資 源，會使能源面臨枯竭的危險(xiǎn)，因此，設(shè)法尋找新的能源來補(bǔ)充，才能滿足國民 經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的要求。三、發(fā)展趨勢復(fù)合化發(fā)展。作為無機(jī)非金屬材料與金屬材料和有機(jī)高分子材料的復(fù)合化 發(fā)展趨勢。復(fù)合化的最終是以應(yīng)用為目標(biāo)，如無機(jī)非金屬材料已廣泛應(yīng)用在鋼筋 混凝土、玻璃鋼等方面其中主要就是用有機(jī)高分子與無機(jī)玻璃纖維來組成，這種 結(jié)構(gòu)材料為主的復(fù)合材料，這也是復(fù)合材料具有單一材料所無法滿足的是使用功 能，更是建筑材料發(fā)展趨勢。智能化發(fā)展。作為材料的智能化是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，材料的智能化即是材 料性能的多元化，等接受外部環(huán)境變化的信息，并能實(shí)時(shí)進(jìn)行反饋。智能化功能 材料大部分為多片壓電和鐵電陶瓷的復(fù)試結(jié)構(gòu)，

10、目前應(yīng)用領(lǐng)域較廣的建筑智能化， 提高建筑材料的安全性智能等方面。節(jié)能、降耗的發(fā)展。由于傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料產(chǎn)業(yè)是一個(gè)相對能耗高、環(huán) 境污染嚴(yán)重的領(lǐng)域。隨著可持續(xù)發(fā)展觀的提出，要全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的理 念，就必須改變這種落后的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式和經(jīng)營理念，進(jìn)行科研研發(fā)，探索出低 能耗、少污染的新的合成工藝，提高產(chǎn)品性能和節(jié)耗的技術(shù)途徑，改變生產(chǎn)結(jié)構(gòu) 和合理的利用方法。如汽車和柴油機(jī)尾氣三效催化劑或者是載體材料以解決汽車 和柴油機(jī)的尾氣處理方案等等。在無機(jī)非金屬材料行業(yè)的發(fā)展趨勢來看，新型的無機(jī)非金屬材料有著不可替 代的地位，它對我國的、對世界各國來說都是一個(gè)新型的產(chǎn)業(yè)，更應(yīng)抓住這個(gè)機(jī) 遇去研發(fā)、去運(yùn)用到更行各業(yè)中，提高國家的更項(xiàng)水