无机非金属材料及其相关能源行业技术状况分析

1、无机非金属材料及其相关能源行业技术状况分析摘要：无机非金属材料由于其高强度、高硬度、耐腐蚀、绝缘性能优异等特色， 被广泛应用于冶金、宇航、机械、汽车、电子、光学等领域。但是，无机非金属 材料的塑韧性差，难以制作大而复杂的结构，而且冷加工性能差，导致其实际应 用受到很大的限制。而金属材料的强韧性及优异的冷加工性能可弥补陶瓷材料的 此种缺点。本文主要分析了无机非金属材料及其相关能源行业技术状况。关键词：无机非金属材料；能源状况；技术随着社会科学技术的进步，能源是制约经济快速发展的重要条件。我国常规 能源资源不丰富，能源紧缺，然而作为四大材料工业之一的无机非金属材料工业 也为我国的经济建设起这重要的

2、作用。无论是在建筑领域、科研领域还是信心技 术领域都有着举足轻重的地位，面对新一轮的研发，对无机非金属材料发展趋势 在经济建设中的作用、地位还是我国在无机非金属材料中的问题及无机非金属材 料工业发展的建议，最终形成一种可持续的发展观念。一、概述人类社会发展的历史证明，材料是人类赖以生存和发展的物质基础，材料工 业与能源被公认为现代文明的基础支柱之一。因此，材料工业的发展状况对整个 人类社会可持续发展起着极其重要的作用。通常人们认为材料有四大材料体系： 它们是金属材料、有机高分子材料和无机非金属材料和复合材料。无机非金属材 料是从传统的、所谓硅酸盐材料演变而来的。传统的硅酸盐材料因都含有硅酸盐

3、矿物而得名。现代的无机非金属材料则从硅酸盐领域已经扩展到碳化物、卤化物、 氮化物、硼化物、铝酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐等领域。二、无机非金属材料及其相关能源行业技术状况分析从结构的角度来看，无机非金属材料的元素结合力主要是离子键、共价键 或离子一共价键混合键。这些化学键所特有的高键强赋予这一类材料以高熔点、 高硬度、耐磨损、高强度和良好抗氧化性等基本属性以及良好的导电性，透光性 及铁电性、铁磁性和压电性。从发展的角度来看，通常将无机非金属材料分为普通的（传统的）无机非 金属材料和先进的（新型的）无机非金属材料二大类。传统的无机非金属材料包 括水泥及其制品、玻璃及其制口、日用陶瓷、卫生陶瓷、化

4、工陶瓷、电瓷、磨料、 搪瓷等与人们的生活和生产休戚相关的、工业和基础建设所必需的基础材料。新 型无机非金属材料是一些具有特殊性能和用途的材料.是现代新技术、新产业、传 统工业技术改造、国防以及生物工程所必不可少的物质基础，包括先进陶瓷，非 晶体材料（NonerystalMaterial），人工晶体，无机涂层和无机纤维（InorganicFiber）等。从生产过程来看，无机非金属材料大多数都要经过高温制成。产生高温的 来源是能源。因此无机非金属材料工业又与能源工业密切相关。无机非金属材料 工业是随着人类文明和科学技术的发展而发展起来的，在传统的无机非金属材料 方面，我们以陶瓷、水泥和玻璃这三种具

5、有代表性的传统无机非金属材料为例来 简述这一发展历程：（1）在陶瓷工业方面，尽管古代就有了很多间隙式的陶瓷窑型，但随着技 术的进步，这些窑型已逐渐被先进的窑型所代替。在窑车式隧道窑基础上出现了 很多种其它窑型，像推板窑、步进窑、气垫窑和辊道窑等等，尤其是辊道窑的出 现，使得快速烧成成为可能，同时由于辊道窑的烧成过程要求严格的均衡稳定， 全面实现自动控制操作成为必要和可能，从而大大节省了人力资源，再加上高质 量的纯洁燃料可以烧制出高质量的产品，生产厂家纷纷抛弃传统的非洁净燃料， 而转向使用低污染甚至基本上无污染的洁净燃料，从而大大改善了生产过程对环 境的污染。（2）在水泥工业方面，水泥工业自诞生

6、以来，历经一个多世纪，工艺和设 备不断改进，从间隙式土立窑到机械化立窑，从传统的干法回转窑到湿法回转窑， 到立波尔半干法回转窑，再到以悬浮预热器和窑外角解炉为核心，辅为原料预均 化技术，生料均化技术，新型粉磨技术，自动控制和现代科学管理技术的新型干 法回转窑系统，使得水泥生产向着高质量、低消耗（低料耗、低热耗、低电耗）、 低污染的生产模式成为可能。（3）在玻璃工业方面，传统的生产工艺有槽法、无槽法、平拉法、对辊法 和格拉威伯俄尔发法等。随着生产成本的降低，生产品种的扩大，浮法玻璃生产 线已基本上代替了传统工艺玻璃生产线，成为最先进的工艺方法。现在正向大型 化发展。目前，平板玻璃窑的日熔化能力已

7、普遍采用400t和700t，有的已达 90Ot。与此同时，浮法玻璃生产线生产管理的自动化程度也不断提高，现在浮法 线已不同程度地实现了计算机和监视装置控制的自动化生产线，有的甚至全部实 现在自动化，从而大大降低了原料和能源消耗，提高了产品质量，同时改善了操 作环境。（4）由以上可以看出，传统的无机非金属材料工业的发展经历了漫长的发 展时期，生产工艺和设备已从手工操作发展为机械化、自动化控制和操作。工人 已从繁重的和恶劣的劳动环境中解脱出来，生产的品种也日益丰富，质量不断提 高，正在进一步实现段质、高产、低消耗，另外，先进的新技术的成功应用，大 大减轻了无机非金属材料工业最先进的生产技术正向着低

8、消耗、低污染、高增长 的发展模式靠近。在和无机非金属材料工业密切相关的能抓工业方面，目前无机非金属材料 工业所使用的能源是滋料和电能。前者用于工业规模的生产，而后者主要用于一 些新型无机非金属材料的生产。燃料是一次能源，目前在无机非金月材料行业中 所使用的燃料是煤、重油、轻质荣油、发生炉煤气、城市煤气、液化石油气和天 然气等，前面二个是非清洁燃料能源，其燃烧对环境的污染程度较大，后几个是 清洁燃料，对环境的污染程度极小。由于目前在无机非金属材料工业中大量使用 非清洁燃料，且生产国产量浪费较大，热效率较低，因此目前在能源方面的路找 是不可持续发展的，不仅对环境造成污染，而且由于使用的燃料是不可再

9、生的资 源，会使能源面临枯竭的危险，因此，设法寻找新的能源来补充，才能满足国民 经济不断发展的要求。三、发展趋势复合化发展。作为无机非金属材料与金属材料和有机高分子材料的复合化 发展趋势。复合化的最终是以应用为目标，如无机非金属材料已广泛应用在钢筋 混凝土、玻璃钢等方面其中主要就是用有机高分子与无机玻璃纤维来组成，这种 结构材料为主的复合材料，这也是复合材料具有单一材料所无法满足的是使用功 能，更是建筑材料发展趋势。智能化发展。作为材料的智能化是人们关注的焦点，材料的智能化即是材 料性能的多元化，等接受外部环境变化的信息，并能实时进行反馈。智能化功能 材料大部分为多片压电和铁电陶瓷的复试结构，

10、目前应用领域较广的建筑智能化， 提高建筑材料的安全性智能等方面。节能、降耗的发展。由于传统无机非金属材料产业是一个相对能耗高、环 境污染严重的领域。随着可持续发展观的提出，要全面、协调、可持续发展的理 念，就必须改变这种落后的传统生产方式和经营理念，进行科研研发，探索出低 能耗、少污染的新的合成工艺，提高产品性能和节耗的技术途径，改变生产结构 和合理的利用方法。如汽车和柴油机尾气三效催化剂或者是载体材料以解决汽车 和柴油机的尾气处理方案等等。在无机非金属材料行业的发展趋势来看，新型的无机非金属材料有着不可替 代的地位，它对我国的、对世界各国来说都是一个新型的产业，更应抓住这个机 遇去研发、去运用到更行各业中，提高国家的更项水