内蒙古省鄂尔多斯市紫荆创新研究院推荐科技项目

　　内蒙古省鄂尔多斯市紫荆创新研究院推荐科技项目，鄂尔多斯市紫荆创新研究院建院4年多来，主要进行资源节约和循环利用、能源材料与技术、水资源与环境治理、电动车工程技术、清洁煤化工工程技术、可再生能源、先进有机材料、煤机关键零部件再制造等8个研发方向的中试与成果转化。

　　◆推荐项目一：煤矸石等固废高值化综合利用

　　1.项目开发的必要性

　　我国煤矸石积存量逐年增加，长期堆放于地表，不仅占用大量土地，影响自然景观，还会造成大气、土壤及水体污染和地质灾害的发生。目前我国煤矸石利用普遍存在以下问题：⑴煤矸石利用总量仍然较少。⑵资源利用率低，浪费严重。⑶产品技术含量低，高附加值深加工产品产业化困难。⑷能耗高，二次污染严重。

　　本项目将对煤矸石和煤矸石初级利用产生的废渣进行二次综合利用的产业化技术研究。即综合多种高科技工艺手段，通过对煤矸石，粉煤灰和炉渣的进一步综合利用，加工出多种高附加值的高端产品，实现内蒙古地区的煤矸石“资源化”利用，变废为宝，以保护土地资源，减少环境污染，改善生态环境。

　　2.主要开发内容

　　两大方向：煤矸石制取绿色建材与化工原料。具体为：

　　⑴煤矸石制备高档建筑装饰微晶玻璃/工程微晶玻璃板材、管材;

　　⑵煤矸石制备防火保温材料；

　　⑶煤矸石/粉煤灰/高岭土制备4A分子筛和X，Y分子筛。

　　⑷粉煤灰提取中空微球用于制备结构性铝镁复合泡沫材料中的改性填充材料，及其在汽车和建材工业中的应用开发。

　　⑸粉煤灰和低品位微硅粉制备高硅铝比的分子筛和白炭黑。

　　⑹煤矸石/粉煤灰/高岭土制备工业吸附剂和土壤改良剂。

　　先期开发：煤矸石制备微晶玻璃、防火保温材料和分子筛。

　　3.主要技术队伍

　　技术队伍中除了清华大学的教授外，还有一批留美归国人员和资源环保领域的工程专家，目前团队技术人员20余人。

　　常云峰博士：在美国埃克森-美孚石油化工公司、美国ABB鲁马斯工程公司以及美国斯坦福国际研究院工作15年，在煤化工、石油化工等领域拥有国家和世界发明专利54项，获美国埃克森-美孚石油化工公司的最高成就奖“全球技术奖”，载入美国纽约版2004年/2005年《帝国高管-技术精英名人录》。

　　陆广先生：自2000年起在美国留学及工作至今，主要从事金属/非金属资源化、工业废渣无害化回收和二次废物再利用等方面的研究，参与美国能源部关于膜技术、二氧化碳捕获和储存的项目，并在环境修复技术、锅炉节能减排技术、PVC工厂合成单体的回收利用等方面积累了丰富的工程应用经验。

　　4.中试与成果转化进展

　　⑴2012年在鄂尔多斯装备制造基地建成煤矸石高值化综合利用示范线，及配套实验室。

　　⑵2012年3月，利用鄂尔多斯煤矸石制备的高端装饰用微晶玻璃通过了国家建筑材料测试中心检测；2012年3月，利用鄂尔多斯煤矸石制备的防火保温材料通过公安部天津测试中心检测，燃烧性能达到GB8624A(A1)等级。

　　⑶2013年6月，研究院申请的“一种用煤矸石制造建筑装饰用微晶玻璃板材的方法”、“煤矸石和煤泥制备发泡陶瓷保温板”通过了国家知识产权局的受理，目前正在申请当中。

　　⑷2013年11月初，将进行“煤矸石制微晶玻璃板材项目”与“煤矸石制取防火保温材料”的成果鉴定。

　　⑸2011年4月，与内蒙古中地煤矸石公司签订“煤矸石制取微晶板材技术的产业化”合作协议；2012年6月，与鄂尔多斯市圣圆投资集团有限责任公司签订“煤矸石制高档装饰用微晶玻璃”项目合作协议。

　　5.经济效益分析

　　微晶玻璃板材：生产成本180元/㎡，平均销售价格450元/㎡，利润达270元/㎡。以年产20万平方米，20年寿命测算，每年利润高达5400万左右。

　　发泡陶瓷防火保温板：生产成本500元m3，平均销售价格1300元/m3。以年产10万立方米，20年寿命测算，利润达600/m3元，每年利润高达8000万左右。

　　◆推荐项目二：静电纺丝纳米纤维产业化

　　1.项目开发的必要性

　　纳米技术是21世纪高科技发展的热点，国际上公认的、唯一成熟的制备功能性纳米纤维材料的主流应用技术，且拥有从实验室研发到规模化生产的一系列成功案例，清华大学继捷克和美国之后第三个掌握该技术。

　　静电纺丝技术是利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下形成喷射流进行纺丝加工的工艺，其产品在纳米器件、生物医学、空气过滤、锂电池隔膜、航天航空、光电材料、复合材料、传感器件、酶催化载体等多个领域具有广阔的应用前景。

　　本项目集成清华大学化工系高分子所多年的研究成果，利用目前全球最先进的静电纺丝规模化实验设备进行一系列的高分子材料功能化、复合型开发和应用。

　　2.主要开发内容

　　⑴静电纺丝制备生物医用膜：手术隔离膜等。

　　⑵静电纺丝制备空气过滤膜：尤其是PM2.5空气过滤膜。

　　⑶静电纺丝制备高端水过滤膜。

　　⑷静电纺丝制备锂离子电池隔膜。

　　⑸自主开发实验室及生产用静电纺丝设备。

　　3.主要技术团队

　　胡平教授：清华大学化工系教授，北京生物医学工程学会理事，生物材料与人工器官专业委员会主任委员；研究领域涵盖：超高分子量PE改性、医用高分子材料、组织工程材料与方法等，获北京市科技进步一等奖、国家科技发明二等奖。获2012年自治区“草原英才”称号。

　　现有团队15人，其中高级职称以上技术人员6人。

　　4.中试与成果转化进展

　　2012年引进国外先进的设备，在鄂尔多斯装备制造基地建成静电纺丝制备纳米纤维示范线，以及配套实验室的建设。

　　◆建设项目三：煤机关键零部件激光熔覆再制造

　　1.项目开发的必要性

　　在我国能源整体版图中，鄂尔多斯、宁东、榆林统称为中国能源“金三角”，地区探明煤炭储量3100亿吨，占全国总量的43%，而地处中国能源“金三角”核心地带的鄂尔多斯市是我国重要的能源战略基地。全市煤炭探明储量1696亿吨，约占全国的1/6。全球最大、最先进的煤矿机械汇聚在这里，但煤机关键零部件如截齿、链轮、电机轴等，要么进口，要么从山东、山西、河南等地购进。总之，能源“金三角”拥有巨大的基础件市场需求，而本地基础件制造与再制造企业匮乏。

　　进入二十一世纪以来，激光熔覆技术作为一项先进制造和加工技术，已融入到各行各业，许多关键零部件的制造已离不开激光熔覆制造。激光熔覆制造技术的特点具有短流程、洁净环保，符合国家相关产业政策与发展方向，该技术可参与到产品的制造与再制造过程，是一种综合型的特种加工技术。

　　本项目依托清华大学、北京工业大学具有自主知识产权的节能型激光装备、涂层材料及熔覆技术，实现光、机、电、材料一体化；面向煤机关键零部件这一量大面广的市场需求，结合已有的煤炭开采行业产学研合作基础，实现煤机关键零部件大批量制造和再制造技术的产业化。

　　2.主要开发内容

　　⑴采用激光三维熔覆技术，在煤炭开采行业所用刮板机链轮、电机轴、截齿等零件表面激光熔覆耐磨带，实现零部件强化制造或修复（再制造）的目的。

　　⑵开发涂层材料及其熔覆技术，改善层间结合力、组织致密性，控制微裂纹。

　　⑶开发高质量同轴送粉熔覆系统以及闭环反馈控制系统。

　　⑷节能型激光先进装备的快速国产化。

　　3.技术优势

　　⑴结合清华大学、北京工业大学激光熔覆成形在航空航天、军工等高科技领域的成功应用经验，实现向煤机行业的激光熔覆技术转移。

　　⑵发挥激光熔覆技术高效、能量精确控制、对零件热影响及变形小等优势，替代传统的堆焊、电镀、喷涂等工艺，实现煤机关键零部件的数控激光熔覆以及贵重零件的强化或再制造。

　　⑶与上一代技术--等离子熔覆相比，二者生产成本接近，但激光熔覆的冶金质量高，可控性好，适合于要求稀释率低、变形小、热输入量小的重要零件，如煤机电机轴、链轮轴、液压立柱等，实现真正意义上的短流程激光制造。

　　⑷除了激光熔覆技术之外，还可用于激光淬火、激光合金化、激光熔凝以及激光焊接等用途，可以实现一机多用。

　　4.中试与成果转化进展

　　⑴已在浙江宁海模具城成功实施激光熔覆再制造产业化：针对数控机床关键零部件，大型模具以及部分煤机零部件。

　　⑵正在与鄂尔多斯企业洽商煤机关键零部件（截齿、链轮、电机轴）再制造产业化。

　　5.产业化方案及经济效益分析

　　激光熔覆技术的产业化在国内市场属于起步到高速发展阶段，属高利润行业，直接经济效益高于产值的50％。

　　产业化分为两期进行。项目首期：投资2500万元，年产截齿30万只，以制造为主；年产链轮轴+电机轴3000件，以修复为主。达产后产值7800万元，利税2700万元，建设周期6个月左右。项目二期：年产截齿100万只，年产链轮轴+电机轴3万件。达产后产值3.6亿元，利税1.4亿元以上。