為貫徹落實《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》、《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006~2020)》和《中國制造2025》,發揮科技創新在全面創新中的引領作用,依靠科技創新驅動建材行業結構調整、轉型升級、轉變經濟發展方式,增強建材工業在我國全面建成小康社會進程中的基礎作用,實現《2030年中國建材工業“創新提升、超越引領”發展戰略》中2020年的發展目標,特制定建筑材料工業“十三五”科技發展規劃。
一、“十二五”非金屬礦領域科技發展成績與存在問題
1、成績:一些重大關鍵技術攻關成效明顯
(1)大型節能粉磨技術與裝備實現升級。
重點開發了HFCG200大型輥壓機及粉磨系統節能技術、煤粉立式磨粉磨技術及裝備、HRM2800S礦渣立式磨裝備及技術、KGP新型水泥熟料輥式破碎機、水泥立式輥磨終粉磨、MLXSS360兩級行星立磨減速機等大型高效節能粉磨、無球化粉磨等先進節能粉磨技術與裝備,加快了現有礦物粉磨技術裝備的節能改造和技術升級。
(2)支撐戰略性新興產業發展的新材料技術研發亮點紛呈。
開發的高性能半導體光催化材料制備與微結構調控技術,耐燒蝕復合材料用碳纖維多向預成型體結構設計、控制、制備、及應用技術,超薄信息顯示玻璃工業化制備關鍵技術,適用于高壓直流輸電系統工程化應用的特種光纖光纜及其關鍵器件的制備技術,多層內聯仿形機織物應用與自動化制備技術,太陽能多晶硅生產用氮化硅陶瓷絕緣復合組件制備技術,膜生物反應器用平板陶瓷膜技術,大規模集成電路產業用8英寸立式石英籠舟產業化制備技術,多光譜透過鋁酸鈣紅外玻璃成套制備技術及大尺寸整流罩典型應用技術等一批新技術,有效地提升了無機非金屬新材料、特種陶瓷材料、高端纖維增強復合材料等的研究開發水平,突破了相關關鍵材料制備和裝備技術瓶頸,為支撐節能環保、新能源、信息產業、新材料、國防軍工等戰略性新興產業發展發揮了重要作用。
(3)高性能綠色節能建材及其先進制造技術實現產業化。
(4)非金屬礦物材料開采及深加工技術不斷提升。
開發了凹凸棒石棒晶束解離與表面功能化改性技術、非金屬礦物功能填料表面改性技術及成套裝備、陶瓷粉料高效節能干法制備技術及成套裝備、機制砂石細粉高效回收與廢水循環利用工藝技術、利用多晶硅副產物制備大尺寸、高品質石英玻璃成套技術與裝備、石油裂解催化劑用高嶺土載體制備技術、年產一萬噸膨潤土深加工生產線技術及環保型礦物凝膠材料系列產品開發技術等多項非金屬礦物材料高效超細粉碎、煅燒、提純、改性、復合等深加工產業化技術,較好地滿足了交通、石化、電力、電子、農業、建筑節能、節水、環保、新能源等產業發展需要。
(5)大宗廢物無害化安全處置和資源化綜合利用技術取得重大突破。
開發了利用水泥窯協同處置城市生活垃圾系統集成技術、生活垃圾生態前處理與水泥窯協同后處置系統集成創新技術、水泥窯協同處置垃圾焚燒飛灰工程化技術、城市污泥深度脫水及水泥窯協同處置技術、水泥窯協同處置配套用耐火快速修補材料等大宗固體廢物安全處置關鍵技術與成套裝備,實現了大宗工業固體廢物、城市污泥、建筑垃圾、生活垃圾、工業危廢物等的安全無害化處理和資源化綜合利用,為循環經濟和環保產業發展提供了技術支撐。水泥窯協同處置固廢過程中二惡英/呋喃的高溫消解,低溫再生抑制和吸附成因的發現為利用新型干法水泥窯大規模協同處置各類廢棄物提供了技術支撐。
(二)存在的主要問題
1.現有科技領軍人才短缺
2.基礎理論研究趨向弱化
3.科技研發資源分散
4.自主創新能力嚴重不足
5.知識產權保護缺乏力度
二、“十三五”建材工業科技發展面臨的形勢和主要任務
當前,經濟全球化、社會信息化深入發展,新一輪科技革命和產業變革蓄勢待發,與我國加快轉變經濟發展方式形成歷史性交匯。我國正處在全面建成小康社會的決勝階段,經濟增長將更多地依靠人力資本積累和技術進步,加快從要素驅動、投資驅動為主轉向創新驅動發展為主,創新成為驅動發展的新引擎,是引領發展的第一動力。國內外經濟社會發展和科學技術進步趨勢,在給建材工業結構調整、轉型升級、提供社會有效供給帶來新的嚴峻挑戰的同時,也為建材工業推進供給側結構性改革,實現“創新提升、超越引領”的戰略目標提供了重要機遇。
(一)“十三五”建材工業科技發展面臨的形勢
1.全球產業競爭格局的重大調整對建材科技創新帶來新的挑戰。
2.綠色、環保發展潮流要求依靠科技創新改變傳統建材發展模式。
3.加強基礎理論研究、提升建材行業核心競爭力任務艱巨。
4.產能過剩的傳統產業需要科技創新來進行改造升級。
5.建材工業供給側結構性改革需要科技創新支撐。
6.行業整體技術水平提升有利于增強國際競爭力。
7.“兩化”融合技術為建材行業轉型升級提供巨大驅動力。
8.環保技術的發展將重塑建材產業的社會形象。
9.以建材科技為支持的戰略性新興產業發展空間廣闊。
10.全面建成小康社會需要綠色建材支撐。
11.國家重大戰略需求將推動建材向新領域和高端發展。
(二)“十三五”時期建材工業科技創新發展的主要任務
“十三五”時期,建材行業的技術提升與轉型升級將圍繞實現產品從中低端向中高端轉型,生產方式從資源、能源高負荷向低碳、綠色、環保轉型,制造技術從傳統集約式向數字化、信息化、智能化轉型,系統開展高性能材料重大共性關鍵技術及應用研究,實現高性能建筑材料高效、低能耗制造及應用,有力推動建材工業轉型升級,促進智能化時代的產業變革,助力建材工業在“一帶一路”戰略、“中國制造2025”中發揮更大作用,全面支撐國家戰略性新興產業發展與重大工程建設。
1.鼓勵協同創新,發展傳統建材產業升級換代技術。
2.加快基礎研究,實現建材新興產業核心技術突破。
圍繞經濟社會需求的重大發展方向,通過關鍵技術突破、產業轉化和市場培育,加快高性能復合材料產業、無機非金屬新材料產業、非金屬礦及制品業新興產業、建材節能環保新興產業、建材高端裝備制造產業、多功能節能環保新型墻體材料及配套綠色裝飾裝修材料產業等建材新興產業的壯大和發展。發揮國家重大科技項目等國家科技資金的核心引領作用,實現建材新興產業一批關鍵核心技術的突破。促進政產學研用按照市場規律和創新規律加強合作,不斷完善科技成果轉化協同推進機制,推進科技成果產業化。
3.大力發展智能制造技術,加速建材行業“兩化”融合。
4.全面開發與推廣節能環保技術,促進建材工業綠色低碳轉型。
全面推進傳統建材制造業綠色改造,加大先進節能環保技術、工藝和裝備的研發力度,大力研發推廣余熱回收、水循環利用、原燃料替代、脫硫脫硝除塵一體化、水泥窯協同處置等綠色工藝技術裝備。強化資源綜合利用技術的研發,大力開發工業尾礦和建筑垃圾,形成梯級利用,替代天然砂石制造混凝土和建材制品;對粉煤灰、煤矸石、化學副產石膏等進行深加工,形成高性能混凝土摻合料、耐火材料原料、高強石膏等高附加值產品;采用鋼渣、礬鈦渣、粉煤灰、電石渣等工業固廢全部或部分替代天然原料生產低碳水泥等建筑材料,走資源節約型、環境友好型發展道路。
5.加強質量品牌建設,以科技為引領促進國際化發展。
三、“十三五”建材工業科技發展的主要目標
主要目標
以提升建筑材料產業科技創新能力和整體競爭力為出發點,以國家重大工程和戰略性新興產業發展需求為牽引,面向國民經濟建設主戰場,貫徹實施創新驅動發展戰略,深入落實《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》的“五大工程”和《中國制造2025》提出的“加快基礎材料升級換代”任務,著力解決建材工業面臨的產品同質化、低值化,環境負荷重、能源效率低、資源瓶頸制約等重大共性問題,推進水泥、玻璃、建筑衛生陶瓷、新型墻體材料、無機非金屬新材料、非金屬礦等重點產業的結構調整與產業升級,加快綠色建材的開發與推廣。通過基礎材料的設計開發、制造流程及工藝優化等關鍵技術和國產化裝備的重點突破,實現重點產品的高性能和高附加值、綠色高效低碳生產。開展技術標準的升級研究,完善行業知識產權和標準體系。重點加強有助于領跑和并行的重點領域和材料的前沿技術研發,聚焦于行業發展的共性核心技術,提升我國建材工業整體競爭力,滿足我國“中國制造2025”、“一帶一路”戰略、戰略性新興產業創新發展、新型工業化、城鎮化和區域經濟建設的急需,為我國參與全球新一輪產業變革與競爭提供有力支撐,實現我國建材工業由大變強、技術與裝備由跟隨型向并行和領跑型轉變。
通過本規劃的組織實施,到2020年,規模以上企業研發經費支出占主營業務收入的1%左右,大型骨干企業2%左右,主要骨干企業基本建立起國家重點實驗室或企業技術研發中心;規模以上企業每億元主營業務收入有效發明專利數達到0.3件左右,建材關鍵裝備制造加工企業的工序數控化率達到30%以上。在水泥、平板玻璃、建筑衛生陶瓷和新型墻體材料等產業形成一批世界領先水平的生產線。建材新興產業及制品的工業增加值達到建材工業總量的50%;規模以上企業單位工業增加值能耗比“十二五”降低20%;單位工業增加值二氧化碳排放量降低25%左右,煙粉塵排放總量削減30%,二氧化硫排放總量削減12%,氮氧化物總量削減40%;綜合利用廢棄物總量比“十二五”增加12%左右,水泥窯協同處置生產線占總量的15-20%。建材行業全員勞動生產率達到160萬元/人,建材新興產業勞動生產率比“十二五”提高30%以上。全面實現建材工業“創新提升、超越引領”發展戰略2020年目標,邁入建材工業強國的行列。
四、重點領域及關鍵共性技術
建材新興產業:
聚焦適用于新一代信息技術領域的硅、石墨烯及第三代半導體材料,生物醫藥產業的微創醫用材料,服務并配套于航空航天、高端制造、節能環保、新能源等領域的新材料,著力研發并拓展特種功能材料、高性能結構材料、功能性高分子材料、特種無機非金屬材料、先進復合材料等的應用領域,為提升建材工業制造水平和向高端發展打開新的局面。
重點開發低成本高性能碳纖維、高性能特種玻璃纖維、高性能玄武巖纖維產業化制造技術,發展高性能纖維預成型體設計制備技術、高性能纖維熱固性復合材料、高性能熱塑性復合材料低成本、高效率成型技術,完善并提升大型化、高性能化、輕量化兆瓦級低風速葉片和超大功率(5MW以上)海上風機葉片制造技術,纖維增強樹脂基大型復合材料制品廢棄物資源化應用等產業化技術;突破結構復合材料增韌和耐高溫復合材料技術,擴大應用領域和應用水平,促進結構復合材料產業規模發展;突破結構吸波、結構透波、結構導電等功能復合材料技術,實現結構型功能復合材料系列化和基本產業化。
重點研發高性能功能膜材料產業化及裝備技術,先進陶瓷材料及部件(包括先進陶瓷粉體低成本、綠色制備技術,高性能復雜形狀陶瓷部件近凈尺寸高效成型、快速燒結技術及評價等)制備技術,特種功能晶體生長及其加工工藝、器件設計與制造、生產裝備關鍵技術,高頻、大功率、耐高溫、抗輻照半導體微電子材料制備技術;重點突破高可靠性氮化硅軸承球等系列化產品產業化技術,薄壁、高強超特高壓輸變電電瓷系列化產品產業化技術,大尺寸高均勻ALON透明陶瓷制備技術,高光輸出、快衰減、大尺寸Ce:LaBr3閃爍晶體產業化技術,超低膨脹微晶玻璃產業化技術,微創醫用激光光纖產業化技術;建成多功能陶瓷纖維復合過濾膜、高性能非氧化物陶瓷系列產品(氮化硅、碳化硅陶瓷等部件)、超特高壓輸變電電瓷系列化產品、高水平閃爍晶體及器件、高品質石英玻璃、低膨脹微晶玻璃等示范生產線。有力支撐我國戰略性新興產業的發展。
重點開發非金屬礦物深加工及環境友好材料關鍵制備技術。研發石油催化裂化用抗中毒催化劑載體晶形控制、設計、性能調控技術;開發高耐蝕預水化防滲材料生產技術,高真空度控制與吸附柱撐離子交換功能強化技術;開發中低溫SCR催化劑高活性原料粉體合成與成型技術及氮氧化物煙氣處理材料成分設計、生產技術;開發高性能保溫、隔熱、絕熱節能礦物材料制備及應用技術;開發高性能助懸浮、緩釋、增稠環保材料制備及應用技術,難處置工業廢水高效凈化礦物材料制備及應用技術;開發飼料脫霉用礦物材料制備及應用技術,土壤生態修復調理礦物功能材料制備及應用技術;研發非金屬礦干法超細粉碎分級設備大型化及智能化制造技術。大幅提升我國非金屬礦物材料研發和應用水平。
五、重點工程
(一)實施“強基工程”。
著力開展纖維增強材料在聚合物基體中分布均勻性、界面粘結強度、復合材料的力學性能及材料破壞機理;先進陶瓷的精細微結構控制、燒結機理和可靠性評價技術;特種功能晶體的生長機理及控制技術;典型非金屬礦物材料微結構及其性能演化、服役機理;復配無機礦物高溫熱熔成纖機理等基礎研究。突破高性能復合材料多尺度建模和表征、評價;先進精密陶瓷材料的設計、性能表征和壽命預測;大尺寸特種功能晶體的生長和評價;典型非金屬礦物材料選擇性吸附性能調控等前沿技術。為形成一批規?;ú男屡d產業奠定堅實基礎。
(二)實施“兩個二代”技術裝備研發示范工程。
全面深入開展第二代新型干法水泥技術裝備創新研發、第二代中國浮法玻璃技術裝備創新研發和配套耐火材料及輔機創新研發工作,圍繞相關領域的關鍵共性技術與主攻方向開展重點攻關,在現有水平基礎上通過創新驅動,實現我國水泥和平板玻璃工業現代化、智能化和技術信息一體化,其主要經濟技術指標均達到世界領先水平。形成3-5條“兩個二代”示范生產線,“十三五”期間,60%左右的水泥、平板玻璃生產線“十三五”末達到世界領先水平。
(三)實施水泥窯協同處置固廢技術創新及產業化示范工程。
在不斷創新提升與完善“華新模式”、“中材模式”、“金隅模式”、“海螺模式”等不同水泥窯協同處置生產垃圾技術路線的同時,從政策支持、交流合作、標準規范、工程示范、市場推廣、公共關系等方面全程進行專業化的攻關和服務,爭取將水泥窯協同處置技術納入市政垃圾處置規劃,配合政府部門爭取出臺有助于促進水泥窯協同處置生活垃圾的指導政策,做好全國水泥窯處置生活垃圾試點工作,推動水泥窯協同處置工程的推廣,建立起技術推廣體系和應用機制體系,進一步加大水泥窯協同處置固體廢棄物力度。“十三五”末,爭取水泥窯協同處置生產線占總量的比例達到15-20%。
(四)實施建材新興產業關鍵共性技術聯合攻關推進工程。
在開展“高強度、低介電透波、耐熱等高性能玻璃纖維和高性能復合材料的研發”、“高強玻纖、高性能復合材料在汽車、節能環保、通訊、石油等領域的示范應用研究”、“高檔碳纖維生產技術及其制品在新能源、建筑建材等市場的示范應用開發”、“超大功率(5MW以上)海上風機葉片的制備技術及示范應用開發”、“新型膨潤土工程防滲材料的研發”、“綠色橡膠用非金屬礦物材料研發”等建材新興產業關鍵共性技術會企聯合攻關的基礎上,進一步加強會企聯合攻關的作用,拓展攻關的領域和深度,加快建材新興產業的發展步伐。圍繞“高世代電子玻璃基板和蓋板核心技術開發”、“高品質特種光電功能玻璃及制品開發”、“建筑高效節能與安全功能玻璃關鍵技術開發”、“微創超細內窺鏡及醫用激光光纖產業化開發”、“先進陶瓷及特種功能晶體制備產業化”、“大尺寸合成石英玻璃材料及其制品產業化開發”等,突破關鍵材料制備技術與裝備瓶頸,在規模化、產業化方面邁出實質步伐,為實現“十三五”末“建材新興產業及制品的工業增加值達到建材工業總量的50%”的目標提供必要支撐。
(五)實施綠色建材生產及應用示范工程。
實施《促進綠色建材生產和應用行動方案》,大力發展綠色建材,提升綠色建材的質量內涵與功能,構建綠色建材產業體系。打通推廣應用的通道,營造良好的綠色建材產業發展環境。建立綠色建材評價標識體系,發布綠色建材產品目錄,制修訂綠色建材標準,拓寬和增加綠色建材應用范圍;引導市場消費,推動綠色建材下鄉,擴大需求;推進綠色建材示范小區和產業園配套供應,增設一批以綠色建材為特色的企業技術中心、工程中心和實驗室;建立為綠色建材發展服務的公共研發、技術轉化、檢測與認證平臺;探索由企業自發籌建各產業發展基金,助推有益綠色發展的節能環保新技術、新產品;完善建材行業生產與建筑應用相關單位之間的聯手機制,加強與建筑設計、工程建設的上下游聯接與互動,推動建材綠色發展。
“十三五”期間綠色建材占到主營業務收入的30%左右,新建筑中綠色建材應用占到35%以上,試點示范工程綠色應用比例達70%以上,既有建筑改造的應用比例達到80%,實現建材生產和建筑應用的能耗、排放都有較大幅度的降低。
(六)實施標準創新提升工程。
(七)實施企業知識產權保護與應用試點工程。
(八)實施“優勢產能走出去”國際合作工程。
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