點石成金，綠色發(fā)展：科技助力水城縣玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)扶貧
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中國科學(xué)院（簡稱“中科院”）是最早參與國家科技扶貧的單位之一，2017?年貴州省六盤水市水城縣成為中國科學(xué)院脫貧攻堅定點幫扶縣。水城縣整體貧困面大，貧困程度深，貧富差距較大，屬于國家級貧困縣，也是貴州省?14?個深度貧困縣之一。為了從根本上解決水城縣的貧困局面，形成可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)項目，真正實現(xiàn)“造血式”扶貧，根據(jù)當?shù)刭Y源優(yōu)勢和企業(yè)需求，中科院地質(zhì)與地球物理研究所（以下簡稱“地質(zhì)地球所”）依托巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)等學(xué)科專業(yè)優(yōu)勢，在水城縣成立院士工作站，并由劉嘉麒院士帶領(lǐng)科技扶貧團隊深入調(diào)研，依托當?shù)匦鋷r的資源優(yōu)勢，為水城縣玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供重要技術(shù)支撐。地質(zhì)地球所科技扶貧工作一方面給水城縣經(jīng)濟增長注入了新的活力，另一方面對地區(qū)扶貧及扶貧之后的產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了保障，從而真正實現(xiàn)“造血式”產(chǎn)業(yè)扶貧，收到當?shù)卣臍g迎，并得到了大力支持和幫助。
水城縣玄武巖資源優(yōu)勢及存在的問題
玄武巖纖維的性能及產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢
玄武巖是基性噴出巖，在地球上分布相當廣泛。玄武巖連續(xù)纖維是一種純天然、非人工合成的高技術(shù)纖維（圖?1），以純天然玄武巖為原料，是我國四大高性能纖維（碳纖維、芳綸、超高分子聚乙烯纖維、玄武巖纖維）之一。
玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)是無污染、無公害綠色產(chǎn)業(yè)。由于玄武巖是無機硅酸鹽，經(jīng)過火山噴發(fā)時和熔爐熔化時的?2?次高溫（約?1?450℃—1?500℃）煅燒，在玄武巖纖維生產(chǎn)過程中，無廢氣、廢物及有毒物質(zhì)釋放，這與在熔制過程中產(chǎn)生大量廢氣的其他纖維產(chǎn)業(yè)相比有著本質(zhì)區(qū)別。在所有高性能纖維生產(chǎn)過程中，玄武巖連續(xù)纖維的能耗（電或氣）相對較低。玄武巖纖維無污染、低能耗、可回收的特點與當今社會經(jīng)濟向綠色轉(zhuǎn)型的導(dǎo)向一致。
玄武巖纖維性能表現(xiàn)優(yōu)異。具備高強度、高模量、耐高溫、耐低溫、耐酸堿、抗氧化、抗輻射、絕熱隔音、防火阻燃、過濾性好、抗壓縮強度和剪切強度高等優(yōu)異性能。目前，玄武巖纖維已廣泛應(yīng)用于消防、環(huán)保、航空航天、軍工、汽車船舶制造、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、工程及建筑等領(lǐng)域。
國內(nèi)外玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)現(xiàn)正處于高速發(fā)展階段。目前，全球玄武巖纖維的年生產(chǎn)總量不超過?2?萬噸，國內(nèi)有一定規(guī)模的生產(chǎn)企業(yè)不超過?20?家，還沒有行業(yè)的龍頭企業(yè)。據(jù)初步估計，在未來?5—10?年內(nèi)玄武巖纖維的全球需求量近百萬噸，而現(xiàn)階段的產(chǎn)量遠不能滿足需求。
水城縣玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及問題
六盤水市位于峨眉山大火成巖省的東部，擁有豐富的玄武巖資源。在六盤水六枝特區(qū)、盤縣、水城縣、鐘山區(qū)等均有玄武巖分布，厚度達?200—600?米。整個六盤水市勘察區(qū)初步評價玄武巖資源量接近?60?億噸，儲備區(qū)資源量超?200?億噸。初步調(diào)查結(jié)果顯示，水城縣經(jīng)濟開發(fā)核心區(qū)周邊?50?公里范圍內(nèi)玄武巖資源分布廣、開采條件好、儲量大，估算資源儲量近?3?億噸。水城縣政府因地制宜，利用資源優(yōu)勢，將玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)作為新興支柱產(chǎn)業(yè)：采用“資源+產(chǎn)業(yè)”的模式，建設(shè)六盤水玄武巖科技產(chǎn)業(yè)園，總投資?27.5?億元，占地?2000?畝。
貴州石鑫玄武巖科技有限公司（以下簡稱“石鑫公司”）是水城縣唯一的玄武巖纖維生產(chǎn)企業(yè)。2016?年，該公司玄武巖連續(xù)纖維產(chǎn)量僅有?4?320?噸，公司發(fā)展面臨諸多“卡脖子”技術(shù)問題：在礦石原料方面。石鑫公司纖維生產(chǎn)工藝流程中所用玄武巖礦石原料主要來源于河北省張家口市蔚縣新源玄武巖礦業(yè)有限公司，由于礦石原料技術(shù)方面存在問題，石鑫公司并沒有使用水城縣本地的玄武巖礦石資源，這使得企業(yè)生產(chǎn)成本增加，如何盡快實現(xiàn)礦石原料本地化，充分發(fā)揮水城縣玄武巖礦石資源的優(yōu)勢，是當?shù)卣推髽I(yè)亟待解決的問題，這也是此次地質(zhì)地球所科技扶貧團隊要重點研究解決的課題之一。在下游產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用方面。雖然石鑫公司與有關(guān)單位洽談了供水管道、板材、風光系統(tǒng)、海洋養(yǎng)殖箱、農(nóng)村環(huán)保水窖等合作，但是產(chǎn)品大多集中在低端領(lǐng)域。由于公司所生產(chǎn)纖維的性能不穩(wěn)定，使得其很難應(yīng)用到電子、航空航天、軍工等高端領(lǐng)域，如何提升玄武巖連續(xù)纖維的穩(wěn)定性，依然是公司面臨的技術(shù)難題。
構(gòu)建產(chǎn)業(yè)完整幫扶鏈，科學(xué)指導(dǎo)企業(yè)發(fā)展
為推進玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)的深入發(fā)展，解決生產(chǎn)過程中的技術(shù)難題，地質(zhì)地球所充分發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢，其中以劉嘉麒院士為代表的科技扶貧團隊多次赴水城縣實地考察，為水城縣玄武巖產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支持和理論支撐。科技扶貧團隊組織編寫了《水城縣玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)精準扶貧調(diào)研——玄武巖專項報告》，并與水城縣政府簽訂合作協(xié)議，成立了水城縣首個院士專家工作站，搭建技術(shù)創(chuàng)新平臺，為水城縣乃至國內(nèi)玄武巖纖維企業(yè)解決生產(chǎn)技術(shù)難題，提高企業(yè)生產(chǎn)效益，推動地方經(jīng)濟更好地發(fā)展。
實地調(diào)研，形成上、中、下游產(chǎn)業(yè)完整幫扶鏈
針對水城縣玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況及存在的問題，探索出一條科學(xué)有效的扶貧體系，充分發(fā)揮地質(zhì)地球所的科研優(yōu)勢，切實幫助當?shù)仄髽I(yè)發(fā)展，促進地方經(jīng)濟增長。地質(zhì)地球所科技扶貧團隊根據(jù)實地調(diào)研，形成了“礦石原料—生產(chǎn)工藝—下游產(chǎn)品開發(fā)”的完整幫扶鏈，找到了一條適合當?shù)氐目萍挤鲐毜缆贰?/p>
搭建創(chuàng)新平臺，加強人才體系建設(shè)。積極利用中科院相關(guān)研究機構(gòu)的人才支持，如人才掛職、科技講座和開展咨詢等。同時，充分利用六盤水師范學(xué)院的師資力量，加強材料學(xué)、機械學(xué)、地質(zhì)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等學(xué)科專業(yè)研究人員在園區(qū)玄武巖纖維企業(yè)和院士工作站掛職、交流，積極參與生產(chǎn)技術(shù)攻關(guān)和活動，不僅有利于解決企業(yè)和研發(fā)機構(gòu)人手不足等問題，也有利于培養(yǎng)和鍛煉當?shù)厝瞬牛纬烧嬲摹罢a(chǎn)學(xué)研”合作，進一步推動本地高校開設(shè)相關(guān)的學(xué)科專業(yè)，結(jié)合本地經(jīng)濟發(fā)展需要培養(yǎng)人才。
強化管理溝通協(xié)調(diào)。在六盤水全市層面設(shè)立玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)化推進專項機構(gòu)或?qū)０啵龠M政、產(chǎn)、學(xué)、研、用的資源整合，助力開發(fā)區(qū)玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)化快速推進。此外，地質(zhì)地球所科技扶貧團隊配合當?shù)卣幦∈〖壓蛧覍用娴闹С郑M一步對接中科院的技術(shù)支持；2018?年?9?月，推動召開貴州玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇，使水城縣玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)與國內(nèi)外企業(yè)對接。
圍繞玄武巖打造城市名片。科技扶貧團隊積極推進以玄武巖及玄武巖纖維為主題的地質(zhì)公園和旅游景點的建設(shè)，旨在盤活六盤水市及水城縣的旅游資源，促進當?shù)鼐蜆I(yè)，營造全市上下重視玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)化的氛圍。協(xié)助水城縣政府和企業(yè)使當?shù)匦鋷r產(chǎn)業(yè)品牌化，注冊“水城石鑫玄武巖”這個“專有名片”。
建立相關(guān)質(zhì)量-技術(shù)標準體系。建立起質(zhì)量體系及標準規(guī)范體系，掌握知識產(chǎn)權(quán)，可進一步提高水城縣在玄武巖纖維行業(yè)的影響力和話語權(quán)。為此，科技扶貧團隊積極開展礦源調(diào)查與礦石品質(zhì)評價。針對整個六盤水市的玄武巖品質(zhì)，結(jié)合?113?地質(zhì)隊的資料數(shù)據(jù)，進行加密取樣分析，對全市的玄武巖資源按品質(zhì)進行分級評價。由于當?shù)卮蠖鄶?shù)玄武巖礦石中的硫、鐵含量較高，導(dǎo)致在熔融過程中析晶溫度提高、熔融體均化較差，影響漏板壽命甚至損壞漏板；二氧化硅含量偏低，一定程度影響成絲品質(zhì)，如強度和穩(wěn)定性等。專業(yè)權(quán)威的調(diào)查與評價將為全市層面資源優(yōu)化利用奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，一旦確認本地有品位較高的礦石存在，不僅可直接降低成本，還能進一步提升本地發(fā)展玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)的資源底氣。
節(jié)能降耗控制成本。玄武巖纖維的拉絲成本目前仍然偏高，這是當前的行業(yè)現(xiàn)狀，制約了玄武巖纖維在許多量大面廣的常規(guī)領(lǐng)域中的替代性應(yīng)用，如交通工程、土木工程等。從玄武巖纖維拉絲生產(chǎn)全鏈條的各個環(huán)節(jié)來梳理成本構(gòu)成，通過預(yù)估成本與產(chǎn)能規(guī)模的關(guān)系，研究降低成本的途徑。同時，探索研究池窯技術(shù)，力爭在拉絲過程中不僅實現(xiàn)一拖多個漏板，還能實現(xiàn)每個漏板超過?1000?孔，以改善拉絲品質(zhì)、降低拉絲成本。目前，地質(zhì)地球所科技扶貧團隊正就如何進一步控制耗能成本進行技術(shù)攻關(guān)。
加大力量開發(fā)下游產(chǎn)品。玄武巖纖維只是初級材料，更重要的是下游應(yīng)用市場的開發(fā)，這是決定企業(yè)銷售的關(guān)鍵。只有整個下游應(yīng)用的需求市場不斷活躍，才能使得整個玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)鏈活躍起來。目前，盡管玄武巖纖維因成本因素制約了其在許多常規(guī)領(lǐng)域中的替代性應(yīng)用，但也在不少領(lǐng)域，如道路交通、建筑、防護、軍事、海洋等進行了卓有成效的應(yīng)用。團隊通過調(diào)研下游既有應(yīng)用開發(fā)商，為當?shù)卣猩桃Y提供資源，促進玄武巖纖維科技園區(qū)形成原材料和下游應(yīng)用互利共贏的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
制定規(guī)劃，科學(xué)指導(dǎo)企業(yè)發(fā)展
為了使玄武巖產(chǎn)業(yè)真正為當?shù)貙崿F(xiàn)“造血式”扶貧，地質(zhì)地球所科技扶貧團隊制定“六盤水市玄武巖產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃”，科學(xué)指導(dǎo)水城縣玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
在平臺建設(shè)方面。搭建?3?個創(chuàng)新孵化平臺——玄武巖纖維原料分析化驗與研發(fā)中心、玄武巖纖維表面處理技術(shù)研發(fā)中心、玄武巖纖維復(fù)合材料高端應(yīng)用研發(fā)中心；2?個產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)服務(wù)平臺——質(zhì)量標準體系建設(shè)中心、纖維性能檢測與新產(chǎn)品鑒定中心；3?個綜合科教服務(wù)平臺——院士工作站、專業(yè)技術(shù)人員培訓(xùn)中心、國際科研大數(shù)據(jù)與專利信息中心；在開發(fā)區(qū)注冊成立“貴州中科玄武巖創(chuàng)新孵化研究院有限公司”，落戶開發(fā)區(qū)工程技術(shù)中心。
在技術(shù)研發(fā)方面。啟動了對已有露頭玄武巖礦采樣分析、原料配比等工作，相關(guān)技術(shù)團隊在劉嘉麒院士帶領(lǐng)下野外勘察數(shù)次，確定了玄武巖纖維礦源地及礦石配方。同時，啟動浸潤劑和樹脂的研發(fā)試驗，爭取盡早在浸潤劑和粘合樹脂上取得進展，開發(fā)更多下游產(chǎn)品，力爭推動水城縣形成百億級玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)規(guī)模。
自?2017?年起，地質(zhì)地球所科技扶貧團隊為水城縣玄武巖產(chǎn)業(yè)提供專業(yè)科技支撐，水城縣石鑫公司產(chǎn)能擴大至?3?萬噸/年，復(fù)合材料產(chǎn)能達到?8?萬噸/年，較之前增加了近?7?倍。隨著產(chǎn)能的擴大，就業(yè)崗位迅速增加，這不僅解決了工人就業(yè)問題，也提升了工人工資水平，達到了“造血式”扶貧的目的。
思考及建議
玄武巖纖維材料產(chǎn)業(yè)市場大且前景廣闊，有望形成新的經(jīng)濟增長點。對于促進地方經(jīng)濟增長、扶貧攻堅和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級都是一個難得的歷史機遇。目前，六盤水市及水城縣對發(fā)展玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)高度重視，在現(xiàn)有發(fā)展勢頭的基礎(chǔ)上，政府和科研機構(gòu)還應(yīng)更進一步明確責任與目標，相互配合，以實現(xiàn)玄武巖產(chǎn)業(yè)在當?shù)氐娘w速發(fā)展。
強化組織領(lǐng)導(dǎo)，做好頂層設(shè)計。在實際扶貧工作中，科技扶貧應(yīng)該與當?shù)卣块T緊密結(jié)合，不能脫離當?shù)貙嶋H情況，只進行單純的學(xué)術(shù)研究。成立由政府和科研人員共同組成的玄武巖產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)小組。結(jié)合六盤水資源稟賦和發(fā)展實際，圍繞打造全國乃至全球最大的玄武巖連續(xù)纖維生產(chǎn)基地，形成規(guī)模效益和集聚效應(yīng)，制定玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。進一步強化人才引進，提供技術(shù)支撐。科技扶貧團隊應(yīng)該進一步利用自身資源，加大與中科院及其他科研院所的對接、合作，組建專家工作站和工程實驗室；根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈布局，在玄武巖纖維生產(chǎn)、后續(xù)產(chǎn)品及工業(yè)化生產(chǎn)等方面進行技術(shù)攻關(guān)，組織開展產(chǎn)品標準和行業(yè)標準制定，完成標準的起草、檢測、修訂、報批等工作，為玄武巖纖維產(chǎn)品入市和擴大銷量提供有效保證。強化市場導(dǎo)向，拓寬市場領(lǐng)域。發(fā)揮政府在玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的引導(dǎo)作用，在產(chǎn)品推廣應(yīng)用方面出臺相關(guān)政策給予傾斜扶持。結(jié)合市場需求和產(chǎn)品標準情況，按照分步實施的原則，從近、中、遠3個階段制定發(fā)展策略，最終實現(xiàn)高端玄武巖纖維產(chǎn)品及其復(fù)合材料的研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用。
科研平臺應(yīng)進一步加大對企業(yè)亟待解決的技術(shù)問題的科研投入。主動創(chuàng)新研究思路，關(guān)注國內(nèi)外最新研究動向及研究成果，為當?shù)仄髽I(yè)發(fā)展提高強有力的技術(shù)支撐。在礦石原材料方面，著力解決玄武巖纖維成絲機理問題，研究礦石不同組分對于玄武巖纖維成絲的影響。在生產(chǎn)工藝方面，要勇于嘗試新思路、新方法，爭取優(yōu)先提升現(xiàn)有工藝水平，以創(chuàng)建達到國際領(lǐng)先地位的生產(chǎn)工藝水平為目標。
科技扶貧在水城縣脫貧攻堅中發(fā)揮的作用越來越顯著，而把扶貧產(chǎn)業(yè)做實做大是形成產(chǎn)業(yè)扶貧長效機制的重要手段。以劉嘉麒院士為代表的地質(zhì)地球所科技扶貧團隊依托當?shù)刭Y源優(yōu)勢，通過協(xié)助當?shù)卣飚a(chǎn)業(yè)、育人才、創(chuàng)機制，促進不同產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，為當?shù)卮蛲◤纳a(chǎn)到市場的重點、難點及技術(shù)壁壘，切實推進了當?shù)亟?jīng)濟不斷增長。目前科研團隊正集中技術(shù)力量解決在原料篩選、生產(chǎn)工藝改進、技術(shù)標準制訂、開發(fā)新產(chǎn)品、質(zhì)量控制、專業(yè)人才培養(yǎng)、聚合集成產(chǎn)業(yè)鏈等方面的問題，為玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供有力的科技支撐，積極發(fā)揮科技力量在“造血式”產(chǎn)業(yè)扶貧中的重要作用。（作者：張 蕾，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所工程師；丁寶明，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院；朱澤陽，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所。《中國科學(xué)院院刊》供稿）