點石成金，綠色發展：科技助力水城縣玄武巖纖維產業扶貧
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中國科學院（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，形成可持續發展的產業項目，真正實現“造血式”扶貧，根據當地資源優勢和企業需求，中科院地質與地球物理研究所（以下簡稱“地質地球所”）依托巖石學、巖石地球化學等學科專業優勢，在水城縣成立院士工作站，并由劉嘉麒院士帶領科技扶貧團隊深入調研，依托當地玄武巖的資源優勢，為水城縣玄武巖纖維產業發展提供重要技術支撐。地質地球所科技扶貧工作一方面給水城縣經濟增長注入了新的活力，另一方面對地區扶貧及扶貧之后的產業可持續發展提供了保障，從而真正實現“造血式”產業扶貧，收到當地政府的歡迎，并得到了大力支持和幫助。
水城縣玄武巖資源優勢及存在的問題
玄武巖纖維的性能及產業優勢
玄武巖是基性噴出巖，在地球上分布相當廣泛。玄武巖連續纖維是一種純天然、非人工合成的高技術纖維（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。
玄武巖纖維產業是無污染、無公害綠色產業。由于玄武巖是無機硅酸鹽，經過火山噴發時和熔爐熔化時的?2?次高溫（約?1?450℃—1?500℃）煅燒，在玄武巖纖維生產過程中，無廢氣、廢物及有毒物質釋放，這與在熔制過程中產生大量廢氣的其他纖維產業相比有著本質區別。在所有高性能纖維生產過程中，玄武巖連續纖維的能耗（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濟向綠色轉型的導向一致。
玄武巖纖維性能表現優異。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異性能。目前，玄武巖纖維已廣泛應用于消防、環保、航空航天、軍工、汽車船舶制造、醫學、農業、工程及建筑等領域。
國內外玄武巖纖維產業現正處于高速發展階段。目前，全球玄武巖纖維的年生產總量不超過?2?萬噸，國內有一定規模的生產企業不超過?20?家，還沒有行業的龍頭企業。據初步估計，在未來?5—10?年內玄武巖纖維的全球需求量近百萬噸，而現階段的產量遠不能滿足需求。
水城縣玄武巖纖維產業發展現狀及問題
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、盤縣、水城縣、鐘山區等均有玄武巖分布，厚度達?200—600?米。整個六盤水市勘察區初步評價玄武巖資源量接近?60?億噸，儲備區資源量超?200?億噸。初步調查結果顯示，水城縣經濟開發核心區周邊?50?公里范圍內玄武巖資源分布廣、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，利用資源優勢，將玄武巖纖維產業作為新興支柱產業：采用“資源+產業”的模式，建設六盤水玄武巖科技產業園，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企業。2016?年，該公司玄武巖連續纖維產量僅有?4?320?噸，公司發展面臨諸多“卡脖子”技術問題：在礦石原料方面。石鑫公司纖維生產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有限公司，由于礦石原料技術方面存在問題，石鑫公司并沒有使用水城縣本地的玄武巖礦石資源，這使得企業生產成本增加，如何盡快實現礦石原料本地化，充分發揮水城縣玄武巖礦石資源的優勢，是當地政府和企業亟待解決的問題，這也是此次地質地球所科技扶貧團隊要重點研究解決的課題之一。在下游產品開發應用方面。雖然石鑫公司與有關單位洽談了供水管道、板材、風光系統、海洋養殖箱、農村環保水窖等合作，但是產品大多集中在低端領域。由于公司所生產纖維的性能不穩定，使得其很難應用到電子、航空航天、軍工等高端領域，如何提升玄武巖連續纖維的穩定性，依然是公司面臨的技術難題。
構建產業完整幫扶鏈，科學指導企業發展
為推進玄武巖纖維產業的深入發展，解決生產過程中的技術難題，地質地球所充分發揮學科優勢，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，為水城縣玄武巖產業發展提供技術支持和理論支撐。科技扶貧團隊組織編寫了《水城縣玄武巖纖維產業精準扶貧調研——玄武巖專項報告》，并與水城縣政府簽訂合作協議，成立了水城縣首個院士專家工作站，搭建技術創新平臺，為水城縣乃至國內玄武巖纖維企業解決生產技術難題，提高企業生產效益，推動地方經濟更好地發展。
實地調研，形成上、中、下游產業完整幫扶鏈
針對水城縣玄武巖纖維產業發展狀況及存在的問題，探索出一條科學有效的扶貧體系，充分發揮地質地球所的科研優勢，切實幫助當地企業發展，促進地方經濟增長。地質地球所科技扶貧團隊根據實地調研，形成了“礦石原料—生產工藝—下游產品開發”的完整幫扶鏈，找到了一條適合當地的科技扶貧道路。
搭建創新平臺，加強人才體系建設。積極利用中科院相關研究機構的人才支持，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院的師資力量，加強材料學、機械學、地質學、物理學、化學等學科專業研究人員在園區玄武巖纖維企業和院士工作站掛職、交流，積極參與生產技術攻關和活動，不僅有利于解決企業和研發機構人手不足等問題，也有利于培養和鍛煉當地人才，形成真正的“政產學研”合作，進一步推動本地高校開設相關的學科專業，結合本地經濟發展需要培養人才。
強化管理溝通協調。在六盤水全市層面設立玄武巖纖維產業化推進專項機構或專班，促進政、產、學、研、用的資源整合，助力開發區玄武巖纖維產業化快速推進。此外，地質地球所科技扶貧團隊配合當地政府努力爭取省級和國家層面的支持，進一步對接中科院的技術支持；2018?年?9?月，推動召開貴州玄武巖纖維產業發展高峰論壇，使水城縣玄武巖纖維產業與國內外企業對接。
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公園和旅游景點的建設，旨在盤活六盤水市及水城縣的旅游資源，促進當地就業，營造全市上下重視玄武巖纖維產業化的氛圍。協助水城縣政府和企業使當地玄武巖產業品牌化，注冊“水城石鑫玄武巖”這個“專有名片”。
建立相關質量-技術標準體系。建立起質量體系及標準規范體系，掌握知識產權，可進一步提高水城縣在玄武巖纖維行業的影響力和話語權。為此，科技扶貧團隊積極開展礦源調查與礦石品質評價。針對整個六盤水市的玄武巖品質，結合?113?地質隊的資料數據，進行加密取樣分析，對全市的玄武巖資源按品質進行分級評價。由于當地大多數玄武巖礦石中的硫、鐵含量較高，導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，如強度和穩定性等。專業權威的調查與評價將為全市層面資源優化利用奠定數據基礎，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展玄武巖纖維產業的資源底氣。
節能降耗控制成本。玄武巖纖維的拉絲成本目前仍然偏高，這是當前的行業現狀，制約了玄武巖纖維在許多量大面廣的常規領域中的替代性應用，如交通工程、土木工程等。從玄武巖纖維拉絲生產全鏈條的各個環節來梳理成本構成，通過預估成本與產能規模的關系，研究降低成本的途徑。同時，探索研究池窯技術，力爭在拉絲過程中不僅實現一拖多個漏板，還能實現每個漏板超過?1000?孔，以改善拉絲品質、降低拉絲成本。目前，地質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攻關。
加大力量開發下游產品。玄武巖纖維只是初級材料，更重要的是下游應用市場的開發，這是決定企業銷售的關鍵。只有整個下游應用的需求市場不斷活躍，才能使得整個玄武巖纖維產業鏈活躍起來。目前，盡管玄武巖纖維因成本因素制約了其在許多常規領域中的替代性應用，但也在不少領域，如道路交通、建筑、防護、軍事、海洋等進行了卓有成效的應用。團隊通過調研下游既有應用開發商，為當地政府招商引資提供資源，促進玄武巖纖維科技園區形成原材料和下游應用互利共贏的產業生態。
制定規劃，科學指導企業發展
為了使玄武巖產業真正為當地實現“造血式”扶貧，地質地球所科技扶貧團隊制定“六盤水市玄武巖產業發展規劃”，科學指導水城縣玄武巖纖維產業發展。
在平臺建設方面。搭建?3?個創新孵化平臺——玄武巖纖維原料分析化驗與研發中心、玄武巖纖維表面處理技術研發中心、玄武巖纖維復合材料高端應用研發中心；2?個產業共性技術服務平臺——質量標準體系建設中心、纖維性能檢測與新產品鑒定中心；3?個綜合科教服務平臺——院士工作站、專業技術人員培訓中心、國際科研大數據與專利信息中心；在開發區注冊成立“貴州中科玄武巖創新孵化研究院有限公司”，落戶開發區工程技術中心。
在技術研發方面。啟動了對已有露頭玄武巖礦采樣分析、原料配比等工作，相關技術團隊在劉嘉麒院士帶領下野外勘察數次，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試驗，爭取盡早在浸潤劑和粘合樹脂上取得進展，開發更多下游產品，力爭推動水城縣形成百億級玄武巖纖維產業規模。
自?2017?年起，地質地球所科技扶貧團隊為水城縣玄武巖產業提供專業科技支撐，水城縣石鑫公司產能擴大至?3?萬噸/年，復合材料產能達到?8?萬噸/年，較之前增加了近?7?倍。隨著產能的擴大，就業崗位迅速增加，這不僅解決了工人就業問題，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
玄武巖纖維材料產業市場大且前景廣闊，有望形成新的經濟增長點。對于促進地方經濟增長、扶貧攻堅和產業轉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展玄武巖纖維產業高度重視，在現有發展勢頭的基礎上，政府和科研機構還應更進一步明確責任與目標，相互配合，以實現玄武巖產業在當地的飛速發展。
強化組織領導，做好頂層設計。在實際扶貧工作中，科技扶貧應該與當地政府部門緊密結合，不能脫離當地實際情況，只進行單純的學術研究。成立由政府和科研人員共同組成的玄武巖產業發展領導小組。結合六盤水資源稟賦和發展實際，圍繞打造全國乃至全球最大的玄武巖連續纖維生產基地，形成規模效益和集聚效應，制定玄武巖纖維產業發展規劃。進一步強化人才引進，提供技術支撐。科技扶貧團隊應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；根據產業鏈布局，在玄武巖纖維生產、后續產品及工業化生產等方面進行技術攻關，組織開展產品標準和行業標準制定，完成標準的起草、檢測、修訂、報批等工作，為玄武巖纖維產品入市和擴大銷量提供有效保證。強化市場導向，拓寬市場領域。發揮政府在玄武巖纖維產業發展中的引導作用，在產品推廣應用方面出臺相關政策給予傾斜扶持。結合市場需求和產品標準情況，按照分步實施的原則，從近、中、遠3個階段制定發展策略，最終實現高端玄武巖纖維產品及其復合材料的研發、生產、應用。
科研平臺應進一步加大對企業亟待解決的技術問題的科研投入。主動創新研究思路，關注國內外最新研究動向及研究成果，為當地企業發展提高強有力的技術支撐。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。在生產工藝方面，要勇于嘗試新思路、新方法，爭取優先提升現有工藝水平，以創建達到國際領先地位的生產工藝水平為目標。
科技扶貧在水城縣脫貧攻堅中發揮的作用越來越顯著，而把扶貧產業做實做大是形成產業扶貧長效機制的重要手段。以劉嘉麒院士為代表的地質地球所科技扶貧團隊依托當地資源優勢，通過協助當地政府造產業、育人才、創機制，促進不同產業融合發展，為當地打通從生產到市場的重點、難點及技術壁壘，切實推進了當地經濟不斷增長。目前科研團隊正集中技術力量解決在原料篩選、生產工藝改進、技術標準制訂、開發新產品、質量控制、專業人才培養、聚合集成產業鏈等方面的問題，為玄武巖纖維產業的快速發展提供有力的科技支撐，積極發揮科技力量在“造血式”產業扶貧中的重要作用。（作者：張 蕾，中國科學院地質與地球物理研究所工程師；丁寶明，中國地質大學（北京）地球科學與資源學院；朱澤陽，中國科學院地質與地球物理研究所。《中國科學院院刊》供稿）