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特种结构陶瓷应用广泛,工业窑炉具成快速增长领域

发表于:2022-10-28

特种陶瓷材料(又称先进陶瓷材料)属于陶瓷材料的一种,陶瓷材料具备优良材料特性,与金属材料、高分子材料并列为当代“三大固体材料”。特种陶瓷按其特性和用途可分为两大类,分别为结构陶瓷和功能陶瓷。其中结构陶瓷是指可发挥材料力学、热学、化学、电绝缘等性能的一类特种陶瓷,常作为工程结构材料使用。

对特种陶瓷的研究,我国较早可追溯到上世纪50年代,当时主要以氧化铝陶瓷为主。自60年代中期,我国逐渐开始从事非氧化物陶瓷的研究,主要集中在碳化物和氮化物陶瓷方面。到2000年之后,国内对于结构陶瓷在性能上,通过自主创新和引进专家、技术、工艺、装备,对于其原材料的粒度、纯度、烧成后的微结构以及工艺条件处在不断研究开发与生产工艺的改进阶段,国内企业逐步掌握了关键技术,并初步进入了海外市场;其中碳化硅和碳化硼结构陶瓷应用广泛,进入快速发展期。

一、碳化硅结构陶瓷性能优异,用途广泛

结构陶瓷发展到现在大多数是以碳化硅或碳化硼等材料为基础,凭借其优异的高温力学强度、高硬度、高弹性模量、高耐磨性、高导热性、耐腐蚀性等性能,应用于窑炉器件、机床主轴轴承、化工设备、密封环、高速磨削刀具等工业民用产品,还可作为防弹装甲材料运用于防护装备领域。

其中,碳化硅陶瓷具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗震性、质轻等优良特性,其高温力学性能(强度、抗蠕变性等)是已知陶瓷材料中较合适的。

 

前瞻产业研究院研究整理

1、工业窑炉行业需求稳中有增,辊道窑成陶瓷窑炉发展方向

从需求端来看,根据前瞻产业研究院数据显示,2020年中 国锂电正极材料出货量达到51万吨,同比增长26.24%;2020年中 国人造石墨出货量约为30.7万吨,在负极材料出货总量中的占比高达84%,较2019年水平进一步提升5.5个百分点。

在锂电正负极、工业陶瓷等无机非金属材料生产过程中消耗能源较多的环节就是窑炉,窑炉是陶瓷生产中比较重要的烧成设备。随着行业更新置换与产能置换等需求,以节能、环保以及技术的革新成为当前以及未来工业窑炉发展的重点。

工业窑炉按坯体运载工具可分为有辊道窑、隧道窑、梭式窑、窑车窑、推板窑、输送带窑、步进梁式窑和气垫窑等类型。其中辊道窑作为工业窑炉中高产低耗能类先进窑炉,相较其他窑炉,辊道窑生产易于自动化,为企业省去了较多的人力物力并且操作方便,生产效率高,成为陶瓷窑炉的发展方向。辊道窑占工业窑炉总数约35%,并且比重逐年提高,未来随着陶瓷行业更加严苛的环保及节能要求和大规模定制产品陶瓷生产,窑炉辊道化将成为行业主流。按2021-2025年每年以5%的增长率增长,2021年中 国辊道窑市场规模达199.50亿元,预计2025年市场规模可达到352.85亿元。

2、窑具保持良好发展态势,碳化硅辊棒跨入快速发展阶段

窑具是窑炉的关键配件,辊道窑需求的增长对窑具提出了更高的质量要求。碳化硅辊棒作为辊道窑的关键配件之一,主要用于高温窑炉的承重结构架,起着承载、支撑、传递和保护被烧制品的作用。

因其具有耐高温、导热性能好、耐磨性强、抗热震、抗氧化、耐骤冷骤热,耐酸碱腐蚀、使用寿命长等优良特性,在自重和制品的荷重作用下,不断裂、不弯曲、不变形,可大幅度缩短烧成时间,提高陶瓷产品的产量和质量,节能效果显著。

综合碳化硅辊棒增量及存量市场数据,近几年,碳化硅辊棒保持良好发展态势,2021年我国碳化硅辊棒规模达52.63亿元,预计未来碳化硅窑炉具规模将持续增长,有望在2025年达到近121.70亿市场规模。

二、碳化硅、碳化硼结构陶瓷性能优越,为军事装甲和空间领域材料方面的良好选择

21世纪以来,防弹陶瓷发展迅速,种类较多,包括氧化铝、碳化硅、碳化硼、氮化硅、硼化钛等,目前国内关于防弹陶瓷的生产单位中碳化硅和碳化硼防弹居多。

碳化硅陶瓷密度相对较低,硬度较高,属于性价比较高的结构陶瓷,因此也是目前国内应用比较广的防弹陶瓷。碳化硼陶瓷在这几种陶瓷中密度低,硬度高,是目前已知材料中硬度仅次于金刚石和立方氮化硼的超硬材料,其热膨胀系数低,导热率较高,具有很好的化学稳定性,耐酸耐碱腐蚀,还具有很好的吸收中子能力,这是其它陶瓷材料不具备的,其对加工工艺的要求也很高,因而成本也是陶瓷材料中较高的。凭借优良的性能,碳化硅和碳化硼陶瓷材料成为了军事装甲和空间领域材料方面的良好选择。

1、国防需求日益攀升,碳化硅、碳化硼等防护装备等材料存在持续增长的市场规模

为适应世界新军事革命发展趋势和国家安全需求,中 国全面推进国防和军队现代化建设,全面深化国防和军队改革,我国国防预算从 2010 年的 0.53 万亿元增长到 2022 年的 1.45 万亿元,年均增长率8.75%。《新时代的中 国国防》白皮书提及,2012年以来增长的国防费主要用于,加大武器装备建设投入,淘汰更新部分落后装备,升级改造部分老旧装备,研发采购航空母舰、作战飞机、导弹、主战坦克等新式武器装备,稳步提高武器装备现代化水平。

数据来源:财政部

随着国内军改各项措施陆续落地,组织管理体系进一步优化,军方裁减冗员的同时需保证战斗力提升,对先进军用装备的需求进一步增强2020221日,中 国人民解放军陆军装备部在全军武器装备采购信息网加发布通用型防弹背心(插板)和强型防弹背心(插板)招标公告。对通用型防弹背心(插板)共采购93万套,每套包含2块防弹插板,总限价73.97亿元;对加强型防弹背心(插板)共采购46.70万套,每套包含2块防弹插板,总限价60.23亿元。

碳化硅、碳化硼材料作为高等级防弹衣的核心部件,在战场上对保障指挥员和士兵生命、提高战斗力发挥着重要作用同时,还可用于坦克、装甲车、直升机、地下工事、指挥所、防弹帐篷及舰船等武器装备的装甲防护。基于我国国防需求、经济体量、防御性国防政策,我国军工行业预计在较长时间内保持稳定增长的趋势,结构陶瓷材料制作的新型防护装备采购有望放量增长。

三、碳化硅、碳化硼结构陶瓷制备技术工艺提升,应用场景还将不断扩大

目前,碳化硅、碳化硼等结构陶瓷生产中用到较多的反应烧结、常压烧结和重结晶烧结三种陶瓷材料制备方法,均有其独特的优势,且所制备的陶瓷材料显微结构和性能及应用领域也有不同。

研究人员对碳化硅、碳化硼烧结机理、烧结助剂、烧结方法、致密化过程进行了大量研究和探索工作,先后发展了各种烧结技术,包括反应烧结、常压烧结、重结晶烧结、热压烧结、热等静压烧结,以及新型烧结技术,如放电等离子烧结、闪烧、振荡压力烧结等,获得致密的结构陶瓷材料。随着烧结工艺的发展,碳化硅、碳化硼等陶瓷材料综合性能不断提升,应用场景不断增加,通过进一步改进工艺、完善烧结助剂、发展新的烧结技术,从而有效降低烧结温度,细化晶粒,业界还将制备出性能更佳的碳化硅、碳化硼等材料结构陶瓷材料,提升国内工业技术水平。

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  • 中国陶瓷工业协会第八次会员代表大会在四川泸州召开 中国陶瓷工业协会第八次会员代表大会在四川泸州召开 2024年12月16日,中国陶瓷工业协会第八次会员代表大会暨八届一次理事会在四川泸州古蔺县二郎镇郎酒庄园天宝洞休闲度假酒店隆重召开。 中央编办原副主任、中国轻工业联合会党委书记、会长张崇和出席并发表重要讲话。 中国轻工业联合会党委书记、会长张崇和讲话 中国轻工业联合会副会长兼中国陶瓷工业协会第七届理事会会长杜同和、副理事长吴越申、副理事长浦永祥、中国轻工业联合会党建人事部副主任韩雪梅以及泸州市市长余先河、郎酒集团总裁刘毅等有关领导和嘉宾出席会议。中国陶瓷工业协会第七届理事会副理事长兼秘书长侯文全主持会议。 张崇和在讲话中表示,陶瓷行业是我国重要的传统产业、民生产业,是我国轻工业的重要组成部分。六年来,陶瓷行业稳外贸、提内需、谋转型、促发展,取得了可喜的成绩。2023年,我国陶瓷行业规上企业3328家,产值超5500亿元,利润390亿元,出口215亿美元,陶瓷砖产量84亿平米,卫生瓷产量1.6亿件,日用及陈设艺术瓷产量180亿件。我国已经成为全球最大的陶瓷制品生产国、出口国和消费大国。 张崇和指出,过去六年,中国陶瓷工业协会第七届理事会协助政府、引导行业、服务企业,充分发挥桥梁纽带作用,推动行业稳步发展,做了大量富有成效的工作。一是维护行业利益,通过向政府部门反映相关问题,维护了企业合法权益;二是搭建会展平台,成功举办四届中国(广州)国际陶瓷工业展和五届中国(北京)国际精品陶瓷展览会,推动了我国陶瓷工业扩大开放、智能化升级;三是推动技术进步,配合中国轻工业联合会组织鉴定科技成果,制修定国标、行标、团标和清洁生产评价标准,为行业高质量发展奠定了标准基础;四是培育产业集群,目前,中国轻工业联合会、中国陶瓷工业协会与地方政府共建产业集群22个,产业集群质量得到优化,促进了地方产业经济发展,增强了区域特色竞争优势;五是强化人才培养,为陶瓷行业发展提供了有利的人才支撑,带动了4万多人就业、创业;六是履行社会责任,组织企业参与脱贫攻坚等,彰显了行业担当,强化了社会责任。 张崇和对中国陶瓷工业协会今后的工作提出几点希望: ——强化党建统领发展。要落实中央要求,全面加强党的领导,扎实做好党建工作,发挥党组织战斗堡垒作用,发挥党员先锋模范作用;要落实中央社工部要求,把握新时代协会党建工作特点,与时俱进,开拓创新,不断强化服务国家、服务社会、服务群众、服务行业的功能;要巩固巡视整改成果,坚持依法办会、从严治会,持之以恒,以党建为统领,全面提升协会的现代治理能力,努力把协会建成陶瓷行业高质量发展的引领者。 ——绿色低碳引领发展。要引领行业,推进碳达峰、碳中和,推动节能降耗、减污降碳,建设高水平绿色制造体系;要鼓励企业,采用低温快烧短流程技术,应用坯体减薄干法技术,优化用能结构,高效节能清洁生产,走绿色低碳可持续发展之路。 ——新质生产促进发展。要号召行业企业,积极响应、认真落实党的二十届三中全会对“健全因地制宜发展新质生产力体制机制”作出的全面部署;要引导行业,把握科技创新核心要素,加大研发投入,创造更多原创性成果,用到产业链上,转化为生产力;要鼓励企业,采用新工艺、新材料、新装备,生产品质精良、花色优美、品牌响亮的陶瓷制品,把新质生产力体现到产品上、落实到服务美好生活中。 ——搭建平台开放发展。要引领行业,巩固国际市场,创新对外投资,促进国际产能合作;要办好中国(广州)国际陶瓷工业展,发挥平台优势,展示前沿技术,展览尖端产品,促进国际交流与合作。以更加开放的姿态,做大做强中国陶瓷产业。 ——人才为本保障发展。要落实人才强国战略的要求,结合行业特点,加强技能人才队伍建设;要继续做好职业技能培训评价,办好技能竞赛,全面提升技能人才的理论水平和实践能力;要鼓励企业与高校、科研机构合作,培养行业科技人才,促进科技创新;要加强协会干部队伍建设,发挥好中年人作用,强化年轻人素养,形成人才梯队,提升治理能力,构建高效协作、服务优质、凝聚行业的职业化工作团队。以多元化的人才建设服务陶瓷行业高质量发展。 中国轻工业联合会副会长兼中陶协第七届理事会理事长作工作报告 杜同和理事长报告第七届理事会工作,吴越申副理事长做第七届理事会财务报告,王耀玲监事代表第一届监事会报告工作;与会代表审议并通过了中国陶瓷工业协会第七届理事会工作报告、第七届理事会财务报告、第一届监事会工作报告。 会议审议并通过了修改后的《中国陶瓷工业协会章程》、中国陶瓷工业协会会费收取和使用办法、分支机构和代表机构管理办法、财务管理制度、信息公开制度、陶瓷行业内争议处理规则等管理制度。 中国轻工业联合会党建人事部副主任韩雪梅宣读文件 中国轻工业联合会党建人事部副主任韩雪梅宣读了中央社会工作部二局《关于中国陶瓷工业协会第八届理事会负责人人选审核结果的通知》。八届一次理事会以无记名投票方式选举产生了新一届理事会、常务理事会和领导机构。刘挺当选为新一届理事长,吴越申、侯文全当选为新一届理事会副理事长,樊瑞新当选为第八届理事会秘书长;吕品昌当选第二届监事会监事长。与会代表一致推举杜同和同志为中陶协第八届理事会名誉理事长。 本届领导机构在人员构成上,更注重各方面代表性,既有相关协会负责人,更有来自科研院所、职业教育领域、各类陶瓷产品及装备和辅助材料生产企业与机构负责人。从总体上看体现了年轻化、知识化、专业化的特点,符合行业发展趋势和协会工作需要。 中国陶瓷工业协会第八届理事会理事长刘挺讲话 新一届理事会理事长刘挺发表了讲话。他代表新一届理事会对上级领导和与会代表的信任与支持表示衷心的感谢!张崇和会长对陶瓷协会今后工作提出的五点希望高屋建瓴、立意深远,是对新时代新征程陶瓷行业发展的新要求新任务,为推进陶瓷工业高质量发展提供了新的遵循。杜同和理事长对新一届理事会提出的七点工作建议目标明确、操作性强。三十多年来,经过历届理事会领导的耕耘和拼搏,中国陶瓷工业协会已经奠定了良好的发展基础。未来五年,我们要付出更多的心血和努力,更好地服务会员,服务行业,推动协会工作迈上新台阶。要在政策宣贯、信息交流、科技创新、展览宣传、标准制定、品牌提升等方面,为会员企业提供高质量的服务,促进会员企业的发展,增强会员企业的盈利能力,提升会员单位的归属感。要进一步强化产业政策研究、行业发展研判、标准制修订、展会平台搭建等工作,全面支撑政府相关部门的战略部署。要以科技创新推动产业升级,积极培育和发展新质生产力,加快建设现代化陶瓷工业体系,增强产业发展动能。要以绿色低碳、数智赋能、标准引领、文化内涵等为抓手,推动我国陶瓷行业补链强链、“三品”提升,为实现“陶瓷强国”做出应有的贡献。要以党建引领完善协会自身建设,提高协会工作人员的服务能力与水平,加强和完善协会人才队伍的培养和梯队建设,构建高效协作、服务优质、凝聚行业的职业化工作团队。以高素质的人才队伍服务陶瓷行业高质量发展,更好地服务会员企业,满足行业发展和协会工作的需要。要在习近平新时代中国特色社会主义思想的指引下,以建强“八大轻工”为己任,认真负责地履行好自己的职责,以改革进取的精神推进协会各项工作,带领协会工作人员进一步做好服务会员、服务行业、服务政府、服务社会的工作,与行业同仁们共同努力,为中国陶瓷行业的高质量发展,为实现中国陶瓷行业强国梦做出新的更大的贡献。 大会充分发扬了民主,呈现了庄重、团结、和谐、热烈的气氛,在全体与会代表的共同努力下,大会圆满完成了各项既定议程。 来自全国各陶瓷产区相关政府部门及事业单位领导,行业协会、中国陶瓷工业协会各分支机构负责人,各大院校及研究机构的兼职副理事长和会员代表近600人参加大会。 【详情】

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  • 尼日利亚—陶瓷企业产能转移的“新大陆” 非洲市场目前的展阶段近似于1980-1990年代的中国,空间大,增长快。顺应“一带一路”倡议,将目光投向包括尼日利亚在内的非洲大陆,少数企业已获得先机;也必将吸引更多国内陶瓷企业的关注。 —成本、环保、市场驱动中国陶瓷产能转移 近年来,受国内生产成本提高、环保政策收紧,以及市场同质化激烈竞争的影响,越来越多的中国陶瓷生产企业顺应“一带一路”倡议,将目光投向非洲市场,包括尼日利亚、肯尼亚、加纳与坦桑尼亚等国。 环保整治十多年,越抓越严,地方政府成为了传统建陶行业转型升级的背后推手。陶瓷企业被要求实施“煤改气”,生产成本大幅提升。因此,近几年陶瓷企业紧盯非洲、东南亚等地,在海外投资建厂,既能保住产能,又能走出去,拓宽海外市场。 同质化是建筑陶瓷行业的一个通病,包括产品同质化、包装推广同质化、渠道同质化等,导致中国建陶行业竞争尤为激烈。反观非洲市场,目前发展阶段近似于1980-1990年代的中国市场,增长迅速,并正朝着城市化和新技术发展迈进。 据2019年8月一份不完全统计的报道显示,特福、旺康、博达、帝缘、中交集团、新美、马可波罗、时代陶瓷等16家中资企业,在非洲共投资超过61.67亿元,建设了超过51条生产线,日产能合计超过76.95万 m²。 近年来,非洲人均可支配收入和消费增长,推动了非洲本地制造业的发展,但是依旧无法满足全部国内需求。2008年至2017年,非洲瓷砖产量从3.08亿平方米增长到7亿平方米,年复合增长率为9.5%,依然不能完全满足当地瓷砖消费需求。因此,非洲大陆仍然是世界陶瓷砖进口的第三市场。 —关于尼日利亚跨勒工业园区 尼日利亚是非洲最大的经济体和市场,2018年GDP3,970亿美元;也是非洲人口最多的国家和最大的消费市场,拥有1.98亿人口。尼日利亚拥有非洲最丰富的天然气储量(197 TCF),全球排名第9,可为制造业提供具有成本竞争力的基础能源。 中国是尼日利亚进口瓷砖的最大来源地。作为“一带一路”合作伙伴,中国投资友好目的地,尼日利亚是中国在非洲投资最多的国家。建筑行业目前以中国企业为主,尼日利亚8家瓷砖制造厂中,有6家是中国企业。充满活力的建筑行业有着对瓷砖等日益增长的需求,建筑业是尼日利亚全国GDP的第四大贡献者,瓷砖及相关建筑材料需求稳步增长,增长前所未有。 陶瓷原料方面,尼日利亚拥有许多天然存在的固体矿物质,包括长石,高岭土和其他陶瓷和玻璃原料。 三角州是尼日利亚的36个州之一,富含原油和天然气。跨勒工业园(KwaleIndustryPark,KIP)位于尼日利亚三角州,专门为陶瓷、玻璃等高耗能行业设计,并旨在解决与尼日利亚制造业相关的大多数重大挑战,例如电力、港口通道等。园区跨越10Km2,提供世界一流的基础设施和支持服务,包括中央燃气和电源、水、住房等。 跨勒工业园区被设计为尼日利亚的“陶瓷制造基地"。 它将是非洲瓷砖生产的中心,目标是为尼日利亚的陶瓷制造提供尽可能高的利润。跨勒工业园区提供比尼日利亚其他地区更具竞争力的天然气和电力成本。与尼日利亚其他现有瓷砖厂相比,跨勒工业园区的天然气和电力成本便宜25-35%,天然气为5.5美元/MMBTU,电力为0.11美元/千瓦时。因为跨勒工业园区非常靠近许多天然气田和天然气管道,最近的气田距离500米,不需要长输气管道,提供最高级别的能源供应可靠性,地理位置优势使得低能源成本成为可能。 跨勒工业园区地理位置优越,靠近尼日利亚的主要市场,也靠近更通畅的港口和机场,并且位于自由贸易区,能享受联邦、州和地方税费和税收的完整豁免期,以及投资激励与其他奖励措施。 跨勒工业园区的愿景是成为非洲最理想的陶瓷制造基地。正如尼日利亚三角州州长瓦伊尼·奥科瓦博士所言:三角州政府邀请您利用这一机会,布局非洲最大的市场,尤其是在尼日利亚境内利润最高的地区。尼日利亚正在开放,跨勒工业园将是您开展业务的最终目的地。 如果国内企业希望了解更多关于尼日利亚的信息,以及考察尼日利亚三角州及跨勒工业园区,可发送电子邮件:info@gasinvestlimted.com 或 Lex@chemweekly.com 尼方将提供信息咨询,商务签证、机场迎宾和当地考察提供支持和服务。 完整的园区介绍小册子,请访问:http://www.chemweekly.com/2020/kwale.pdf 【详情】

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