中复神鹰碳纤维有限公司是由中国复合材料集团有限公司、连云港鹰游纺机有限公司和江苏奥神集团有限公司联袂组建,于2007年10月30日正式揭牌,同时举行了万吨碳纤维首期工程开工典礼。2008年11月30,万吨碳纤维一期1000吨产业化攻关创新工程正式投产。它是目前国内首台(套)规模最大、技术最为成熟、产品应用最为广泛的千吨级工业化生产线,总体水平达到国际化先进水平,主要技术指标达到国际上通用的T-300级产品标准,并在T-700研发上也取得阶段性的成果。2010年5月通过国家级验收,2010年10月获得中国纺织工业协会科技进步一等奖,目前中复神鹰碳纤维公司是国内规模最大碳纤维生产企业,去年销售碳纤维700多吨,销量占全国70%左右,为打破国际技术封锁和行业垄断做出了贡献。
碳纤维项目是江苏省重大科技成果转化项目和国家发改委重点攻关项目。该项目的发展引起了全国上下的密切关注,国家省市部委领导纷纷来了解情况。2008年4月以来,国务院三位副总理曾培炎、李克强、张德江先后到现场考察这个项目,对项目前景给予充分评价。在连续两年的十一届全国人代会上,胡锦涛总书记非常关注碳纤维的发展,张国良董事长当面向总书记汇报了碳纤维研发情况,总书记嘱托我们要好好发展,赶超世界先进水平。
两年多来,我们凭着“为祖国争光,为民族争气”的坚定信念,全身心投入到碳纤维的研发生产中,为推进碳纤维民族产业化进程做出了许多的努力。
一、碳纤维的性能和应用
碳纤维是一种新型高性能纤维增强材料,它具有高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗蠕变、导电、导热和远红外辐射等诸多优异性能,已被广泛应用于国防军工、航空航天、交通运输、石油化工、体育休闲、医疗卫生、机械制造、建筑补强等各个领域。碳纤维的出现使纤维增强复合材料更具有广阔的应用前景,它的应用促进了世界工业的重大进步,极大地提高了人们的生活质量,具有巨大的社会效益。“十一五”规划中,科技部将碳纤维列为重点鼓励发展产品。目前,我国尚没有能达到经济规模、原丝能够自给的碳纤维工业化生产线。
碳纤维是与国民经济和国家安全最为密切相关的碳纤维材料,是发展先进武器装备所必需的原材料,特别是战略导弹和歼击机急需的高性能纤维之一,也是卫星、航空和航天飞行器、核能设备及隐形武器等迫切需要的结构及功能材料的主要增强材料。目前我国的武器型号主要使用外国产碳纤维,国内民用领域需要的大量碳纤维也依赖进口。
二、碳纤维的研发背景
高性能碳纤维作为重要的战略物资,西方国家对我国的一直实行禁运政策,国防军工方面对碳纤维的需求极为迫切。为满足军工需要,六十年代末,我国与国外基本同步开始了聚丙烯腈基碳纤维的研制,由于种种原因,至今我国碳纤维的发展水平,无论是性能指标还是生产能力比发达国家落后了近20-30年。以日本为首的发达国家已开发出三大系列百余种规格,但制造技术及高性能产品对我国严密封锁。国内碳纤维用量已超过3000吨/年,年增长15%,但总生产能力仅300吨/年(实际产量仅几十吨),虽中试规模的产品强度可达T300水平,但生产成本和品质不均率都非常高,军工及民用高技术领域难以使用,大大落后于发达国家,国内至今还没有一条完整的工业化生产线。目前,国内碳纤维有价无市、严重紧缺,已引起了党和国家领导人的高度关注。胡锦涛总书记、温家宝总理先后对碳纤维的研究发展做出重要批示,“十一五”期间,科技部和国防科工委都将碳纤维列为科技发展的重中之重。
鉴于PAN基碳纤维的重要性、敏感性和碳纤维技术的多学科交叉型、边缘型,技术难度高的特点,加之国外实施对华的严密封锁政策,发展我国的碳纤维工业,必须依靠我们自身努力,别无其他选择!我们从2001年开始,就一直关注着我国碳纤维的研究和发展。经过认真充分地研究考虑,2005年9月,我们决心利用自身多年从事腈纶化纤成套设备生产的优势,自行研发和制备PAN基碳纤维原丝和碳化生产设备,建设我国完全国产化的碳纤维生产线。
三、创新的研发过程
通过充分的调研发现,在我国,碳纤维的各单元技术虽然成熟,但分散在不同的研究院所:聚丙烯腈的技术在高分子研究机构,原丝制造技术在纺织技术研究机构,而碳化技术则在材料研究机构。由于这些单元技术各自为战,不能有效对接,自然无法生产出产品。于是,我们决定整合全国各方面的科技优势,走集成创新之路,实现碳纤维产业化。
通过整合东华大学、山东大学等国家重点实验室已通过验收的国家“863”碳纤维项目所取得的单元技术、以国家自然科学基金项目中试成果为依托,引进碳纤维研究资深专家和腈纶生产的资深工程技术专家,利用实验室成果与工业化腈纶生产控制技术,发挥鹰游纺机研发中心纺织机械设计制造的优势,在没有现成的生产设备可参照,没有现成的工艺流程可借鉴的情况下,打响了自我设计、自我制造、自我安装、自我调试的碳纤维生产线的攻关战役。
2005年9月29日,碳纤维项目正式立项,并确立了“为祖国争光,为民族争气”的发展志向。
2005年底,张国良董事长带领技术人员在全国范围内进行调研,综合国内外信息确定了以二甲基亚砜为溶剂的一步法湿纺聚丙烯腈基碳纤维工艺路线,并从山东、吉林聘请了多名专家成立了项目专家组。
2006年初,鹰游纺机研究所的技术人员及专家组开始实施专用设备和原丝部分工程设计。他们在对生产工艺进行熟悉的前提下,对湿法腈纶腈纶设备进行专项调研,通过消化吸收最终利用三个月的时间,共完成设计图纸2万余张,迅速交付加工制作。
2006年2月份,碳纤维厂区开工建设,设计人员及专家组成员共同努力,分阶段实施了初步设计、施工设计,及时交付施工现场。整个工程实现了超常规的发展
2006年5月30日,原丝生产线设备开始安装调试。
2006年9月16日,原丝生产线一次投料试车成功,原丝的主要数据指标已达到或超过国内中试生产线的水平。
2007年5月2日,碳化生产线实现稳定生产。
2007年10月24日,在神鹰新材料公司基础上,由中国复合材料集团有限公司,连云港鹰游纺机有限责任公司和江苏奥神集团有限责任公司共同增资扩股,组建中复神鹰碳纤维有限公司。
2007年10月30日,开工建设万吨碳纤维一期工程千吨生产线,总投资30亿元。
2007年12月底,建成第一条100吨/年的碳化生产线和一条年产500吨小丝束原丝的生产线。
2008年11月30日,完成了4万平方米厂房建设、新建了2500吨聚丙烯腈基碳纤维原丝和1000吨碳化生产线。
2010年6月开始设计规划5000吨原丝,2000吨碳丝,目前厂房及第一条原丝碳化线已基本安装结束,年底完成另一条线的安装达到设计规模。
提高自主创新能力作为加快转变经济发展方式的根本出路和关键环节,我们在集成创新同时更加注重自主创新,自主创新对谋求经济长远发展的主动权,形成长期优势和加快企业发展提供强有力的科技支撑,在生产实践过程中,我们进行了大量的自主创新技术:
1、溶剂的完全回收循环使用在没有工程化之前的实验室小试及中试是没考虑溶剂的回收的,而对工程化碳纤维而言那是不可想象的,任何企业都无法承担这种成本。
2、水电汽的充分利用通过自主创新,我们对工艺用水管理基本达到了零排放的水平,采用先进的蒸馏技术和热水充分回收利用技术,每年每千吨碳丝可节约标煤8000吨,通过对加热结构方式的改进,保温方案的选择,每年就可节约110万度电.诸如此类创新改造还有很多很多。
3、工艺进步是最大的节约,通过改造原丝单线产能由800吨提升为2500吨,碳丝单线产能由300吨提高到1200吨,在能源节约,场地资源占用,设备及人员成本方面都有非常客观的经济效益
4、转变发展方式首先要加快发展,规模效应是其重要内容,碳丝生产成本在原丝成本相同的情况下,开一条线(300吨)与同时开三条线成本下降了20%,因此加快产能扩张是本行业的显著特点。
至此中复神鹰碳纤维到今年底将形成年产8000吨原丝、3500吨碳丝前后配套的生产能力,主产1K、3K、6K、12K系列产品。
四、碳纤维项目的发展规划和实施措施
中复神鹰完全国产化、原丝自给的T300级PAN基万吨碳纤维项目打破了多年来国外技术封锁的坚冰,擎起了发展民族产业的大旗。万吨碳纤维一期工程1000吨生产线正式投产,标志着中复神鹰碳纤维产业化攻关迈出了关键性一步,对提升碳纤维产业化发展水平,延长产业链,提高自主创新能力,着力突破制约经济社会发展的关键技术,促进新材料研发和产业化步伐具有重要意义。下一步,我们将以攻关T700、T800碳纤维为重点,开工建设另一条千吨生产线、新上一条百吨高模碳纤维生产线,在十二五末达到万吨生产规模,使之成为我国最大的碳纤维生产基地。
中复神鹰碳纤维的发展壮大,与中国建材集团、江苏省委省政府、连云港市委市政府以及各级领导的大力支持密不可分的,我们将继续发扬奋力拼搏、自主创新精神,坚持科学发展观,强化统筹安排,合理调度指挥,实现基建、设备制造、持续科技攻关和市场开拓这“四大工程”齐头并进,在做好碳纤维生产同时,提前进行相关产品的研制开发,拉长产业链,快速发展。我们一定会加倍努力,将中复神鹰做大做强,实现又好又快发展,为碳纤维民族产业的发展、为我国现代化建设作出新的贡献!