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[转载]探索沙的世界 创造砂的文明

已有 3277 次阅读 2012-8-8 11:30 |个人分类:科林散叶|系统分类:博客资讯|关键词:学者| 资源, 金手指 |文章来源:转载

 探索沙的世界 创造砂的文明
北京仁创科技集团自主创新发展砂产业纪实
(科技日报,2012,8,8)
秦升益说自主创新让他拥有了点沙成金的“金手指”
秦升益和硅砂资源利用国家重点实验室的同事们在一起

□ 本报记者 冷德熙

阿拉丁神灯、阿里巴巴和四十大盗……这些我们儿童时代的童话故事,在成年人的世界里,多少有些荒诞不经;

然而当你了解了一家高新技术企业,通过自主创新的技术“点沙成金”的故事后,这些童年时代的财富故事,仿佛一夜之间重回我们成年人的真实世界:

这家公司用来自沙漠的每吨10元钱的沙子做成汽车发动机的精密铸件,取代了每吨1000美元进口的锆英沙原料;

用同样的沙子经过特殊处理,在油井千米之下的岩层中进行油水分离,帮助大庆、胜利等油田每口井每日增产2.3吨的原油;

也是这家公司,也是这种沙子,经过微颗粒全包覆、界面改性技术和免烧结成型技术处理做成建筑材料,当被赋予高效透水功能后,用来铺设在城市道路和大型场馆路面上,可以大大加速雨水的渗透和排泄;

而当被赋予防渗的功能后,可以帮助沙漠戈壁等干旱少雨地区解决植物种植保水和人居饮水难题,还可以用来建成防火、防水、防震的楼房……

秦升益,一位从安徽大别山区走出来的农民的儿子,带领他的团队和公司,经过30年的创新创业,让许多令人难以置信的事情变成了现实。

眼前的真实:

在“7·21”北京暴雨排涝中

发挥特殊作用

7月21日,北京城遭遇61年以来最大降雨。一天内,市气象台连发五次预警,预警级别达到橙色。连续的降雨过程导致城区严重积水,形成内涝,全市道路、桥梁、水利工程多处受损,郊县山区山洪暴发,民房多处倒塌,几百辆汽车损失严重。

灾情紧急!秦升益召开仁创集团紧急会议。组织公司高层和核心技术人员,按照每小时排水800毫米,能够应对城市百年一遇暴雨洪涝的高标准,进行专题研究,在荣获北京市科学技术发明一等奖的“仁创雨水专家系统”技术基础上,进一步改进完善,连夜设计出一套针对性更强的道路雨水收集系统。

7.21特大暴雨导致非常严重的城市内涝。城市内涝是指由于强降水或连续性降水超过城市排水能力致使城市内产生积水灾害的现象。造成内涝的客观原因主要有两方面,一方面由于排水管网欠账较多,管道老化,排水标准较低;另一方面是因为城市规模不断扩大,路面硬化增加,渗水路面减少。仁创科技集团的“仁创雨水专家系统”针对第二个成因可以发挥有效补救作用。该系统专门针对城市立交桥、人行道及车行道等路面积水,实现了由传统“点式”排水变成“线式”“面式”相结合的“立体”排水,形成“蓄—渗—排”相结合的有机系统。通过这个系统,可实现迅速排洪排涝,解决排水难题。

暴雨期间,在奥运场馆水立方、景观大道,科技部、统战部广场等,凡是铺设了仁创透水砖及其“仁创雨水专家系统”的地方,均无积水洪涝。

7月27日上午,北京市海淀区委区政府召开应对强降雨专题会议,对“7·21”北京特大暴雨事件进行分析,并对下一步解决防洪排涝问题进行安排。

区委主要领导指出,加强城区管网和河道建设是解决防洪排涝的关键。北京仁创科技集团原创性发明的生泰砂基透水砖系列产品和系统集成形成的“仁创雨水专家系统”,经受住了此次“7·21”特大暴雨的考验,其技术与产品可以作为特殊新技术率先推广,可选几处积水严重排水不畅的区域,由政府协调相关各方关系,采用仁创“城市雨水‘蓄渗排’技术系统”,由仁创集团负责进行具体设计和组织施工,尽快建成示范工程,为解决北京乃至全国城市内涝与暴雨洪涝起到示范作用。

这是北京仁创科技集团以自己的创新产品应对突发危机、满足社会需要的具体案例之一。其中被有关领导提及的“生泰砂”透水砖系列产品是该企业砂产业的代表产品之一,产品原料就是来源于内蒙古沙漠的普通沙子。

创新的“金手指”:

变沙为砂 点沙成金

秦升益说,沙子的世界最神奇。创新让他拥有了点沙成金的金手指。

在仁创集团硅砂资源利用国家重点实验室,来访者立即进入一个沙的世界:这里有海沙、河沙、沙漠里的沙子,有来自内蒙古、宁夏、新疆的沙子,也有来自美国、加拿大、南美、北非撒哈拉大沙漠的沙子,还有南非、北欧、澳大利亚的沙子。这些沙子,大多是秦升益出访时精心采集到的,也有部分是拜托亲戚朋友从世界各地带来的。

沙子,学名石英砂、风积沙,主要成分是二氧化硅,颗粒微小,一般都在100—200微米之间,黏结成型难度极高。沙漠是地球的癌症,如何遏制沙漠、利用风积沙是一项世界性的难题。秦升益和仁创集团的技术创新就从这里开始。

20多年前,秦升益从南京机械制造学校毕业,被分配到济南铸造锻压研究所工作。车间铸造用的沙子引起他浓厚的兴趣。他发现许多精密仪器的铸造,都需要用沙子做的模具来完成。但是当时我国的铸造业并不发达,不仅许多精密仪器设备需要进口,就连做模具用的沙子都要花每吨7000元的高价从澳大利亚进口。

那么,我国内蒙古沙漠中的石英风积沙能不能取代进口的锆英沙呢?如果可行的话,将为国家节省多少宝贵的外汇?

秦升益提出了这个设想。“石英砂的膨胀率是锆英沙的3倍,加热后容易变形。”美国人铸造用的锆英砂都从澳大利亚进口,秦升益在当时提出这个设想的遭遇是可想而知的。

然而他就是有股子不服输的韧劲。他买来《化工大字典》当枕头,想到什么、需要什么就查什么。对于石英砂的膨胀问题,他从易经阴阳哲学中,领悟到膨胀与收缩对立统一的道理,他发明了一种可以附着在沙子表层的收缩材料,使沙粒在遇到高温膨胀时,作出相应的收缩,这就是所谓“特种覆膜砂技术”。此后经过3年多时间的钻研,做了6000余次试验,用了9000多公斤沙子,终于研制出了“耐高温覆膜砂”。

1988年春天,秦升益背着50公斤覆膜砂来到一家工厂进行中试。结果十几个铸造件试验全部成功,比“洋砂”还要理想。当对方以3500元一吨的价格购买秦升益的覆膜砂时,有人惊呼:“沙子卖出了钢铁的价。”

1990年,“耐高温覆膜砂”获得部级科技进步一等奖和国家发明奖。30岁不到的秦升益成为教授级高级工程师,享受国务院政府特殊津贴。

然而躺在功劳簿上靠国家养活不算本事。秦升益要将技术变成产品,满足社会的需要。

1992年,怀揣着借来的3万多元,秦升益在中关村走上了创业之路。一口大铁锅,三间小平房。在经过短暂的以技术换资金的原始积累之后,秦升益围绕技术产品化、产品市场化和产业成熟化的目标,构建了企业科工贸一体化的企业发展格局。在短短几年时间,我国汽车发动机缸体铸件和大口径离心铸造管的生产不再进口锆英沙,97%以上的汽车企业使用的都是秦升益和仁创公司生产的覆膜砂产品。

创新的目的:

让沙子帮助我们应对危机

有一位著名的战略科学家曾向国人提出,能不能让我国16亿亩沙漠,通过发展高科技沙漠农业(沙产业),每年为国人提供几千亿元的产值?

秦升益研究沙漠中的沙子几十年,深受这位科学家思想的影响和启迪。他通过深入研究发现,通过对沙漠中沙子的工业化利用,可以为土地资源沙漠化、水资源短缺、石化能源资源枯竭等人类普遍面临的问题提供发展的新思路。

基于这一技术理想,秦升益希望将他的技术成果应用到更广泛的社会领域。

2000年,正当汽车用覆膜砂铸件产品供不应求的时候,秦升益转向一个陌生的行业,希望把研究沙子的技术和经验运用到石油开采上来。

与许多富油国家不同,我国油田的许多油井,原油深藏在几千米的地层石缝中。需要通过挤压和油水分离技术,撑开地缝再把石油引出来。其中使用的耐压沙子只有美国生产。秦升益希望能研制出这种沙子。2003年秦升益开发出“反应性覆膜技术”,把沙漠中的风积沙加工成“透油不透水”的新型压裂支撑剂。经过大庆、胜利、中原等11个油田1000多口油井的现场应用,实现每口油井日增油量2.3吨的奇迹,大大提高了采油率。这种被称为 “孚盛砂”的创新技术产品,被石油界专家称为“石油支撑剂领域的一场革命”。

2004年,第三项创新技术“生泰砂”诞生在他的试验室里。又历经一年多的开发,生泰砂终端产品——生泰砂基透水砖成功问世。目前产品已用于中南海国务院办公区、科技部办公楼广场、北京2008奥运场馆水立方等300多项工程。北京“7.21”特大暴雨后,经受考验的这一产品会在北京市乃至全国有更多的市政工程陆续采用。

“目前,仁创科技已成功开发出300多项拥有完全自主知识产权的科研成果,解决了沙漠中风积沙利用的多项共性技术难题。同时已形成覆膜砂、孚盛砂和生泰砂三大系列砂产品,开辟了以砂精铸、以砂增油、以砂兴水等为代表的科学用沙治沙新途径。”秦升益向记者介绍说。

“您的需要,我的创造”。秦升益认为,企业家的任务是要不断创造新的产品满足社会需要。汶川地震后,他带领团队花了几个月的时间研究出可以防震的建筑材料;火灾频发,他让自己的产品又具有了防火的功能。

针对人类社会面临的“水资源短缺、能源匮乏、沙漠化、地震房屋损毁、火灾频发、粮食危机”等六大难题,他从自己掌握的关键技术出发,通过对沙子的有效利用开发出具体适用的产品,寻找有效应对的途径。

迄今为止,仁创科技的砂产业已经形成了精密铸造、石油开采、生态建材三大主业以及以砂建房、沙漠种植、以砂兴农、以砂兴艺的发展态势,产业链条向多方延伸。

“仁创”的创新哲学:

传统文化影响下的创新

之路

秦升益将传统文化与现代科技有机结合,30年如一日,持久探索创新规律,摸索出自己的一套思维方法,形成了独具特色的“仁创”创新之道。

一般认为《易经》是中华传统文化的源头。秦升益具有深厚家学渊源和国学功底,他从易经的乾坤二卦衍生出自己的“仁创”哲学理念。

何者为仁?何者为创?他认为,按照儒家经典,仁者爱人,创者创新(《礼记·大学》有所谓“苟日新,又日新,日日新”),故《周易·系辞》乾坤二卦说“天行健,君子以自强不息;地势坤,君子以厚德载物。” 作为企业,只有不断创新方能自强不息,而只有自强不息才能真正做到厚德载物、广施仁爱。

所谓厚德载物、广施仁爱,就是要以自己的创造去满足社会的需要。所以秦升益提出了“您的需要,我的创造”的创新理念。从此出发,长期执着的技术创新,推动仁创科技集团从“沙产业”向“砂产业”飞跃。

在“沙产业”理论启发下,仁创科技集团以沙子为研究对象,从“用沙”着手,通过技术创新,将“沙”转变为可利用的“砂”,再通过技术创新,研制出各类“砂产品”,又通过系统集成,提供系统的问题解决方案,从而形成一条“以砂兴水、以砂增油、以砂治沙、以砂精铸、以砂建房、以砂兴农、以砂兴艺”的价值链和产业链。

在仁创科技,有一个清晰的流水线式的“仁创创新模式”,将创新过程分为“创意—试验—中试—产品化—产业化—市场化”六大环节,并建立了相应的组织结构予以保障:研发管理中心设立了创意部、实验室和中试车间进行创意、试验和中试;生产管理中心设立若干生产基地从事产品化;营销管理中心设立了产品销售部负责市场和产业化。

遵循“您的需要,我的创造”的创新理念,仁创人通过对创新规律的探索,总结出了“创新思维三法”,即易理思维法、情景想象法、果因分析法。

秦升益说,首先创新需要有辩证思维。但光有辩证的思维还不够,还需要进行形象思维,在脑海中进行模拟的试验和有效配制,在团队中碰撞出创新的思维火花。而从微观层面,就是从产品要达到的效果出发,倒推出达到这一效果所需要的最基本要素及其组合方式,然后用实验加以论证。

仁创科技集团的发展经历过三次“蜕变”,即从1992年至2001年的领军人物带动型,到2002年至2007年的团队建设合作型,再到2008年至今的社会各方优势互补型,经历了“个人向团队、内部向外部、一方向多方”的转变过程。

与之相适应,仁创集团的创新之路也经历了从领军人物“个人创新”到“团队创新”,再到“人人创新”的转变。这种创新模式的进步直接带来了加速创新效应。自主创新科研成果由原来“几年一创新”到“一年几创新”,再到如今“几天一创新”。

2010年,作为国家首批在企业设立的国家重点实验室,硅砂资源利用国家重点实验室经科技部批准在仁创科技集团设立。从此,仁创集团的技术创新走上了快车道。

发展砂的产业

创造砂的文明

近年来,仁创集团先后成为首批国家“创新型企业”、首批“国家重点实验室”建设单位、首批北京市“十百千工程”重点培育企业,发展为拥有11家子公司、1所研究院和5大生产基地的高技术企业集团,其产品广泛应用于精密铸造、石油开采、绿色建材、沙漠治理等领域,开创出一个以用砂为标志的工业型战略性新兴产业。

行走在仁创集团密云产业基地,推门进入公司建设的三层小屋。这是一座完全用沙子建成的三层小楼。从大门进去,屋内的每一件家具,桌子、凳子、椅子、门窗、楼梯等等,全部由沙子建造。站在房间里感到室内比室外凉爽许多,当你大喊一声,竟听不见一点回声……

回想到砂产业“以砂兴水、以砂增油、以砂治沙、以砂精铸、以砂建房、以砂兴农、以砂兴艺”的种种神奇,我顿时感到,沙漠并不像过去人们说的那么可怕,那么遥远。在沙漠中可以建房,可以储水,可以修路,可以种菜,人们在沙漠中生存将成为可能。

以此类推,人类与沙漠将可以和平相处。沙进人退,沙退人进。人类与沙漠之间的对立和战争将成为过去。

“这是可能的吗?”我疑惑地问秦总。

“做到这一点并不太困难。”秦升益平静地回答。

我突然想起丝绸古道上淹没已久的楼兰古国。在我心目中,由于没有水,沙漠与生命原本就是对立的,是死亡之海,可怕,深不可测。

人类文明诞生于水,迄今为止,人类文明就是水的文明。

然而,当沙漠与水不再对立,当沙漠中的沙子被有效利用来为人类服务,当沙产业、砂产业获得长足的发展,沙的文明或砂的文明,或许将变得与水的文明一样可以期待。



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1 王春艳

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