21世纪新型焦炉用节能环保耐火材料可行性研究报告

21世纪新型焦炉用 节能环保耐火 材料 项目可行性研究报告 项目摘要 随着钢铁工业的进步，焦炭生产和加工行业的发展也很迅速， 随着焦炉炉型的大型化、环保化和国家减排工作的要求，国内外的生产加工企业也日益增多，焦炉的台数也大幅度增加。然而，高炉炼铁炼钢技术却面临着优质炼焦煤短缺、环境保护日益严格、钢铁工业对冶金焦的数量和质量的严格要求等问题，面临这样的紧迫形势，务必要加快促进开发新的技术，研发新的产品来适应这种发展需要。 预制件是根据热工设备结构特点，由专业施工人员在预制车间将不定形耐火材 料经浇注、成型、养护、烘烤和热处理后预先制成一定规格尺寸形状，并直接投入使用的耐火材料构件。构件运到施工现场可直接进行安装使用，可实现机械吊装，省时省力，砌筑速度快，短时甚至无需烘烤即可使用，大大缩短施工周期，提高窑炉的作业率。预制件具有强度适中、施工方便，外型尺寸准确等特点，广泛应用于电炉顶、高炉出铁沟、加热炉顶梁、窑控门拱顶、燃油装置的烧咀等复杂部位，比较难施工等工矿条件下的专用形状的耐火材料。预制件分为粘土质、高铝质、刚玉质、莫来石质、碳化硅质等材质。也可根据使用部位的重要性来决定使用的材质。本项目建 成后所生产的产品主要为焦炉窑门用负压成型预制件，并兼可生产其他各种型号的预制 件产品。 随着我国能源环保可持续性发展战略的实施以及国家对环境的保护及节能的日益重视，实现焦炭产业的可持续发展已经关系到资源、环境与经济发展以及关系到国家能源战略和能源安全问题。根据河南省中长期科学和技术发展规划纲要中提到的坚持节能优先 ,降低能耗指导思想，开发高效节能的技术研究。我公司研制的大型焦炉用环保节能复合陶瓷制品，可以解决由于耐火材料使用损耗（积碳和磨损）导致焦炉寿命短以及各种烟气排放造成污染严重等问题，所以，本项目 产品必将在环保和经济领域发挥巨大潜能，是新型环保型焦炉用耐火材料的发展方向，该项目的实施将是新型环保焦炉实现节能、长寿的重大突破，对我国炼焦行业及所用耐火材料的技术进步和发展具有深远的现实意义。 节能减排是全面贯彻落实科学发展观、促进经济又好又快发展的基本要求。我国当前面临着经济社会快速发展和人口增长与资源环境约束的突出矛盾。节能减排就是要从源头预防污染产生，最有效地减少资源消耗，减少废弃物的排放，从而真正解决当代中国的发展困境。经济发展要走低消耗、低排放、高效益、高产出的新型工业化道路，努力实现经济发展和 保护环境双赢的目标的发展理念已经逐步被人们所认同。随着我国能源环保可持续性发展战略的实施，实现焦炭产业的可持续发展已经关系到资源、环境与经济发展以及关系到国家能源战略和能源安全问题。因此，国外发达国家的环保型大型焦炉必定是我们国家焦炉发展的方向，作为环保型大型焦炉用炉门预制件将 来在国内必将有广阔的市场。 炉 挂釉炉门砖的研制 进性 （ 1） 利用计算机模拟计算制品粒度组成，得 到更加合理的颗粒级配，更致密的制品。 （ 2） 通过对材料基质、浇注全组分流变特性的分析研究，确定合适的原料种类及添加率。 （ 3） 研究原料 取最佳分散性环境。 （ 4） 研究在制品表面釉料配方，选取与制品结构性能相近釉料。 （ 5）通过掺杂添加物增加硅质耐火材料导热性能。 （ 5）研究制品在大型焦炉使用中节能环保性能。 （ 1）制品源材料的选择，通过对大型焦炉运行环境的研究，定制特定的源材料组合方式。 （ 2） 材料结构研究，通过计算机模拟计算，临界粒度确定，使项 目制品在气孔率、体积密度等性能优于传统产品。 （ 3） 制品一次烧成挂釉技术，通过制品半成品上釉，釉料与制品同时一次烧成，结合性能好，釉面平整光滑。 （ 4）在不影响传统硅砖制品的性能前提下，提高制品导热性能。 先进性 （ 1） 釉料组合方式，釉料具有耐磨度高，抗渗透侵蚀性能优异。 （ 2）通过计算机模拟及基质研究，制品结构致密，强度极高。 （ 3）釉料与坯体一次烧成，复合好，具有相互穿插结构。 （ 4）釉面均匀，开裂度低。 （ 5）提高焦炉硅砖导热系数，可以降低焦炉炭化室厚度，提高焦炉热效率。 实施总体目标 明 专利 3其中挂釉硅砖 1项，挂釉炉门砖 1高导热硅砖 1项 ； 品性能达到国内国际先进水平； 该项目研发总投资 3000万元，截止目前已投入 560万元，项目后续实施需新增投资 2440万元，其中，单位自筹 1440万元，申请专项资金 1000万元。 中钢集团耐火材料有限公司（简称中钢耐火），是中国中钢集团公司所属的生产企业 ,中国耐火材料行业协会的会长单位，是 国内规模最大、品种最全的国有耐火材料生产厂家；是入选中国 520 家重点企业的唯一耐火材料企业；是国家统计局最新排定的中国大型企业之一。 中钢耐火现占地面积 平方米，拥有总资产 10 多亿元。设有 11个机关部室、 3个专业部门、 7个生产分厂、 6个辅助单位；拥有正式职工 3467人，其中各类专业技术人员和技术工人 2000多人。 中钢耐火在国内耐火材料行业中占有明显的技术优势，公司设有新产品研发技术中心，拥有各类专业技术人员近 500人。公司走产学研相结合的新产品开发捷径，与北京科技大学、中南大学、东北大 学、武汉科技大学、西安建筑科技大学、鞍山科技大学等院校建立了密切的科技合作关系，形成雄厚的新产品、新技术研发能力，每年开发的新产品、新技术达 20多项，已有 90多项新产品、新技术获国家及省部级科技进步奖和优秀新产品奖 ，项目前期研究进展情况良好。 2项目实施的必要性和意义 河南省拥有丰富的硅石原料，也是国内 焦炉 用 耐火材料主要产地，洛阳市是河南省 焦炉 用 耐火材料生产大市，但却不是 焦炉 用 耐火 材料生产的强 市 ， 焦炉 用 耐火 产品主要为普通硅砖，属于劳动密集型产业；生产普通硅砖 技术含量低、 需要人力多、消耗资源多、环境污染大、附加值低，近年来，私营小企业如雨后春笋，企业之间恶性竞争，使普通硅砖市场混乱，资源开采浪费严重，环境污染加剧，不符合国家可持续发展政策。 该项目产品属于新型环保耐火材料，产品技术含量高，采用纳米技术，产品生产低污染、低能耗、消耗矿质资源少，产品附加值高；该项目产品的研发成功，对洛阳市其他 焦炉 耐火材料厂家转型提供引导作用，提高洛阳市 焦炉 耐火材料在河南省乃至国内外影响力，符合国家政策。 破国际垄断 河南省 中长期科学与技术发展规划纲要 中提出 扶持一批 创新 型 企业，实施一批重大科技项目，在若干重要领域研发 掌握一批核心技术 和产品，拥有一批自主知识产权， 造就一批国内外有竞争力的企业， 我国是世界上最大的产焦国， 11年焦炭产量为 球产量约为 目前在日本新日铁化学株式会社的焦炉炉门、煤气上升管、装入钵和装入钵炉盖全部采用了减压成型预制件，目前我们每年供给新日化的焦炉用预制件产值约为 40万美元，约占新日化焦炉预制件总量的 1/4， 其它则有日本国内的黑崎窑业和特殊炉材供给。从现在市场的发展 情况看，新型环保大型焦炉用减压成型 挂釉 预制件 市场广大， 2010年 2011年曾经先后有台湾中钢、俄罗斯马钢、美钢联和奥钢联等发达国家钢铁企业向我公司咨询该产品的生产及供应情况。 该项目产品的成功研发并得到推广，不但有助于我国炼焦行业的发展，还能为国家节约大量外汇；产品打入国际市场之后，可以为国家创汇纳税。 2020年中国冶金科学和技术发展指南，系 河南省 中长期科学与技术发展规划纲要 的重点支持方向 该项目实施内容符合 到 2020年中国冶金科学和技术发展指南 中提出的 大力发展 长寿、功能化、节能、绿色型耐火材料 的耐火材料政策。 洛阳市中长期科学与技术发展规划纲要 中第四章中工业高新技术及产业化中提到的 根据国内外材料设计与先进制备技术向高强度、长寿命、多功能、低能耗 的发展 趋势， 加强名优玻璃材料、新型耐火材料 、有机化工原料、功能高分子材料和精细化工材料的开发； 坚持可持续发展的理念，应对能源资源短缺、环境承载力限制等严峻挑战，以 替代、节约、修复、再利用和循环 等特点和功能为方向 第五章第一节 实施重大科技项目 中提到 洛阳在 新材料 开发上有自己的科技优势、产业优势和资源优势， 因此，以 高强度、长寿命、多功能、低成本、低能耗为方向，重点围绕新型功能性耐火材料 ，均鼓励支持新型耐火材料的研发。 该项目的实施符合国家 节能减排 产业政策，契合洛阳市情，符合洛阳市科技需求重点方向，将对 大型节能环保焦炉运行提供基本 保障，对洛阳乃至河南省 焦炉 用 耐火材料健康、稳定、和谐、快速发展起到切实的推动作用。 能环保 的重大突破 随着我国能源环保可持续性发展战略的实施，实现焦炭产业的可持续发展已经关系到资源、环境与经济发展以及国家能源战略和能源安全的 问题。因此，国外发达国家的环保型大型焦炉必定是我们国家焦炉发展的方向，作为环保型大型焦炉用炉门预制件将来在国内必将有广阔的市场。 目前国内外在焦炉炉门以及烟道（上升管以及桥管）和加煤孔和配套炉盖普遍使用的是粘土砖、保温砖以及堇青石砖砌体和耐热耐磨的特种合金钢板（砖套和炉盖），这种砖砌体和耐热耐磨的特种合金钢板在使用中普遍存在几方面的缺点： 1. 保温效果差，热量损失严重； 用寿命短（一般为1 2年），耐火材料损耗严重，费用高； 封不严，极度污染空气 ; 要人员多，人工费用极高。 有焦炉工作空间大，空间利用率低。 6. 干熘能率（成焦率）一般，燃料浪费严重。 因此，各相关领域都在积极探索延长焦炉寿命的方法，长寿、高产、环保大型焦炉将成为世界焦炉发展的方向。为了适应焦炉的发展需要，我公司针对焦炉的关键部位，开发大型焦炉用环保节能复合陶瓷制品，解决焦炉易结碳、易侵蚀损耗和需保温的难题。 由于该产品具有寿命长、强度高、保温性好、耐磨性强、热线膨胀率低、热震稳定性和抗渗透侵蚀优异等特性，焦炉密封性和成焦率以及碳化室利用率 大幅度提高 ，主要表现在： 有焦油从整体预制件炉门砖处渗出，解决了一直以来的冒烟、冒尘和漏煤气问题，延长炉门框架使用寿命。由于密封效果良好，可使炼焦中废物污染物充分再回收利用，借以降低成本，提高效益，减少污染。 501700侧和焦侧整体节约 300增大碳化室空间提高炼焦利用率的基础上，温度还低 20 30，对炉内温度起到很好保温节能效果。 而在焦炉炭化室普通硅砖，热导率仅达 k,通过开发利用高导热硅砖 ,热导 率高达 采取类似现有焦炉的燃烧结构。高效生产采取导热性好的薄壁结构（由 1000，可以有效提高焦炉热效率，保证预热煤的快速干馏。 因此，项目的实施，将是我国焦炉 节能减排 工作的一次重大突破，彻底打破 大型节能型新 焦炉 炉门预制件 只能依靠进口 ，炭化室只能使用普通硅砖 的局面。 能降耗具有极其重要的现实意义 该项目的实施，解决了人力、投入成本、环保、制约焦炉发展的技术瓶颈问题等困难。对我国钢铁冶炼行业 焦炭加工业用耐火材料的技术进步和发展起到了积极的促进 作用。 极大改善了生产作业环境（砌筑非常简便，达到了可快速更换，维护时清扫结碳方便、简洁，省力省时），不仅燃料的使用量可以大幅度减少，而且由于保温效果好，缩短了干熘时间，成焦率的提升，支持了低 质焦煤替代优质焦煤炼焦技术的发展。经济效益和社会效益显著， 环保节能效果突出。 南省 硅质耐火材料科技转型具有指导作用 根据 河南省 中长期科学与技术发展规划纲要 指导思想中提到的 贯彻落实 自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来 科技工作指导方针 。 开展科技创新活动，突出重点， 加强引导，协同集成 ，依靠 科技进步和创新，大力发展高新技术产业和新兴产业， 加快产业结构调整与升级， 努力 促进 经济 发展 方式的转变 ，为洛阳经济社会实现全面、协调、可持续发展提供强大科技支撑 。 该项目产品的研制成功并得到推广，将引领洛阳市 、 河南省 周边乃至全国 硅质耐材技术革新，从低端技术、低附加值产品结构调整为高技术含量，高附加值产品发展，为 河南省 耐材发展转型起到引领带 头作用。 国内市场的竞争优势和占有率 根据目前的焦炉来计算，一座 68门焦炉，进煤侧炉门和出焦侧炉门共需 7 8块 负压成型预制砖，每块预制砖重 350 450公斤左右，一座焦炉需焦炉炉门砖约 367吨，目前每吨售价 15000元左右，每座新建焦炉炉门砖销售收入约 550万元。 据不完全统计，目前国内拥有 630座， 7座左右；国际拥有 680座， 70座左右。 按照上述估算，如果市场开拓顺利，预计市场份额应该在 50 同时焦炉在使用过程中根据运转周期需要不断的进行更换，仅该种产品市场空间相对来看还是比较大的。项目实施以后，同时可生产一种系列的各种高档不定型预制件产品 ，从整体来看，市场发展空间相当可观。 该耐火预制件生产工艺目前在国内尚属空白，它的扩建将为我公司占领和扩大国内钢铁企业透气砖、座砖、大型无碳钢包预制砖、电路顶盖、中包挡渣堰冲击板、铁沟撇渣器、风口预制砖和炼钢精炼用高档预制件提供有力的保障，同时也能进一步带动其它不定型产品的市场。 所以，加快 大型节能环保 焦炉 用挂釉 耐火材料及使用技术开发， 并及时投放市场，由于我们研发产品在性能、价格、售后诸方面在国内市场具有明显优势，可很快占有市场，极具竞争力。 项目开发的高导热硅砖，应用于焦炉炭化室部位，相对于普通硅砖而言，导 热率可提高 30%以上，缩短了蓄热、放热时间，是未来新型焦炉发展方向。 国际市场的竞争能力、产品替代进口或出口可能性 该项目所开发的产品 性能 优越，是 大型节能环保焦炉 材料的一次飞越；该产品属于高效、低污染、节能型耐火材料产品； 在世界发达工业国家，其工业革命起步较早，他们的冶金钢铁工业已发展成一个成熟而庞大的产业，每年不但生产出大量高品质多品种的钢铁产品，同时也消耗着大量的耐火材料。由于生产耐火材料的原料是不可再生产资源，经过长期开采使用，其储量越来越少。在有些国家 则接近枯竭。另外由于耐火材料的生产属劳动密集型生产方式，在劳动力越来越昂贵的许多发达国家几乎不再生产，而转向发展中国家购买。目前我们已知的焦炉改造新建的 大型节能环保焦炉 项目和有询价意向的有巴西、 韩国 、美国、日本、 印尼 等，由于该项目所开发的产品具有性能优越，价格低廉，属于原始创新技术，拥有自主的知识产权，具有很好的市场竞争力和增长性。 凭借我公司硅质产品在国际市场的影响力，项目完成后可迅速推向国际市场，实现规模出口。 随着我国炼焦工业的迅速发展和环保要求，土法炼焦被取缔，大型焦炉 纷纷上马，国内焦炉由 米，现正朝 座焦炉的硅砖需求由 4000吨朝着 1万吨、 内 焦炉用耐火材料 市场前景非常看好，预计在未来的 5年内每年有 230万吨左右的焦炉 用耐火材料 需求。 在西方一些发达国家通过开发先进的 节能环保 焦炉技术，可以将焦炉的 排放废烟废气量降低，同时提高焦炉运行效率，节能、减排、降耗、提效将是未来几十年焦炉发展主要方向 。因此，大力开展 大型节能环保 焦炉技术的研究，这对用户来说具有十分重要的现实和长远意义。国外企业对环保意识较强，对焦炉环保设施投入较多，项 目产品属于节能、环保型产品，符合国外企业的需求。 随着 目前运行 焦炉达到使用年限， 新建焦炉项目必定采用近年来新工艺新技术 耐火材料，在未来的 10大型节能环保 焦炉 耐火材料 需求量都呈上升趋势，所以，本项目开发产品不存在市场风险。 3国内 外 技术现状与现有工作基础 目前国内无该项目产品。 目前国外只有 日本 黑崎窑业 生产同类产品， 其技术指标与我公司前期工作研制样快指标对比如下： 我公司产品 与 日本黑琦 公司产品性能比较 项 目 黑琦公司产品 我公司前期产品 化学成分 35 35 60 56压强度 （ 45 54线膨胀率 % 1000 5 从 上表 可以看出，我公司研制的 大型节能环保焦炉炉门砖 的性能指标比 日本 黑 琦 公司 产品 性能更为优异，其中硅含量高， 耐压强度高 ，热线膨胀率低， 该产品经检测，各项性能指标都达到国际领先水平，处于国际领先水平。已在宝山钢铁公司、日本新日本制铁株式会社等企业批量使用。 项目研 发的高导热硅砖在前期有日本 煤炭综合利用中心会同钢铁联盟 进行了前期研制，但是效果不理想，研制进程受阻而搁浅。 中钢集团耐火材料有限公司（简称中钢耐火），是中国中钢集团公司所属的生产企业 ,中国耐火材料行业协会的会长单位，是国内规模最大、品种最全的国有耐火材料生产厂家；是入选中国 520家重点企业的唯一耐火材料企业；是国家统计局最新排定的中国大型企业之一；河南省高新技术企业。 中钢耐火现占地面积 有总资产 10多 亿元。设 有 11个机关部室、 3个专业部门、 7个生产分厂、 6个辅助单位；拥有正式职工 3467人，其中各类专业技术人员和技术工人 2000多人。 中钢耐火在国内耐火材料行业中占有明显的技术优势，公司设有新产品研发技术中心，拥有各类专业技术人员近 500人。公司走产学研相结合的新产品开发捷径，与北京科技大学、中南大学、东北大学、武汉科技大学、西安建筑科技大学、鞍山科技大学等院校建立了密切的科技合作关系，形成雄厚的新产品、新技术研发能力，每年开发的新产品、新技术达 20多项，已有 90多项新产品、新技术获国家及省部级科技进步 奖和优秀新产品奖。 中钢耐火拥有各种科研及生产设备 4000多台（套），其中有从日本、意大利引进的自动压砖机，有中国最长的 从德国引进的世界上控制系统最先进、容积最大的 176立方米全自动梭式窑，有从日本、德国引进的各种先进科研检测设备。 中钢耐火主要为冶金、建材、有色、电力、机械、轻工、石化等行业生产各种硅质、镁质、高铝质、镁钙、氧化物及非氧化物定型、不定型耐火材料，产品有 10大系列、 126个标准、 350个牌号、 4万多个型号，每年配套生产各种耐火材料 22万吨、陶瓷辊棒 50多万支，是中国 耐火材料行业品种最全、配套能力最强的企业。 中钢耐火 硅砖 获 国家耐材质量最高奖 一直处于国际领先水平，年出口量全国第一。现研发并生产的氧化物及非氧化物高新复合陶瓷耐火材料，已大量用于国内外铝工业和钢铁工业。 备条件、产业基础、资金投入、内部管理等情况 为确保中钢耐火公司在产品研发上的领先地位，公司成立有技术委员会，主任由总经理薄钧担任，副主任由公司副总经理担任，成员是各单位技术负责人。技术委员会负责对技术研究开发方向、重大技术问题进行咨询评估；负责审议公司中长 期科技发展规划、年度重大科技计划和对重大项目进行评估，为公司的稳步发展提供了可靠的保证。根据国家产业化发展政策，行业发展方向以及公司自身的实际情况，又专门组建了几个专业组，来强力推进创新工作的顺利发展和实施。 十一五期间，中钢耐火公司不断加强技术创新体系建设，提高技术创新能力，进一步完善了科研开发、生产检测的硬件设备，为研发、生产提供切实的技术保障；加强知识产权的申报及管理；继续走产学研相结合的道路，利用高校优越的资源，为公司培养人才并进行科研项目的合作开发等等，取得了较大的成绩： （ 1）为保障科研开发 工作的顺利实施，公司不断加大科技投入，为公司科技创新提供资金支持。每年提取不低于 3%的销售收入作为科研开发及新产品市场推广经费的来源，此经费由公司资产财务部设立专有账户，进行专项管理，确保资金的合理使用。 （ 2）根据公司发展规划、市场需求以及耐火材料发展方向，研究开发技术含量高、附加值高、市场前景好的新产品 43项，其产值率 平均达到 为公司的可持续发展奠定了坚实的基础。 （ 3）实现 重大科技 成果转化 及产业化项目 13项，其销售收入达到总销售收入的 70%以上。其中， 燃气隔焰高温氮化新工艺制备高性能非氧化 物耐火制品，经专家鉴定 ,该项目技术水平达到国际领先。已经在宝钢、武钢、阿赛络等国内外大型冶金企业的高炉冷却壁、高炉本体及中国铝业、美国铝业、海德鲁铝业等铝电解槽等领域广泛应用，并获得了非常好的使用效果和好评。为中钢耐火公司创造了显著的经济效益与社会效益，为实现国家所倡导的节能降耗做出了较大贡献。 （ 4） 在全球信息化飞速发展的今天，专利已不单单是鼓励创新的手段，还是企业产业市场竞争的有效工具。只有以了解市场需求为前提 ，以大量的专利数量为基础，以全面的专利战略为核心，将企业的自主创新行为导入 “ 正轨 ” ，才能够使 “ 创新力 ” 真正转化为企业的 “ 竞争力 ” 。 2007年以来，为了激励广大职工和科技人员发明创造的积极性，促进公司的技术创新，保护公司的自主知识产权，举办了多期知识产权培训班，使技术人员对知识产权保护有了较全面的了解，认识到技术创新如能及时取得专利权，企业和发明人就拥有了专利实施的专有权和利益分派的独占权，从而形成一种有利于企业技术创新的良性循环。同时，为了进一步规范专利管理工作，制定了专利管理办法，对专利的申报及授权都给予相应的奖励，这极大地调动了广大科技人员申报专利的积极性 ， 经过四年的努力，公司的专利申请和授权 发生了质的飞跃，目前已拥有授权专利 11项， 并实现了专利转 化 。 公司技术中心是省级企业技术中心，具有完善的实验设备和检测手段，主要检测设备包括具有国际先进水平的荧光测定仪、激光衍射粒径分析仪在内的全套耐火材料试验设备，试验手段先进；科研力量雄厚，拥有多名耐火材料专业的博士、硕士、高级工程师、工程师等专门从事研究开发工作，为研发、生产提供切实的技术保障。 关技术获得的成就或奖励 （ 1） 国家银质奖 ； （ 2） 优质焦炉硅砖 89年省厅科技进步一等奖 ； 89年省科技进步二等奖 ； 89年部科技进步三等奖 ； 89年省优秀产品奖 ； （ 3） 优质硅砖的研制与生产技术的开发 90年省厅科技进步一等奖 ； （ 4） 大型浮法玻璃窑碹顶、 91年省优秀产品一等奖 ； 92年省厅科技进步一等奖 ； 93年市科技进步三等奖 ； （ 5） 优质硅砖的研制和生产技术开发 92年国家科技进步三等奖 ； 92年建材局科技进步二等奖 ； 90年省优秀产品 二等奖 ； （ 6） 93年部科技进步四等奖 ； 93年部科技进步四等奖 ； 93年市科技进步三等奖 ； 93年省厅科技进步二等奖 ； （ 7） 焦炉、热风炉用低残余石英硅砖 97年省厅科技进步一等奖 ； 97年市科技进步二等奖 ； 97年省科技进步三等奖 ； （ 8） 高纯致密优质硅砖 99年省厅科技进步一等奖 ； 99年省科技进步三等奖 ； 99年市科技进步二等奖 ； （ 9） 大型焦炉用优质硅砖 2004年市科技进步二等奖 ； （ 10） 热风炉用低蠕变六方硅质格子砖 省科技厅鉴定 ，达国际先进水平； （ 11） 超大型优质硅砖的研制与应用 省科技厅鉴定 ，达国际先进水平； 2009年市科技进步二等奖 ； (12)窑炉热修补用微膨胀硅砖 省科技厅鉴定 ，达国际先进水平； 2011年洛阳市 科技进步 一 等奖 ；河南省 科技进步二等奖 （ 1） 技术优势 中钢耐火拥有悠久的历史，是国内最大的耐火材料大型国有企业，具有近 50年的耐火材料生产经验，极点了丰富的耐火材料生产经验，取得了惊人的业绩；凭借多年的耐火材料实际生产经验，以及公司多年从事耐火材料生产、高素质的专业技术人员，近年来，公司大力启用高校毕业生，为科研团队注入新的活力；使项目组成为一个经验丰富、思维活跃、大胆创新、积极进取的科研团队，具有强大的攻关研制能力与产业化开发实力。 中钢耐火公司研制生产的大型节能环保焦炉用挂釉耐火制品，该产品生产工艺技术先进，产品性能优越。在日本新日本制铁 株式会社以及国内宝山钢铁股份公司、梅山钢铁公司、马钢股份有限公司等多家企业的焦炉上使用表明：研发产品具有使用温度高、寿命长、强度高、保温性密封性好、耐磨性强、热线膨胀率低、热震稳定性和抗渗透侵蚀优异等特性，能长期在焦炭冶炼环境中使用，满足了用户的使用要求 。 （ 2） 市场优势 中钢耐火拥有自营出口权，产品现畅销全国各地并出口到美国、英国、法国、德国、俄罗斯、日本、澳大利亚、南非等世界五大洲 40多个国家和地区。在国内市场上，公司调整产业结构，集中优势力量，走工程总包的营销方式，可以大力推广应用最新科研成果；在国际市场上，得到了许多公司的信任和好评，公司积极拓展海外市场，与国外国家大型贸易公司建立了长期的供货关系，可以将新产品快速推广到国际市场。 项目产品 解决了焦炉长寿、环保节能、高产稳产工艺的迫切需求的问题，采用此项技术，每座焦炉每年可以为客户节约成本 80万元以上，引领了我国耐火材料行业，特别是焦炭制造行业的技术进步，带动了耐火材料产业结构调整。研制成功的大型节能环保焦炉用挂釉耐火制品对正在迅速发展的焦炭行业节能减排降耗，节约成本，提高效益具有十分重要的意义。随着焦炭行业的发展，对节能环保焦炉用 特种长寿新型耐火材料的需求量必将逐年增加。 （ 3） 质量管理优势 中钢耐火经过近 50年来的实际生产经验，建立了严格的、可靠的质量管理体系， 企业先后通过了 量管理体系、 境管理体系和 28001 职业健康安全管理体系认证， 2009年获 得洛阳市质量管理先进单位。 并通过 司具有完善、健全的生产质量追溯制度，可以在最短时间内确定发生质量问题的时间、工序，并拟定解决方案。 （ 4） 工程化优势 中钢耐火设有工程公司，装备齐全、专业配套，具有专业的工程施工队伍，公司在以往的工程总包项目中出色的完成，得到用户好评。 4项目的研究内容，课题设置方案，课题考核指标及承担单位选择方式 （ 1） 品级及纯度合理的主原料制备； （ 2） 对选定原料 定合适的 （ 3）对基质原料流变特性进行分析； （ 4） 通过粒度堆积理论，计算机模拟制品的颗粒堆积，再结合现场实际生产经验进行微调整，得出制品合理的粒度堆积 ； （ 5）选择结合剂的种类及添加量 ； （ 6）根据试验样品的检验结果，有针对性的引入一系列添加剂，微量外加剂等，考察他们对制品性能的影响； （ 7）研究 加入各外加剂后制品外观结构的变化，晶型的转变，显微结构的特点等； （ 8）研究通过掺杂添加研制高导热率硅砖； （ 9）对添加物、外加剂的复合添加情况进行研究； （ 10） 研究釉料配方； （ 11） 研究釉料与耐材基质结合情况； （ 12） 小批量试生产及试用； （ 13）应 用 于大型节能环保焦炉的实际情况分析，优化方案的制定及确定。 5项目总体目标，实施年限，年度计划安排与阶段目标，具体考核指标 品性能达到国内国际先进水平； （ 1）大型节能环保焦炉挂釉炉门砖指标 项 目 研制产品指标 化 学 成份 量， % 量， % 量， % 理 性 能 显气孔率 % 110 24h 积密度 110 24h 压强度 110 24h 50 线膨胀率 %（ 1000 ） 2）高导热硅砖 项目 研制产品指标 % 94 气孔率 % 19 体积密度 g/密度 g/温耐压强度 5 热导率 W/m. K 线膨胀（ 1000） 1650 度计划安排与阶段性目标 该项目实施期为 2年，自 2012年 1月至 2013年 12月，项目计划安排进度及阶段性目标如下： 1、 2012年 1月 10月 了解不同焦炉运行情况，重点分析正常操作过程中耐火制品损毁原因和易损部位；选择合适的添加剂 、结合剂，对各种添加剂、结合剂进行对比试验；确定添加剂、结合剂的最佳种类及加入量等研究；确定临界粒度。确定颗粒组成；确定成型砖坯体积密度和外形控制标准；确定干燥制度、装窑方法和烧成制度。 2、 2012年 11月 2013年 10月 材料挂釉 及导热性能技术的研究、优化，小批量生产及厂家现场应用。 3、 2013年 11月 12月 专利申请，文章发表，及其他事项。 6项目实施的关键核心技术、创新性和先进性 （ 1） 大型节能环保焦炉炉门预制件生产工艺的优化，高纯原料的制备。 （ 2） 高温耐磨釉料的研制。 （ 3） 高温耐磨釉料与预制件基质结合一次烧成技术。 （ 4）硅砖掺杂提高导热率生产工艺。 （）通过优化堇青石和电莫来石原料的化学组成，利用堇青石高温线膨胀率低，热震稳定性高以及莫来石热震稳定 性高，高温体积稳定和强度优异的特性机理，降低了制品的热膨胀量，提高了抗热震 性，同时解决了由于制品强度降低而使用性能下降的矛盾。 （）采用活化烧结机制，添加复合添加剂和复合结合剂，实现了制品的活化烧结，达到了较低温烧成高强度高纯堇青石 莫来石制品的目的，节能环保。 （）采用振动减压成型方式和特定的烧成工艺大大降低了节能环保焦炉用特种长寿新型耐火材料制品的气孔率，提高了强度和制品的成品率和质量稳定性，具有使用温度高、寿命长、强度高、保温性密封性好、耐磨性强、热线膨胀率低、热震稳定性和抗渗透侵蚀优异等特性优点 。 （）表面附着高性能微晶陶瓷耐火釉料，进一步提高了制品的强度和保温性以及制品的耐磨性和抗渗透侵蚀性能。 （）合理的颗粒级配，所用各种原料和结合剂具有多种不同粒度区间，堆积密度大，产品强度高、耐磨性能好，使用寿命长。 （ 6）通过掺杂工艺，在不改变普通硅砖的结构性能前提下，提高材料导热率。 以上创新性能，保证了此材料能长期在焦炭冶炼环境中使用，满足了用户的使用要求。解决了解决了焦炉长寿、环保节能、高产稳产工艺的迫切需求，特别是解决了焦炉在炉门、上升管、桥管以及加煤孔和炉盖等部位使用寿命低，环境污染严重，保 温效果差的问题。 通过大型节能环保焦炉用挂釉耐火制品 及高导热硅砖 的使用， 具有以下技术先进性： （ 1）寿命高， 拆装维护非常便捷，维护时清扫结碳方便、简洁，省力省时，大大 降低劳动强度，提高了工作效率。 （ 2） 极大改善了生产作业环境， 提高 焦炉密封性 不冒烟，改善炼焦环境污染 。没有焦炭烟尘的排放，没有焦油从整体预制件炉门砖处渗出，解决了一直以来的冒烟、冒尘和漏煤气问题；延长炉门框架使用寿命。由于密封效果良好，可使 炼焦中废物污染物充分再回收利用，借以降低成本，提高效益，减少污染。 （ 3）、导热 率低，可降砖衬厚度 20 25%，节约焦炉碳化室空间，提高炼焦利用率，提高效益。 （ 4）保温效果好，成焦率大幅度提高，使减少燃料使用量成为可能。由于缩短了干熘时间，支持了低 质焦煤替代优质焦煤炼焦技术的发展。 （ 5） 延长了焦炉寿命， 环保节能 ，符合国家产业环保政策，对我国焦炭行业的发展具有深远意义。 焦炉的工作条件复杂，环境苛刻。使用温度高，升降温迅速（ 在 炼焦一个周期中 受到三次热冲击，即 1000室温，室温 700， 700室温的三次热冲击 ），在焦炉易损的炉门、上升管、桥管以及加煤孔和炉盖等部位传统制品上 普遍使用的是粘土砖、保温砖（加强型聚轻质和空心漂珠砖）以及堇青石砖砌体和 耐热耐磨的特种合金钢板（砖套和炉盖） ，这种砖砌体和 耐热耐磨的特种合金钢板 在使用中普遍存在几方面的缺点： （ 1） 保温效果差，热量损失严重； （ 2）水份和酸性气体和碳素以及焦油侵蚀强，使用寿命短（一般为 1 2年），耐火材料损耗严重，费用高； （ 3）整体性差，密封不严，极度污染空气 ; （ 4）后期维保劳动强度大，需要人员多，人工费用极高。 （ 5）砌体尺寸 厚，占有焦炉工作空间大，空间利用率低。 （ 6）干熘能率（成焦率）一般，燃料浪费严重。 在使用中，由于不适应大型焦炉温度波动大和的操作条件，温度变化造成的损毁严重。化学渗透侵蚀以及积碳，内衬使用中砖衬断裂、剥落损毁，而且大大提高工人的劳动强度。这些不足造成了生产运行成本高、能耗高。 项目产品的实施，对节能环保焦炉具有 使用温度高、寿命长、强度高、保温性密封性好、耐磨性强、热线膨胀率低、热震稳定性和抗渗透侵蚀优异的特点的大、新型焦炉用特种长寿环保节能耐火材料是 焦炉长寿、环保节能、高产稳产工艺的迫切需求，特别在焦炉 炉门、上升管、桥管以及加煤孔和炉盖等部位解决使用寿命低，环境污染严重，保温效果差的问题。 传统焦炉耐材都是采用普通耐火材料制品进行砌筑，项目产品的实施，证明了在传统耐火材料的基础上，采用二次工艺技术，对于提升传统耐火材料提供了一个新的开发思路。 炉 安全生产提供了保障 开发专门用于 大型节能环保 焦炉 用挂釉 耐火材料，使焦炉工作更加方便，使焦炉生产过程排放三废减少，有效提高生产效率，防止泄漏等事故发生，项目实施对提高焦炉生产安 全性、保护环境、降低能耗，都起到了积极的作用。 项目产品 保温效果好，成焦率大幅度提高， 使 减少燃料使用量成为可能 。 由于 缩短了干熘时间 ，同时，由于制品表面具有高温釉面，使材料对煤灰及杂质的附着率降低，支持了低 质 焦煤 替代 优质焦煤 炼焦技术的发展。 由于 焦炉的工作条件复杂，环境苛刻。使用温度高，升降温迅速 （ 在炼焦一个周期中 受到三次热冲击，即 1000室温，室温 700， 700室温的三次热冲击 ），在焦炉易损的炉门、上升管、桥管以及加 煤孔和炉盖等部位传统制品上 普遍使用的是粘土砖、保温砖（加强型聚轻质和空心漂珠砖）以 及堇青石砖砌体和 耐热耐磨的特种合金钢板（砖套和炉盖） ，这种砖砌体和 耐热耐磨的特种合金钢板 在使用中普遍存在几方面的缺点： （ 1） 保温效果差，热量损失严重； （ 2） 水份和酸性气体和碳素以及焦油侵蚀强，使用寿命短（一般为 1 2年），耐火材料损耗严重，费用高； （ 3） 整体性差，密封不严，极度污染空气 ； （ 4） 后期维保劳动强度大，需要人员多，人工费用极高； （ 5） 砌体尺寸厚，占有焦炉工作空间大，空间利用率低； （ 6） 干熘能率（成焦率） 一般，燃料浪费严重。 在使用中，由于不适应大型焦炉温度波动大和的操作条件，温度变化造成的损毁严重。化学渗透侵蚀以及积碳，内衬使用中砖衬断裂、剥落损毁，而且大大提高工人的劳动强度。这些不足造成了生产运行成本高、能耗高。迫切需要开发具有使用 温度高、 寿命长、强度高、保温性密封性好、耐磨性强、热线膨胀率低、热震稳定性和抗渗透侵蚀优异 的特点 的 大 、 新型焦炉用特种 长寿 环保节能耐火材料 是 焦炉长寿、环保节能、高产稳产工艺的迫切需求 ， 特别 在 焦炉炉门、上升管、 桥管以及加煤孔和炉盖等部位 解决 使用寿命低，环境污染严重，保温效果差的问 题。 项目进行 节能环保 焦炉用特种 长寿新型 耐火材料 制品 的研究工作。经过多年的努力，圆满完成了本项目的攻关任务，所研制产品各项性能指标都达到和超过了公关指标和国外同类产品指标。产品已在国内外多家行业先进企业批量使用，效果良好。 产品表面附着高性能微晶陶瓷耐火釉料， 提高了 强度和抗渗透侵蚀性以及耐磨性， 解决了碳素和焦油沉积和化学物质渗透以及物和操作磨损对耐火材料的损害。通过产品的使用，提高了焦炉的寿命。由于 拆装和后期维护便捷，大大 降低劳动强度，节约人力 60%左右。提高 焦炉的密封性 不冒烟，极大的 改善了炼焦环境污染 。 大 型节能环保焦炉用挂釉耐火制品 导热率低， 在炉门上使用， 可降砖衬厚度 20 25%，加大碳化室的空间300高了装煤量，提升了炼焦利用率，产生极大的经济效益。并且由于保温效果良好，成焦率大幅度提高，使减少燃料使用量成为可能。 由于使用寿命长（使用寿命基本上为 粘土质、 堇青石质和 加强型聚轻质和空心漂珠砖等材质的 5耐火材料使用量大大下降，对不可再生资源的（耐火材料矿山原料）的损耗也 得到 极大的降低。 该类产品所使用的原料主要是后合成原料，原材料选用自产中国境内的莫来石、堇青石等低档原料，由于该原料可 利用再生资源复合制造，并且原料储量丰富，价格低廉，符合我国能源环保可持续性发展战略要求 。 7该领域知识产权、技术标准现状和预期分析 大型节能环保焦炉挂釉耐火制品 目前国内尚无生产企业生产该产品，国外只有 日本黑琦 公司 一家，但尚未在国内申请专利。关于 大型节能环保 焦炉 挂釉耐火制品 技术未见有专利报道。 高导热硅砖在日本研制未成功，国内未见生产企业及相关专利。 得知识产权与技术标准分析 明 专利 3保焦炉挂釉硅砖 1项 ； 项。 在 大型节能环保焦炉挂釉耐火制品 的研制 及高导热硅砖的研制 ，预期可建立行业标准 2 8项目总投资预算，资金筹措方案及自筹资金落实情况 项目研发经费总投入 3000万元，主要用于项目实施所需购置仪器设备、检验设备、项目试验所需原材料、燃料动力费用、样品检验加工等相关费用的支出。 项目经费概算一览表 科目名称 预算（万元） 备注 1、设备费 1945 2、材料费（含样机费） 3、测试化验加工费 4、燃料动力费 5、差旅费 6、会议费 10 7、出版 /文献 /信息传播 /知识产权事务费 8、劳务费 100 9、专家咨询费 50 10、管理费（含人工费） 38 11、其他 合计 3000 资金年度使用计划 第一年 第二年 第三年 合 计 国家拨款 科技专项拨款 0 600 400 1000 部门或地方匹配 贷款 单位自筹 560 1000 440 2000 其他 合 计 560 1600 840 3000 主要添置设备 序号 设备名称 数量 /台 单价 /万 元 金额 /万 元 1 全自动液压压砖机 1 947 947 2 颗粒分布自动分析仪 1 20 20 3 扫描电子显微镜 1 300 300 4 高温抗渣试验炉 1 10 10 5 扫描电镜 1 347 347 6 可控温高温烧结炉 1 160 160 7 全自动小型高速混砂机 1 161 160 合计 1945 该项目研发总投资 3000万元，截止目前已投入 560万元，主要用于购置项目实施必须设备和实验原材料，项目后续实施需新增投资2440万元，其中，单位自筹 1440万元，申请专项资金 1000万元。 项目 依托单位中钢集团耐火材料有限公司是我国拥有 50年耐火材料生产经验的大型综合性国有耐火材料企业，公司每