1、21世紀新型焦爐用節能環保耐火材料工程可行性研究報告工程摘要1.1工程的意義和必要性隨著鋼鐵工業的進步，焦炭生產和加工行業的開展也很迅速，隨 著焦爐爐型的大型化、環保化和國家減排工作的要求，國外的生產加 工企業也日益增多，焦爐的臺數也大幅度增加。然而，高爐煉鐵煉鋼 技術卻面臨著優質煉焦煤短缺、環境保護日益嚴格、鋼鐵工業對冶金 焦的數量和質量的嚴格要求等問題，面臨這樣的緊迫形勢，務必要加 快促進開發新的技術，研發新的產品來適應這種開展需要。預制件是根據熱工設備結構特點，由專業施工人員在預制車間將 不定形耐火材料經澆注、成型、養護、烘烤和熱處理后預先制成一定 規格尺寸形狀，并直接投入使用的耐火材料

2、構件。 構件運到施工現場 可直接進行安裝使用，可實現機械吊裝，省時省力，砌筑速度快，短 時甚至無需烘烤即可使用，大大縮短施工周期，提高窯爐的作業率。 預制件具有強度適中、施工方便，外型尺寸準確等特點，廣泛應用于 電爐頂、高爐出鐵溝、加熱爐頂梁、窯控門拱頂、燃油裝置的燒咀等 復雜部位，比擬難施工等工礦條件下的專用形狀的耐火材料。預制件 分為粘土質、高鋁質、剛玉質、莫來石質、碳化硅質等材質。也可根 據使用部位的重要性來決定使用的材質。 本工程建成后所生產的產品 主要為焦爐窯門用負壓成型預制件，并兼可生產其他各種型號的預制件產品隨著我國能源環保可持續性開展戰略的實施以及國家對環境的 保護及節能的日益

3、重視，實現焦炭產業的可持續開展已經關系到資 源、環境與經濟開展以及關系到國家能源戰略和能源平安問題。根據?省中長期科學和技術開展規劃綱要?中提到的“堅持節能優先，降低能耗指導思想，開發高效節能的技術研究。我公司研制的大型焦 爐用環保節能復合陶瓷制品，可以解決由于耐火材料使用損耗積碳 和磨損導致焦爐壽命短以及各種煙氣排放造成污染嚴重等問題，所以，本工程產品必將在環保和經濟領域發揮巨大潛能， 是新型環保型 焦爐用耐火材料的開展方向，該工程的實施將是新型環保焦爐實現節 能、長壽的重大突破，對我國煉焦行業及所用耐火材料的技術進步和 開展具有深遠的現實意義。節能減排是全面貫徹落實科學開展觀、促進經濟又好

4、又快開展的 根本要求。我國當前面臨著經濟社會快速開展和人口增長與資源環境 約束的突出矛盾。節能減排就是要從源頭預防污染產生，最有效地減 少資源消耗，減少廢棄物的排放，從而真正解決當代中國的開展困境。 經濟開展要走低消耗、低排放、高效益、高產出的新型工業化道路， 努力實現經濟開展和保護環境“雙贏的目標的開展理念已經逐步被 人們所認同。隨著我國能源環保可持續性開展戰略的實施，實現焦炭 產業的可持續開展已經關系到資源、 環境與經濟開展以及關系到國家 能源戰略和能源平安問題。因此，國外興旺國家的環保型大型焦爐必 定是我們國家焦爐開展的方向，作為環保型大型焦爐用爐門預制件將 來在國必將有廣闊的市場。1.

5、2工程實施研究課題設置1. 大型節能環保焦爐掛釉爐門磚的研制2. 高導熱硅磚的研制1.3工程實施的創新點和關鍵核心技術、先進性工程產品的創新點1利用計算機模擬計算制品粒度組成，得到更加合理的顆粒 級配，更致密的制品。2通過對材料基質、澆注全組分流變特性的分析研究，確定 適宜的原料種類及添加率。3研究原料ZETAI位及澆注PH直圍，選取最正確分散性環境。4研究在制品外表釉料配方，選取與制品結構性能相近釉料。5通過摻雜添加物增加硅質耐火材料導熱性能。5研究制品在大型焦爐使用中節能環保性能。工程產品關鍵核心技術1制品源材料的選擇，通過對大型焦爐運行環境的研究，定 制特定的源材料組合方式。2材料結構研

6、究，通過計算機模擬計算，臨界粒度確定，使工程制品在氣孔率、體積密度等性能優于傳統產品。3制品一次燒成掛釉技術，通過制品半成品上釉，釉料與制品同時一次燒成，結合性能好，釉面平整光滑。4在不影響傳統硅磚制品的性能前提下， 提高制品導熱性能。工程產品的先進性1釉料組合方式，釉料具有耐磨度高，抗滲透侵蝕性能優異。2通過計算機模擬及基質研究，制品結構致密，強度極高。3釉料與坯體一次燒成，復合好，具有相互穿插結構。4釉面均勻，開裂度低。5提咼焦爐硅磚導熱系數，可以降低焦爐炭化室厚度，提咼 焦爐熱效率。1.4工程實施總體目標1. 申報創造專利3-4項；其中掛釉硅磚1項，掛釉爐門磚1-2項， 高導熱硅磚1項；

7、2. 經專家鑒定，產品性能到達國國際先進水平；3. 發表工程相關文章2-3篇；1.5工程經費預算與資金籌措該工程研發總投資3000萬元，截止目前已投入560萬元，工程后 續實施需新增投資2440萬元，其中，單位自籌1440萬元，申請專項資 金1000萬元。1.6擬承當單位中鋼集團耐火材料概況中鋼集團耐火材料簡稱中鋼耐火，是中國中鋼集團公司所屬 的生產企業，中國耐火材料行業協會的會長單位，是國規模最大、品 種最全的國有耐火材料生產廠家；是入選中國520家重點企業的唯一耐火材料企業；是國家統計局最新排定的中國大型企業之一。中鋼耐火現占地面積111.49萬平方米，擁有總資產10多億元。 設有11個機

8、關部室、3個專業部門、7個生產分廠、6個輔助單位；擁 有正式職工3467人，其中各類專業技術人員和技術工人2000多人。中鋼耐火在國耐火材料行業中占有明顯的技術優勢，公司設有新產品研發技術中心，擁有各類專業技術人員近 500人。公司走產學研 相結合的新產品開發捷徑，與北京科技大學、中南大學、東北大學、 科技大學、建筑科技大學、科技大學等院校建立了密切的科技合作關 系，形成雄厚的新產品、新技術研發能力，每年開發的新產品、新技 術達20多項，已有90多項新產品、新技術獲國家及省部級科技進步獎 和優秀新產品獎，工程前期研究進展情況良好。2工程實施的必要性和意義2.1工程實施的必要性工程的實施符合國家

9、可持續開展政策省擁有豐富的硅石原料，也是國焦爐用耐火材料主要產地，市是 省焦爐用耐火材料生產大市，但卻不是焦爐用耐火材料生產的強市， 焦爐用耐火產品主要為普通硅磚， 屬于勞動密集型產業；生產普通硅 磚技術含量低、需要人力多、消耗資源多、環境污染大、附加值低， 近年來，私營小企業如雨后春筍，企業之間惡性競爭，使普通硅磚市 場混亂，資源開采浪費嚴重，環境污染加劇，不符合國家可持續開展 政策。該工程產品屬于新型環保耐火材料， 產品技術含量高，采用納米 技術，產品生產低污染、低能耗、消耗礦質資源少，產品附加值高； 該工程產品的研發成功，對市其他焦爐耐火材料廠家轉型提供引導作 用，提高市焦爐耐火材料在省

10、乃至國外影響力，符合國家政策。工程的實施有助于我國煉焦行業的開展、打破國際壟斷?省中長期科學與技術開展規劃綱要? 中提出“扶持一批創新型 企業，實施一批重大科技工程，在假設干重要領域研發掌握一批核心技 術和產品，擁有一批自主知識產權， 造就一批國外有競爭力的企 業,我國是世界上最大的產焦國，11年焦炭產量為3.86億噸，全球產 量約為5.8億噸，目前在日本新日鐵化學株式會社的焦爐爐門、煤氣 上升管、裝入缽和裝入缽爐蓋全部采用了減壓成型預制件，目前我們每年供給新日化的焦爐用預制件產值約為 40萬美元，約占新日化焦爐 預制件總量的1/4，其它那么有日本國的黑崎窯業和特殊爐材供給。從 現在市場的開展

11、情況看，新型環保大型焦爐用減壓成型掛釉預制件市 場廣闊，2021年 2021年曾經先后有中鋼、俄羅斯馬鋼、美鋼聯和奧 鋼聯等興旺國家鋼鐵企業向我公司咨詢該產品的生產及供給情況。該工程產品的成功研發并得到推廣，不但有助于我國煉焦行業的 開展，還能為國家節約大量外匯；產品打入國際市場之后，可以為國 家創匯納稅。工程實施容符合?到2021年中國冶金科學和技術開展指南?，系 ?省中長期科學與技術開展規劃綱要?的重點支持方向該工程實施容符合?到2021年中國冶金科學和技術開展指南? 中 提出的“大力開展長壽、功能化、節能、綠色型耐火材料 的耐火材 料政策。?市中長期科學與技術開展規劃綱要? 中第四章中“

12、工業高新技 術及產業化中提到的“根據國外材料設計與先進制備技術向 高強度、 長壽命、多功能、低能耗 的開展趨勢，加強名優玻璃材料、 新型耐 火材料、有機化工原料、功能高分子材料和精細化工材料的開發； “堅持可持續開展的理念，應對能源資源短缺、環境承載力限制等嚴 峻挑戰，以替代、節約、修復、再利用和循環等特點和功能為方向 第五章第一節實施重大科技工程中提到“在新材料開發上有自己的科 技優勢、產業優勢和資源優勢，因此，以 高強度、長壽命、多功能、 低本錢、低能耗為方向，重點圍繞新型功能性耐火材料 ，均鼓勵 支持新型耐火材料的研發。該工程的實施符合國家節能減排產業政策， 契合市情，符合市科技需求重點

13、方向，將對大型節能環保焦爐運行提供根本保障，對乃至省焦爐用耐火材料健康、穩定、和諧、快速開展起到切實的推動作用。 2.2工程實施的現實意義221工程實施將是我國焦爐節能環保的重大突破隨著我國能源環保可持續性開展戰略的實施， 實現焦炭產業的可 持續開展已經關系到資源、環境與經濟開展以及國家能源戰略和能源 平安的問題。因此，國外興旺國家的環保型大型焦爐必定是我們國家 焦爐開展的方向，作為環保型大型焦爐用爐門預制件將來在國必將有 廣闊的市場。目前國外在焦爐爐門以及煙道上升管以及橋管和加煤孔和配 套爐蓋普遍使用的是粘土磚、保溫磚以及堇青石磚砌體和耐熱耐磨的 特種合金鋼板磚套和爐蓋，這種磚砌體和耐熱耐磨

14、的特種合金鋼 板在使用中普遍存在幾方面的缺點：1. 保溫效果差，熱量損失嚴重；2. 水份和酸性氣體和碳素以及焦油侵蝕強，使用壽命短一般為1 2年，耐火材料損耗嚴重，費用高；3. 整體性差，密封不嚴，極度污染空氣；4. 后期維保勞動強度大，需要人員多，人工費用極高。5. 砌體尺寸厚，占有焦爐工作空間大，空間利用率低。6. 干熘能率成焦率一般，燃料浪費嚴重。因此，各相關領域都在積極探索延長焦爐壽命的方法，長壽、高 產、環保大型焦爐將成為世界焦爐開展的方向。為了適應焦爐的開展需要，我公司針對焦爐的關鍵部位，開發大型焦爐用環保節能復合陶 瓷制品，解決焦爐易結碳、易侵蝕損耗和需保溫的難題。由于該產品具有

15、壽命長、強度高、保溫性好、耐磨性強、熱線膨 脹率低、熱震穩定性和抗滲透侵蝕優異等特性，焦爐密封性和成焦率 以及碳化室利用率大幅度提高，主要表現在：1. 沒有焦炭煙塵的排放，沒有焦油從整體預制件爐門磚處滲出，解決了一直以來的冒煙、冒塵和漏煤氣問題，延長爐門框架使用壽命。 由于密封效果良好，可使煉焦中廢物污染物充分再回收利用，借以降低本錢，提高效益，減少污染。2. 減少維護和修理整體降低爐門厚度150m 1700mm機側和焦 側整體節約300mm-350mm在增大碳化室空間提高煉焦利用率的根底 上，溫度還低2030C,對爐溫度起到很好保溫節能效果。而在焦爐炭化室普通硅磚，熱導率僅達1.8wm/k,

16、通過開發利用高 導熱硅磚，熱導率高達2.4wm/k以上，采取類似現有焦爐的燃燒結構。 高效生產采取導熱性好的薄壁結構由100mr厚改為70mm，可以有 效提高焦爐熱效率，保證預熱煤的快速干餾。因此，工程的實施，將是我國焦爐節能減排工作的一次重大突破， 徹底打破大型節能型新焦爐爐門預制件只能依靠進口，炭化室只能使用普通硅磚的局面。222工程實施對保護環境、節能降耗具有極其重要的現實意義該工程的實施，解決了人力、投入本錢、環保、制約焦爐開展的 技術瓶頸問題等困難。對我國鋼鐵冶煉行業一焦炭加工業用耐火材料 的技術進步和開展起到了積極的促進作用。 極大改善了生產作業環境砌筑非常簡便，到達了可快速更換，

17、維護時清掃結碳方便、簡潔， 省力省時，不僅燃料的使用量可以大幅度減少，而且由于保溫效果 好，縮短了干熘時間，成焦率的提升，支持了低質焦煤替代優質焦煤 煉焦技術的開展。經濟效益和社會效益顯著，環保節能效果突出。工程實施對省硅質耐火材料科技轉型具有指導作用根據?省中長期科學與技術開展規劃綱要?指導思想中提到的“貫 徹落實自主創新，重點跨越，支撐開展，弓I領未來科技工作指導 方針。“開展科技創新活動，突出重點，加強引導，協同集成，依靠 科技進步和創新，大力開展高新技術產業和新興產業， 加快產業結構 調整與升級，努力促進經濟開展方式的轉變，為經濟社會實現全面、 協調、可持續開展提供強大科技支撐。該工程

18、產品的研制成功并得到推廣， 將引領市、省周邊乃至全國 硅質耐材技術革新，從低端技術、低附加值產品結構調整為高技術含 量，高附加值產品開展，為省耐材開展轉型起到引領帶頭作用。2.3市場需求分析 國市場需求規模和產品開展前景、在國市場的競爭優勢和占有率根據目前的焦爐來計算，一座68門焦爐，進煤側爐門和出焦側爐 門共需78塊負壓成型預制磚，每塊預制磚重350450公斤左右，一 座焦爐需焦爐爐門磚約367噸，目前每噸售價15000元左右，每座新建 焦爐爐門磚銷售收入約550萬元。據不完全統計，目前國擁有6m焦爐130座, 7n和7.63m焦爐4座左 右；國際擁有6m焦爐280座, 7m和7.63m焦爐

19、40座左右。按照上述估算，如果市場開拓順利，預計市場份額應該在50-60億左右。同時焦爐在使用過程中根據運轉周期需要不斷的進行更換， 僅該 種產品市場空間相對來看還是比擬大的。 工程實施以后，同時可生產 一種系列的各種高檔不定型預制件產品， 從整體來看，市場開展空間 相當可觀。該耐火預制件生產工藝目前在國尚屬空白，它的擴建將為我公司占領和擴大國鋼鐵企業透氣磚、座磚、大型無碳鋼包預制磚、電路頂 蓋、中包擋渣堰沖擊板、鐵溝撇渣器、風口預制磚和煉鋼精煉用高檔 預制件提供有力的保障，同時也能進一步帶動其它不定型產品的市 場。所以，加快大型節能環保焦爐用掛釉耐火材料及使用技術開發， 并及時投放市場，由于

20、我們研發產品在性能、價格、售后諸方面在國 市場具有明顯優勢，可很快占有市場，極具競爭力。工程開發的高導熱硅磚，應用于焦爐炭化室部位，相對于普通硅 磚而言，導熱率可提高30%以上，縮短了蓄熱、放熱時間，是未來新 型焦爐開展方向。232國際市場狀況及該產品未來增長趨勢、在國際市場的競爭能力、 產品替代進口或出口可能性該工程所開發的產品性能優越，是大型節能環保焦爐材料的一次 飛越；該產品屬于高效、低污染、節能型耐火材料產品；在世界興旺工業國家，其工業革命起步較早，他們的冶金鋼鐵工 業已開展成一個成熟而龐大的產業，每年不但生產出大量高品質多品 種的鋼鐵產品，同時也消耗著大量的耐火材料。由于生產耐火材料

21、的 原料是不可再生產資源，經過長期開采使用，其儲量越來越少。在有 些國家那么接近枯竭。另外由于耐火材料的生產屬勞動密集型生產方 式，在勞動力越來越昂貴的許多興旺國家幾乎不再生產，而轉向開展中國家購置。目前我們的焦爐改造新建的大型節能環保焦爐工程 和有詢價意向的有巴西、韓國、美國、日本、印尼等，由于該工程所 開發的產品具有性能優越，價格低廉，屬于原始創新技術，擁有自主 的知識產權，具有很好的市場競爭力和增長性。憑借我公司硅質產品在國際市場的影響力， 工程完成后可迅速推 向國際市場，實現規模出口。233市場風險分析及對策隨著我國煉焦工業的迅速開展和環保要求， 土法煉焦被取締，大 型焦爐紛紛上馬，國

22、焦爐由4.3米開展為6米，現正朝7.6米方向開展。 一座焦爐的硅磚需求由4000噸朝著1萬噸、1.6萬噸開展。國焦爐用耐 火材料市場前景非常看好，預計在未來的5年每年有230萬噸左右的焦 爐用耐火材料需求。在西方一些興旺國家通過開發先進的節能環保焦爐技術，可以將焦爐的排放廢煙廢氣量降低，同時提高焦爐運行效率，節能、減排、 降耗、提效將是未來幾十年焦爐開展主要方向。因此，大力開展大型 節能環保焦爐技術的研究，這對用戶來說具有十分重要的現實和長遠 意義。國外企業對環保意識較強，對焦爐環保設施投入較多，工程產 品屬于節能、環保型產品，符合國外企業的需求。隨著目前運行焦爐到達使用年限，新建焦爐工程必定

23、采用近年來 新工藝新技術耐火材料，在未來的10-15年，大型節能環保焦爐耐火 材料需求量都呈上升趨勢，所以，本工程開發產品不存在市場風險。 3國外技術現狀與現有工作根底3.1國技術現狀目前國無該工程產品。3.2國外技術現狀目前國外只有日本黑崎窯業生產同類產品， 其技術指標與我公司前期工作研制樣快指標比照方下:我公司產品與日本黑琦公司產品性能比擬項目黑琦公司產品我公司前期產品SQ%3535-37化學成分Al 2Q %6056-57MgO%2.53.6耐壓強度(MPa4554-65熱線膨脹率%iooor0.55從上表可以看出，我公司研制的大型節能環保焦爐爐門磚的性能 指標比日本黑琦公司產品性能更為

24、優異，其中硅含量高，耐壓強度高, 熱線膨脹率低，該產品經檢測，各項性能指標都到達國際領先水平， 處于國際領先水平。已在寶山鋼鐵公司、日本新日本制鐵株式會社等 企業批量使用。工程研發的高導熱硅磚在前期有日本煤炭綜合利用中心會同鋼 鐵聯盟進行了前期研制，但是效果不理想，研制進程受阻而擱淺。3.3工程現有工作根底與產學研合作情況331中鋼集團耐火材料根本情況中鋼集團耐火材料簡稱中鋼耐火，是中國中鋼集團公司所屬 的生產企業，中國耐火材料行業協會的會長單位，是國規模最大、品 種最全的國有耐火材料生產廠家；是入選中國 520家重點企業的唯一 耐火材料企業；是國家統計局最新排定的中國大型企業之一；省高新技術

25、企業。中鋼耐火現占地面積111.49萬平方米，擁有總資產10多億元。設 有11個機關部室、3個專業部門、7個生產分廠、6個輔助單位；擁有 正式職工3467人，其中各類專業技術人員和技術工人 2000多人。中鋼耐火在國耐火材料行業中占有明顯的技術優勢，公司設有新產品研發技術中心，擁有各類專業技術人員近 500人。公司走產學研 相結合的新產品開發捷徑，與北京科技大學、中南大學、東北大學、 科技大學、建筑科技大學、科技大學等院校建立了密切的科技合作關 系，形成雄厚的新產品、新技術研發能力，每年開發的新產品、新技 術達20多項，已有90多項新產品、新技術獲國家及省部級科技進步獎 和優秀新產品獎。中鋼耐

26、火擁有各種科研及生產設備4000多臺套，其中有從日 本、意大利引進的自動壓磚機，有中國最長的 202.5米燒成隧道窯， 有從德國引進的世界上控制系統最先進、容積最大的176立方米全自動梭式窯，有從日本、德國引進的各種先進科研檢測設備。中鋼耐火主要為冶金、建材、有色、電力、機械、輕工、石化等 行業生產各種硅質、鎂質、高鋁質、鎂鈣、氧化物及非氧化物定型、 不定型耐火材料，產品有10大系列、126個標準、350個牌號、4萬多 個型號，每年配套生產各種耐火材料22萬噸、陶瓷輥棒50多萬支，是 中國耐火材料行業品種最全、配套能力最強的企業。中鋼耐火硅磚獲國家耐材質量最高獎-銀質獎，一直處于國際領 先水平

27、，年出口量全國第一。現研發并生產的氧化物及非氧化物高新復合陶瓷耐火材料，已大量用于國外鋁工業和鋼鐵工業 332從事研究開發的人員力量、設備條件、產業根底、資金投入、部管理等情況為確保中鋼耐火公司在產品研發上的領先地位， 公司成立有技術 委員會，主任由總經理薄鈞擔任，畐I主任由公司副總經理擔任，成員 是各單位技術負責人。技術委員會負責對技術研究開發方向、重大技 術問題進行咨詢評估；負責審議公司中長期科技開展規劃、 年度重大 科技方案和對重大工程進行評估，為公司的穩步開展提供了可靠的保 證。根據國家產業化開展政策，行業開展方向以及公司自身的實際情 況，又專門組建了幾個專業組，來強力推進創新工作的順

28、利開展和實 施。“十一五期間，中鋼耐火公司不斷加強技術創新體系建設，提 高技術創新能力，進一步完善了科研開發、生產檢測的硬件設備，為 研發、生產提供切實的技術保障；加強知識產權的申報及管理；繼續 走產學研相結合的道路，利用高校優越的資源，為公司培養人才并進 行科研工程的合作開發等等，取得了較大的成績：(1) 為保障科研開發工作的順利實施， 公司不斷加大科技投入， 為公司科技創新提供資金支持。每年提取不低于3%勺銷售收入作為科 研開發及新產品市場推廣經費的來源，此經費由公司資產財務部設立 專有賬戶，進行專項管理，確保資金的合理使用。(2) 根據公司開展規劃、市場需求以及耐火材料開展方向，研究開發

29、技術含量高、附加值高、市場前景好的新產品 43項，其產值率 平均到達23.2%,為公司的可持續開展奠定了堅實的根底。3實現重大科技成果轉化及產業化工程13項，其銷售收入達 到總銷售收入的70%以上。其中，“燃氣隔焰高溫氮化新工藝制備高性 能非氧化物耐火制品，經專家鑒定，該工程技術水平到達國際領先。 已經在寶鋼、武鋼、阿賽絡等國外大型冶金企業的高爐冷卻壁、高爐 本體及中國鋁業、美國鋁業、海德魯鋁業等鋁電解槽等領域廣泛應用， 并獲得了非常好的使用效果和好評。為中鋼耐火公司創造了顯著的經 濟效益與社會效益，為實現國家所倡導的節能降耗做出了較大奉獻。4在全球信息化飛速開展的今天，專利已不單單是鼓勵創新

30、的手段，還是企業產業市場競爭的有效工具。 只有以了解市場需求為 前提，以大量的專利數量為根底，以全面的專利戰略為核心，將企業 的自主創新行為導入“正軌，才能夠使“創新力真正轉化為企業 的“競爭力。2007年以來，為了鼓勵廣闊職工和科技人員創造創造 的積極性，促進公司的技術創新，保護公司的自主知識產權，舉辦了 多期知識產權培訓班，使技術人員對知識產權保護有了較全面的了 解，認識到技術創新如能及時取得專利權， 企業和創造人就擁有了專 利實施的專有權和利益分派的獨占權，從而形成一種有利于企業技術 創新的良性循環。同時，為了進一步規專利管理工作，制定了專利管 理方法，對專利的申報及授權都給予相應的獎勵

31、， 這極大地調動了廣 大科技人員申報專利的積極性，經過四年的努力，公司的專利申請和 授權發生了質的飛躍，目前已擁有授權專利11項，并實現了專利轉化公司技術中心是省級企業技術中心，具有完善的實驗設備和檢測 手段，主要檢測設備包括具有國際先進水平的熒光測定儀、激光衍射粒徑分析儀在的全套耐火材料試驗設備， 試驗手段先進；科研力量雄 厚，擁有多名耐火材料專業的博士、碩士、高級工程師、工程師等專 門從事研究開發工作，為研發、生產提供切實的技術保障。333煉焦耐火材料相關技術獲得的成就或獎勵1BG-96玻璃窯硅磚國家銀質獎；2優質焦爐硅磚89年省廳科技進步一等獎；89年省科技進步二等獎；89年部科技進步三

32、等獎；89年省優秀產品獎；3優質硅磚的研制與生產技術的開發90年省廳科技進步一等獎；4大型浮法玻璃窯碹頂、L吊墻用方石英高純硅磚91年省優秀產品一等獎；92年省廳科技進步一等獎;93年市科技進步三等獎；5優質硅磚的研制和生產技術開發92年國家科技進步三等獎；92年建材局科技進步二等獎；90年省優秀產品二等獎；6DPG-9低膨脹硅磚93年部科技進步四等獎；93年部科技進步四等獎；93年市科技進步三等獎；93年省廳科技進步二等獎；7焦爐、熱風爐用低剩余石英硅磚97年省廳科技進步一等獎；97年市科技進步二等獎；97年省科技進步三等獎；8高純致密優質硅磚99年省廳科技進步一等獎；99年省科技進步三等獎

33、；99年市科技進步二等獎;9大型焦爐用優質硅磚2004年市科技進步二等獎；10熱風爐用低蠕變六方硅質格子磚省科技廳鑒定，達國際先進水平；11超大型優質硅磚的研制與應用省科技廳鑒定，達國際先進水平；2021年市科技進步二等獎；12窯爐熱修補用微膨脹硅磚省科技廳鑒定，達國際先進水平；2021年市科技進步一等獎；省科技進步二等獎334承當工程的優勢與缺乏1 技術優勢中鋼耐火擁有悠久的歷史，是國最大的耐火材料大型國有企業， 具有近50年的耐火材料生產經驗，極點了豐富的耐火材料生產經驗， 取得了驚人的業績；憑借多年的耐火材料實際生產經驗，以及公司多年從事耐火材料生產、高素質的專業技術人員，近年來，公司大

34、力啟 用高校畢業生，為科研團隊注入新的活力；使工程組成為一個經驗豐 富、思維活潑、大膽創新、積極進取的科研團隊，具有強大的攻關研制能力與產業化開發實力中鋼耐火公司研制生產的大型節能環保焦爐用掛釉耐火制品，該產品生產工藝技術先進，產品性能優越。在日本新日本制鐵株式會社 以及國寶山鋼鐵股份公司、梅山鋼鐵公司、馬鋼股份等多家企業的焦 爐上使用說明：研發產品具有使用溫度高、壽命長、強度高、保溫性 密封性好、耐磨性強、熱線膨脹率低、熱震穩定性和抗滲透侵蝕優異 等特性，能長期在焦炭冶煉環境中使用，滿足了用戶的使用要求。2市場優勢中鋼耐火擁有自營出口權，產品現暢銷全國各地并出口到美國、 英國、法國、德國、俄

35、羅斯、日本、澳大利亞、南非等世界五大洲 40 多個國家和地區。在國市場上，公司調整產業結構，集中優勢力量， 走工程總包的營銷方式，可以大力推廣應用最新科研成果；在國際市 場上，得到了許多公司的信任和好評，公司積極拓展海外市場，與國 外國家大型貿易公司建立了長期的供貨關系， 可以將新產品快速推廣 到國際市場。工程產品解決了焦爐長壽、環保節能、高產穩產工藝的迫切需求 的問題，采用此項技術，每座焦爐每年可以為客戶節約本錢80萬元以上，引領了我國耐火材料行業，特別是焦炭制造行業的技術進步， 帶動了耐火材料產業結構調整。研制成功的大型節能環保焦爐用掛釉 耐火制品對正在迅速開展的焦炭行業節能減排降耗，節約

36、本錢，提高效益具有十分重要的意義。隨著焦炭行業的開展，對節能環保焦爐用特種長壽新型耐火材料的需求量必將逐年增加。3質量管理優勢中鋼耐火經過近50年來的實際生產經驗，建立了嚴格的、可靠的 質量管理體系，企業先后通過了 IS09001質量管理體系、IS014001 環境管理體系和GB/T28001職業健康平安管理體系認證，2021年獲得 市質量管理先進單位。并通過IS09002質量體系認證；公司具有完善、 健全的生產質量追溯制度，可以在最短時間確定發生質量問題的時 間、工序，并擬定解決方案。4工程化優勢中鋼耐火設有工程公司，裝備齊全、專業配套，具有專業的工程 施工隊伍，公司在以往的工程總包工程中出

37、色的完成， 得到用戶好評。 4工程的研究容，課題設置方案，課題考核指標及承當單位選擇 方式4.1工程研究容1品級及純度合理的主原料制備；2對選定原料ZETAI位測定，確定適宜的PFfl;3對基質原料流變特性進行分析；4通過粒度堆積理論，計算機模擬制品的顆粒堆積，再結合 現場實際生產經驗進行微調整，得出制品合理的粒度堆積；5選擇結合劑的種類及添加量；6根據試驗樣品的檢驗結果，有針對性的引入一系列添加劑， 微量外加劑等，考察他們對制品性能的影響；7研究參加各外加劑后制品外觀結構的變化，晶型的轉變， 顯微結構的特點等；8研究通過摻雜添加研制高導熱率硅磚；9對添加物、外加劑的復合添加情況進行研究；10

38、研究釉料配方；11研究釉料與耐材基質結合情況；12小批量試生產及試用；13 應用于大型節能環保焦爐的實際情況分析，優化方案的制 定及確定。4.2工程的研究課題設置1. 大型節能環保焦爐掛釉爐門磚的研制；2. 高導熱硅磚的研制；5工程總體目標，實施年限，年度方案安排與階段目標，具體考 核指標5.1工程總體考核目標1.申報專利3-4項；2.經專家鑒定，產品性能到達國國際先進水平;3. 發表工程相關文章2-3篇；4. 工程產品到達如下表所示研發指標；1大型節能環保焦爐掛釉爐門磚指標目 項標 指 品 產 制 研化學成份% 量 含% 量 含2 OS% 量 含 ggM物理性能% h 率24 ?孔X 氣C

39、AO731度24 密X 積冗體10632h 度24 強X 耐11050% ) 率oc 脹00 膨O 線(19202高導熱硅磚工程研制產品指標S i 02 %94氣孔率%19體積密度g/cm31.93真密度g/cm 32.33常溫耐壓強度MPa45熱導率W/m K2.20熱線膨脹1000C1.280.2MPS荷重軟化開始溫度C16505.2工程實施年限、年度方案安排與階段性目標該工程實施期為2年，自2021年 1月至2021年12月，工程方案安排進度及階段性目標如下:1、 2021年1月10月了解不同焦爐運行情況，重點分析正常操作過程中耐火制品損毀原因和易損部位；選擇適宜的添加劑、結合劑，對各種

40、添加劑、結合劑進行比照試驗；確定添加劑、結合劑的 最正確種類及參加量等研究；確定臨界粒度。確定顆粒組成；確定成型 磚坯體積密度和外形控制標準；確定枯燥制度、裝窯方法和燒成制度。2、2021年 11月2021年 10月 材料掛釉及導熱性能技術的研究、優化，小批量生產及廠家現場應用。3、 2021年11月12月專利申請，文章發表，及其他事項。6工程實施的關鍵核心技術、創新性和先進性6.1工程實施的技術難點與關鍵核心技術(1) 大型節能環保焦爐爐門預制件生產工藝的優化，高純原料的制備。(2) 高溫耐磨釉料的研制。(3) 高溫耐磨釉料與預制件基質結合一次燒成技術。(4) 硅磚摻雜提高導熱率生產工藝。6

41、.2工程技術創新點(1) 通過優化堇青石和電莫來石原料的化學組成，利用堇青石 高溫線膨脹率低，熱震穩定性高以及莫來石熱震穩定性高， 高溫體積 穩定和強度優異的特性機理，降低了制品的熱膨脹量，提高了抗熱震 性，同時解決了由于制品強度降低而使用性能下降的矛盾。(2) 采用活化燒結機制，添加復合添加劑和復合結合劑，實現 了制品的活化燒結，到達了較低溫燒成高強度高純堇青石一莫來石制 品的目的，節能環保。(3) 采用振動減壓成型方式和特定的燒成工藝大大降低了節能環保焦爐用特種長壽新型耐火材料制品的氣孔率， 提高了強度和制品 的成品率和質量穩定性，具有使用溫度咼、壽命長、強度咼、保溫性 密封性好、耐磨性強

42、、熱線膨脹率低、熱震穩定性和抗滲透侵蝕優異 等特性優點。(4) 外表附著高性能微晶陶瓷耐火釉料， 進一步提高了制品的 強度和保溫性以及制品的耐磨性和抗滲透侵蝕性能。(5) 合理的顆粒級配，所用各種原料和結合劑具有多種不同粒 度區間，堆積密度大，產品強度高、耐磨性能好，使用壽命長。(6) 通過摻雜工藝，在不改變普通硅磚的結構性能前提下，提 高材料導熱率。以上創新性能，保證了此材料能長期在焦炭冶煉環境中使用，滿 足了用戶的使用要求。解決了解決了焦爐長壽、環保節能、高產穩產 工藝的迫切需求，特別是解決了焦爐在爐門、上升管、橋管以及加煤 孔和爐蓋等部位使用壽命低，環境污染嚴重，保溫效果差的問題。6.3

43、工程技術先進性通過大型節能環保焦爐用掛釉耐火制品及高導熱硅磚的使用，具有以下技術先進性：(1) 壽命高，拆裝維護非常便捷，維護時清掃結碳方便、簡潔，省力省時，大大降低勞動強度，提高了工作效率。(2) 極大改善了生產作業環境，提高焦爐密圭寸性 不冒煙， 改善煉焦環境污染。沒有焦炭煙塵的排放，沒有焦油從整體預制件爐 門磚處滲出，解決了一直以來的冒煙、冒塵和漏煤氣問題；延長爐門 框架使用壽命。由于密封效果良好，可使煉焦中廢物污染物充分再回 收利用，借以降低本錢，提高效益，減少污染。(3) 、導熱率低，可降磚襯厚度2025%節約焦爐碳化室空間， 提高煉焦利用率，提高效益。(4) 保溫效果好，成焦率大幅

44、度提高，使減少燃料使用量成為 可能。由于縮短了干熘時間，支持了低質焦煤替代優質焦煤煉焦技術 的開展。(5) 延長了焦爐壽命，環保節能，符合國家產業環保政策，對我國焦炭行業的開展具有深遠意義。6.4工程實施行業共性技術奉獻641改變了焦爐爐門附近工況條件焦爐的工作條件復雜，環境苛刻。使用溫度高，升降溫迅速(在 煉焦一個周期中-18-20小時，受到三次熱沖擊，即1000C室溫，室 溫700C, 700C室溫的三次熱沖擊)，在焦爐易損的爐門、上升 管、橋管以及加煤孔和爐蓋等部位傳統制品上普遍使用的是粘土磚、 保溫磚(加強型聚輕質和空心漂珠磚)以及堇青石磚砌體和耐熱耐磨 的特種合金鋼板(磚套和爐蓋)，

45、這種磚砌體和耐熱耐磨的特種合金 鋼板在使用中普遍存在幾方面的缺點：(1) 保溫效果差，熱量損失嚴重；(2) 水份和酸性氣體和碳素以及焦油侵蝕強，使用壽命短(一般為1 2年)，耐火材料損耗嚴重，費用高；(3) 整體性差，密封不嚴，極度污染空氣；(4) 后期維保勞動強度大，需要人員多，人工費用極高。(5) 砌體尺寸厚，占有焦爐工作空間大，空間利用率低。(6) 干熘能率(成焦率)一般，燃料浪費嚴重。在使用中，由于不適應大型焦爐溫度波動大和的操作條件， 溫度 變化造成的損毀嚴重。化學滲透侵蝕以及積碳，襯使用中磚襯斷裂、 剝落損毀，而且大大提高工人的勞動強度。這些缺乏造成了生產運行 本錢高、能耗高。工程

46、產品的實施，對節能環保焦爐具有使用溫度高、壽命長、強 度高、保溫性密封性好、耐磨性強、熱線膨脹率低、熱震穩定性和抗 滲透侵蝕優異的特點的大、新型焦爐用特種長壽環保節能耐火材料是 焦爐長壽、環保節能、高產穩產工藝的迫切需求，特別在焦爐爐門、 上升管、橋管以及加煤孔和爐蓋等部位解決使用壽命低，環境污染嚴 重，保溫效果差的問題。642焦爐耐材技術革新傳統焦爐耐材都是采用普通耐火材料制品進行砌筑，工程產品的實施，證明了在傳統耐火材料的根底上，采用二次工藝技術，對于提 升傳統耐火材料提供了一個新的開發思路。6.5工程實施的公益技術奉獻本工程實施為焦爐平安生產提供了保障開發專門用于大型節能環保焦爐用掛釉耐

47、火材料，使焦爐工作更加方便，使焦爐生產過程排放“三廢減少，有效提高生產效率，防 止“泄漏等事故發生，工程實施對提高焦爐生產平安性、 保護環境、 降低能耗，都起到了積極的作用。本工程實施降低焦爐用煤要求工程產品保溫效果好，成焦率大幅度提高，使減少燃料使用量 成為可能。由于縮短了干熘時間，同時，由于制品外表具有高溫釉面， 使材料對煤灰及雜質的附著率降低，支持了低質焦煤替代優質焦煤煉 焦技術的開展。6.6工程的研究路線由于焦爐的工作條件復雜，環境苛刻。使用溫度高，升降溫迅速(在煉焦一個周期中-18-20小時，受到三次熱沖擊，即1000C室溫, 室溫700C, 700C室溫的三次熱沖擊)，在焦爐易損的

48、爐門、上 升管、橋管以及加煤孔和爐蓋等部位傳統制品上普遍使用的是粘土 磚、保溫磚(加強型聚輕質和空心漂珠磚)以及堇青石磚砌體和耐熱 耐磨的特種合金鋼板(磚套和爐蓋)，這種磚砌體和耐熱耐磨的特種 合金鋼板在使用中普遍存在幾方面的缺點：(1) 保溫效果差，熱量損失嚴重；(2) 水份和酸性氣體和碳素以及焦油侵蝕強，使用壽命短(一 般為1 2年)，耐火材料損耗嚴重，費用高；(3) 整體性差，密封不嚴，極度污染空氣；(4) 后期維保勞動強度大，需要人員多，人工費用極高；(5) 砌體尺寸厚，占有焦爐工作空間大，空間利用率低；(6) 干熘能率(成焦率)一般，燃料浪費嚴重。在使用中，由于不適應大型焦爐溫度波動

49、大和的操作條件，溫度變化造成的損毀嚴重。化學滲透侵蝕以及積碳，襯使用中磚襯斷裂、 剝落損毀，而且大大提高工人的勞動強度。這些缺乏造成了生產運行 本錢高、能耗高。迫切需要開發具有使用溫度高、壽命長、強度高、保溫性密封性好、耐磨性強、熱線膨脹率低、熱震穩定性和抗滲透侵蝕優異的特點的大、新型焦爐用特種長壽環保節能耐火材料是焦爐長 壽、環保節能、高產穩產工藝的迫切需求，特別在焦爐爐門、上升管、 橋管以及加煤孔和爐蓋等部位解決使用壽命低，環境污染嚴重，保溫效果差的問題。工程進行節能環保焦爐用特種長壽新型耐火材料制品的研究工作。經過多年的努力，圓滿完成了本工程的攻關任務，所研制產品各 項性能指標都到達和超

50、過了公關指標和國外同類產品指標。產品已在國外多家行業先進企業批量使用，效果良好。產品外表附著高性能微 晶陶瓷耐火釉料，提高了強度和抗滲透侵蝕性以及耐磨性， 解決了碳 素和焦油沉積和化學物質滲透以及物和操作磨損對耐火材料的損害。通過產品的使用，提高了焦爐的壽命。由于拆裝和后期維護便捷，大 大降低勞動強度，節約人力60%左右。提高焦爐的密封性一不冒煙， 極大的改善了煉焦環境污染。大型節能環保焦爐用掛釉耐火制品導熱 率低，在爐門上使用，可降磚襯厚度 20 25%加大碳化室的空間 300-350mm提高了裝煤量，提升了煉焦利用率，產生極大的經濟效 益。并且由于保溫效果良好，成焦率大幅度提高，使減少燃料

51、使用量 成為可能。由于使用壽命長使用壽命根本上為粘土質、堇青石質和加強型 聚輕質和空心漂珠磚等材質的5-8倍，耐火材料使用量大大下降，對 不可再生資源的耐火材料礦山原料的損耗也得到極大的降低。該類產品所使用的原料主要是后合成原料，原材料選用自產中國境的莫 來石、堇青石等低檔原料，由于該原料可利用再生資源復合制造，并 且原料儲量豐富，價格低廉，符合我國能源環保可持續性開展戰略要 求。7該領域知識產權、技術標準現狀和預期分析7.1工程相關技術及產品國外知識產權狀況大型節能環保焦爐掛釉耐火制品目前國尚無生產企業生產該產 品，國外只有日本黑琦公司一家，但尚未在國申請專利。關于大型節 能環保焦爐掛釉耐火

52、制品技術未見有專利報道。高導熱硅磚在日本研制未成功，國未見生產企業及相關專利。7.2本工程實施期預期獲得知識產權與技術標準分析工程實施期預計申請國家創造專利 3-4項1. 大型節能環保焦爐掛釉硅磚1項；2. 大型節能環保焦爐掛釉爐門磚1-2項；3. 高導熱硅磚專利1項。工程實施期預計建立產品質量檢驗標準 2-4項在大型節能環保焦爐掛釉耐火制品的研制及高導熱硅磚的研制， 預期可建立行業標準2-3項。8工程總投資預算，資金籌措方案及自籌資金落實情況8.1工程經費預算工程研發經費總投入3000萬元，主要用于工程實施所需購置儀器設備、檢驗設備、工程試驗所需原材料、燃料動力費用、樣品檢驗加工等相關費用的

53、支出工程經費概算一覽表科目名稱預算萬元備注1、設備費19452、材料費含樣機費554.483、測試化驗加工費101.874、燃料動力費98.135、差旅費丁18.366、會議費107、出版/文獻/信息傳播/知識產權事務費6.02&勞務費1009、專家咨詢費5010、管理費含人工費3811、其他78.14合計3000資金年度使用方案第一年第二年第三年合計國家撥款科技專項撥款06004001000部門或地方匹配貸款單位自籌56010004402000其他合計56016008403000主要添置設備序號設備名稱數量/臺單價/萬元金額/萬兀1全自動液壓壓磚機19479472顆粒分布自動分析儀1

54、20203掃描電子顯微鏡13003004高溫抗渣試驗爐110105掃描電鏡13473476可控溫高溫燒結爐11601607全自動小型高速混砂機1161160合計19458.2資金籌措方案該工程研發總投資3000萬元，截止目前已投入560萬元，主要用 于購置工程實施必須設備和實驗原材料，工程后續實施需新增投資 2440萬元，其中，單位自籌1440萬元，申請專項資金1000萬元。 8.3自籌資金落實情況工程依托單位中鋼集團耐火材料是我國擁有 50年耐火材料生產 經驗的大型綜合性國有耐火材料企業，公司每年都投入大量資金用于 新產品開發，公司十分重視該工程，并承諾為本工程提供在配套資金、 裝備條件、分

55、析測試手段的支持，為課題的開展提供了資金支撐條件。目前公司已投入研發經費560萬元，以用于購置實驗設備及興建 實驗設施，購置實驗原料等，后續自籌經費也將陸續到位。9工程預期成果的產業化前景、競爭優勢及經濟、社會效益分析9.1工程預期成果的產業化前景隨著我國能源環保可持續性開展戰略的實施， 實現焦炭產業的可 持續開展已經關系到資源、環境與經濟開展以及國家能源戰略和能源 平安的問題。因此，國外興旺國家的環保型大型焦爐必定是我們國家 焦爐開展的方向，作為環保型大型焦爐用爐門預制件將來在國必將有 廣闊的市場。目前在日本新日鐵化學株式會社的焦爐爐門、煤氣上升管、裝入缽和裝入缽爐蓋全部采用了減壓成型預制件， 目前我們每年供給新日 化的焦爐用預制件產值約為40萬美元，約占新日化焦爐預制件總量的 1/4,其它那么有日本國的黑崎窯業和特殊爐材供給。從現在市場的開展情況看，新型環保大型焦爐用減壓成型預制件市場廣闊，2001年2021年曾經先后有中鋼、俄羅斯馬鋼、美鋼聯和奧鋼聯等興旺國家鋼 鐵企業向我公司咨詢該產品的生產及供給情況。根據目前的焦爐來計算，一座68門焦爐，進煤側爐門和出焦側爐 門共需78塊負壓成型預制磚，每塊預制磚重350450公斤左右，一 座焦爐需焦