河南省重大科技專項21世紀新型焦爐用節能環保耐火材料項目可行性研究報告申報單位：中鋼集團耐火材料有限公司申報時間：二零一二年四月21世紀新型焦爐用節能環保耐火材料可行性研究報告第45頁目錄TOC\o"1-2"\h\z\u目錄 11項目摘要 41.1項目的意義和必要性 41.2項目實施研究課題設置 61.3項目實施的創新點和關鍵核心技術、先進性 61.4項目實施總體目標 71.5項目經費預算與資金籌措 71.6擬承擔單位中鋼集團耐火材料有限公司概況 82項目實施的必要性和意義 82.1項目實施的必要性 82.2項目實施的現實意義 112.3市場需求分析 143國內外技術現狀與現有工作基礎 163.1國內技術現狀 163.2國外技術現狀 163.3項目現有工作基礎與產學研合作情況 174項目的研究內容，課題設置方案，課題考核指標及承擔單位選擇方式 254.1項目研究內容 254.2項目的研究課題設置 265項目總體目標，實施年限，年度計劃安排與階段目標，具體考核指標 265.1項目總體考核目標 265.2項目實施年限、年度計劃安排與階段性目標 276項目實施的關鍵核心技術、創新性和先進性 286.1項目實施的技術難點與關鍵核心技術 286.2項目技術創新點 286.3項目技術先進性 306.4項目實施行業共性技術貢獻 306.5項目實施的公益技術貢獻 326.6項目的研究路線 327該領域知識產權、技術標準現狀和預期分析 357.1項目相關技術及產品國內外知識產權狀況 357.2本項目實施期內預期獲得知識產權與技術標準分析 358項目總投資預算，資金籌措方案及自籌資金落實情況 358.1項目經費預算 358.2資金籌措方案 378.3自籌資金落實情況 379項目預期成果的產業化前景、競爭優勢及經濟、社會效益分析 389.1項目預期成果的產業化前景 389.2項目產品的市場競爭優勢 399.3項目實施的經濟和社會效益分析 4010項目管理機制 42212有關附件 44421世紀新型焦爐用節能環保耐火材料可行性研究報告1項目摘要1.1項目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發展也很迅速，隨著焦爐爐型的大型化、環保化和國家減排工作的要求，國內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發展需要。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，比較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。本項目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發展戰略的實施以及國家對環境的保護及節能的日益重視，實現焦炭產業的可持續發展已經關系到資源、環境與經濟發展以及關系到國家能源戰略和能源安全問題。根據《河南省中長期科學和技術發展規劃綱要》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，本項目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發展方向，該項目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發展具有深遠的現實意義。節能減排是全面貫徹落實科學發展觀、促進經濟又好又快發展的基本要求。我國當前面臨著經濟社會快速發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發展困境。經濟發展要走低消耗、低排放、高效益、高產出的新型工業化道路，努力實現經濟發展和保護環境“雙贏”的目標的發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發展戰略的實施，實現焦炭產業的可持續發展已經關系到資源、環境與經濟發展以及關系到國家能源戰略和能源安全問題。因此，國外發達國家的環保型大型焦爐必定是我們國家焦爐發展的方向，作為環保型大型焦爐用爐門預制件將來在國內必將有廣闊的市場。1.2項目實施研究課題設置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項目實施的創新點和關鍵核心技術、先進性1.3.1項目產品的創新點（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，確定合適的原料種類及添加率。（3）研究原料ZETA電位及澆注PH值范圍，選取最佳分散性環境。（4）研究在制品表面釉料配方，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。1.3.2項目產品關鍵核心技術（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）材料結構研究，通過計算機模擬計算，臨界粒度確定，使項目制品在氣孔率、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。1.3.3項目產品的先進性（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）提高焦爐硅磚導熱系數，可以降低焦爐炭化室厚度，提高焦爐熱效率。1.4項目實施總體目標1.申報發明專利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；2.經專家鑒定，產品性能達到國內國際先進水平；3.發表項目相關文章2-3篇；1.5項目經費預算與資金籌措該項目研發總投資3000萬元，截止目前已投入560萬元，項目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擬承擔單位中鋼集團耐火材料有限公司概況中鋼集團耐火材料有限公司（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，是國內規模最大、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。中鋼耐火在國內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、武漢科技大學、西安建筑科技大學、鞍山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，項目前期研究進展情況良好。2項目實施的必要性和意義2.1項目實施的必要性2.1.1項目的實施符合國家可持續發展政策河南省擁有豐富的硅石原料，也是國內焦爐用耐火材料主要產地，洛陽市是河南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，不符合國家可持續發展政策。該項目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；該項目產品的研發成功，對洛陽市其他焦爐耐火材料廠家轉型提供引導作用，提高洛陽市焦爐耐火材料在河南省乃至國內外影響力，符合國家政策。2.1.2項目的實施有助于我國煉焦行業的發展、打破國際壟斷《河南省中長期科學與技術發展規劃綱要》中提出“扶持一批創新型企業，實施一批重大科技項目，在若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，造就一批國內外有競爭力的企業，…”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，其它則有日本國內的黑崎窯業和特殊爐材供給。從現在市場的發展情況看，新型環保大型焦爐用減壓成型掛釉預制件市場廣大，2010年～2011年曾經先后有臺灣中鋼、俄羅斯馬鋼、美鋼聯和奧鋼聯等發達國家鋼鐵企業向我公司咨詢該產品的生產及供應情況。該項目產品的成功研發并得到推廣，不但有助于我國煉焦行業的發展，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。2.1.3項目實施內容符合《到2020年中國冶金科學和技術發展指南》，系《河南省中長期科學與技術發展規劃綱要》的重點支持方向該項目實施內容符合《到2020年中國冶金科學和技術發展指南》中提出的“大力發展長壽、功能化、節能、綠色型耐火材料”的耐火材料政策。《洛陽市中長期科學與技術發展規劃綱要》中第四章中“工業高新技術及產業化”中提到的“根據國內外材料設計與先進制備技術向高強度、長壽命、多功能、低能耗的發展趨勢，…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；”“堅持可持續發展的理念，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項目中提到“洛陽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、低成本、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。該項目的實施符合國家節能減排產業政策，契合洛陽市情，符合洛陽市科技需求重點方向，將對大型節能環保焦爐運行提供基本保障，對洛陽乃至河南省焦爐用耐火材料健康、穩定、和諧、快速發展起到切實的推動作用。2.2項目實施的現實意義2.2.1項目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發展戰略的實施，實現焦炭產業的可持續發展已經關系到資源、環境與經濟發展以及國家能源戰略和能源安全的問題。因此，國外發達國家的環保型大型焦爐必定是我們國家焦爐發展的方向，作為環保型大型焦爐用爐門預制件將來在國內必將有廣闊的市場。目前國內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發展的方向。為了適應焦爐的發展需要，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，借以降低成本，提高效益，減少污染。2.減少維護和修理整體降低爐門厚度150mm—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基礎上，溫度還低20～30℃，對爐內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,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100mm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，項目的實施，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。2.2.2項目實施對保護環境、節能降耗具有極其重要的現實意義該項目的實施，解決了人力、投入成本、環保、制約焦爐發展的技術瓶頸問題等困難。對我國鋼鐵冶煉行業—焦炭加工業用耐火材料的技術進步和發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，達到了可快速更換，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發展。經濟效益和社會效益顯著，環保節能效果突出。2.2.3項目實施對河南省硅質耐火材料科技轉型具有指導作用根據《河南省中長期科學與技術發展規劃綱要》指導思想中提到的“貫徹落實‘自主創新，重點跨越，支撐發展，引領未來’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，大力發展高新技術產業和新興產業，加快產業結構調整與升級，努力促進經濟發展方式的轉變，為洛陽經濟社會實現全面、協調、可持續發展提供強大科技支撐。”該項目產品的研制成功并得到推廣，將引領洛陽市、河南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，高附加值產品發展，為河南省耐材發展轉型起到引領帶頭作用。2.3市場需求分析2.3.1國內市場需求規模和產品發展前景、在國內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7～8塊負壓成型預制磚，每塊預制磚重350～450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，目前國內擁有6m焦爐130座，7m和7.63m焦爐4座左右；國際擁有6m焦爐280座，7m和7.63m焦爐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較大的。項目實施以后，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，市場發展空間相當可觀。該耐火預制件生產工藝目前在國內尚屬空白，它的擴建將為我公司占領和擴大國內鋼鐵企業透氣磚、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，由于我們研發產品在性能、價格、售后諸方面在國內市場具有明顯優勢，可很快占有市場，極具競爭力。項目開發的高導熱硅磚，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，是未來新型焦爐發展方向。2.3.2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項目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；在世界發達工業國家，其工業革命起步較早，他們的冶金鋼鐵工業已發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。在有些國家則接近枯竭。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發達國家幾乎不再生產，而轉向發展中國家購買。目前我們已知的焦爐改造新建的大型節能環保焦爐項目和有詢價意向的有巴西、韓國、美國、日本、印尼等，由于該項目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，項目完成后可迅速推向國際市場，實現規模出口。2.3.3市場風險分析及對策隨著我國煉焦工業的迅速發展和環保要求，土法煉焦被取締，大型焦爐紛紛上馬，國內焦爐由4.3米發展為6米，現正朝7.6米方向發展。一座焦爐的硅磚需求由4000噸朝著1萬噸、1.6萬噸發展。國內焦爐用耐火材料市場前景非常看好，預計在未來的5年內每年有230萬噸左右的焦爐用耐火材料需求。在西方一些發達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發展主要方向。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，項目產品屬于節能、環保型產品，符合國外企業的需求。隨著目前運行焦爐達到使用年限，新建焦爐項目必定采用近年來新工藝新技術耐火材料，在未來的10-15年內，大型節能環保焦爐耐火材料需求量都呈上升趨勢，所以，本項目開發產品不存在市場風險。3國內外技術現狀與現有工作基礎3.1國內技術現狀目前國內無該項目產品。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對比如下：我公司產品與日本黑琦公司產品性能比較項目黑琦公司產品我公司前期產品化學成分SiO2%3535-37Al2O3%6056-57MgO%2.53.6耐壓強度（MPa）4554-65熱線膨脹率%1000℃0.550.26-0.45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，各項性能指標都達到國際領先水平，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。項目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項目現有工作基礎與產學研合作情況3.3.1中鋼集團耐火材料有限公司基本情況中鋼集團耐火材料有限公司（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，是國內規模最大、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；河南省高新技術企業。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。中鋼耐火在國內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、武漢科技大學、西安建筑科技大學、鞍山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，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，已大量用于國內外鋁工業和鋼鐵工業。3.3.2從事研究開發的人員力量、設備條件、產業基礎、資金投入、內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，副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發展規劃、年度重大科技計劃和對重大項目進行評估，為公司的穩步發展提供了可靠的保證。根據國家產業化發展政策，行業發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利發展和實施。“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項目的合作開發等等，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%的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）根據公司發展規劃、市場需求以及耐火材料發展方向，研究開發技術含量高、附加值高、市場前景好的新產品43項，其產值率平均達到23.2%，為公司的可持續發展奠定了堅實的基礎。（3）實現重大科技成果轉化及產業化項目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,該項目技術水平達到國際領先。已經在寶鋼、武鋼、阿賽絡等國內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貢獻。（4）在全球信息化飛速發展的今天，專利已不單單是鼓勵創新的手段，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基礎，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，為了激勵廣大職工和科技人員發明創造的積極性，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，企業和發明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，為了進一步規范專利管理工作，制定了專利管理辦法，對專利的申報及授權都給予相應的獎勵，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內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。3.3.3煉焦耐火材料相關技術獲得的成就或獎勵（1）BG-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；（6）DPG-95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、熱風爐用低殘余石英硅磚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；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；2009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；2011年洛陽市科技進步一等獎；河南省科技進步二等獎3.3.4承擔項目的優勢與不足（1）技術優勢中鋼耐火擁有悠久的歷史，是國內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，公司大力啟用高校畢業生，為科研團隊注入新的活力；使項目組成為一個經驗豐富、思維活躍、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內寶山鋼鐵股份公司、梅山鋼鐵公司、馬鋼股份有限公司等多家企業的焦爐上使用表明：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。在國內市場上，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。項目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成本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發展的焦炭行業節能減排降耗，節約成本，提高效益具有十分重要的意義。隨著焦炭行業的發展，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ISO9001質量管理體系、ISO14001環境管理體系和GB/T28001職業健康安全管理體系認證，2009年獲得洛陽市質量管理先進單位。并通過ISO9002質量體系認證；公司具有完善、健全的生產質量追溯制度，可以在最短時間內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項目中出色的完成，得到用戶好評。4項目的研究內容，課題設置方案，課題考核指標及承擔單位選擇方式4.1項目研究內容（1）品級及純度合理的主原料制備；（2）對選定原料ZETA電位測定，確定合適的PH范圍；（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）研究加入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）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項目的研究課題設置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項目總體目標，實施年限，年度計劃安排與階段目標，具體考核指標5.1項目總體考核目標1.申報專利3-4項；2.經專家鑒定，產品性能達到國內國際先進水平；3.發表項目相關文章2-3篇；4.項目產品達到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項目研制產品指標化學成份Al2O3含量，%56.03SiO2含量，%38.64MgO含量，%3.64物理性能顯氣孔率%110℃×24h13.7體積密度110℃×24h2.36耐壓強度110℃×24h50線膨脹率%（1000℃）0.29（2）高導熱硅磚項目研制產品指標ＳiＯ２%94氣孔率%19體積密度g/cm31.93真密度g/cm32.33常溫耐壓強度MPa45熱導率W/m.K2.20熱線膨脹（1000℃1.280.2MPa荷重軟化開始溫度℃16505.2項目實施年限、年度計劃安排與階段性目標該項目實施期為2年，自2012年1月至2013年12月，項目計劃安排進度及階段性目標如下：1、2012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；選擇合適的添加劑、結合劑，對各種添加劑、結合劑進行對比試驗；確定添加劑、結合劑的最佳種類及加入量等研究；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；確定干燥制度、裝窯方法和燒成制度。2、2012年11月～2013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、2013年11月～12月專利申請，文章發表，及其他事項。6項目實施的關鍵核心技術、創新性和先進性6.1項目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。6.2項目技術創新點（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，達到了較低溫燒成高強度高純堇青石—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優點。（４）表面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項目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，提高焦爐密封性——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，借以降低成本，提高效益，減少污染。（3）、導熱率低，可降磚襯厚度20—25%，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發展。（5）延長了焦爐壽命，環保節能，符合國家產業環保政策，對我國焦炭行業的發展具有深遠意義。6.4項目實施行業共性技術貢獻6.4.1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小時內，受到三次熱沖擊，即1000℃～室溫，室溫～700℃，700℃～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），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，內襯使用中磚襯斷裂、剝落損毀，而且大大提高工人的勞動強度。這些不足造成了生產運行成本高、能耗高。項目產品的實施，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。6.4.2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，項目產品的實施，證明了在傳統耐火材料的基礎上，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項目實施的公益技術貢獻6.5.1本項目實施為焦爐安全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，項目實施對提高焦爐生產安全性、保護環境、降低能耗，都起到了積極的作用。6.5.2本項目實施降低焦爐用煤要求項目產品保溫效果好，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，由于制品表面具有高溫釉面，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發展。6.6項目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小時內，受到三次熱沖擊，即1000℃～室溫，室溫～700℃，700℃～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），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，內襯使用中磚襯斷裂、剝落損毀，而且大大提高工人的勞動強度。這些不足造成了生產運行成本高、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。項目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，圓滿完成了本項目的攻關任務，所研制產品各項性能指標都達到和超過了公關指標和國外同類產品指標。產品已在國內外多家行業先進企業批量使用，效果良好。產品表面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—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，使減少燃料使用量成為可能。由于使用壽命長（使用壽命基本上為粘土質、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內的莫來石、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發展戰略要求。7該領域知識產權、技術標準現狀和預期分析7.1項目相關技術及產品國內外知識產權狀況大型節能環保焦爐掛釉耐火制品目前國內尚無生產企業生產該產品，國外只有日本黑琦公司一家，但尚未在國內申請專利。關于大型節能環保焦爐掛釉耐火制品技術未見有專利報道。高導熱硅磚在日本研制未成功，國內未見生產企業及相關專利。7.2本項目實施期內預期獲得知識產權與技術標準分析7.2.1項目實施期內預計申請國家發明專利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。7.2.2項目實施期內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項目總投資預算，資金籌措方案及自籌資金落實情況8.1項目經費預算項目研發經費總投入3000萬元，主要用于項目實施所需購置儀器設備、檢驗設備、項目試驗所需原材料、燃料動力費用、樣品檢驗加工等相關費用的支出。項目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18.366、會議費107、出版/文獻/信息傳播/知識產權事務費6.028、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資金年度使用計劃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/萬元1全自動液壓壓磚機19479472顆粒分布自動分析儀120203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資金籌措方案該項目研發總投資3000萬元，截止目前已投入560萬元，主要用于購置項目實施必須設備和實驗原材料，項目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自籌資金落實情況項目依托單位中鋼集團耐火材料有限公司是我國擁有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，公司十分重視該項目，并承諾為本項目提供在配套資金、裝備條件、分析測試手段的支持，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，購買實驗原料等，后續自籌經費也將陸續到位。9項目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項目預期成果的產業化前景隨著我國能源環保可持續性發展戰略的實施，實現焦炭產業的可持續發展已經關系到資源、環境與經濟發展以及國家能源戰略和能源安全的問題。因此，國外發達國家的環保型大型焦爐必定是我們國家焦爐發展的方向，作為環保型大型焦爐用爐門預制件將來在國內必將有廣闊的市場。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,其它則有日本國內的黑崎窯業和特殊爐材供給。從現在市場的發展情況看，新型環保大型焦爐用減壓成型預制件市場廣大，2001年～2009年曾經先后有臺灣中鋼、俄羅斯馬鋼、美鋼聯和奧鋼聯等發達國家鋼鐵企業向我公司咨詢該產品的生產及供應情況。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7～8塊負壓成型預制磚，每塊預制磚重350～450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，目前國內擁有6m焦爐130座，7m和7.63m焦爐4座左右；國際擁有6m焦爐280座，7m和7.63m焦爐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較大的。項目實施以后，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，市場發展空間相當可觀。該耐火預制件生產工藝目前在國內尚屬空白，它的擴建將為我公司占領和擴大國內鋼鐵企業透氣磚、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。9.2項目產品的市場競爭優勢9