晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚的研制與開發(fā)

1、呂梁市高新技術(shù)企業(yè)項目申報書（攻關(guān)）項 目 名 稱：晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚的研制與開發(fā)項目申報單位： 項目組織單位： 呂梁市科學(xué)技術(shù)局呂梁市科學(xué)技術(shù)局二一二年制企業(yè)名稱主要產(chǎn)品所屬技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)品總收入（元）高新技術(shù)產(chǎn)品（服務(wù)）收入（元）研發(fā)機構(gòu)合作院校職工總數(shù)（人）大學(xué)?？埔陨蠈W(xué)歷的科技人員數(shù)（人）研發(fā)人員數(shù)（人）研究開發(fā)費用總額占銷售收入總額的比例（%）銷售總額小于5000萬元銷售總額5000萬元至20000萬元銷售總額20000萬元以上知識產(chǎn)權(quán)情況研究開發(fā)組織管理水平、科技成果轉(zhuǎn)化能力情況公司有著單獨的生產(chǎn)設(shè)備、實驗人員，專業(yè)進行工藝制作人員，驗證并解決新產(chǎn)品小批量投產(chǎn)中所發(fā)生的問題，以便批量生

2、產(chǎn)時順利投產(chǎn)，公司有著獨立的研發(fā)中心，被呂梁市經(jīng)信委、財政、稅務(wù)等聯(lián)合認定為企業(yè)技術(shù)中心，以便為研發(fā)人員提供良好的研發(fā)環(huán)境，公司有著嚴格的研發(fā)管理制度，建立了立項制度和開發(fā)控制程序和研發(fā)核算體系。公司為了不斷提高研發(fā)能力，激勵研發(fā)人員的積極性，制訂了研發(fā)人員的績效考核獎勵制度，開展系列性研發(fā)活動，使研發(fā)人員在研發(fā)水平上不斷提高。公司還積極與洛陽理工學(xué)院、洛陽耐火材料研究院等科研院所進行了科技協(xié)作，不斷深化技術(shù)創(chuàng)新能力。污染物排放是否符合國家或省規(guī)定的標準符合規(guī)定標準項 目 名 稱晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚的研制與開發(fā)申報單位單位類型通信地址法人代表電話傳真郵編項目聯(lián)系人電話E-mail 職工總數(shù)人中高

3、級以上職稱人員數(shù)人開戶銀行帳號合 作 單 位1.2.3.項目起止時間年 月 至 年 月學(xué) 科主題詞類 別技 術(shù) 領(lǐng) 域主要應(yīng)用行業(yè)預(yù)期成果形式預(yù)期取得專利上年末財務(wù)狀況總收入 萬元，技術(shù)性收入 萬元，上繳稅金 萬元，凈利潤 萬元；總資產(chǎn) 萬元，流動資產(chǎn) 萬元，固定資產(chǎn) 萬元，其中科研裝備 萬元；資產(chǎn)負債率 。簡要說明 (項目開發(fā)的創(chuàng)新點、工藝路線、主要技術(shù)指標級應(yīng)用領(lǐng)域,限300字）本項目是以孝義本地出產(chǎn)的被廢棄的低品位礬土礦作為開發(fā)對象，經(jīng)過篩選加工，調(diào)整燒結(jié)工藝，復(fù)配本地其它工業(yè)廢棄物，生產(chǎn)出成本低廉，理化指標相對較優(yōu)的一種配合料，該配合料的主要結(jié)晶相以莫來石為主，然后將該種配合料與以剛玉

4、相為主的礬土熟料或剛玉料配制加工，生產(chǎn)出一種高鋁磚。該高鋁磚的晶相以莫來石和剛玉兩種晶相為主，形成多晶相的復(fù)合結(jié)構(gòu)。兩種主晶相互相穿插，形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)結(jié)合了莫來石和剛玉兩種晶相的優(yōu)點。剛玉晶相強度高，抗侵蝕性能強，耐磨性好，熱膨脹率低，荷軟開始溫度高，但熱震性較差；莫來石晶相則熱震性能好，但耐磨性、抗侵蝕性能等相對較差，兩者復(fù)合則使該高鋁磚的性能最優(yōu)。取代當前回轉(zhuǎn)窯上被廣泛使用的硅莫磚和電爐頂使用的高鋁預(yù)制塊，比其使用壽命提高50%以上，冶煉成本也可以降低一倍以上，具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。立項背景(已從事與該項目有關(guān)研究、開發(fā)、生產(chǎn)情況，項目單位的科研能力、經(jīng)濟實力等，

5、限300字）隨著優(yōu)質(zhì)礬土礦的日趨枯竭，市場上礬土熟料的價格日漸升高，給各耐火材料生產(chǎn)企業(yè)帶來巨大的成本壓力，也降低了耐材企業(yè)的競爭優(yōu)勢。有鑒于此，我公司迎難而上，著眼于被廢棄的低品位礬土礦的開發(fā)利用。本項目開始于2008年，以我公司為主，借助于中鋼集團洛陽耐火材料研究院和洛陽理工學(xué)院的科研優(yōu)勢，聯(lián)合進行開發(fā)，研發(fā)的主要目的就是將那些被廢棄的低品位礬土礦加以利用。將低品位礬土礦配合工業(yè)廢棄物粉煤灰加工，可以得到一種性能優(yōu)異的中間產(chǎn)品，該產(chǎn)品以莫來石為主晶相，且荷軟開始溫度高，蠕變率小，性能穩(wěn)定。然后將這種中間產(chǎn)品用于生產(chǎn)各類高溫窯爐用耐火材料，取得了很好的使用效果。2010年開始，把上述中間產(chǎn)品

6、和剛玉料或以剛玉相為主晶相的礬土熟料配制加工，生產(chǎn)出一種晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)的高鋁磚。目前該產(chǎn)品已形成規(guī)模生產(chǎn)能力，年產(chǎn)量達到兩萬余噸。經(jīng)過幾年來的推廣使用，已在國內(nèi)多條回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線和電爐頂上使用，銷售產(chǎn)品量已達六萬余噸，實現(xiàn)銷售收入一億兩千余萬元。但該產(chǎn)品經(jīng)過多年使用，發(fā)現(xiàn)尚有許多不足之處，制約產(chǎn)品推廣發(fā)展、質(zhì)量提高的主要因素是廢棄的低品位礬土礦的處理工藝、配合料的燒成工藝、高鋁磚的生產(chǎn)工藝等。技術(shù)上的瓶頸主要是廢棄的低品位礬土礦成分不均，配合料生產(chǎn)工藝復(fù)雜，高鋁磚的晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)機理不清楚，導(dǎo)致生產(chǎn)過程中出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定狀況等。本項目最終實現(xiàn)廢棄的低品位礬土礦的處理工藝成熟，發(fā)現(xiàn)高鋁磚晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)

7、機理，完善高鋁磚的生產(chǎn)工藝。項目分階段具體實施目標時間區(qū)間實施內(nèi)容和目標2014年文獻查閱及分析，計劃制定。2015年低品位鋁礬土礦成分均一技術(shù)的實現(xiàn)。2016年晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)機理發(fā)現(xiàn)，高鋁磚生產(chǎn)工藝完善。2017年驗收結(jié)題。項目規(guī)模、指標和驗收內(nèi)容項目規(guī)模項目結(jié)束后，晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚生產(chǎn)能力將達到年產(chǎn)5萬余噸。項目完成達到的主要技術(shù)指標形成3項以上研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的核心關(guān)鍵技術(shù)：形成1項企業(yè)技術(shù)標準；開發(fā)出開發(fā)出2項以上晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚的用途；申報3項以上國家專利（其中發(fā)明專利不少于2項）；項目實施過程中將完善生產(chǎn)工藝；項目完成達到的經(jīng)濟指標項目實施完成后，用低品位礬土礦開發(fā)的配合料成本低于5

8、00元/噸，原料成本比相類似產(chǎn)品降低了4倍；產(chǎn)品的質(zhì)量好，重燒線變化率接近為0，蠕變率也遠低于同類產(chǎn)品，強度高，氣孔率低，體密大，因此具有良好的使用性能，使用壽命比硅莫磚高50%以上驗收內(nèi)容提交或展示下列 1、3 項內(nèi)容，共 2 項1.技術(shù)報告 2.計算機軟件 3.生物品種 4.樣品或樣機 5.成套技術(shù)設(shè)備項目的經(jīng)費預(yù)算 單位：萬元經(jīng)費來源預(yù)算經(jīng)費支出預(yù)算科 目預(yù)算數(shù)科 目預(yù)算數(shù)項目投資合計支出預(yù)算合計一、申請市科技局撥款一、人員費二、其它撥款其中：項目負責人三、單位自籌 主要研究人員四、其它二、設(shè)備費 1購置費 2試制費三、能源材料費四、試驗外協(xié)費五、資料及印刷費六、會議差旅費 1會議費 2

9、差旅費七、項目管理費八、其他費用說明：項目組成員所在單位人員工資由財政支付的不得在資助項目經(jīng)費中列支人員費。項目主要研究人員1課題負責人姓 名性 別出生年月技術(shù)職稱職 務(wù)學(xué) 位畢業(yè)校名畢業(yè)年份專 業(yè)通訊地址郵 編聯(lián)系電話手 機E-mail身份證號碼主要論文或技術(shù)成果2主要研究人員姓 名性別出生年月學(xué)位職稱專業(yè)承擔任務(wù)單位報告正文按下列提綱填寫： 一、項目申請的背景材料與依據(jù)二、項目研究的主要內(nèi)容與要解決的關(guān)鍵技術(shù)三、創(chuàng)新點及可能獲得的成果和知識產(chǎn)權(quán)四、項目已有的研究基礎(chǔ)與條件(與本項目有關(guān)的研究工作積累和已取得的階段研究成果)簽訂各方意見項目申報單位項目負責人（簽字） （公 章）單位負責人（簽

10、字） 年 月 日項目組織單位 （公 章）負責人（簽字） 年 月 日呂梁市高新技術(shù)企業(yè)攻關(guān)項目可行性研究報告項目名稱： 晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚的研制與開發(fā) 項目申請單位： 孝義市和中興耐火材料有限公司 項目組織單位： 呂梁市科學(xué)技術(shù)局 呂梁市科學(xué)技術(shù)局二O一四年制一、項目概述1. 項目提出背景、意義及必要性隨著優(yōu)質(zhì)礬土礦的日趨枯竭，市場上礬土熟料的價格日漸升高，給各耐火材料生產(chǎn)企業(yè)帶來巨大的成本壓力，也降低了耐材企業(yè)的競爭優(yōu)勢。有鑒于此，我公司迎難而上，著眼于被廢棄的低品位礬土礦的開發(fā)利用。被廢棄的低品位礬土礦是一種工業(yè)廢棄物，由于含鐵高，熔點低，在高溫窯爐上得不到使用，不僅造成資源浪費，而且產(chǎn)生環(huán)

11、境污染，將其開發(fā)利用是一件造福于民的大好事。但目前我國開發(fā)利用這種礬土礦的單位只有本公司一家，因此本項目由顯重要。本項目開始于2008年，以我公司為主，借助于中鋼集團洛陽耐火材料研究院和洛陽理工學(xué)院的科研優(yōu)勢，聯(lián)合進行開發(fā)，研發(fā)的主要目的就是將那些被廢棄的低品位礬土礦加以利用。將低品位礬土礦配合工業(yè)廢棄物粉煤灰加工，可以得到一種性能優(yōu)異的中間產(chǎn)品，該產(chǎn)品以莫來石為主晶相，且荷軟開始溫度高，蠕變率小，性能穩(wěn)定。然后將這種中間產(chǎn)品用于生產(chǎn)各類高溫窯爐用耐火材料，取得了很好的使用效果。2010年開始，把上述中間產(chǎn)品和剛玉料或以剛玉相為主晶相的礬土熟料配制加工，生產(chǎn)出一種晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)的高鋁磚。目前該產(chǎn)

12、品已形成規(guī)模生產(chǎn)能力，年產(chǎn)量達到兩萬余噸。經(jīng)過幾年來的推廣使用，已在國內(nèi)多條回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線和電爐頂上使用，銷售產(chǎn)品量已達六萬余噸，實現(xiàn)銷售收入一億兩千余萬元。但該產(chǎn)品經(jīng)過多年使用，發(fā)現(xiàn)尚有許多不足之處，制約產(chǎn)品推廣發(fā)展、質(zhì)量提高的主要因素是廢棄的低品位礬土礦的處理工藝、配合料的燒成工藝、高鋁磚的生產(chǎn)工藝等。技術(shù)上的瓶頸主要是廢棄的低品位礬土礦成分不均，配合料生產(chǎn)工藝復(fù)雜，高鋁磚的晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)機理不清楚，導(dǎo)致生產(chǎn)過程中出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定狀況等。本項目最終實現(xiàn)廢棄的低品位礬土礦的處理工藝成熟，發(fā)現(xiàn)高鋁磚晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)機理，完善高鋁磚的生產(chǎn)工藝。2.攻關(guān)目標和內(nèi)容（1）低品位礬土礦成分不均一，而且被大量

13、廢棄堆置，貧化非常嚴重，在加工配合料時各種原料比例難以控制，因此需要解決低品位礬土礦的富集均一化問題。主要方法有兩種，一種是手選和機械選取結(jié)合方式；另一種是將低品位礦先磨成粉，除鐵，再燒結(jié)的方式。（2）發(fā)現(xiàn)晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)機理。通過SEM、TEM和XRD等多種先進的技術(shù)手段分析，得出晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)的機理，推導(dǎo)出這種機理是如何影響高鋁磚的理化性能和使用性能的，從而得出可靠的高鋁磚生產(chǎn)工藝。3.項目形成成果、知識產(chǎn)權(quán)及完成時間項目完成后，申報專利1-2項，獲得低品位礬土礦的處理工藝，發(fā)現(xiàn)晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)的機理，獲得晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚的生產(chǎn)工藝。知識產(chǎn)權(quán)將全部為孝義市和中興耐火材料公司所有。預(yù)計項目在2017

14、完成驗收結(jié)題。二、項目立項的必要性及市場需求分析1.項目技術(shù)攻關(guān)的必要性1.1礬土礦是一種不可再生資源，我國的礬土礦產(chǎn)地主要集中在山西、山東、河南和貴州等地，尤其以山西的孝義和陽泉出產(chǎn)的礬土礦質(zhì)量最好，但在開采優(yōu)質(zhì)礬土礦的同時，大量氧化鋁含量較低，含鐵高的礬土礦往往被廢棄不用了，形成了一種污染環(huán)境的工業(yè)廢棄物。這些被廢棄的低品位礬土礦堆置非常隨意，貧化也非常嚴重，初期廢棄的低品位礬土礦的氧化鋁含量最多的能達到45%左右（如表1），經(jīng)過燒結(jié)后可以達到48%以上，接近于三級礬土熟料的品位。表1 低品位礬土礦的化學(xué)成分表SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOTiO2K2ONa2O低品位礦37.06

15、45.091.130.090.092.60.080.06但是由于分選技術(shù)的限制，在加工過程中往往出現(xiàn)成分不均一問題，有的部分氧化鋁含量達到45%，但有的部分氧化鋁含量只能達到30%左右，這樣導(dǎo)致在生產(chǎn)配合料時，原料比例難以把握，生產(chǎn)出的中間產(chǎn)品-配合料質(zhì)量不穩(wěn)定，也影響到后續(xù)晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚的生產(chǎn)質(zhì)量。因為配合料的氧化鋁含量較低時，配合料的主晶相莫來石含量會非常低，配合料中將以二氧化硅作為主晶相。再生產(chǎn)高鋁磚時，原料中的剛玉相和二氧化硅合成莫來石相，減少產(chǎn)品中剛玉相含量，高鋁磚的性能將會大打折扣，影響其使用性能。因此，低品位礬土礦的分選技術(shù)非常必要。1.2晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)是高鋁磚產(chǎn)品性能優(yōu)異的主

16、要微觀基礎(chǔ)，可以說沒有這種晶相結(jié)構(gòu)的形成，就沒有這種高鋁磚優(yōu)異的理化性能指標。表2表述的是普通高鋁磚和晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚的理化指標對比表。表2 普通高鋁磚和晶相復(fù)合高鋁磚理化指標對比表理化指標普通高鋁磚晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚化學(xué)成份%Al2O367.566SiO219.021.1Fe2O31.71.5體積密度，gcm32.452.47耐壓強度，MPa6277荷重軟化點，0.2MPa,15101570燒后線變化%1400，3h-1500，3h-0.3+0.08蠕變率，%1250，50h，0.2MPa-1350，50h，0.2MPa-0.45從表2中可以看出，晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚的鋁含量雖然比普通高鋁磚

17、低，但其它指標均比普通高鋁的各項指標優(yōu)異，說明晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)有助于微觀結(jié)構(gòu)的改善，改善了產(chǎn)品的燒結(jié)性能。雖然我們知道晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)對于提高高鋁磚的性能起到至關(guān)重要的作用，但是對其機理并不清楚，例如：剛玉相和莫來石相是獨立存在，還是交叉存在，是形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，還是形成分散結(jié)構(gòu)，是獨自起作用，還是復(fù)合起作用，二者的合理比例是多少，剛玉多了好，還是少了好等等問題困擾著我們的生產(chǎn)，影響到工藝的完善。生產(chǎn)中通常是固定的工藝，但經(jīng)常出現(xiàn)高鋁磚質(zhì)量不穩(wěn)定情況。這些問題的出現(xiàn)急需我們弄清其機理，完善生產(chǎn)工藝。2.項目的市場需求分析2.1技術(shù)市場需求國內(nèi)對含鐵高的廢棄的低品位礬土礦的研究開發(fā)尚處于初期階段，將其用于生

18、產(chǎn)高鋁磚只有我公司進行。郝玉鳳在“由低品位鋁礬土礦制取聚硫氯化鋁”一文中提到：低品位鋁礬土礦是指三氧化二鋁含量在254O之間，三氧化二鐵大于2 的高鐵鋁礬土礦。由于其含鐵量較高，既不適合作工業(yè)鋁的生產(chǎn)原料，又不能作耐火材料，鋁士礦業(yè)都將其作為回填廢料而棄之。王愛華等在“低品位鋁土礦研制聚合氯化鋁”一文中提出，將三氧化二鋁含量大于35%的低品位礬土用于研制聚合氯化鋁。鐘白茜和楊南如在“用低品位礬土研制海洋水泥”一文中提出，用三氧化二鋁含量在46%左右，二氧化硅含量在23%左右的高鐵鋁礬土礦研制海洋工程用的特種水泥。余其俊等在“低品位鐵礬土綜合利用的試驗研究”中提到，可以將高鐵低鋁礬土礦用于研制抗

19、硫酸鹽水泥的原料。張占梅等在“高鐵鋁礬土制備聚合氯化鋁鐵及其在污水處理中的應(yīng)用研究”中提出，利用含鐵的低品位鋁礬土（三氧化二鋁的含量32%左右）為主要原料，添加適量鋁酸鈣粉，制備出絮凝劑聚合氯化鋁鐵。同樣，黎奉武在“利用鈣鋁渣和低品位鋁礬土制備貝利特硫鋁酸鹽水泥的研究”一文中也提到用低品位礬土制備水泥。國內(nèi)有對于低品位礬土礦的研究，一方面說明對于低品位礬土礦的研究開發(fā)得到學(xué)界的關(guān)注，但另一方面也說明低品位礬土礦的研究范圍比較窄，層次也比較低，尤其是大家普遍認為這種礬土只能用于水泥行業(yè)，或者廢棄掉。表明將這種原料開發(fā)成耐火材料行業(yè)可用的資源是非常必要的。這種技術(shù)一旦完全成熟，將會有廣闊的利用空間

20、，除了我公司利用之外，還可以轉(zhuǎn)讓給其它公司，讓這種技術(shù)給礬土產(chǎn)業(yè)帶來新的勃勃生機。2.2產(chǎn)品市場需求晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚是一種新產(chǎn)品，可以替代回轉(zhuǎn)窯使用的硅莫磚和電爐頂使用的預(yù)制塊，不僅性能優(yōu)異，使用壽命也長。目前國內(nèi)有水泥回轉(zhuǎn)窯1400余條，每年需要硅莫磚大約40萬噸，電爐頂預(yù)制塊大約10萬噸，產(chǎn)值可以達到21億元人民幣左右，同時，我們還可以將這種磚推廣用于其他高溫窯爐部位，其市場價值非常巨大。三、相關(guān)領(lǐng)域國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及國內(nèi)現(xiàn)有工作基礎(chǔ)1國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀、專利等知識產(chǎn)權(quán)情況分析和國內(nèi)現(xiàn)有的工作基礎(chǔ)鋁礬土是用來生產(chǎn)氧化鋁（alumina）和鋁（aluminium）的一種自然界存在的不均

21、勻的物質(zhì)。鋁礬土的主要成份包括三水鋁礦（gibbsITe）、薄水鋁礦（boehmite）和水鋁石（diaspore）。 全球開采出來得鋁礬土，超過85是用來生產(chǎn)氧化鋁，繼而生產(chǎn)金屬鋁。10用于生產(chǎn)非金屬使用的氧化鋁，剩余的用于非冶煉鋁礬土應(yīng)用。澳大利亞是世界上擁有鋁礬土資源最多的國家，其次是幾內(nèi)亞，巴西，牙買加，中國，印度。我國山西省鋁礬土資源最多，其儲量占全國儲量的41%，貴州、廣西、河南次之；生產(chǎn)鋁礬土熟料主要在山西、河南和貴州，次為湖南、廣西等地區(qū)。國外的鋁礬土主要用來冶煉金屬鋁，用于生產(chǎn)鋁礬土熟料的非常少，因為生產(chǎn)鋁礬土熟料的附加值相對較低，而且金屬冶煉用的耐火材料大量用于中國市場。因

22、此國外技術(shù)市場對于低品位礬土礦的利用基本為零。國內(nèi)對于低品位鋁礬土礦的研究利用也非常少，郝玉鳳在“由低品位鋁礬土礦制取聚硫氯化鋁”一文中提到：低品位鋁礬土礦是指三氧化二鋁含量在254O之間，三氧化二鐵大于2 的高鐵鋁礬土礦。由于其含鐵量較高，既不適合作工業(yè)鋁的生產(chǎn)原料，又不能作耐火材料，鋁士礦業(yè)都將其作為回填廢料而棄之。王愛華等在“低品位鋁土礦研制聚合氯化鋁”一文中提出，將三氧化二鋁含量大于35%的低品位礬土用于研制聚合氯化鋁。鐘白茜和楊南如在“用低品位礬土研制海洋水泥”一文中提出，用三氧化二鋁含量在46%左右，二氧化硅含量在23%左右的高鐵鋁礬土礦研制海洋工程用的特種水泥。余其俊等在“低品位

23、鐵礬土綜合利用的試驗研究”中提到，可以將高鐵低鋁礬土礦用于研制抗硫酸鹽水泥的原料。張占梅等在“高鐵鋁礬土制備聚合氯化鋁鐵及其在污水處理中的應(yīng)用研究”中提出，利用含鐵的低品位鋁礬土（三氧化二鋁的含量32%左右）為主要原料，添加適量鋁酸鈣粉，制備出絮凝劑聚合氯化鋁鐵。同樣，黎奉武在“利用鈣鋁渣和低品位鋁礬土制備貝利特硫鋁酸鹽水泥的研究”一文中也提到用低品位礬土制備水泥。因此，國內(nèi)外對于低品位鋁礬土礦的研究非常少，研究范圍比較窄，層次也比較低，高鋁磚的礦物組成根據(jù)所使用的鋁礬土所定，熟料的礦物組成一般是莫來石、剛玉和玻璃相。莫來石理論組成為Al2O3 71.8，SiO2 28.2，其熔融分解溫度為1

24、840。具有針狀結(jié)晶，呈網(wǎng)絡(luò)交叉結(jié)構(gòu)，高溫狀態(tài)表現(xiàn)出較好的強度。剛玉以-Al2O3形態(tài)存在，熔點為2050，硬度為莫氏9級，呈粒、柱狀晶體，有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，對酸、堿性爐渣都有一定的抵抗能力。以莫來石礦物組成為基礎(chǔ)，根據(jù)Al2O3含量，可以判斷高鋁磚的相組成。磚中Al2O3低于71.8時，組成基礎(chǔ)是莫來石和SiO2，如LZ-48牌號磚。因含有大量的SiO2在高溫下形成的液相可達2030；磚中Al2O3超過71.8時，多余的Al2O3在高溫下形成剛玉晶體，同時生成2個高溫晶相，共熔溫度由低Al2O3含量磚的1595上升到1840，如牌號為LZ-75的磚。實際上，生產(chǎn)中不可能反應(yīng)達到完全的相平衡

25、狀態(tài)，但形成的玻璃相甚少，存在于晶相的局部間隙中，含量不超過10。目前，國內(nèi)外高鋁磚都是采用含氧化鋁的材料制成的，主要原料是鋁礬土熟料和硅線石一族，鋁礬土熟料Al2O3含量均高于48%。高鋁磚中的剛玉相和莫來石相是由鋁礬土熟料和硅線石帶入的。國內(nèi)外高鋁磚的研發(fā)已有百余年的歷史了，研究成果非常多。但對于晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚的研發(fā)在國內(nèi)外尚屬首次提出，尤其是將前述的低品位高鐵鋁礬土礦作為主要原料生產(chǎn)晶相復(fù)合高鋁磚還不曾有文獻報道，即使在鋁礬土出產(chǎn)的主要省份山西也沒有發(fā)現(xiàn)有企業(yè)在生產(chǎn)這種產(chǎn)品。晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚是利用低品位礬土礦制成的配合料和剛玉料或者含剛玉相的礬土熟料制成的。低品位礬土制成的配合料作

26、為高鋁磚的原料有利于降低高鋁磚的燒成溫度降低，燒成溫度為1450-1480，而其他類高鋁磚的燒成溫度一般要高于1550，有的更高的達到1600。晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)的高鋁磚的燒成溫度低，因而有利于該磚中的剛玉相保留，形成莫來石相和剛玉相復(fù)合的結(jié)構(gòu)，而其他類高鋁磚由于燒成溫度高，磚中的剛玉相容易與二氧化硅反應(yīng)生成莫來石相，因而保留的剛玉相相對較少，有的甚至只有莫來石相。硅莫磚，有“耐磨磚”的諧音，20世紀90年代初試制成功，曾叫HMS高耐磨磚，耐磨系數(shù)高于磷酸鹽結(jié)合高鋁磚五倍以上。就其物相成分來講應(yīng)該為碳化硅一莫來石制品，簡稱硅莫磚。這個稱謂大多在建材行業(yè)流行，其他行業(yè)一般稱為高鋁碳化硅磚、三氧化二鋁一

27、碳化硅磚。硅莫磚是由鋁礬土熟料和碳化硅，再配以粘土燒成的制品，Al2O3含量一般在58-65%之間，根據(jù)莫來石相形成的規(guī)律，這種制品中剛玉相含量非常低，不能有效形成晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)。晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚在使用時比硅莫磚有更好的使用性能，從目前使用情況來看，水泥回轉(zhuǎn)窯分解帶部位和三次風管部位使用，均比硅莫磚的使用壽命長50%左右。高鐵低品位礬土礦目前國內(nèi)外基本沒有被開發(fā)，因此可以借鑒的資料幾乎為空白，而將其用于生產(chǎn)晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚也是我公司獨有的技術(shù)，所以，在生產(chǎn)使用過程中還有許多理論和技術(shù)問題需要得到解決，這種技術(shù)尚處于初級階段。由于近些年鋼鐵、建材等行業(yè)的迅猛發(fā)展，對高性能耐火材料的及其制品的需

28、求也越來越多，因此對這種技術(shù)和產(chǎn)品的完善需要國內(nèi)外各種技術(shù)力量和生產(chǎn)單位的通力合作，使其得以提高，造福社會。2國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展趨勢低品位鋁礬土礦和晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚的研制開發(fā)只是這項技術(shù)的初級階段，遠沒有達到完善的地步，其中的生產(chǎn)工藝和機理研究還需進行大量研究。由于受地理位置限制，低品位鋁礬土礦比較集中在鋁礬土產(chǎn)區(qū)，許多研究者還沒有注意到它的存在，而當?shù)睾芏噤X礬土開采者受到知識和眼界所限，加之利益驅(qū)動，往往對這些低品位礬土不屑一顧，一般都是堆棄在荒溝野嶺，對于其加工利用，尤其是成分均化技術(shù)更本不屑一提，因此導(dǎo)致這種產(chǎn)品的技術(shù)不能得以發(fā)展。但是隨著優(yōu)質(zhì)鋁礬土礦資源越來越少，開采難度加大，這些被廢棄

29、的低品位礬土的再生利用必然會得到重視。其均化技術(shù)、分離提純技術(shù)都將得到發(fā)展，正如當年粉煤灰一樣，初期粉煤灰作為工業(yè)廢棄物被埋葬在荒溝中，傾倒者還得付費購買埋灰點，但隨著技術(shù)的發(fā)展，粉煤灰卻成了工業(yè)的寵兒，在很多行業(yè)被加以利用。晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚也是一項新技術(shù)，新產(chǎn)品，還不被耐火材料企業(yè)所重視，但其有著低廉的價格，優(yōu)異的使用性能，必將引起廣大企業(yè)的重視，最終成為硅莫磚等產(chǎn)品的替代品。而且這種高鋁磚還將用于其它高溫窯爐。四、項目計劃目標及主要研究內(nèi)容1 主要目標本項目最終要實現(xiàn)低品位鋁礬土礦的成分均一工藝，使其氧化鋁含量平均達到42%以上，得出晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚的機理，完善其生產(chǎn)制造工藝

30、。同時還形成多項技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化成果：1）形成3項以上研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的核心關(guān)鍵技術(shù)；2）形成1項企業(yè)技術(shù)標準；3）開發(fā)出2項以上晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚的用途；4）申報3項以上國家專利（其中發(fā)明專利不少于2項）；5）項目實施過程中將完善生產(chǎn)工藝；6）將技術(shù)轉(zhuǎn)讓1-2家；7）繼續(xù)擴大項目產(chǎn)品生產(chǎn)能力，項目完成后達到年產(chǎn)5萬噸晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚的生產(chǎn)能力。2 研究與開發(fā)內(nèi)容本項目是以孝義本地出產(chǎn)的被廢棄的低品位礬土礦作為開發(fā)對象，經(jīng)過篩選加工，調(diào)整燒結(jié)工藝，復(fù)配本地其它工業(yè)廢棄物，生產(chǎn)出成本低廉，理化指標相對較優(yōu)的一種配合料，該配合料的主要結(jié)晶相以莫來石為主，然后將該種配合料與以剛玉相為主的礬土熟料

31、或剛玉料配制加工，生產(chǎn)出一種高鋁磚。該高鋁磚的晶相以莫來石和剛玉兩種晶相為主，形成多晶相的復(fù)合結(jié)構(gòu)。兩種主晶相互相穿插，形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)結(jié)合了莫來石和剛玉兩種晶相的優(yōu)點。剛玉晶相強度高，抗侵蝕性能強，耐磨性好，熱膨脹率低，荷軟開始溫度高，但熱震性較差；莫來石晶相則熱震性能好，但耐磨性、抗侵蝕性能等相對較差，兩者復(fù)合則使該高鋁磚的性能最優(yōu)。取代當前回轉(zhuǎn)窯上被廣泛使用的硅莫磚和電爐頂使用的高鋁預(yù)制塊，比其使用壽命提高50%以上，冶煉成本也可以降低一倍以上，具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。3 項目的技術(shù)關(guān)鍵，包括技術(shù)難點、創(chuàng)新點3.1技術(shù)關(guān)鍵低品位礬土礦的成分均一化是后續(xù)加工

32、性能優(yōu)良的晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚的技術(shù)關(guān)鍵之一，通過手選和機械分選進行初步分級，然后粉磨成細粉，是實現(xiàn)化學(xué)成分和礦物成分的核心工藝，而粉磨工藝的解決是突破這項關(guān)鍵技術(shù)的重要部分。通過SEM、TEM、XRD和X熒光技術(shù)分析晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚燒成后的微觀結(jié)構(gòu)和成分變化，了解其形成的是什么樣的一種微觀結(jié)構(gòu)，得出其復(fù)合機理。通過對比普通高鋁磚的微觀結(jié)構(gòu)，把分析技術(shù)結(jié)合起來，能讓我們發(fā)現(xiàn)其中微觀結(jié)構(gòu)的差異，尤其是SEM技術(shù)的使用，可以讓我們觀察微觀結(jié)構(gòu)的形貌，觀察莫來石相和剛玉相之間的結(jié)合方式是技術(shù)關(guān)鍵之一。3.2技術(shù)難點1）低品位礬土礦的手選和機選工藝是實現(xiàn)成分均一的第一步。把所有的礬土礦一起加工只能導(dǎo)致

33、成分難以均一，使得工作量加大，如何通過手選和機選工藝來得到第一步較高品位礬土礦的富集是首要問題。2）低品位礬土礦的粉磨工藝是第二個技術(shù)難點。粉磨太細會使得成本增加，粉磨太粗又可能導(dǎo)致成分難以均一。3）含剛玉相原料的粒度大小是第三個技術(shù)難點。如果剛玉相原料的顆粒太細，在燒成過程中，剛玉相很容易與低品位合成料中的二氧化硅反應(yīng)生成二次莫來石，導(dǎo)致剛玉相的大幅度降低，甚至反應(yīng)完全，沒有剛玉相，但如果剛玉相顆粒太大，可能導(dǎo)致剛玉相與莫來石相難以形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而起不到復(fù)合結(jié)構(gòu)的作用。4）晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚的微觀形貌研究。SEM、TEM等技術(shù)手段只能在一些大型科研院所進行，觀察也只能他們觀察，受到技術(shù)和經(jīng)驗

34、的限制，可能很難提出正確的觀察結(jié)果，影響我們做出正確的判斷，難以得出合理機理解釋。從而影響我們完善高鋁磚的生產(chǎn)工藝。3.3創(chuàng)新點1）利用廢棄的高鐵低品位礬土礦作為主要原料，生產(chǎn)出一種具有優(yōu)良性能指標的配合料，該配合料達到二級礬土熟料的性能指標，是這種原料得到利用，并作為耐火原料的一種是技術(shù)創(chuàng)新，解決了部分鋁礬土熟料來源匱乏的難題。2）采用手選、機選和粉磨配合工藝得到成分均一的低品位礬土礦是一種技術(shù)創(chuàng)新，從而解決了該種原料成分不均，雜質(zhì)含量高等技術(shù)難題，從而使得這種原料的利用成為可能。3）利用自制的配合料和剛玉料或以剛玉相為主的礬土熟料加工制成晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚。該高鋁磚以剛玉相和莫來石相為主晶

35、相，二者形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，得到一種異于其他普通高鋁磚的微觀結(jié)構(gòu)形式，使得這種磚的性能指標和使用性能優(yōu)于普通高鋁磚，并可替代硅莫磚使用在回轉(zhuǎn)窯上，并延長了使用壽命。4）采用復(fù)合技術(shù)手段分析晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚的微觀結(jié)構(gòu)，得到其晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)機理。五、技術(shù)、經(jīng)濟效益分析（含市場風險分析、推廣應(yīng)用前景及產(chǎn)業(yè)化可行性）1 技術(shù)經(jīng)濟效益分析（含經(jīng)濟效益、社會效益）從國內(nèi)外同類技術(shù)和本項目比較來看，本項目生產(chǎn)的晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚具有以下三種優(yōu)勢。首先，原料成本低，三石和莫來石，以及礬土熟料價格都比較高，都在2000元/噸以上，而用低品位礬土礦開發(fā)的配合料的成本低于500元/噸，原料成本降低了4倍；其次，

36、產(chǎn)品的質(zhì)量好，重燒線變化率接近為0，蠕變率也遠低于同類產(chǎn)品，強度高，氣孔率低，體密大，因此具有良好的使用性能，使用壽命比硅莫磚高50%以上；最后，本項目是資源再生利用項目，屬于政府重點扶植項目，具有更加廣闊的市場空間。公司目前年生產(chǎn)晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚達到2萬余噸。生產(chǎn)成本約1200元/噸，售價2000元/噸，年產(chǎn)值達到0.4億元，實現(xiàn)稅前利潤0.16億元。經(jīng)過幾年來的推廣使用，已在國內(nèi)多條回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線和電爐頂上使用，銷售產(chǎn)品量已達6萬余噸，實現(xiàn)銷售收入1.2億元，實現(xiàn)稅前利潤0.48億元。2 推廣應(yīng)用前景分析（產(chǎn)業(yè)化可行性）晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚是一種新產(chǎn)品，可以替代回轉(zhuǎn)窯使用的硅莫磚和電爐頂使用的預(yù)制塊，不僅性能優(yōu)異，使用壽命也長。目前國內(nèi)有水泥回轉(zhuǎn)窯1400余條，每年需要硅莫磚大約40萬噸，電爐頂預(yù)制塊大約10萬噸，產(chǎn)值可以達到21億元人民幣左右，同時，我們還可以將這種磚推廣用于其他高溫窯爐部位，其市場價值非常巨大。由于這種技術(shù)是一種新技術(shù)，我們可以將其轉(zhuǎn)讓，也可以獲得轉(zhuǎn)讓收入。3 項目實施的風險分析（含市場風險、技術(shù)風險、管理風險等）由于本項目參加單位有很好的晶相復(fù)合結(jié)構(gòu)高鋁磚前期研究基礎(chǔ)、高水平的研發(fā)隊伍、豐富的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展與市場開拓經(jīng)驗，以及完備的研究及市場設(shè)備，