Si3N4结合SiC耐火制品现已是钢铁、有色冶金、陶瓷、电力、化工等行业不可或缺的基础高温材料。目前，这些高温工业所用的Si3N4结合SiC制品形状较为规则或简单，厚度基本上都不超过160mm，产品基本上都采用机压成型，Si3N4结合SiC采用反应烧结工艺，氮气需在高温时由表及内渗透，因此制作厚度≥200mm且形状复杂的Si3N4结合SiC材料一直是业内的技术难点。 欧冶炉竖炉围管砖采用了3层Si3N4结合SiC砖、8个砖型，砖体结构复杂，砖体重量最大近170kg、厚度170~210mm，长度最大933mm，高度最大502mm，需要同时解决高精度成型和大厚度产品充分氮化反应烧结两项技术难点。

针对固废资源再利用过程应“因材施法”，本项目经过近二十年的技术攻关，突破了传统的低效能、高污染、低附加值的利用方式，系统地提出了固废资源从源头利用的方法、针对一些特殊固废的利用开发了成套关键装备及技术平台，实现了上述固废整体绿色增值化利用。发泡陶瓷和微晶玻璃具有导热系数低、强度高、容重低、防火阻燃、生态环保等优点，且应用范围广、需求量大、生产工艺相对简单，对上述有价组元含量低难提取的矿冶固废具有较大的消纳能力。根据发泡陶瓷或微晶玻璃的组成特点，通过调整多种固废的组成及比例与目标产品相匹配可制备出性能优良的发泡陶瓷和微晶玻璃产品。而对于有价组元含量高且易实现有价组元提取分离的矿冶固废可根据其自身特性进行对有价组元有效回收及回收后产生的固废用于生产其他高附加值材料，较好地解决了矿冶固废整体化、高效化、绿色化利用难的问题。本项目针对含钛高炉渣、高硅铁尾矿、钢渣、赤泥等有价组元难有效回收的固废，采取了直接整体利用的思路用于制备发泡陶瓷和微晶玻璃；针对烧结机头灰、瓦斯灰、沉泥、二次锌渣、酸洗废液、炼钢干法除尘灰、轧钢铁磷、热镀锌渣等二次资源固废，采取了对其中的有害或有价元素进行提取或直接利用制备其它功能材料，经提取或功能化利用后产生的固体废可用作生产发泡陶瓷/微晶玻璃的原料。

通过研究热风炉的发展、演变过程，及在生产实践中存在的问题，充分吸取各自成功的长处，又完全避免各自的弊端，特推出两段式顶燃陶瓷燃烧器格子砖热风炉。

本项目应用于炼铁高炉长寿技术领域，是高炉长寿技术的集成和创新开发。针对高炉寿命短的现状，分析影响高炉长寿的因素，从高炉前期炉缸设计施工、高炉生产中设备维护及工艺操作和高炉炉役后期维护等方面开发创新一系列高炉长寿新技术、新工艺、新方法，延长高炉寿命，实现高炉长寿目标。 1、创新高炉炉缸设计长寿新技术，延长高炉寿命。通过优化高炉炉底、炉缸结构设计，加大死铁层深度，降低炉缸侧壁侵蚀速度。通过采用碳砖+陶瓷杯复合式炉底结构，减少铁水对炉底炭砖的侵蚀。通过选用优质抗铁水溶蚀和抗碱侵蚀、导热系数高等性能优良的耐材和泥浆，减少炉缸侵蚀速度。 2、创新高炉炉缸施工长寿新技术。创新铁口一体砌筑密封技术，开发和应用“一体式铁口框”，“铁口一体浇注技术”， “煤气导风管一体浇注技术”，防止铁口煤气喷溅。开发和应用热压小炭块与冷却壁的“顶砌技术”，降低陶瓷杯部位侵蚀的速度。开发和应用“热风导流烘炉技术” 延长耐材寿命。 3、创新高炉经济冶炼长寿生产操作新技术。稳定入炉料质量，分析小批量料种配矿难题，开发应用含铁矿粉预混匀技术，优化配矿降低ZnO和K2O有害元素循环富集；分析经济矿（高铝矿）冶炼难题，开发应用高铝矿高炉冶炼技术；优化装料制度，开发应用炉前新型喷吹装置，合理控制炉内气流分布。通过系列优化操作，稳定炉况，延缓炉缸侵蚀，进而确保高炉寿命有效延长。 4、创新炉役后期高炉长寿护炉新技术。针对炉役后期生产特点，建立炉缸侧壁残余厚度测算模型，掌握炉缸安全运行状态；开发应用堵风口局部强护炉技术，缩小进风面积，提高鼓风动能，保证炉缸均匀活跃；开发应用控制配吃钛化物护炉及休风凉炉技术。 5、创新高炉炉体冷却壁在线查漏、修复及更换技术。开发应用“高炉冷却壁定列查漏专利技术”，“冷却壁穿管修复专利技术”和“在线更换高炉铁口冷却壁专利技术”确保炉体的冷却强度，保证高炉的安全生产，提高高炉寿命。

贯彻落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》《“十三五”国家科技创新规划》和《中国制造2025》，围绕产业链部署创新链，实施材料重大科技项目，着力保障重点基础产业供给侧结构性改革，满足经济社会发展和国防建设对材料的重大需求，提升我国材料领域的创新能力，引领和支撑战略性新兴产业发展。 通过前瞻部署策略，科学把握新技术的原创点，瞄准国民经济和社会发展各主要领域的重大、核心和关键技术问题，实施材料领域重大工程和重点专项，从基础前沿、重大共性关键技术到应用示范进行全链条设计，一体化组织实施，使材料的基础前沿研发活动具有更明确的需求导向和产业化方向；实施技术创新引导策略，着重培育战略性新兴产业生长点；切实加强我国材料高技术领域自主创新能力，切实提升产业的核心竞争力，为我国经济社会发展与国防安全提供强有力的材料支撑。 加强我国材料体系的建设，大力发展高性能碳纤维与复合材料、高温合金、军工新材料、第三代半导体材料、新型显示技术、特种合金和稀土新材料等，满足我国重大工程与国防建设的材料需求。 重点发展海洋工程材料、高品质特殊钢、先进轻合金、特种工程塑料、特种玻璃与陶瓷等先进结构材料技术；高性能膜材料、智能/仿生/超材料、高温超导材料、新型生物医用材料、生态环境材料等特种功能与智能材料技术；新型微电子/光电子/磁电子材料、印刷电子材料、功能晶体与激光技术等战略性先进电子材料技术；以高通量设计/制备/表征为特征的材料基因组技术；石墨烯等纳米材料技术。带动战略性新兴产业生长点的形成，切实促进市场前景广阔、资源消耗低、带动系数大、就业机会多、综合效益好的材料产业发展。 大力推进钢铁、有色、石化、轻工、纺织、建材等量大面广的基础性原材料技术提升，实现重点基础材料关键共性技术的重点突破，提升产业整体竞争力，实现优势产能合作，落实节能减排，实现我国材料产业由大变强。 加强材料领域人才队伍建设，形成材料领域核心领军人才、研究开发人才、工程技术人才和技能人才组成的材料人才体系及其评价机制，提升创新创业人才队伍的整体素质和水平；着重提高企业技术创新创业人才的水平和比例，满足材料领域发展的需求。

本重点专项总体目标是：围绕新材料“研发周期缩短一半、研发成本降低一半”的战略目标，融合高通量计算（理论）/高通量实验（制备和表征）/专用数据库等关键技术，变革材料研发理念和模式，实现新材料研发由“经验指导实验”的传统模式向“理论预测、实验验证”的新模式转变，显著提高新材料的研发效率，增强我国在新材料领域的知识和技术储备，提升应对高性能新材料需求的快速反应和生产能力；培养一批具有材料研发新思想和新理念，掌握新模式和新方法，富有创新精神和协同创新能力的高素质人才队伍；促进高端制造业和高新技术的发展，为实现“中国制造2025”的目标做出贡献。 本重点专项的主要研究内容是：构建高通量计算、高通量制备与表征和专用数据库等三大示范平台；研发多尺度集成化高通量计算方法与计算软件、高通量材料制备技术、高通量表征与服役行为评价技术，以及面向材料基因工程的材料大数据技术等四大关键技术；在能源材料、生物医用材料、稀土功能材料、催化材料和特种合金等支撑高端制造业和高新技术发展的典型材料上开展验证性示范应用。共部署40个重点研究任务，专项实施周期为5年（2016-2020年）。 2016年，本重点专项在材料基因工程关键技术和验证性示范应用方向启动了13个研究任务。2017年，拟在材料基因工程关键技术和验证性示范应用方向启动16个研究任务（其中，由于金属基、陶瓷基和高分子基复合材料的设计方法和制备工艺差别较大，故将任务16分成3个子任务列出，即指南16.1、16.2和16.3），拟支持18-36个项目，拟安排国拨经费总概算为3.24亿元。凡企业牵头的项目须自筹配套经费，配套经费总额与国拨经费总额比例不低于1：1。

钢铁与焦化行业生产过程中产生的焦化废水含有高浓度的酚、氰化物、硫氰化物和氨氮，同时还含有难以生物降解的油类、吡啶等杂环化合物和联苯等多环芳香化合物，毒性大，处理难度大。现有处理技术无法达到《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB 16171-2012）的排水要求，造成我国每年近2亿吨废水无法达标排放，环境污染非常严重。钢铁焦化废水已经成为制约钢铁行业水污染治理和企业可持续发展的重大瓶颈。 针对焦化废水特点及废水中几类关键的污染物，研究开发出"高效抗堵塞陶瓷膜除油"、"强化生物脱碳脱氮"、"基于极性有机物和总氰脱除的高效混凝"、"大型臭氧多相催化氧化"等关键技术，通过优化集成形成焦化废水强化处理成套技术。 本技术适用于钢铁和焦化行业中产生的焦化废水(废水具有高COD、高氨氮的特点)，同时也可适用于煤化工行业各类生物难降解的高浓度有机废水，如煤提质废水、煤气化废水等。

目标及任务： 针对矿热炉烟尘活性硅组分的资源化利用、工业废气CO2低成本捕集，大规模产品转化等问题，研究矿热炉粉尘热碱溶解制备CO2捕集剂（水玻璃）的过程强化技术，实现矿热炉烟尘废弃物的资源化利用；通过高温高粘性流体陶瓷微滤技术的开发，实现CO2捕集剂（水玻璃）制备的高效分离与净化；通过CO2高效吸收与白炭黑结晶耦合控制技术的开发，实现CO2的低成本捕集、大规模固化封存和产品转化；通过陶瓷微滤设备、导流管环流式（DTB）反应结晶设备的过程放大和系统集成，形成CO2低成本捕集与资源化利用冶金矿热炉烟尘联产白炭黑等化学品的集成技术， 建立1万t/aCO2捕集联产白炭黑的示范工程, 为CO2低成本捕集、固化封存与产品化提供技术支撑。 核心科技成果包括： (1) 矿热炉烟尘溶解过程与强化技术 （2） CO2捕集与纳米SiO2结晶耦合控制技术 （3） CO2捕集与结晶耦合反应器的优化 课题开发的“CO2捕集与纳米SiO2结晶耦合控制技术”已在内蒙古东源煤铝技术公司建立了一条3000t/a的中试装置。合成的白炭黑产品附合GB10517~ GB10530-89国家标准，现在装置仍在进行稳产调试与工艺优化，该装置是 “1万t/a高铝粉煤灰制备莫利石材料”工程的配套项目，项目的建立，预计可资源化利用高铝粉煤灰2.5万t/a，利用CO2约0.22万t/a，生产白炭黑3000t/a。 通过“矿热炉粉尘碳化沉淀法制备白炭黑联产碳酸钙工艺技术及装备示范”相关技术开发，不仅可以通过矿热炉粉尘（如铁合金炉产生的微硅粉）的转化、对CO2进行捕集与资源化利用，而且可以拓展至高铝粉煤灰的高值化利用领域。更为重要的是，通过“CO2进行捕集与结晶耦合控制技术”，可以实现CO2的捕集与产品转化。为CO2的大规模捕集与利用提供新的途径。