半自磨机专用球生产技术项目可行性研究报告.docx
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半自磨机专用球生产技术项目可行性研究报告
半自磨机专用球生产技术
项目可行性研究报告
一、项目提出的目的及意义
随着经济社会的发展，必然带来资源的消耗，资源能源节约问题已成为当前全社会关注的焦点。
如何建设资源节约型、产品节能型、环境友好型的企业是我们努力方向。
全球新材料研究领域中，抗磨损材料约占85%，是世界各国高技术发展中战略竞争的热点，并成为世界各国新材料领域研发的重点。
近几年来，我国矿业发展迅猛，半自磨机及超大磨机已经成为发展必然趋势，5年前直径3-5米的矿业球磨机设备，现已跟不上现代矿业节能降耗、增加效益的发展需求，由于半自磨机实现破碎矿石功能强，产量高、成本低、员工劳动强度低，机械化程度高等特点，被新建矿业选矿项目工艺中广泛采用此设备，中信重工有限公司生产的直径10米以上大型半自磨机的问世，意味着我国矿业半自磨机技术进入国际先进水平行列；但是，随着国产半自磨机的问世，不仅半自磨机的主要备品备件抗磨材料年需求量在约50万吨，而且在30%的增长，国内外生产技术能力已远远满足不了半自磨机的发展，使用半自磨机的客户基本都依赖进口抗磨材料来解决，我们以中信公司投资的世界单体矿山最大的澳大利亚矿业为例，其半自磨机直径12米，年需求抗磨材料15万吨（亚洲最大的抗磨材料公司即安徽省凤形耐磨股份有限公司年产6万吨），使用我国市场上现有技术制造的抗磨损材料包括：
低铬合金磨球、高合金磨球等等，由于受制造技术水平的限制，我国现行生产技术满足不了半自磨机的用球的需要，主要原因是磨球的冲击力不够，破碎率超标。
先行的办法只能是采用淘汰的锻打球工艺锻打磨球来保证供应，锻打球虽然能够保证不破碎，但是硬度低，磨耗高，严重影响磨机的产出率及矿产品质量和用户的生产成本，使用效果极不理想，因此半自磨机的抗磨材料，无论是质量、还是产量是目前亟待解决的问题。
公司从半自磨机及大型球磨机市场需求出发，根据半自磨机的特点结合自身多年的抗磨损材料的研究经验，于2010年由清原满族自治县三方耐磨材料有限公司和中科院金属研究所合作研发，经过不断反复的实验，发明的半自磨机专用球，以获国家专利，能很好的使用在半自磨机和超大型球磨机上。
这是一项科技创新的重大突破，经公安部技术信息研究所查新为：
未见国内外相同或同类研究。
填补了国内外半自磨机使用铸球的空白，技术具有国际先进水平。
比锻打球的抗磨性提高了1-2倍、破碎率小于1%（国标是破碎率小于3%），降低了客户的生产成本，提高了经济效益，很好的保障了半自磨机及超大球磨机的运行，得到了用户高度赞誉。
为了更好的提高产品档次和产量，服务于半自磨机使用的抗磨材料，占领国内外市场，公司特进行规模生产技术突破，来满足市场需求。
二、与项目相关的国内外发展概况及市场需求分析
近几年来，我国矿业发展迅猛，半自磨机及超大球磨机已经成为发展必然趋势，5年前直径3-5米的矿业半自磨机设备，现已跟不上现代矿业节能降耗、增加效益的发展需求，新的工艺更新和大型半自磨机设备的发明，使矿业破碎工艺逐步走向运用先进的半自磨机来实现完成破碎功能任务，半自磨机以其产量大、能耗低、生产成本低等特点，广泛被业主采用，目前国内外的抗磨材料消耗约为1000万，而且以每年5%的速度增长，其中半自磨机磨球约为50万吨，且每年在20%的递增。
国内外抗磨材料行业未来几年面临良好发展机遇。
矿业工艺设备改造、老矿山的淘汰、新矿业的兴建，我国的城乡城市化、振兴东北、中部崛起等国策的制定，国家对高铁等基础设施的重点投入等，都对抗磨材料市场的培育起到了促进作用，抗磨材料的市场需求量将大大增加。
例如：
国内中铁资源有限公司在黑龙江省伊春市投资70亿，兴建一座钼矿，半自磨机是国内最大的，也是自主创新的半自磨机，领先世界先进水平，年需求量在10000吨,；中国黄金内蒙古矿业有限公司两台半自磨机年需求量在15000吨；中信股份有限公司在澳大利亚投资700亿，兴建一座赤铁矿，年需求量150000吨等等；国外蒙古国额尔登特铜矿半自磨机3台，年需求量在35000吨，必和必拓年需求量在10万吨等等，国内外还没有能够生产铸造磨球来满足半自磨机用球的生产技术，因此我公司的半自磨机专用球能够为用户提高台时产量，降低生产成本，节约电耗，减轻劳动强度的特点，会深受用户的欢迎，销售市场前景十分广阔。
三、主要攻关内容及技术路线（技术可行性分析）
1、项目总体技术方案及拟解决的关键技术问题
（1）项目的技术原理
半自磨机专用球，是冶金矿业半自磨机上研磨矿石的研磨介质，主要用于破碎矿石，由于矿业的飞速发展，诞生了直径超过8米以上的半自磨机的新鲜事物，冲击力较大，现行生产的国标铸造磨球，如低铬球、高铬球使用在该磨机上，会出现大量的破碎，故不能使用，目前客户基本使用锻打球，锻打球虽然破碎率较小，能够保证设备运行，但是不抗磨，添加球较多，用量就多，采购成本就高，客户添加球多了之后就影响客户台时的产量，增加了磨机的使用电能，严重影响了客户企业设备的使用功效和经济效益。
为了满足半自磨机磨球即抗磨、又不破碎的使用性能，本项目所依的技术原理，主要是以成熟的熔炼、成型、热处理技术为基础，以自主研发的专利技术即在合适的合金组合里面，降低碳含量，在钢水里面添加纳米合金变质剂和微量贵重金属元素，用合适的温度进行一系列热处理，使韧性和硬度达到技术要求的最佳结合，研制开发的一种高性能的半自磨机专用球，解决了传统锻打球价格高、不抗磨损的缺点，填补了半自磨机国际上没有制造铸造磨球的空白，此技术成熟可行。
（2）、拟解决的关键技术问题
a、目前半自磨机出现的问题：
本项目新技术的发明背景，是在矿业飞速发展，设备更新和新设备的诞生出现的新问题，如大型半自磨机使用铸造磨球破碎的新问题。
关键技术是铸造磨球使用在半自磨机上，不能破碎的同时又比锻打球抗磨50%，性价比优于锻打球50%以上，半自磨机，所谓“自磨”是所磨矿石作为磨矿介质在磨矿机中进行研磨，所谓“半自磨”则是在自磨基础上在磨矿机中添加6%～14%的磨球以弥补矿石作为介质的不足的研磨，故磨球在磨机里面空间变大，冲击力也就增大，磨球容易出现破碎的原因。
如目前市场上较好的铸造磨球低铬磨球和高铬磨球产品，像德兴铜矿，新上的半自磨机，在调试中，装载了自产的低铬球，其指标符合国家标准，其硬度HRC大于45°、冲击韧性值大于1.5J/cm²，装车后使用仅仅100小时，导致半自磨机高度摇摆，不能运行，经开仓检查破碎率超过了60%（见图片）。
为磨球事宜整个工程延迟了半年投产，之后德兴铜矿不得已上了空气锤设备，制造锻打球来使用；贵州澳企锦丰矿业有限公司新建金矿，上的是半自磨机，宁国一家磨球制造商称，国标高铬球，其硬度HRC大于58°、冲击韧性值大于2.5J/cm²，能够使用在半自磨机上，经过装车试验，研磨150小时之后，出矿量开始减少，研磨270小时后，磨机开始摆动越来严重，不得不停机检查，开仓检查后发现，磨球出现了大量破碎，经统计破碎率超过30%以上，给客户造成了重大损失。
目前半自磨机客户基本使用锻打球，锻打球虽然能够满足破碎要求，能够保证设备运行，但是客户的选矿生产成本高。
这是由于锻打球是用钢柸锻打而成，其提高硬度的合金含量几乎没有，碳含量不得超高1%，超过此指标，不能进行锻打锤炼，这种配方工艺因素的决定了钢柸材质的硬度不会高，锻打球虽然表面硬度能够达到HRC50°以上，但是由于含碳量太低，合金成分又不能满足淬火提高硬度的需要，故心部淬不上火，心部只有约HRC20°左右，平均硬度约在30°，故不抗磨，添加球较多，用量就多，采购成本就高，客户添加球多了之后就影响客户台时的产量，增加了磨机的使用电能。
b:
拟解决的关键技术问题：
如何解决半自磨机铸造磨球在使用中不破碎，并抗磨的关键技术，是本项目的技术核心所在。
本项目产品技术关键是降低了配方的含碳量，使用了纳米合金变质剂技术，添加到钢水里面之后，使硬度和韧性有了较大的提升，通过金相显微镜观察，比铬系磨球晶体明显细化，通过合适的温度正火、淬火、回火后金相观察，碳化物晶体较铬系组织致密，较锻打球基体碳化物组织致密提高70%，通过实验证明，我们很好的解决了能够使用在超大半自磨机上的铸造磨球。
经公安部科学技术信息研究所查询检索，结论如下：
国内外未见相同或同类研究。
达到国际先进水平，填补国际空白。
见附件
此项目技术成熟，公司又有经验丰富的管理团队，技术人员齐全，有成熟的生产操作工。
正值矿业行业新增半自磨机的发展趋势的大好时机，本项目且不需要办理许可认证。
我们有待解决的是尽早提高企业设备质量，完成生产技术，更好的服务于新产品的研发和生产。
四、现有工作基础和条件
清原满族自治县三方耐磨材料有限公司占地面积10000平方米，建筑面积6000平方米，拥有一座1300平的研发中心办公楼，现有设备100台套，研发设备10台套，其中生产装备有节能型变压器、节能型中频炉、冶金行吊、V法生产线、电阻炉、磨球机、抛光机等等。
研发设备有碳硫自动分析仪、红外线测温枪、炉前碳硅自动分析仪、分光仪、硬度计、手工铬、锰、硅、钼、镍、钒、钛、钨化验器械等。
在研发中，部分依托中国科学院金属研究所先进设备。
五、申请人基础条件（包括主要研究成果）
董事长、总经理：
xx，男，汉族，1968年3月生，上海复旦大学毕业，本科学历，工程师，中共党员，安徽省宁国市人，宁国市第一届“十大优秀创业青年”，辽宁省清原满族自治县第五界、第六届人大代表，辽宁省行业协会理事，曾在多个公司从事企业管理、技术研发等工作，自创立三方公司以来，组织研制了26项专利新技术，其中有：
半自磨机专用球，获得发明专利，
一种节能环保型余热再利用系统，
全自动热处理生产线，获得实用新型专利，
一种除尘器装置：
获得实用新型专利，
一种磨球检验装置，获得实用新型专利，
硅合金磨球，已申请发明专利，
自2005年由xx为首发起组建三方总公司以来，在短短的几年间，分别在全国创立6家子公司，获得了良好的经济效益。
在不但创业过程中积累了十分丰富的管理经验、研发经验、实践经验，其从事企业经营简历如下：
1995年6月-1999年10月：
安徽省宁国耐磨材料总厂销售部销售员；
1999年11月-2004年3月：
宁国市东方碾磨材料有限责任公司销售部经理；
2004年4月-2006年3月：
带领团队创立哈尔滨市三方耐磨材料有限公司，任法人代表；
2006年5月：
带领团队创建安徽省三方耐磨股份有限公司担任法人代表，兼董事长；
2012年5月：
卸任，任监事会主席；
2006年3月-2009年5月：
在辽宁省清原满族自治县创立清原自治县三方耐磨材料有限公司，任董事长；
2007年3月至今创立田阳三方耐磨材料有限公司，任董事长；
2007年度当选为辽宁清原满族自治县人大代表；
2012年6月至今担任清原满族自治县三方耐磨材料有限公司法人代表、董事长兼总经理、技术中心主任；
2009年9月至2012年6月在上海复旦大学材料学院脱产学习，获得本科学历；
2010年12月获得材料专业工程师职称；
公司在该同志的带领下，公司以“创科技创新来满足客户需求，创造同类产品的最佳效益和合作的快乐”为宗旨；以“优秀的传统文化和现代管理理念来培训员工，提高员工素养、进步、负责、创新”为理念，形成了一支具有活力的企业管理、产品研发、生产实施、财务分析和市场营销等组成的核心团队。
该同志具有良好的组织能力、领导能力，创新意识强烈，具有较强的研发能力和丰富的实践经验。
自创一套科学先进的管理模式和对行业独到的发展见解撰写的论文，曾获得辽宁省行业协会特等奖。
由于对用户的需求和对本行业制造技术工艺的了如指掌，在研发上，素质不仅表现在产品研发上，还表现在对制造设备的更新与研发上。
发明的半自磨机专用球、硅合金磨球填补国际空白，为用户提高产量，降低生产成本，提高企业效益做出了实质的工作；研发的自动热处理装置，该自动热处理设备在降低制造劳动强、提高制造产能、稳定产品质量上发挥了重大作用，对整个行业的发展起到积极的推进意义。
发明改造中频炉余热利用系统，整个行业推广的话，能为国家年节约上亿万的煤耗，为节能降耗做出有意义的事情。
在他领导下的三方耐磨公司现已成为抗磨行业企业里、发展最快的专业化抗磨材料企业，为行业的快速发展、为地方的经济发展做出了一份贡献。
着实是位创业型、创新型的企业家。
六、进度安排和实施方案（包括运行机制）
2013年1月至3月完成科研开始进行生产技术实施；
2013年4月至6月完成节能型中频炉3台套安装调试；
2013年7月至10月完成热处理生产流水线安装调试；
2013年11月至12月完成购置冷却塔、地磅、车床、光谱直读仪、金相显微镜；
2014年1月至6月开始半自磨机专用球生产技术成型研发试制；
2014年7月至10月开始半自磨机专用球生产技术热处理研发试制；
2014年底完成项目达产；
2015年5月项目验收。
七、预期成果和考核目标
本项目生产工艺技术创新之处在于：
生产工艺方法按照（半自磨机磨球专利，）生产，起优点：
1.填补大型半自磨机使用铸球的国际空白；
2、生产过程中，同比锻打球，能耗下降低30%，制造产量提高60%；
3.用户使用中，降低了成倍的采购成本，提高了出矿台时产量；
4、在合金配方里面添加了纳米合金变质剂，增加冲击韧性的同时增加硬度。
5、在合金材料配方里面，降低碳含量，添加微量贵金属材料，来提高硬度。
6、采用合适正火、淬火、回火的温度。
7、采用全自动热处理流水线生产，产量高、成本低，产品质量稳定。
8、半自磨机专用球机械性能如下表：
名称
性能
HRC硬度
≥52°
冲击韧性
6J/cm²
国家标准
由于是新产品，目前尚未制定国家标准
八、推广及应用前景
本项目产品目前主要客户群体是规模较大的中铁资源集团下面的国内矿和国外矿、中信泰富下面的国外矿，中国黄金集团下面的国内矿，如中铁资源有限公司的刚果（金）绿沙矿业，MKM矿业有限公司、中国黄金集团下面满洲里的乌山铜钼矿有限公司、中信泰富澳大利亚矿业有限公司等。
因此在市场上公司注重产品质量卓越的形象。
公司在经历了十年的发展后，对目标市场有了较深的了解，为集中优势力量，目前采用集中性营销策略，实施专业化研究推广，提高市场占有率。
一是，公司按照国内外经济区域合理设置营销区域，并在每个营销区域内发展代理商，以点带面，重点打造和培育区域市场；二是，加大技术宣传推广，举行行业技术推广会；三是，通过国际知名代理商的渠道积极拓展国际的市场业务。
在本公司产品进入市场前，国内外企业只能采购锻打球产品，但是客户使用成本高，能耗大，效能低。
本公司产品无论在性能上质量上还是价格方面，都得到了客户的一致认可，同时推进了行业技术的进步，因此本产品在市场的价值优势明显。
项目的实施成功是公司与客户双方共同的目标，客户利益是，提高生产效益，降低生产成本；公司则是要从本项目产品上获得利润，双方互信合作是重要的基石，公司提供高质量的产品时，也要提高技术咨询和优质的售后服务，以此为客户提供全程的优质服务。
九、经费概算及来源
本项目总投资900万元。
资金来源：
自筹750万元、申请省科技资金150万元。
总投资资金使用计划：
半自磨机专用球生产技术总投资资金使用明细表单位：
万元
序号
设备名称
数量（台/件）
单价
金额
1
高压节能环保型变频中频电炉（1吨）
3
29.7
89.1
2
ES全自动热处理生产线
1
375
375
3
冶金铸造起重机
3
15.5
46.5
4
车床
1
5
5
5
冷却塔
1
3.4
3.4
6
地磅（100吨）
1
8
8
7
模具
350
0.16
56
8
破损机
1
5
5
9
自动碳硫分析仪（电脑型）
1
4
4
10
金相显微镜（电脑型）
1
3
3
11
斯派克直读光谱仪
1
38
38
12
燃料动力费
55
13
人员工资
28
14
原材料及辅助材料费
174
15
调研培训费
4
16
鉴定验收费
6
合计
900
其中申请省科技发展资金用途
序号
名称
金额（万元）
1
原材料加工试制费（部分能源材料）
77
2
自动碳硫分析仪（电脑型）
4
3
金相显微镜（电脑型）
3
4
调研培训费
4
5
模具
56
6
鉴定验收费
6
合计
十、合作单位基本情况
中科院金属所是我国重要的材料科学研究基地，是综合性研究所，基础研究瞄准国际前沿，应用研究面向国防和国民经济重大工程。
金属所在材料研制、工艺开发和性能评价方面具有综合优势。
目前已经成为重型企业技术开发重要合作伙伴。
金属所材料科学国家实验室和先进材料研发中心为本项目提供了研究保障，浑南园区为中试和工程化技术开发提供了场地和设施保障。
金属所在热加工领域具有雄厚的科研基础，已建成小型可视化热加工平台。
十年来，组建了包括两名院士在内60余人的热加工模拟研究部，进行了大型铸锻焊件和复杂结构件的关键技术开发。
先后获得国家、科学院、省市和骨干企业的重大项目支持，为企业提供多项关键技术图纸。
2007年可视化热加工技术获得辽宁省技术发明一等奖，2008年，中科院金属所可视化热加工技术被科技部授予国家首批技术转移示范中心，2009年获中科院杰出科技成就奖，2010年获中国技术市场协会金桥奖，2012年获国家科技进步二等奖。
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