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以巴基斯坦油砂蒸馏热解法制取活性纳米碳酸钙及混凝土

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以巴基斯坦油砂蒸馏热解法制取年产量 吨活性纳米碳酸钙及混凝土掺合料第一章 项目提出的背景和必要性我国碳酸钙行业,从 20 世纪 30 年代起就开始兴起,最早主要是生产氧化钙、氢氧化钙等产品,进入 80 年代后,由于改革开放,技术引进,表面活化技术成为碳酸钙行业一个全新的领域,用活性剂进行表面处理已成为各企业炙手可热的技术,随着有机材料技术的进步,碳酸钙不仅起到体质填充剂的作用,而且具有对材料进行补强和改性的功能,市场出现了超细活性碳酸钙产品;直至 80 年代末 90 年代初,纳米材料及纳米技术的出现,纳米沉淀碳酸钙技术进入了一个快速发展的时期;进入 21 世纪后碳酸钙行业,在国外技术和资本的影响下,正逐步和国际接轨,这也是市场经济发展的必然规律,企业规模大型化、产品系列化、品质高档化和应用专业化已成为近期行业发展的主流趋势。引进技术将与传统技术进行竞争融合,使碳酸钙工业的技术更加丰富,应用市场更加广阔。 一、产品分类 碳酸钙按制造工艺的不同主要分为两大类。一类是直接用天然碳酸钙(方解石)进行多级粉碎,分级后得到的产品,称为重质碳酸钙或天然碳酸钙,简称重钙。另一类是通过化学沉淀的方法将石灰石经过煅烧,加水消化,加二氧化碳碳化,再经过过滤和干燥得到的产品,称为沉淀碳酸钙或轻质碳酸钙,简称轻钙。普通碳酸钙是指普通的轻钙和重钙,其颗粒表面未经表面活性包覆处理,一般粒径在 1上,沉降体积小于 g,重钙是指 800 目以下的产品。活性碳酸钙是指碳酸钙颗粒表面经过表面活性剂包覆处理后的产品。超细碳酸钙,多指 下的沉淀碳酸钙,也称为纳米碳酸钙或纳米级碳酸钙。而重钙产品一般都以目数表示其产品等级或直接用产品粒径分布范围表示。二、产品标准中华人民共和国化工行业标准(2776-1996)表:工业超细活性碳酸钙、工业超细碳酸钙要求项   目 指              标工业超细活性碳酸钙 工业超细碳酸钙优等品 一级品 合格品 一等品 合格品氧化钙(量/%≥量/%≤≤ e)含量/%≤ 发物含量/%≤ 100g/L 悬浮液) ≥ 90 85 90比表面积(m2/g)≥ 26 18 18 18 18密度(g/00g)≤28 60 80燃烧减量/% 胶、塑料、油墨、造纸、化妆品等方面。该产品从一出现就表现出旺盛的市场需求。用于橡胶制品所表现出的补强功能,使其成为价格昂贵的白炭黑的替代产品;用作无机增强材料可大改善制品的使用效能和外观性能;在造纸行业用该产品可以降低纸张价格并能满足涂布纸张的性能要求;在卷烟纸中也适量添加可控制纸张燃烧度;由于该产品的这些优良性能,该产品已成为国内外争相开发和生产的新材料。碳酸钙是用量最大、使用范围最广泛的一种无机填充剂。主要用于涂料、橡胶、塑料、胶黏剂、油墨、造纸、化妆品、医药等方面。而纳米碳酸钙由于粒子的超细化,其晶体结构和表面电子结构发生了变化,产生了普通碳酸钙所不能具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应,在磁性、光热阻和熔点等方面与常规材料相比显示出优越性能。(1)涂料在涂料应用方面,该产品用作功能填料或白色颜料,主要用于日用涂料、汽车漆、涂改液等,作为颜料填充剂,具有细腻、均匀、白度高、光泽高等优点,涂料中被大量推广使用。(2)橡胶在橡胶制品方面,该产品除了具有普通碳酸钙的填充功能外,还能改善橡胶的加工性能,改进硫经济橡胶的性能,具有补强功能,可以及部分替代白岩黑和钛白粉等价格较高的白色填充剂。(3)塑料该产品在塑料制品中是无机增强、增韧材料。其主要的作用有:增加塑料体积、降低产品成本;提高塑料的稳定性、硬度和刚性、耐热性;改善加工性能和其他特殊性能。并且粒径越小,粒度越均匀,改善效果越好。(4)造纸在造纸工业中,随着造纸工艺过程中的施胶技术由酸性施胶向中性施胶转变,为碳酸钙的应用提供了一个巨大的潜在市场。该产品用于高级铜板纸中,由于其分散性能好、白度高、对光的散射性好,使添加后的纸张有较高的松密度,良好的可塑性柔软性,纸张表面细腻,可改善油墨的确吸收性并提高保留率。用在高档卫生用纸中,可以增加产品的韧性、吸水性和白度,使用起来更加安全、卫生。(5)其他行业在高档油墨中,该产品代替微米级碳酸钙,可以提高油墨附着力,适于高速印刷。此外,在医药和化妆品方面的应用正在得到大量使用,如一些补钙药品、牙膏等。综上所述,由于纳米活性碳酸碳酸钙所具有的这些传统碳酸钙产品无法比拟的优越性能,使其应用前景极为广阔。第二章 市场预测一、国内市场据统计,2011 年全国碳酸钙年生产量 550 万吨,其中活性钙 60 万吨,超细和纳米钙 21 万吨。国内 300 多家沉淀钙生产厂家主要集中在:河北、山东、江苏、浙江、四川、广东、广西、福建、江西、河南等地。近年来开发的超细碳酸钙,活性碳酸钙等新规格,新品种的产品,因其产品颗粒的粒径小,表面活性高,用给填料的填充量大,并且具有一定的补强作用,使其产品的应用领域更广。但目前国内超细活性钙生产企业尚未形成规模,仅广东恩平化工有限公司,北京化工建材厂,湖南大乘资氮集团公司,上海华明高科技集团公司等多家企业生产超细钙,年总产量在 5 万吨以上。目前国内橡胶行业是轻钙的最大用户,占轻钙总产量的 40%左右,预计轻钙在橡胶行业用量的增长率约 10%。涂料、建筑等行业用轻钙占总量的 30%左右,由于国家一直在大力实施安居工程,预计该行业消费轻钙将增长 14%左右。塑料行业,用轻钙占总量的 15%左右,轻钙添加在塑料中可增加塑料体积,降低产品成本,提高塑料制品的尺寸稳定性,硬度和刚性,改善塑料的加工性能,目前在 品的生产加工中,少量使用轻钙可提高 品的拉伸强度。轻钙的品质,除由天然碳酸钙的品位决定外,其煅烧等化学反应条件及分级细度也是十分重要的因素,超细活性钙的出现会更大比例的应用塑料各种产品中去。油墨、牙膏等行业轻钙占其总量的 5%以上,随超细活性钙的开发和系列化产品的应用,该行业其轻钙的用量必得大幅度增加。造纸工业是国内碳酸钙最具有开发潜力的应用领域。用轻钙作造纸填料,可提高纸品白度和蔽光性,可使造纸厂减少纸浆用量,大幅降低生产成本。在沿海开发开放地区,许多新建扩建的大中型中外造纸企业已采用中性工艺,与之配套随着这些行业的发展,轻钙用量将稳定增长,市场前景乐观,目前国内造纸用轻钙用量占轻钙总产量的 10%左右,预测该行业消费轻钙将增长 10%以上。综观国内轻钙市场,以上海为中心的江苏、浙江沿海经济发达地区,橡胶、塑料、油墨、造纸加工制品制造业水平较高,对轻钙的需求较大且质量要求高,主要需求超细钙、超微细钙,造纸专用碳酸钙等高附加值碳酸钙。另外,浙江、杭州、宁波、江苏、苏州、镇江等地,广东、深圳、东莞等地,塑料加工,玩具生产业发达,对轻钙需求较大,主要是普通碳酸钙和活性碳酸钙,对橡胶用超细钙、油墨用超细钙也有一定的要求。不同行业对轻钙产品的要求不同,因此轻钙产品必将朝系列化,特细高档化的方向发展。近几年,英国、西班牙、日本、台湾等国家和地区的碳酸钙生产商纷纷看好我国市场,在广东、江苏、安徽、浙江等省相连建起一些年产2-5 万吨超细钙的独资或合资企业。其中英国瓷土公司已在安徽建设了年产 2万吨的造纸超细碳酸钙生产厂,并准备在宁波再建一套 5 万吨/年的生产装置。瑞土的有关公司也派专家来我国考察碳酸钙原料矿的情况,探讨与我国合作的可能性。我国碳酸钙市场对国外公司的吸引力由此可见一斑,同时也显示了超细轻质碳酸钙在我国有着广阔的发展前景。据无机盐工业协会碳酸盐分会 2010 年统计,国内已建、在建和立项的超细或纳米碳酸钙企业超过 18 家,总设计规模超过 25 万吨,目前我国对纳米级超细活性轻钙的需求量预计每年以 15%的增力比率增长。由此可见市场潜力之巨大。 重质碳酸钙工业作为非金属矿工业的一个分支,在我国发展迅猛,已成为非金属矿工业的重要产业,据中国非金属矿协会碳酸钙专委会统计,目前我国碳酸钙生产加工企业近千家,其中具有一定规模的重质碳酸钙企业 400 余家,生产能力为 400 万吨左右,我国碳酸钙产品的开发生产虽然起步晚,但发展很快,2002 年重钙产量仅 37 万吨,到 2011 年近 520 万吨,年均递增率 32%左右。在造纸、塑料、橡胶、电缆、油漆和涂料的几大应用领域内,目前仍有较大比例是采用轻细钙粉。我国 2006 年, 倍,随着相关行业的发展,到 2012 年全重钙与轻钙的比例将达到 6-7倍,重钙代替轻钙部分市场的关键是超细和活性化。传统生产方式所生产出的重钙产品粒径范围主要是 400-600 目(如雷蒙磨系流) ,有关情报资料预测,我国重钙粉的消耗量将以 800 目-2200 目的需求量增长最快,如塑料行业,聚乙烯薄膜、聚氯乙烯等塑料制品中使用的超细活性重钙,对其粒径及粒径分布要求严格,比例增长大,市场潜力大。到 2012 年底国内超细重钙的总需求量将达到 68 万吨左右,较 2000 年增长 106%,预测 2015 年国内超细重钙的需求量将达到 105 万吨,较 2000 年增长 2、附国内市场及消费去向情况表(轻钙重钙之合量)单位:万吨年份 塑料 造纸 涂料 橡胶 饲料 电线电费 油漆 油墨 陶瓷 其他 合计2007 220 101 68 52 52 18 16 6 6 28 5672008 240 131 75 58 57 20 18 7 8 32 6462009 280 190 85 62 63 24 20 8 9 38 7792010 360 243 8 22 10 12 40 00 290 180 83 93 31 25 12 14 50 1178二、与国际市场综合对比及我国碳酸钙进出口贸易分析据报道全世界碳酸钙总生产能力已达 4500 万吨,其中轻钙已达 830 万吨,重钙为 3700 万吨;全球碳酸钙总产量约 2920 万吨,其中轻钙 650 万吨,重钙2270 万吨;全球碳酸钙总消费量为 2850 万吨。目前,北美重钙产量约 550 万吨,造纸用重钙约 130 万吨,约占北美重钙消费总量的 24%;北美造纸用轻钙约 260 万吨,约占北美轻钙消费总量的90%。西欧造纸用重钙约 603 万吨、轻钙约 255 万吨,约占西欧轻钙总消费量的 50%。而我国造纸碳酸钙的消费量仅 120 多万吨,仅占碳酸钙总消费量很小部分。由此可看出,我国造纸工业将是碳酸钙最大的潜在市场。 近几年来,我国造纸工业以 8%~10%的年增长率(与我国 长率相当)高速发展,10 年间产量增长了一倍。我国重钙在造纸中的消费量呈现快速增长,年均增长率在 30%以上。预计在未来 5~10 年,造纸用重钙仍将保持高速增长态势,5 年后用量将接近现在塑料的消费量,10 年后(可能用不了 10 年)造纸业将成为碳酸钙的最大市场。我国碳酸钙生产企业与国外相比,在生产规模、产品系列化和专用化等方面差距明显。我国碳酸钙的发展有 6 个特点:(1)发展速度在世界各国名列首位;(2)产品质量和品种有较大的提高;(3)在生产技术上由单纯的干法粉碎发展到干法研磨,气流粉碎和湿法研磨等干、湿法技术全面发展;(4)在研磨设备上从无到有,从有到精,基本解决了干法及湿法研磨设备国产化,已形成专业化生产设备厂,为重质碳酸钙发展打下良好基础;(5)国内科研院所,如清华大学、国家非矿工程技术研究中心等先后成立粉体技术研究与开发机构,成果显著;(6)海外国家或地区的一些公司看准我国国内重质碳酸钙市场,纷纷来中国搞合资或独资公司生产产品,或推销研磨设备与技术,加速了我国重质碳酸钙工业的发展。 我国碳酸钙产品,从生产总量上来看供需基本平衡,尚有部分出口,但从产品结构上看,中低档产品供过于求,高档产品供应不足,尚需靠进口解决。近几年我国碳酸钙进口量一直居高不下,每年进口量 7 万~10 万吨,用汇2000 万美元左右。我国出口碳酸钙的平均单价只有进口产品单价的1/3~1/4。这从一个侧面说明,我国碳酸钙市场有诱人之处。我国碳酸钙进口中,大量是造纸用的微细研磨碳酸钙(即 ,以及微细超细活性轻钙。从进口地区分析,我国碳酸钙进口量大的省市依次为广东、江苏、山东、福建、浙江和上海市,其碳酸钙产品基本是用于造纸。随着世界造纸工业的复苏及碳酸钙工业的技术进步,在今后一段时期,对碳酸钙的需求将不断上升。在过去的 5 年里,北美对 需求年增长率达到7%。在我国,随着外商投资的一批大型、特大型造纸厂在沿海一带建成投产,标志着我国造纸用碳酸钙应用进入新的阶段。三、市场价格现状预测我国目前纳米(活性)碳酸钙产品价格为:1800、市场竞争力、产品销售预测由于国内市场发展较快,而国外市场虽有需要,考虑运距较远。产品质轻而体积大,一般出口台湾和东南亚地区。因此,本项目主要立足国内市场,国内市场需用较多的地区主要集中在长三角和珠江三角,因此,项目建在广东省,可以减去长途运费,具有很好效益,有很大优势。第三章 生产规模与工艺技术方案一、生产规模活性纳米轻质碳酸钙,产量为 吨/年 二、产品规格本项目碳酸钙产品质量执行工业超细活性碳酸钙标准,具体指标如下:外观 白色 白度 ≥95 平均粒径 0表面积 ㎡/g ≥22吸油值 g/100g ≦38三、工艺技术方案巴基斯坦油砂热解法制取活性纳米碳酸钙是先用热解的方法直接将油砂中碳酸钙提取出来,热解时产生的气体作为燃料气使用。再以提取出的碳酸钙为原料,在立窑中经 1400℃煅烧生成氧化钙(石灰)和二氧化碳,石灰加水消化、净化生成氢氧化钙悬浮液。经悬液分离器分级后制成精乳;窑气中的 洗净化除尘后送入碳化塔内碳化。将精制后的石灰乳通过风冷,加水调节剂所需浓度,再经冷冻降温至所需工艺要求,由泵送入碳化塔内,通入 碳化反应至 等于 7 时停止碳化,送入表面处理工序,经表面处理后,用压滤机脱水,经干燥、包装即得到活性纳米碳酸钙成品。活性纳米碳酸钙生产核心工序是碳化反应,产品技术要求高,传统工艺生产法弊端很多,影响质量和产量,而二次碳化线性工艺是指 H)2乳液即使不添加晶形控制剂,也可制备出粒径为 15碳酸钙。且反应过程控制因素少,易重复,产品粒度可调。此外,该工艺采用大流量循环反应,物料在反应器外进行冷却等措施,具有反应时间短,生产效率高,单台设备的生产能力大优点。鉴于该碳化工艺的技术先进性及其产品性能的优越性,本项目拟采用该工艺方案生产纳米(活性)碳酸钙产品。碳酸钙在煅燃过程有 3%-5%未完全反应,在石灰中以胆石存在,在石灰筛选过程中经工艺设备处理后排出,经粉磨后可全部回收做为掺合料用于生产水泥。巴基斯坦油砂热解法制取碳酸钙和溶剂油的原理流程四、主要设备选择根据工艺技术方案和产品生产规模,本工程拟采用主要设备型号及规格如下表:序号 设备名称 设备型号 规格 数量1 煅烧立窑 混合型 130m³ 1 套2 消化机 6000 Q=20h 1 台3 空压机 0 立方米 4 套4 表面处理系统 夹套搅拌釜 V=30m³ 4 套5 冷冻机 0 万卞 1 台干燥、粉磨碳酸钙500℃氧化钙碳酸钙1400℃500℃溶剂油粉磨混凝土掺合料油砂消化、碳化 活性纳米碳酸钙6 压滤机 000 A=120㎡ 2 台7 带式干燥机 ×24 1 套8 破碎机 100kg/h 2 套9 包装机 =150、辅助原料的用量及来源本项目煅烧工段生产的窑气经净化处理后,的含量、窑气的质量和气量都能够满足碳化工艺的要求,因此,气的供应可以依靠本装置煅烧工段生产的窑气来解决。本项目所需燃物为块煤,块煤年耗量约为 7000 吨,到厂价约 500 元/吨。其他辅助原料如改性剂等化学品用量不大,可以就近在本地或从附近的化工市场购买,因此供应能满足需求。第七章 总投资概算 目总投资估算 本项目总投资包括固定资产投资、流动资金和备用资金及前期费用、试车费,共计:1713 万元。 固定资产总投资包括厂房、土建、设备、管道、电器等投资,共计 1318 万元。 其中厂房及土建项目投资 384 万元。 设备、管道、电器等投资    934 万元。 流动资金    330 万元。 备用金   50 万元。 前期费用及试车费   15 万元。 房、基础等土建投资 厂房建设一览表 序号 厂房项目 建设面积/工程造价/ 金额/万元 备注 1 造灰车间 600 400 24 2 消化车间 600 400 24 3 碳化、活化 1200 400 48 4 干燥车间 1200 400 48 5 成品库 2000 400 80 6 货场硬化 2000 400 80 7 重钙车间 2000 400 80 合计: 9600 384 投资概算 总投资概算一览表 序号 项目名称 单位 数量 金额/ 万元 备注 1 主体设备 套 1 854 2 高低压电器等 套 1 60 3 管道材料费 1 20 4 厂房建设费 1 384 5 前期用 1 10 其中:一个月库存 200 万元,石灰石和煤占约100 万元,备件占约 30 万元。 6 试车费用 1 5 7 流动资金 1 330 8 备用金 1 50 合计: 1713 第八章 项目成本、销售收入估算 产成本估算 成本估算 序号 原料名称称 单位 单价/ 元 单耗 成本/元 年耗量/吨 总金额/万元 备注 1 石灰石 t 20 0 45000 90 2 无烟煤 t 600 4 2700 162 3 烟煤 t 500 5 3300 165 4 电 00 56 3000000 168 5 水 T 5 12 450000 36 6 包装袋 个 0 10 300000 15 超细活性轻钙可变成本 217 636 7 石灰石 t 20 1 20 20000 40 8 电 40 800000 包装袋 个 0 10 200000 10 超细活性重钙可变成本 0 工资 1 修理费用 10 50 12 销售费用 15 75 10 年计提 13 折旧费用 27 14 财务费用 率按 6%计 15 管理费用 10 50 不含税固定成本 计: 目销售收入 超细活性轻质碳酸钙:3 万吨×500 元/T=1500 万元 超细活性重质碳酸钙:2 万吨×500 元/T=1000 万元 合计:2500 万元
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