纳米碳酸钙项目可研报告.doc

可 行 性 研 究 报 告 工程名称：九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸 钙生产线建设工程 工程代号：231 河南建筑材料研究设计院 2004 年 10 月 院 长： 杨孝治 主 管 副 院 长： 范金山 总 工 程 师： 邓 超 副 总 工 程 师： 张仲乾 工 程 总 设 计 师： 孔德强 编 写 人 员 孔德强 张 冰 刘 冬 陈娟玲 高国防 李忠文 高瑞永 储 峰 目目 录录 1. 总论总论.1 1.1 概况 .1 1.2 建设规模及产品品种 .2 1.3 项目背景 .2 1.4 项目研究的依据 .2 1.5 研究范围和工作过程 .2 1.6 可行性研究报告编制原则与指导思想 .3 1.7 建厂条件 .4 1.8 技术方案的选择 .7 1.9 工程设计特点 .9 1.10 项目主要技术经济指标10 1.11 结论与建议12 2. 市场分析及预测市场分析及预测.13 2.1 我国纳米碳酸钙工业发展的现状 .13 2.2 纳米碳酸钙发展趋势 .15 2.3 河南省纳米碳酸钙工业发展的现状 .16 2.4 市场需求分析 .17 2.5 市场分析结论 .20 3. 石灰石资源石灰石资源.21 3.1 概况 .21 3.2 矿山交通位置 .21 3.3 矿山储量情况 .21 4. 生产工艺生产工艺.23 4.1 工艺设计原则23 4.2 工艺设计条件23 4.3 物料平衡表23 4.4 各种物料存储方式、储存量及储期24 4.5 主要生产车间设备能力及工作制度25 4.6 主要设备选型25 4.7 工艺流程简介26 4.8 生产工艺设计的特点30 5. 总图运输总图运输.31 5.1 概况31 5.2 总体设计31 5.3 工厂总平面布置31 5.4 竖向设计及雨水排除32 5.5 土方工程32 5.6 交通运输32 5.7 绿化设计32 5.8 总图主要技术经济指标33 6. 电气及生产过程自动化电气及生产过程自动化.34 6.1 电气34 6.2 生产过程自动化36 6.3 通讯38 7. 给水、排水及消防给水、排水及消防.39 7.1 设计范围39 7.2 用水量39 7.3 水源及水质40 7.4 给水系统40 7.5 排水系统41 7.6 计量与检测41 7.7 管网敷设41 8. 通风及空调通风及空调.42 8.1 气象条件42 8.2 通风42 8.3 空气调节42 9. 建筑结构建筑结构.43 9.1 建筑设计43 9.2 结构44 10.新技术新技术.47 11.节能与资源综合利用节能与资源综合利用.48 11.1 节约能源48 11.2 资源综合利用49 12.机械修理机械修理.50 12.1 设计原则与规范50 12.2 装备水平50 12.3 辅助设施50 13.环境保护环境保护.51 13.1 环境保护设计的依据 .51 13.2 主要工艺及污染物概述 .52 13.3 工程设计控制污染措施 .54 13.4 绿化 .55 13.5 环境管理及监测机构、环保投资 .55 13.6 环境影响分析 .55 14.职业安全与卫生职业安全与卫生.57 14.1 设计依据及标准 .57 14.2 本工程的地理位置 .57 14.3 生产过程中职业危害因素的分析 .57 14.4 本工程对各种危害因素采取的主要防范措施 .58 14.5 职业安全卫生机构 .59 15.组织机构及劳动定员组织机构及劳动定员.60 15.1 组织机构 .60 15.2 劳动定员 .60 15.3 劳动生产率 .60 15.4 职工培训 .60 16.建设进度的建议建设进度的建议.63 17.投资估算投资估算.65 17.1 编制说明 .65 17.2 编制依据 .65 17.3 投资估算表 .66 18.财务评价财务评价.68 18.1 概述 .68 18.2 项目总投资及资金筹措 .68 18.3 产品总成本费用测算 .69 18.4 财务评价 .70 18.5 不确定性分析 .72 18.6 评价结论 .72 18.7 财务评价附表 .73 附件附件 1. 委托书 2. 审查批准河南省焦作市回头山石灰石矿区详细勘查地质报告决 议书 3. 审查批准河南省焦作市交口石灰石矿区详细勘查地质报告决议 书 附图附图 （1）区域位置图 （2）总平面布置图 （3）工艺流程图 （4）配电系统图 （5）给水排水系统图 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 -1- 河南建筑材料研究设计院 1. 总论总论 1.1 概况 九里山乡隶属于焦作市马村区人民政府，位于焦作市城区东部距市区 16km，是焦作的东大门。全乡总面积 50km2，辖 22 个行政村，共有人口 2.2 万人，现有耕地面积 5 万亩。 九里山乡资源丰富，条件优越，境内有五大国有煤矿及冯营、演马两 大电厂，辖区内蕴藏有丰富的煤、石灰石、铁等资源。电力条件得天独厚， 地下水资源丰富易取，国家重点工程“南水北调”线路横贯该乡东西。 九里山乡位于东经 113，北纬 35，气候属于典型的暖温带大陆性 季风气候，季相分明，农业发达，物产丰富，全乡农业主产小麦、玉米， 是我省优质粮食生产基地。工业产品以水泥、陶瓷、耐火材料、冶金为主。 原材料就地取材，资源丰富，该乡具有都市的繁华，又不失乡村风韵，素 有本地“小港台”之称和“东方明珠”之美誉。 九里山乡有着良好的建厂条件，交通便利，公路、铁路四通八达。距 省会郑州 80km。南临焦（作）郑（州）高速公路，西临焦（作）晋（城） 高速公路，东临京（北京）珠（海）高速公路。 九里山乡有一个坚强的领导核心，团结奋进的领导班子和一支素质较 高的技术人员和职工队伍。多年来积累了丰富的兴办工业、基建和生产管 理经验，可以用在新建纳米碳酸钙生产线上。所有这些均为加快项目建设 速度，在较短的时间内达标达产提供了可靠保证。 1.1.1 项目名称、负责人 项目名称： 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程 项目负责人：杨晓剑 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 河南建筑材料研究设计院 -2- 1.1.2 资金来源 自筹 40，银行贷款 60。 1.2 建设规模及产品品种 1.2.1 建设规模 建设一条 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线，年产纳米碳酸钙 6000t。 1.2.2 产品品种 以1530nm为主，并可根据市场要求调节产品品种。 1.3 项目背景 焦作市马村区九里山乡人民政府为充分发挥当地资源优势，走工业强 乡的发展之路，通过对国内多家技术中心、生产企业和市场情况调查，决 定以高新技术产业为突破口，使本乡工业化迈上一个新台阶，拟兴建 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线。 1.4 项目研究的依据 (1) 九里山乡人民政府委托书 (2) 九里山人民政府提供的基础资料 1.5 研究范围和工作过程 1.5.1 研究范围 本可行性研究的范围包括自原料进厂至纳米碳酸钙成品包装发货的整 条纳米碳酸钙生产线。可行性研究报告涉及的专业包括原料、总图运输、 工艺、环保、动力、电气、自动化、给排水、建筑、结构、工程经济、技 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 -3- 河南建筑材料研究设计院 术经济等。 1.5.2 工作过程 河南建筑材料研究设计院受九里山乡人民政府之邀，派出该项目工程 组，在乡有关领导的陪同下考察了石灰石矿山、厂址等，双方就项目的分 工、主要方案设想、要求等进行了深入探讨并达成了共识。在可行性研究 报告编制过程中，按照河南建筑材料研究设计院质量手册规定的要求， 由总设计师编制工程开工报告，明确研究依据、范围、原则、要求等。各 专业人员在研究过程中对主要方案满足业主要求，符合开工报告规定等方 面进行了单专业及综合的设计审核。 1.6 可行性研究报告编制原则与指导思想 (1)坚持“客观、公正、科学、可靠”的原则，真实、全面地反映项目 的有利和不利因素，提出可供业主决策的建议，为国家有关部门审批项目 提供可靠的依据。 (2) 严格贯彻执行有关环保、劳动安全、工业卫生、计量、消防等方 面的标准，吸取国内同类工厂环境保护的成功经验，采用先进、成熟、可 靠的环保技术装备，将工厂建设成为花园式工厂。 (3) 贯彻“生产可靠、技术先进、节省投资、提高效益”的设计指导 方针。以生产可靠为前提，采用先进可靠的生产工艺和装备，以保证生产 线连续稳定生产，降低产品成本，取得较好的经济效益。 (4) 采用先进、可靠的技术和设备，主机设备立足国内，在确保生产 稳定可靠基础上降低设备投资。 (5) 提倡技术先进，尽可能采用先进的工艺配置、自动控制等技术方 案。 (6) 工艺方案、总图布置在满足生产要求的前提下，充分考虑少占土 地，力求紧凑、合理，节约投资。 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 河南建筑材料研究设计院 -4- (7) 采用超重法碳化工艺，提高生产稳定性。 (8) 重视节能，采用节能工艺过程和节能机电设备。 (9) 在满足生产和环保要求的前提下，设备尽可能露天布置，优化建 筑结构设计，降低土建工程造价。 (10) 采用先进、可靠的 dcs集散式计算机控制系统，以达到高效、节能、 稳定生产、优化控制的目的，最大程度地减少操作岗位定员，降低成本。 1.7 建厂条件 1.7.1 原、燃材料资源 1.7.1.1 石灰石矿山 石灰石采自于两处矿山，即回头山水泥灰岩矿和交口水泥灰岩矿。储 量分别为 14154 万 t 和 4307.1 万 t，质量满足生产要求。民采民运汽车进 厂。 1.7.1.2 燃料 本项目拟采用山西泽洲县的焦碳，数量及质量均可以满足生产要求。 汽车运输进厂。 1.7.2 电源 本项目总装机容量约 800kw，计算负荷约 560kw，焦作市供电局九里 山乡农电管理站承诺保证为该项目提供电力供应，确保生产需要。 1.7.3 供排水 该地区地下水蕴藏丰富，补给条件良好。本项目建成后生产、生活日 用水量为 396m3/d，其中生产用水量 356m3/d，生活用水量 30m3/d。本项目 生产、生活、消防用水采用地下水，完全可满足生产、生活需要，水质亦 符合饮用水和工业用水标准。 1.7.3.1 水源 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 -5- 河南建筑材料研究设计院 排水系统采用雨水和生产、生活污水分流制排水系统。生产用水主要 为冷却循环水，外排量极少，一般不含其他有毒物质，对环境影响不大， 生活污水经化粪池处理后外排，水质符合有关环保法规要求。 1.7.4 供汽 本工程用汽量 91.2t/d，压力 1.3mpa。蒸汽由焦煤集团冯营自备电厂 供给。 1.7.5 建设厂址 本工程拟建厂址位于焦作市马庄村九里山乡境内，距离焦（作）辉 （县）公路、武（陟）陵（川）公路均不足 1km。 1.7.6 交通运输 焦作市地处河南省西北部，北依太行山与山西省接壤，南与郑州市、 洛阳市相连，东与新乡市为邻。距郑州市区约 80km，距新郑国际机场约 100km，距首都北京约 600km。 1.7.6.1 公路 拟建厂址位于焦作市城区东部，距市区约 16km。南临焦（作）郑 （州）高速公路，西临焦（作）晋（城）高速公路，东临京（北京）珠 （海）高速公路。焦（作）辉（县）公路从厂址西 1km 处通过。公路运输 条件便利。 1.7.6.2 铁路 焦（作）太（原）铁路、焦（作）枝（城）铁路、焦（作）新（乡） 铁路、侯（马）月（山）铁路在此交汇。焦枝铁路从厂址南边通过，厂址 距焦枝铁路待王编组站约 6km, 距焦作货站马村铁路专用线约 5km。铁路 运输条件便利 1.7.3.2 排水 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 河南建筑材料研究设计院 -6- 1.7.7 地震烈度 根据焦作市地震局对“方庄一带地震烈度意见” ，在修武至焦作一带 近 300 年发生过一次破坏性地震，震中烈度为 7 度。近几十年来，没有发 生过大于 4 度的地震，但是，在山西临汾发生高强度地震时曾影响到本地 区。根据地震活动分析，豫北地区为存在发生中强地震的危险性。因此， 在工程设计时按 7 度设防。 1.7.8 气象条件 年平均温度： 16.0 极端最高温度：39.6 极端最低温度：7.9 平均大气压力：1003.4hpa 极端最高大气压力： 1028.5 hpa 极端最低大气压力： 983.0 hpa 年平均降雨量： 401.3mm 日最大降雨量： 58.0mm 年主导风向： ene 10 分钟最大风速： 10.0m/s 1.7.9 环境保护 该项目建成投产后，对环境产生的影响主要是粉尘、噪音和废水。为 减少其对环境的污染，设计中将严格遵守国家和地方的环境保护法规，贯 彻环保设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产的“三同时”政策。 针对本项目几种主要的环境污染物，本项目设计采取了有针对性的综合防 治措施，将工程污染控制在尽可能小的范围内。全厂环保设施配套齐全， 环保设计与工程设计同时进行。 本项目建成后新生产线各种污染物的排放不但能达到国家标准，而且 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 -7- 河南建筑材料研究设计院 将远低于国家标准规定的限值。在产生粉尘的煅烧系统、装运系统以及物 料转运点均设置了性能可靠、收尘效率高的收尘器，确保粉尘排放指标达 到工业炉窑大气污染物排放标准（gb9078199）二级标准及 大气污染物综合排放标准（gb162971996）二级 标准的要求。 对产生噪声的设备如空压机、风机等，在设计中通过采用加装消声器 或设置隔音值班室等措施，最大限度的降低噪声对生产岗位操作工人及周 围环境的危害，以达到城市区域环境噪声标准 （gb309693） 和工业企业厂界噪声标准 （gb123481234990）的要求。 本项目生产用水采用循环系统，仅有少量生产废水和生活污水外排， 外排量很少，这部分废水经污水处理达到国家污水综合排放标准 （gb89781996）后与生产废水一起排出厂外。 1.8 技术方案的选择 1.8.1 概述 纳米碳酸钙仍属化合法生产的轻质碳酸钙。传统的轻质碳酸钙生产， 是将精制的石灰石原料煅烧，得到氧化钙和窑气二氧化碳；消化氧化钙， 并将生成的悬乳液氢氧化钙在高剪力作用下粉碎，多级悬液分离，除去颗 粒和杂质，得到一定浓度的精制氢氧化钙悬乳液。通入二氧化碳气体，加 入适当的添加剂控制晶型，碳化至终点，得到要求晶型的碳酸钙乳液。进 行脱水、干燥、表面处理，最后得到所要求得碳酸钙产品。 目前，纳米碳酸钙的工业化生产工艺主要有：间歇鼓泡碳化法、连续 喷雾碳化法、超重力碳化法。 1.8.1.1 间歇鼓泡碳化法 在湿法碳酸钙的生产中，大多采用传统的间歇鼓泡碳化法。生产纳米 碳酸钙是在生产轻质碳酸钙的基础上，改变碳化工艺（加入添加剂、既结 晶控制剂）控制晶型和粒径，沉淀（加沉淀剂）后经分离、干燥、粉碎、 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 河南建筑材料研究设计院 -8- 包装，制得不同晶型、颗粒均匀的纳米级碳酸钙。 间歇鼓泡碳化法工艺投资较少、操作简单；但生产效率低，气液接触差， 碳化时间长，工艺上对碳酸钙晶型不易控制，产品一次成形颗粒大，粒径 粗且不均匀，易在反应中产生包裹现象，最终导致产品反碱，影响产品质 量。 1.8.1.2 连续喷雾碳化法 与间歇碳化法相比，连续喷雾碳化法工艺适应于规模化生产，生产能 力大且生产效率高，碳化时间短，产品晶型、粒度容易控制，可制得优质 稳定的纳米碳酸钙产品。 喷雾碳化法一般采用两段或三段连续碳化工艺，即石灰乳经第一碳化 塔碳化得到反应混合液，然后喷入第二段碳化塔制得最终产品，或再喷入 第三段碳化塔碳化得到最终产品。由于碳化过程分段进行，因此可对晶体 的成核和生长过程分段控制，从而控制晶体的粒径、晶型。根据需要，控 制适宜的喷雾液滴大小、氢氧化钙浓度、碳化塔内的气液比、反应温度、 各段的碳化率等条件，即可制得不同晶型的纳米碳酸钙产品。 1.8.1.3 超重力碳化法 超重力技术起源于 1976 年的太空试验。在太空微重力状态下，化工 分离单元操作无法完成，从而引发超重力技术的研发，并在 1980 年得到 充分发展。超重力技术产生的离心加速度不仅可以比重力加速度大 23 个数量级，而且可以调节。利用离心力场不仅使化工单元操作在太空成为 可能，而且可以大大提高化工单元操作效率。 将超重力技术应用于纳米碳酸钙的生产使这一生产过程发生了革命性 变化。高速旋转的填料将氢氧化钙溶液剪切成细微的液滴、液丝和液膜， 强大的离心力使碳酸钙微粒一旦形成就迅速脱离氢氧化钙溶液，无法继续 长大，同时氢氧化钙溶液和二氧化碳气体的接触面积大大增加并迅速更新， 使反应速度大大提高。 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 -9- 河南建筑材料研究设计院 1.8.2 技术方案选择 通过上述对国内外纳米碳酸钙生产工艺的对比分析，本项目拟选择由 北京化工大学超重力中心研制开发的具有国际领先水平的超重力碳化法生 产工艺，生产纳米碳酸钙。 超重力技术生产纳米碳酸钙具有以下优点：（1）产品平均粒径小， 可制得平均粒径为 1530nm 的超细碳酸钙；（2）产品粒度分布范围窄； （3）产品质量稳定；（4）反应速度快；（5）反应器体积小；（6）易于 操作，从开机到稳定生产一般不超过 1min；（7）不需要使用晶体生长抑 制剂，产品质量稳定、生产效率高，生产成本大幅度降低。 该生产工艺是理想的纳米碳酸钙生产工艺。 1.9 工程设计特点 本工程设计力求工艺流程简洁、顺畅，择优选择先进、成熟、可靠的 技术和装备，技术方案充分考虑了当地的原料资源和自然条件。具有以下 特点： (1) 充分重视生产线的先进性、可靠性及经济性，设备选型立足国产 化。 (2) 采用申克定量给料机计量石灰石和焦碳，提高计量精度，保证石 灰煅烧的稳定性。 (3) 采用机械化立窑煅烧石灰，减少劳动强度，提高生产率，有利于 环境保护。 (4) 采用超重力碳化工艺生产纳米碳酸钙，具有产品粒度小、分布范 围窄、颗粒均齐，反应时间短、生产效率高、设备能力大等优点。 (5) 采用先进、可靠的 dcs 集散式计算机控制系统，自动化水平高， 以达到高效、节能、稳定生产、优化控制等目的，并可减少操作岗位定员， 降低生产成本。 综上所述，本工程设计具有技术先进可靠、劳动生产率高、生产成本 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 河南建筑材料研究设计院 -10- 低、经济效益、环境效益、社会效益好的特点。 1.10 项目主要技术经济指标 主要技术经济指标见表 11。 表 11 主要技术经济指标汇总表 序 号名 称单 位 指 标备 注 1建设规模 纳米碳酸钙t/a6000 2产品品种 1530nmt/a6000 3生产方法超重力碳化法 4主要设备 4.1石灰窑 有效容积：50m3 投石量：35t/d台1 4.2消化反应器 12m3石灰乳/h 套1 4.3碳化反应器 液体流量：250m3/h台2 气体流量：1500 m3/h 4.4压榨式过滤机 150m2台1 4.5干燥器 0.9t/h套1 4.6包装机 台1 5装机容量kw800 6年耗电量kwh360104 7用水量m3/d 7.1生产用水m3/d6384其中循环用水 量为6038 7.2生活用水m3/d30 7.3循环水利用率%95 8总平面图指标 8.1厂区占地面积ha6.0 8.2建构筑物占地面积m24980 8.3建筑系数%8.3 8.4场地利用系数%54.3 8.5围墙长度m970 9焦碳消耗t/a540 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 -11- 河南建筑材料研究设计院 10劳动定员人70 10.1管理人员人14 10.2生产工人人56 11劳动生产率 11.1全员t /人a85.71 11.2生产工人t /人a107.14 12投资 12.1总投资万元2984.99 其中： 建设投资2938.10 铺底流动资金万元46.89 12.2建设投资构成 a.建筑工程费万元609.5020.74% b.设备购置费万元1534.5052.23% c.安装工程费万元217.627.41% d.其它费用万元389.7213.26% e.基本预备费万元137.574.68% f.动态费用万元49.191.68% 13单位产品指标 13.1建设投资元/t4896.83 13.2综合成本元/t2353.29 13.3综合电耗kwh/t600.00 14企业经济指标 14.1年销售收入万元3000.00正常达产年 14.2年销售税金及附加万元323.26正常达产年 14.3年总成本费用万元1404.91生产期平均 14.4年利润总额万元1255.09生产期平均 14.5年所得税万元364.73生产期平均 14.6年税后利润万元890.35生产期平均 14.7财务内部收益率：税前%45.24 税后%36.65 14.8投资回收期：税前a3.29含建设期 税后a3.68含建设期 14.9财务净现值：税前万元 5265.43 ic=12% 税后万元 3411.39 ic=12% 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 河南建筑材料研究设计院 -12- 14.10投资利税率% 50.67 生产期平均 14.11投资利润率% 40.56 生产期平均 1.11 结论与建议 (1) 本项目的实施，符合国家大力发展高科技产业的战略方针。对于 充分利用当地优质原料及充足的能源、人力资源、便利的交通条件，以高 科技产业为突破口，带动本地区经济迈向新台阶将起到积极的示范效应。 (2) 本项目各种原、燃料、建设场地、供水、供电条件优越，交通较 便利，建厂条件可以满足本项目实施的需要。 (3) 本项目将采用先进、可靠、经济、合理的技术方案，能确保项目 投产后的高效运行，实现理想的经济效益和社会效益。 (4) 本项目总投资估算 2984.99 万元。项目的资本金落实，其它资金 基本落实。 (5) 项目业主在工业项目建设、生产管理等方面有一定的经验，拥有 一支生产技术和企业管理水平高的队伍，可以使本项目在较短的时间内建 成，较快实现达标达产，从而尽早获得应有效益。 (6) 本项目有比较理想的经济效益指标，项目所得税前全投资财务内 部收益率为 45.24%；项目所得税前全投资回收期为 3.29 年，项目的实施 可使企业获得良好的经济效益。 综上所述，建议有关主管部门尽快批准本可行性研究报告，以便进一 步开展工作，推进本项目早日实施，尽早发挥本项目的社会效益和经济效 益。 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 -13- 河南建筑材料研究设计院 2. 市场分析及预测市场分析及预测 2.1 我国纳米碳酸钙工业发展的现状 纳米技术的研究和应用在中国尚处在起步阶段，可以产业化的只有为 数不多的几个品种，其中纳米碳酸钙是最具有代表性的产品。纳米粉体材 料的制造与应用是纳米科技的一个重要分支，对于改造中国传统的粉末工 业，促进产品更新换代，提高产品附加值，推动相关制造业的发展起到十 分重要的作用。 我国碳酸钙年生产能力约400万t，实际产量约300万t，绝大部分为普 通轻质碳酸钙，平均粒径在5.5m以下的产品约占总量的10。1999年后， 我国纳米碳酸钙生产有了显著提高，年生产能力为10000t，占碳酸钙总产 量的1；至2002年底纳米碳酸钙年生产能力达到48000t。我国主要纳米碳 酸钙企业生产情况详见表21。 我国的超细碳酸钙产品是从1990年初广东恩平化工实业有限公司和辽 宁本溪助剂厂先后从日本各引进了一条超细碳酸钙生产线后开始的，可生 产56种晶型，主要用于塑料行业。上海华明超细碳酸钙有限公司将 3000t/a超细碳酸钙扩大至8000t/a，产品获国家级新产品奖，并通过 iso9002质量认证。山西兰花科技创业股份有限公司采用华东理工大学的 技术在建成7000t/a 生产装置产销状况良好的情下双方合资又建设了 16000t/a的新装置。安徽铜陵化工集团公司与中科院合肥分院固体物理研 究所合作开发的纳米碳酸钙技术于2000年6月通过了安徽省科委的中试鉴 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 河南建筑材料研究设计院 -14- 定，2001年已实现工业化生产。北京密云碳酸钙厂采用天津化工研究院的 技术生产纳米碳酸钙，但只能生产普通油墨的产品。 20世纪90年代初，我国生产的超细化活性碳酸钙总体上质量较差，主 要表现在两方面：一是平均粒度较大，产品主要平均粒度为150500m 二是产品粒度分布较宽，因而在质量上逊色于平均粒度相同但分布较窄的 进口产品。 表21 我国主要纳米碳酸钙企业生产情况 序 号 生产厂家技术来源生产能 力(k t/a) 产品规格 (nm) 主要用途投产时间 （年） 日本白石公司15 80100高档塑料制品19971广东恩平化工有限 公司 北京化工大学3 1530轿车漆、高档油墨、高 档卫生巾、高级橡胶制 品 2000 2北京密云碳酸钙厂天津化工研究 院 3 80120普通油墨1997 7 80100高档塑料制品19983山西兰花科技创业 有限公司 华东理工大学 15 80100高档塑料制品2001 4内蒙古蒙西高新股 份公司 北京化工大学3 1530轿车漆、高档油墨、高 档卫生巾、高级橡胶制 品 2001 5安徽铜陵化工集团中科院合肥分 院 3 80100高档塑料制品2001 3 5080高档塑料、橡胶制品20016上海华明超细碳酸 钙公司 华东理工大学 5 5080高档塑料、橡胶制品2002 7重庆松山化工厂5 80120高档塑料制品、卫生纸2002 8北京化工建材厂3 3050涂料、油墨2002 9山西芮城华新有限 公司 北京化工大学10 1530涂料、油墨、高档塑料2002 10安徽巢东纳米材料 科技 股份公司 北京化工大学101530轿车漆、高档油墨、高 档卫生巾、高级橡胶制 品 2002 11河南科力新材料股 份有限公司 152004 北京化工大学陈建峰教授发明的超重力法生产纳米碳酸钙技术，已建 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 -15- 河南建筑材料研究设计院 成3000t/a、10000t/a 纳米碳酸钙工业生产线。该技术的发明和产业化的成 功，使我国在该领域从技术产品进口国转变为技术出口国，具有显著的经 济效益和国际影响性。目前，该技术已转让给新加坡纳米材料科技公司等 多家单位。预计到2005年，我国纳米碳酸钙的生产及出口将有大幅度增长。 华东理工大学国家超细粉体工程研究中心在超细碳酸钙产业化方面亦处于 国内领先水平，生产工艺为釡式搅拌加晶型控制剂碳化工艺，除在上海建 有7000t/a示范生产线外，还与山西合资建设30000t/a生产基地，产品包括 橡塑钙、涂料钙、油墨钙、造纸钙等，质量稳定，可替代进口产品。 2.2 纳米碳酸钙发展趋势 2.2.1 走集团化、规模化、专业化发展道路 1993 年，我国 200 家碳酸钙生产厂家，碳酸钙年产量约 70 万 t。到 2001 年碳酸钙生产厂家减少到 150 多家，减幅达 25，而碳酸钙产量却 提高到 100 万 t，增长 30。 我国碳酸钙生产企业数量多、规模小、技术水平低，想在激烈的国际 竞争中立足和发展，企业间兼并重组以求壮大实力在所难免。因此，必须 从组织上、体制上打破条块分割、政企不分的格局，组建一批如山西兰花、 广东恩平、安徽铜陵等以资产经营为纽带，原料、技术、产品、销售一体 化的跨地区、跨部门、一致跨国的大公司，促进纳米碳酸钙企业化、专业 化的话发展。 进入 21 世纪后，广东省嘉维化工实业有限公司投资 38 亿元人民币， 建成占地 300 亩、拥有有技术开发中心、质检中心和信息中心，生产自动 化程度居业界领先地位的现代化纳米碳酸钙生产基地。产量从年产 3 万 t 到 4.5 万 t 再到 7.5 万 t、9 万 t，实现跳跃式发展。该公司年产 9 万 t 纳米 碳酸钙的生产规模，纳米碳酸钙产销量居全球之首，进入世界级纳米碳酸 钙专业制造商行列。凭借过去对生产制备、工艺流程控制和产品检测的丰 富实践经验，该公司根据产品的生产特点、技术要求和检测条件，在较为 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 河南建筑材料研究设计院 -16- 先进的“碳化法”合成技术的基础上，成功地将原来需几小时才可完成的 碳化时间缩短为只需几十分钟，并引入表面改性等高新技术，制备出粒径 为 4080nm 的纳米活性碳酸钙，这标志着我国纳米碳酸钙企业在规模化 方面迈出了可喜的步伐。 2.2.2 向超细化、改性化、功能化的发展方向 我国改革开放以来，碳酸钙的用量越来越大，国内纳米碳酸钙的研究 整体上有较大进展，纳米碳酸钙产品越来越细化。宁夏华西西隆降解塑料 制品有限公司利用高填充碳酸钙，成功研制出生物降解膜。清华大学在研 究高填充 pp/caco3复合材料方面获得了突破性进展。吉化公司研究院与 四川联合大学共同开发研制了无机填料表面处理剂，特别适合碳酸钙的表 面处理，具有高效、低价等特点。 2.2.3 成为 21 世纪新的经济增长点 自 1984 年德国萨尔兰大学的 gleiter 以及美国阿贡实验室的 siegel 相 继成功的制得了纯物质的纳米细粉，从而使纳米材料进入一个新的阶段。 纳米材料研究是目前国内外材料科学的一个热点，其相应发展起来的纳米 技术被公认为是 21 世纪最具有发展前途的技术。 我国已将新材料领域纳入国家重点支持的范畴，在今后相当长时期内， 新材料工业将成为我国经济发展新的增长点，这将为我国纳米碳酸钙产业 提供广阔的发展空间。 2.3 河南省纳米碳酸钙工业发展的现状 河南省纳米碳酸钙工业发展总体滞后，高水平规模化生产企业较少， 近期发展相对较快，河南科力新材料股份有限公司规划建设 10 万 t/a 纳米 碳酸钙生产基地一期工程 1.5 万 t/a 已建成投产，为我省纳米碳酸钙工业开 创了一个新局面，相对于河南省经济总量及发展速度，现有纳米碳酸钙生 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 -17- 河南建筑材料研究设计院 产能力远远满足不了本省需求，其市场空间巨大。 2.4 市场需求分析 2.4.1 市场定位 由于纳米碳酸钙产品技术含量高、附加值大、应用领域广，其市场 前景非常广阔。因此，本项目立足于本省市场，面向全国市场同时积极 开拓国际市场。 2.4.2 应用领域 2.4.2.1 在造纸工业中的应用 改革开放后，我国造纸工业生产和消费发展很快，1998 年全国纸和纸 板的产量超过 2800 万 t，居世界第三位。纳米碳酸钙目前主要用于特殊纸 制品，如女性用卫生巾、婴儿用尿不湿及高级印刷纸等。纳米活性碳酸钙 作为造纸填料具有以下优点：高避光性、高亮度、高膨胀性，可提高纸制 品的白度和避光性; 能使造纸厂使用更多填料而少用纸浆，大幅度降低原 材料成本；粒度细小、均匀、对纸机的磨损小，并使生产的纸制品更加均 匀、平整；吸油值高，能提高彩色纸的颜料牢固性。 对于光泽好的高级印刷用纸中所用碳酸钙以0.10.5m 的范围为好。 最近研究表明，经特殊包覆处理的微细碳酸钙比普通碳酸钙的光泽、不透 明性、油墨吸水性都好，因此，纳米碳酸钙亦可用于各种包装纸。 2.4.2.2 在印刷油墨中的应用 印刷油墨市场要求高功能性碳酸钙，用于油墨产品中体现出优异的分 散性和透明性、极好的光泽和遮盖力、优异的油墨吸收性和易干燥性。纳 米碳酸钙在树脂性油墨中作油墨填料，除起到一般油墨填料的作用外，与 传统油墨填料相比，还具有以下优点：稳定性好、光泽度高、不影响印刷 油墨的干燥性能、适应性强。纳米碳酸钙用在油墨中，一般应经过活化处 理，晶型为球形或立方形。 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 河南建筑材料研究设计院 -18- 2.4.2.3 在塑料中的应用 对塑料来说，普通碳酸钙能起到填充剂作用。碳酸钙在塑料中可增加 塑料体积，降低生产成本，提高塑料的尺寸稳定性、硬度和刚性，改善塑 料的加工性能，提高耐热性，改进塑料的散光性。塑料行业要求的碳酸钙 平均粒径一般在 0.10.5m。纳米碳酸钙主要应用于高档塑料制品。使用 纳米碳酸钙应经过表面改性提高分散性，以提高其与塑料高分子之间的相 容性和亲合力，进而提高抗撕裂强度等力学性能。例如，用于汽车内部密 封件的 pvc 增塑溶胶加入 70nm 的纳米碳酸钙后，可改善塑料母性的流变 性，提高其成型性。纳米碳酸钙作为相对廉价的纳米材料对材料的缺口冲 击强度和无缺口冲击强度的增韧效果十分明显，也可提高材料的抗弯曲强 度和弯曲弹性模量、热变形温度和尺寸稳定性，同时还赋予塑料滞热性。 目前纳米碳酸钙应用技术最成熟的行业就是塑料工业。 2.4.2.4 在涂料工业中的应用 纳米碳酸钙作为颜料填充剂最有开发潜力，在涂料工业中具有细腻、 均匀、白度高、光学性能好等优点。纳米级碳酸钙具有空间位阻效应，在 制漆中能使配方中密度较大的立德粉悬浮，起防止沉降作用。制漆后，漆 膜白度增加，光泽高，透明、稳定、快干等， 而遮盖力却不降低，这一 性能使其在涂料工业中被大量推广应用。 2.4.2.5 在橡胶工业中的应用 碳酸钙是橡胶工业中用量很大的填料，橡胶工业也是纳米碳酸钙的主 要应用市场之一，在日本占纳米碳酸钙市场销量的 46.6。碳酸钙大量填 充在橡胶制品中，可以增加产品的体积，从而节约昂贵的天然橡胶及合成 橡胶，降低橡胶制品的成本。应用纳米碳酸钙作为橡胶补强剂，使得橡胶 易混炼、易分散、易混合，橡胶压边柔软，其硫化胶伸长率、抗撕裂性能、 抗压缩变形和耐屈扰性能，都比添加一般碳酸钙的橡胶制品高。纳米碳酸 钙其主要性能指标均超过半补强碳黑，可取代白碳黑、立德粉，具有良好 的经济效益。 2.4.2.6 在其他行业中的应用 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 -19- 河南建筑材料研究设计院 纳米碳酸钙产品用于食品、饲料工业中，可作为补钙剂，增加活性钙 含量。用于化妆品中，由于其纯度高，白度好，粒度细，可以替代钛白粉。 2.4.3 市场前景 国家经贸委于 2003 年发布的近期工业行业发展导向中提出，今 后中国将加强纳米材料应用开发，尽快成为世界纳米生产和应用的大国和 强国。企业的努力和政策的导向，都为把中国打造成为纳米碳酸钙制造与 应用强国提供了可能。 目前，碳酸钙行业总生产能力达 400 万 ta，其中，沉淀碳酸钙 300 万 t年，重质碳酸钙 100 万 t年。每个省市区都有沉淀碳酸钙生产厂家。 但统计结果显示，具有一定技术附加值的沉淀碳酸钙在产品结构中仅占 7.7，而高附加值的品种更是凤毛麟角，不足总产量的 5。近年来，工 程技术的发展，推动着碳酸钙产品向专业化、精细化和高附加值方向发展， 大大拓展了纳米碳酸钙应用领域，也为纳米碳酸钙行业发展创造了新的市 场机遇。 据有关预测，未来几年间，纳米碳酸钙在发达国家的消费量将以年均 10的速度增长，2005 年消费量将达到 70 万 t 以上。在国内市场上，仅 在化工建材行业，随着中国化学建材质量新标准的实施，塑料管材、塑钢 门窗等塑料制品对强度等性能的要求将大大提高，对纳米碳酸钙的需求也 将迅速增长。 纳米碳酸钙在中国产业化后，应用市场有了进一步拓宽，每年进口近 10 万 t（包括纳米、亚纳米）碳酸钙产品，30用于橡胶制品，30用于 塑料制品，20用于造纸，20用于涂料及其他制品。这一消耗比例与国 际消费基本相当。由于我国纳米碳酸钙产业化速度尚未跟上，所以限制了 其应用范围，同时又表现为进口呈上升趋势。近几年我国进口纳米碳酸钙 以超过 20的速度增长，预计到 2005 年纳米碳酸钙国内需求量将超过 30 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 河南建筑材料研究设计院 -20- 万 t，其中纳米级碳酸钙还需要进口约 810 万 t。随着我国对橡胶、塑料、 造纸、涂料、油墨等行业产品质量的要求不断提高，普通碳酸钙的市场将 逐步萎缩，纳米碳酸钙消费市场将会快速增长。 2.5 市场分析结论 综上所述，纳米碳酸钙不仅现在属于短缺产品，而且随着其产品质量 的提高，生产成本的不断下降，新的应用领域的开拓，未来将具有更为广 阔的市场空间。因此，本项目的产品有着较为广阔的市场前景，结合九里 山乡丰富的资源优势、便利的交通运输条件、良好的投资环境，该项目的 建设是非常必要的。 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 -21- 河南建筑材料研究设计院 3. 石灰石资源石灰石资源 3.1 概况 石灰石采自于两处矿山，即回头山水泥灰岩矿和交口水泥灰岩矿。 回头山水泥灰岩矿区由河南省地矿局地质二队于 1984 年 6 月完成矿 区详细勘探地质工作，河南省矿产储量委员会于 1986 年 5 月以“豫储字 1986（06）号”文审查批准（见附件） 。 交口水泥灰岩矿区由河南省地矿局地质二队于 1987 年 2 月完成了矿 区详细勘探地质工作，河南省矿产储量委员会于 1987 年 5 月以“豫储决 字（1987）07 号”文审查批准（见附件） 。 3.2 矿山交通位置 回头山水泥灰岩矿位于河南省焦作市修武县方庄乡与岸上乡交界处。 西南至焦作市中心 25km，距项目所在地约 8km，交通方便。 交口水泥灰岩矿区位于焦作市北约 6km 的交口村北，市区有公路直达 矿区，交通方便。矿区处在太行山南麓的低山丘陵区，东南至焦作市约 3km，距项目所地在约 10km。 3.3 矿山储量情况 回头山矿区： 报告提交表内水泥灰岩储量：b 级 5131.2 万 t。c 级 8816.8 万 t。d 级 206.2 万 t，b+c+d 级 14154 万 t。 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 河南建筑材料研究设计院 -22- 交口矿区： 报告提交表内水泥灰岩储量：b 级 1480 万 t，c 级 2353.2 万 t，d 级 473.9 万 t。b+c+d 级为 4307.1 万 t。 初步考虑采用回头山石灰石矿，由于年用矿石量不足一万 t，可精选 采矿点，确保矿石 caco3含量97，以满足生产纳米碳酸钙对矿石品位 的要求。 采用民采民运汽车进厂。 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 -23- 河南建筑材料研究设计院 4. 生产工艺生产工艺 4.1 工艺设计原则 基本设计原则是：生产可靠、技术先进、经济合理。 （1）生产可靠：工程设计在吸取国内外设计及生产经验的基础上，从工 艺布置、设备选型到原燃料的处理上认真推敲，以保证生产线较高的运转 率，实现按期投产，短期内达标达产。 （2） 技术先进：主要工艺技术及装备采用中国国内成熟先进的技术和装 备。 （3）经济合理：在工艺选型、总图布置、结构形式的选择上精心优化， 降低土建投资份额。 4.2 工艺设计条件 （1） 本工程拟建一条 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线，年产 1530nm 纳米碳酸钙 6000t。 （2）原、燃料及成品运输方式： 石灰石 ：块状，汽车运输进厂 焦碳：块状，汽车运输进厂 纳米碳酸钙：粉状，袋装汽车运输出厂 （3）燃料焦碳热值：28521.24kj/kg。 （4）碳化系统年运转天数：333 天，8000 小时。 4.3 物料平衡表 根据同类生产线生产实际情况物料消耗定额见表 41 九里山 6000t/a 超重法纳米碳酸钙生产线建设工程可行性研究报告 河南建筑材料研究设计院 -24- 表 41 物料消耗定额表 序号项目消耗指标年消耗量 1石灰石1.4t/t8400t 2焦碳0.09t/t540t 3表面活化剂0.08t/t480t 4纳米碳酸钙1t/t6000t 5蒸汽（1.3mpa）4t/t24000t 6电600kwh/t360 万 kwh 7水20.89t/t125333t 物料平衡表见表 42 表 42 物料平衡表 消耗量(干基)t序 号 项目消耗指标 t/t小时日月年 1石灰石1.41.0525.27568400t 2焦碳0.090.06751.6248.6540t 3表面活化剂0.080.061.4443.2480t 4纳米碳酸钙10.75185406000t 4.4 各种物料存储方式、储存量及储期 各种物料的储存方式、储