年产2万吨特材冶炼灰渣综合利用工程建设可行性研究报告

1、三门峡神源镓业有限公司每年二万吨特材冶炼灰渣综合利用工程大遽T匕H带宛谟计院惠州光亚灣滸惶 目 录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 第1章总论11.1 项目名称及承办单位 11.2可行性研究报告编制单位11.3编制依据和范围11.4项目提出的背景21.5项目实施的意义31.6项目承办单位31.7项目基本情况3 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 第2章 项目背景与市场分析 62.1项目背景62.2项目产品的生产现状与市场分析 7 HYPERLINK l bookmark6

2、 o Current Document 第3章项目技术情况93.1灰渣的处理技术概况93.2金属傢的生产技术概况 103.3硫酸铝钾的生产技术概况103.4本项目的湿法清洁浸出技术简述 11 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 第4章项目选择与建设条件 124.1建设规模与产品方案 124.2项目场址与建设条件 124.3基础设施条件14 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第5章工程技术方案 155.1生产工艺的设计原则 155.2项目组成155.3生产工艺165.4主要生产设备185.5物料平衡计

3、算195.6与现有氧化铝厂提傢生产方法的比较 205.7项目技术优越性 21 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第6章 总图运输与公用辅助工程 226.1总图布置226.2土建工程236.3公用工程246.4消防设计277节能、节水317.1设计依据317.2节能原则317.3节能措施综述 317.4节水措施337.5节能管理337.6设备节能管理33 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 第8章环境保护348.1设计依据348.2施工期348.3运营期358.4绿化358.5环境管理及环境监测计划

4、35 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 第9章 组织机构与劳动定员 379.1企业管理组织379.2劳动定员379.3工作制度379.4劳动生产制379.5企业管理389.6保密制度38第10章职业安全卫生与消防3910.1设计依据3910.2生产过程中危害因素处置 3910.3职业安全卫生措施4010.4预期效果及建议4110.5 消防42 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 第11章投资估算及资金筹措 4311.1投资估算 4311.2资金筹措44 HYPERLINK l bookmark22

5、 o Current Document 第12章项目预期目标4512.1预期技术指标 4512.2经济效益4512.3社会效益 45 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 第13章经济评价4613.1评价依据4613.2费用与效益估算 4613.3财务分析4813.4不确定性分析 4913.5财务评价结论 5013.6项目实施风险评价 50附图：总平面布置图第1章总论1.1项目名称及承办单位1.1.1项目名称项目名称：特材冶炼灰渣综合利用工程主要产品：金属傢、硫酸铝钾、白炭黑（二氧化硅）生产规模：2万吨废渣/年1.1.2项目承办单位及法人代表项目承

6、办单位：三门峡神源镓业有限公司法人代表：任卫东1.1.3项目拟建地点三门峡市产业集聚区三门峡神源镓业厂区1.2可行性研究报告编制单位编制单位：大连化工研究设计院证书编号：工咨甲207200700051.3编制依据和范围1.3.1依据1、项目承办单位编制本项目可行性研究报告的委托书；2、中华人民共和国循环经济促进法；3、中华人民共和国清洁生产促进法；4、国家发展改革委关于印发“十二五”资源综合利用指导意见和大宗固体废物综合利用实施方案的通知（发改环资20112919号）；5、 关于发布实施促进产业结构调整暂行规定的决定（国发200540 号）；6关于加快推进产能过剩行业结构调整的通知（国发200

7、611号）；7、国务院关于印发有色金属产业调整和振兴规划的通知（国发200914 号）；8、 河南省人民政府关于印发河南省有色金属产业调整振兴规划的通知（豫 政200973 号）；9、中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要。1.3.2范围根据国家对建设项目可行性研究报告的工作范围和深度规定，本可行性研究 报告对项目建设的概况、建设的必要性、建设条件和厂址方案、工程分析、清洁 生产、技术方案、工程设计、环境保护与安全卫生、生产组织与劳动定员、项目 管理与实施进度、工程招标与投标方案、投资估算与资金筹措、经济评价、工程 效益等方面进行了分析论证，为项目的决策和建设提供依据。1.4项目

8、提出的背景十余年来，国内棕刚玉产量大幅度增长，大量未处理烟灰无组织排放，造成 较严重粉尘环境污染。近年来在国家相继出台各项环境保护的法律法规后，各棕 刚玉生产企业均配建烟尘收集设备，但至今大部分企业仍然将收集后的烟尘作为 工业垃圾倒置，造成环境污染。根据棕刚玉生产原料的不同，其烟尘中含有0.15-0.2%的傢、10-15%的钾、50% 左右的二氧化硅以及20-30%的氧化铝。近年来傢的市场需求大幅增涨，同时，钾 是我国短缺资源，也有很大的市场需求。本项目处理此烟尘具有显著的经济效益 和社会效益，在国家重点进行产业结构调整的背景下，本项目工业化符合国家资 源综合利用、节能减排等清洁生产技术研发的

9、指导方向。中科院过程研究所近年来专注于化工和湿法冶金行业的清洁生产技术的研究 与开发，并取得了一些核心技术，其中含镓特材烟尘的综合利用清洁生产技术， 在试验室获得重大突破性成功，利用该项创新技术，可以实现特材烟尘中傢、钾 等资源的高效清洁利用，为我国冶金烟尘废弃物的资源化利用提出了一条新的工 艺路线。1.5项目实施的意义1、 为我国棕刚玉烟尘的资源化利用开辟了新的方法。 该工程项目成功实施后, 棕刚玉烟尘可以得到高效利用，镓的综合回收率均达到 80鸠上，余渣主要是二氧 化硅，可用于提取超细白炭黑（二氧化硅）。2、近年来国家对工业粉尘污染防治技术的研究高度重视，该项目实施成功， 可以冶金烟尘废弃

10、物的资源化利用提供新的事例。同时，拓展了我国镓、钾的资 源。1.6项目承办单位三门峡神源镓业有限公司是一家为处理三门峡区域众多的棕刚玉生产企业排 放的大量烟尘于2011年11月成立的民营股份制新公司。公司位于三门峡市产业集 聚区。该公司团队由具有丰富工业企业管理与清洁冶金技术生产经验的团队组成。 该公司秉承循环经济理念，走资源综合利用之路，充分利用废弃灰渣，将环保产 业链延伸到冶金材料领域。1.7项目基本情况1.7.1项目建设的必要性棕刚玉是一种重要的工业原材料。它是普通磨料的主要品种，在磨料、磨具 和磨削工业中一直处于量大面广的地位。由于棕刚玉具有熔点高以及化学稳定性、 热稳定性和高温稳定性

11、高等多种优良特性，因而也被广泛用于冶金、化工、建材、 轻工、交通及耐火材料等非磨削领域。国外一些工业发达国家，棕刚玉的非磨 削用量已经超过了磨削用量 我国棕刚玉的年产量约50万吨，主要集中在贵州、河 南、山东等铝土矿产地，其中贵州的年产量占全国年产量的35%左右。棕刚玉是以高铝钒土为原料，以优质无烟煤和铁屑为配料，在电弧炉内经 2000C高温冶炼而成的。在高温冶炼过程中，烟气排放量很大，而且烟尘浓度高。 如在一台7500kvA的电弧炉的生产过程中，如果没有收尘处理，贝U排放的烟尘浓度 在1500mg/m以上.是国家规定排放标准100mg/m的15倍。大量高浓度烟尘的排 三门峡神源镓业有限公司每

12、年二万吨特材冶炼灰渣综合利用工程大遽T匕H硏宛谟计院電州光亚縛滸惶 放，对生态环境造成严重危害。因此，国外棕刚玉冶炼炉均设除尘系统。我国新 建的大型棕刚玉冶炼炉也设计了除尘系统，一些原未安装除尘系统的老企业也在 逐步安装除尘系统。随着除尘系统投人运行，大量烟尘的收集及堆放将给工厂造 成新的危害。因而，棕刚玉烟尘回收并实现其综合回收利用，有着重要的经济价 值和保护生态环境的意义。我国棕刚玉主要生产企业近200家，主要位于高品位铝土矿资源较丰富的河南 省、山西省与贵州省。其中河南省即有 140余家，拥有从120010000kVA不同功 率的冶炼炉200余台，年产能约为200万吨以上，占全国的66%

13、以上，达到全球产 能的40%。河南成为名符其实的棕刚玉生产大省。同时，河南省的棕刚玉生产企 业主要位于三门峡，以及登封及伊川地区，因此在三门峡地区建设棕刚玉烟尘综 合利用工程项目，对解决其环境污染十分必要。1.7.2主要建设内容本项目采用湿法浸出综合回收棕刚玉烟尘中的铝、钾、镓等有价元素的清洁 生产新技术，建设一条年处理2万吨刚玉烟尘的生产线，具体包括：原液配置、溶 出、硫酸铝钾结晶与分离、结晶后液中和及碱液沉傢、富傢沉淀碱溶、傢液净化、 镓电解、余渣中二氧化硅碱溶后硫酸中和制取白炭黑、硫酸钙回收等工段，以及 循环水等公用工程。生产所需高压蒸汽由本项目所在的三门峡市产业聚集区集中 提供，不建蒸

14、汽烧炉。1.7.3总投资及资金来源项目总投资12260万元，所需资金全部由项目承办单位自筹解决。1.7.4主要技术经济指标主要技术经济指标表主要技术经济指标表序号指标名称单位数据备注I技术数据1产品产量1.1金属镓kg/年210001.2硫酸铝钾t/年300001.3二氧化硅t/年80001.4硫酸钙t/年2000II经济数据1总投资万元122602资金筹措其中：自有资金 银行借款万元万元万元858236783经营收入万元14200年平均4补贴收入万元0年平均5总成本费用万元5680年平均6利润总额万元8520年平均7增值税万元1494.7年平均8税金及附加万元149.47年平均9所得税万元1

15、831.80年平均10净利润（税后利润）万元7025.3年平均III财务评价指标1.1项目资本金内部收益率%70.5所得税后1.2总投资收益率%23.291.3资本金净利润率%39.322偿债能力分析2.1资产负债率%40.77年平均3盈亏平衡点（BEP%56.02三门峡神源镓业有限公司每年二万吨特材冶炼灰渣综合利用工程大阵T匕工硏宛履计院電州光亚縛滸惶 三门峡神源镓业有限公司每年二万吨特材冶炼灰渣综合利用工程大遽T匕H带宛谟计院惠州光亚灣滸惶 第2章项目背景与市场分析2.1项目背景目前，全国棕刚玉的产能已达 300万吨，产量超200万吨，河南省的产量已占 全国的55%以上，而河南省的棕刚玉的

16、生产企业又集中在三门峡、登封和伊川三地。近年来根据各地环保政策的要求，各棕刚玉生产企业收集的总计超过2万吨以上的烟灰堆存造成严重的污染。本项目利用新开发的湿法浸出技术综合回收其中的镓、 氧化钾与氧化铝，余渣可用于做建筑用原料，实现其全部的综合利用。生产过程 无废渣、废水排放。其产品金属傢、硫酸铝钾、白炭黑等均有较广泛的市场需求， 本项目可望取得预期的经济效益。2.1.1金属傢的性质及用途傢为银白色金属，质软，性脆，在空气中稳定，熔点 29.78 C,沸点2403C, 密度5.907g/L。金属傢的凝固点很低，液态傢转变为固态时，膨胀率为3.1%。纯液态镓冷冻时会出现明显的过冷现象，因此可以在过

17、冷条件下几天不结晶。镓是 两性金属元素，镓及其氢化物既可溶于酸，也能溶于碱。镓元素主要有+1与+3价氧化态，第一电离能为5.999电子伏特。傢的化学活性低于铝。常温下，傢与氧和 水均不发生反应，但在高温下，可被氧或硫分别氧化为+3价化合物。镓在常温下可与氟、氯、溴等反应生成三价或一价化合物。镓与稀酸作用缓慢，但易溶于浓 的硝酸、氢氟酸、高氯酸与王水。傢可与苛性碱反应形成傢酸盐并释放氢气。以金属镓为原料的砷化镓等半导体材料具有优越的性能，已用于制备二极管、 激光与场效应三极管、磁包存贮器、微波器件、晶体管与集成电路等，在电子、 通讯与工业控制领域得到广泛的应用，并成为航空航天、国防等涉及国家安全

18、的 尖端技术领域的重要材料。21世纪以来，随着电子科技的迅猛发展，金属镓的用 量大幅增加，已出现供不应求的局面出现。除用于生产半导体材料之外，金属镓还用于生产超导材料、快中子反应堆结 构材料，以及生产永磁材料的添加剂，用于太阳能发电系统，或太阳能电池芯片。 金属镓换可用于制作光学玻璃、真空管。金属镓与石英制作测量高温的温度计， 日本物质材料研究所还用液态金属镓制成了世界最小的“纳米温度计”。镓铝与镓金等合金可具有特殊的性质，用于石油催化与民用工业。其中镓主要用于生产 砷化镓半导体材料。砷化镓由于其优越的特性，在通讯与电子领域得到广泛的应 用，推动了光电子技术和现代信息技术的高速发展。2.1.2

19、硫酸铝钾的性质及用途硫酸铝钾，无色结晶或粉末。无气味，微甜而有涩味、有收敛性。在干燥空 气中风化失去结晶水，在潮湿空气中溶化淌水。易溶于甘油，能溶于水，水溶液 呈酸性反应，水解后有氢氧化铝胶状物沉淀。不溶于醇和丙酮。熔点92.5 C。60 65C硫酸干燥时失去9分子水，在200E时十二个结晶水完全失去，更高温度分解 出三氧化硫。主要用作温浊水的混凝剂，起净化水质作用。造纸工业用作上浆剂与 松香乳液配合用于纸张施胶，提高纸的抗水强度。医药工业用作防腐剂、收敛剂、 止血剂。加制成枯矶，可作为外用收敛止血药；配成一定浓度水溶液，可用于防 止水稻皮炎；制成氢氧化铝，可配制成胃病药。与青饲料一起拌和，可

20、用于牲畜 疾病防治。也是中药材半夏、南星的腌制剂等。轻工工业用作黄色医用玻璃的着 色剂。制革工业用作铝鞣剂。造纸工业中用作上浆剂，与松香乳液配合用于纸张施胶，以提高纸的抗水强度。 医药工业用作防腐剂、收敛剂和止血剂。制成一定浓度的水溶液可用以防止水稻 皮炎。印染工业中用作媒染剂、缓染剂和防染剂。还用作生产其他铝盐的原料， 并用于火柴、涂料等的制造中。在分析化学中用作测定铁、锰、锑、铝时的化学 试剂，以及细菌染色用硬化剂等。2.2项目产品的生产现状与市场分析2.2.1中国金属傢的生产现状与市场分析自上世纪80年代以来，4N镓的价格一直在250-470 $/kg间波动，基本用于航空 航天与国防领域

21、尖端材料的制备和研究，于 2000年曾在短期达到过2000 $/kg。此 后，由于世界经济下滑和国际军事政治形势的变化，金属傢的需求减少，2001至2003年4N镓的价格跌至低谷。从2004年后金属傢的产品拓展至民用，逐渐广泛应 用于电子与通讯领域，国内外对金属镓的需求出现供不应求的局面，其价格也不 断回升，至今达到500 $/kg以上。三门峡神源镓业有限公司每年二万吨特材冶炼灰渣综合利用工程Q大連T匕工硏宛履计院電州光亚簿伊垸 三门峡神源镓业有限公司每年二万吨特材冶炼灰渣综合利用工程大阵丁匕工硏宛谟计院電州光亚縛滸惶 近年来，国内用金属镓制砷化镓镜片的公司迅猛增加。同时新开发的氮化镓 又可用

22、于制先进的绿色节能灯，已纳入国家发展规划，为金属镓提供了更广阔的 应用市场，因此傢的市场前景更大。根据傢的应用加速发展的趋势，现有傢的生 产能力还满足不了市场的需求。同时，由于受资源的限制，目前金属镓的规模化生产基本由氧化铝工业的铝 酸钠母液提取。由于铝土矿中镓含量很低，即使在氧化铝生产工艺中，富集镓后 的铝酸钠母液中傢的含量也只有200 mg/L,致使傢的生产成本较高。而本项目利 用的烟灰渣中镓含量可达0.1%以上，可大幅度降低镓富集乃至提取的成本，同时 还可回收其中我国紧缺的钾资源，生产过程无废排放，具有较大的市场竞争力。 2.2.2中国硫酸铝钾的生产现状与市场分析硫酸铝钾主要用于浆净水、

23、造纸、食品加工、制药印染等行业。硫酸铝钾净水是过去民间经常采用的方法，它的原理是：硫酸铝钾在水中可以电离出两种金属离子：KAI(SO4)2= K+ + AI3+ + 2SO42-而AI3+很容易水解，生 成胶状的氢氧化铝AI(OH)3丨：AI3+ + 3H2O = AI(OH)3 (胶体)+ 3H+2KAI(SO4)2+6H2O=可逆)=K2SO4+2AI(OH)3 (般不加沉淀符号)+3H2SO4 氢氧化铝胶体的吸附能力很强，可以吸附水里悬浮的杂质，并形成沉淀，使水澄 清。所以，硫酸铝钾是一种较好的净水剂。许多国家和地区(如港澳地区和东南 亚一些国家)现仍习惯采用硫酸铝钾净水，预测每年用量3

24、-4万吨。硫酸铝钾性味酸涩，寒，有毒。故有抗菌作用、收敛作用等，中医认为硫酸 铝钾具有解毒杀虫，燥湿止痒，止血止泻，清热消痰的功效可用做中药。 硫酸铝钾还可用于制备铝盐、发酵粉、油漆、鞣料、澄清剂、媒染剂、防水剂等 硫酸铝钾还是传统的食品改良剂和膨松剂，常用作油条、粉丝、米粉等食品生的 添加剂。一般较高级的纸张生产主要还是以采用硫酸铝钾为主。我国硫酸铝钾的主要产地集中在浙江苍南地区，是以明矶石矿开采后焙烧溶 出，经结晶后得到。据统计数据2004年全国硫酸铝钾需求量约为6.2万吨，2010年我国硫酸铝钾 用量达20万吨以上，随着我国建设事业的发展和全球经济的复苏，硫酸铝钾的需 求量预测以2-4%

25、市场的速度递增。然而市场需求时涨时落，但总的大趋势是需求 量不断增加，市场前景看好。223中国白炭黑的生产现状与市场分析白炭黑是白色粉末状无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和气凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和 硅酸钙等。白炭黑是多孔性物质，其组成可用 SiO2 nH2（表示，其中nH2（是以表 面羟基的形式存在。能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸（氢氟酸除外）。 耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性用作油漆涂料填充剂、橡胶补 强剂、塑料增粘剂和触变剂、合成润滑脂硅脂的稠化剂。其中，生产规模在5.0万吨/年（含）以上的厂家共有10家，生

26、产能力合计为77.2 万吨，约占中国沉淀法白炭黑总产能的53.2%,其中，株洲兴隆化工实业公司是目 前中国最大的沉淀法白炭黑生产企业。目前，中国仍有多套沉淀法白炭黑装置将建设投产，其中，主要有山东金能 煤炭气化有限公司新建6.0万吨/年装置；江西黑猫炭黑股份有限公司新建 6.0万吨 /年装置（其中一期2.0万吨/年已经于2011年9月投产）；嘉翔（福建）硅业有限 公司新建2.5万吨/年装置；重庆建峰化工公司扩建 2.0万吨/年装置；南安大赢化 工新建2.5万吨/年装置；福建顺昌诚瑞化工公司扩建 2.0万吨/年装置；通化双龙 化工有限公司扩增3.0万吨/年装置；福建三明同晟化工有限公司扩增 3.

27、0万吨/年 装置；江西万载县辉明化工有限公司扩增 3.0万吨/年装置等。第3章项目技术情况3.1灰渣的处理技术概况目前我国冶炼废渣的处置方法主要是堆存、无害化处理或掩埋，其中部分粉煤灰类废渣可用制建材的原料。目前与本项目处理的烟灰的利用没有工业化的先例。 但报道的研发技术主要包括两类，一类是用碱液浸出、然后采用离子交换法提镓， 但产生渣量大，难以利用，形成二次污染。另一类是酸浸后萃取，一般萃取率较 低，流程长、投资大。因此至今没有实现工业化应用。三门峡神源镓业有限公司每年二万吨特材冶炼灰渣综合利用工程大遽T匕H带宛谟计院惠州光亚灣滸惶 三门峡神源镓业有限公司每年二万吨特材冶炼灰渣综合利用工程G

28、S大阵T匕工带宛履计院電州光亚縛伊惶 3.2金属傢的生产技术概况当前金属镓的工业生产均是以氧化铝生产的铝酸钠分解母液为原料生产。傢提取冶金方法为先富集傢然后净化后电解。有工业化前景的富集净化方法主要包括 石灰乳、碳酸化或中和法；溶剂萃取法；树脂吸附法与离子交换法等。目前我国 金属傢的生产均以氧化铝生产过程中的铝酸钠母液为原料生产，所采用的技术仅 有贵州铝厂选用石灰沉淀法，但已停产，其余全部采用离子交换法，其中只有早 期的郑州铝厂与山西孝义铝厂采用固定床技术，其余部分均采用移动床技术。国内金属傢生产厂的使用技术与产能序号生产厂生产方法产能 （t/年）1三门峡开曼铝业离子交换法、移动床452东方希

29、望离子交换法、移动床403山东鲁能离子交换法、移动床304孝义兴安化工离子交换法、移动床205山西铝厂离子交换法、移动床186郑州铝厂离子交换法、固定床157阳泉铝业离子交换法、移动床158河南登封铝业离子交换法、移动床89平顶山汇源离子交换法、移动床610山西孝义离子交换法、固定床411重庆博赛离子交换法、移动床10，母液傢浓度低，已停产12山东铝厂离子交换法、移动床8，母液傢浓度低，已停产13贵州铝厂石灰沉淀法4，已停产总计201 （不含已停产能）国内目前金属傢的产能与使用技术如上表所示。 同时由于金属傢的市场需求旺盛，不断有氧化铝厂正在计划扩大金属傢的产量。3.3硫酸铝钾的生产技术概况目

30、前国内外生产硫酸铝钾的方法大体可分为两大类：一类是从明矶石矿经焙烧溶出后结晶；其产量约占80% 85%二是用复杂组分的含钾铝矿石或矿渣制取， 根据原物料成分，通过添加硫酸铝或者硫酸钾来合成。其产量占15%左右。硫酸铝钾的溶解度随温度的变化很大。低温时溶解度很低，而在温度较高时溶 解度大幅度提高。利用硫酸铝钾的这个溶解度特性，先把溶液蒸浓，然后冷却， 即可得到12水硫酸铝钾晶体。目前的结晶工艺分为自然冷却结晶和结晶釜控制结 晶两种。自然冷却结晶可以得到大块晶体，但是晶体容易裹入其它杂质。此种工 艺适合于溶液成分比较单一的结晶。结晶釜控制结晶可以在溶液成分复杂、杂质 较多的情况下得到纯度很高的晶体

31、，一般晶体尺寸为 0.8-2.0毫米，产品质量能够 达到食品添加剂的标准。3.4本项目的湿法清洁浸出技术简述本项目采用湿法浸出综合回收棕刚玉烟尘中的铝、钾、镓等有价元素的清洁 生产新技术，并且副产得到沉淀二氧化硅白炭黑。灰渣经酸浸后分离浸液和浸渣， 浸液经蒸发冷却结晶得到12水硫酸铝钾晶体；结晶后液经中和沉淀氢氧化镓得到 镓精矿。镓精矿经碱溶造液得到电解液，含镓电解液通过电解得到金属镓。浸出 渣用氢氧化钾浸出，固液分离后得到硅酸钠溶液（水玻璃），仅剩极少量余渣。 硅酸钠溶液用硫酸中和沉淀得到超细二氧化硅白炭黑。沉淀二氧化锆白炭黑后的 硫酸钾溶液返回硫酸铝钾结晶工序，用于补充硫酸钾。生产废水经中

32、和除杂后全 部循环利用。浸出后所剩极少渣可用于做建材的原料，全过程无二次污染、无废 水排放，可实现烟尘的彻底处理，同时实现资源的高效深度利用。三门峡神源镓业有限公司每年二万吨特材冶炼灰渣综合利用工程大阵T匕H带宛履计院電州光亚溥伊惶 三门峡神源镓业有限公司每年二万吨特材冶炼灰渣综合利用工程大阵丁匕H琦宛履计院電州光亚縛滸惶 第4章 项目选择与建设条件4.1建设规模与产品方案根据三门峡及周边地区的烟灰产生量，本项目拟建设年处理20000吨棕刚玉烟灰的全年连续运行生产线。根据烟灰中镓、钾、铝的含量不同，计划全年产金属 傢21000kg,硫酸铝钾30000吨，白炭黑8000吨。其中金属傢产品大部分出

33、口国外， 其余内销；硫酸铝钾与白炭黑均内销。本项目所需主体生产厂房面积 8100 m2 (30mx 270m)，原料仓库占地2400 m2 (60mx 40m)，办公室及产品贮存占地1200 m2 (20mX 60m)，职工食堂等生活设2施占地 360 m (30mX 200m)。4.2项目场址与建设条件本项目建设场址位于三门峡市产业聚集区的三门峡神源镓业有限公司生产区内，该公司占地53.37亩，建设用地41.45亩，可以满足本项目的建设需要。本项目日平均需要消耗0.4MPa蒸汽110吨、新鲜水200吨、电需求20300kWh所需汽、水与电均由三门峡市产业聚集区集中提供，其中蒸汽来源为位于该集

34、聚区 的大唐发电厂。4.2.1气象条件三门峡市地处中纬度内陆区，属暖温带大陆性季风气候。历年平均气温13.2 C, 年平均日照2354.3小时，历年无霜期184 218天，平均年降雨量550 800毫米。 由于本地区属低山丘陵区，地形切割强烈，地貌形态复杂，山地、丘陵、川谷兼 有。形成了具有暖温带、温带和寒温带的多元气候，其特点为一年四季分明，光、 温、水同步增减，气候多元复杂，气象灾害频繁。各气象参数统计表序号项目单位数值出现时间资料年1多年平均气温C13.91971-20052多年平均气压hPa969.21971-20053多年平均风速m/s2.41971-20054多年平均相对湿度%61

35、1971-20055历年旳小相对湿度%01984/02/291971-20056多年平均降水量mm559.31971-20057多年旳大降水量mm863.41984 年1971-20058历年极端旳高气温C45.21972/06/281971-20059历年极端旳低气温C-14.71967/1/161971-200510历年定时旳大风速m/s14.01977/02/201971-200511历年旳大积雪深度cm141999/03/201971-200512历年旳大冻土厚度cm451967/01 2 天1971-200513累年连续一次旳大降水量mm312.71982/08/041971-200

36、514累年旳大一日降水量mm115.81972/09/011971-2005515多年平均雷暴日数d154月-9月1971-200516年旳多雷暴日数d6171971-2005422工程地质三门峡市产业聚集区地处黄河南岸边的二级阶地，地貌平坦，场地内为农田、 耕地，地面标咼+335m左右。4.2.3水文地质厂址位于陕县境内，陕县位于河南省西部，黄河三门峡水库南岸，陇海铁路、 连霍高速横贯，崤山山地自西南向东北贯穿全境，西北部为黄土台地，东部为丘 陵地，海拔300- 600m之间。厂址的防洪条件主要考虑黄河三门峡水库的影响因 素。三门峡水库是黄河干流的一座大型水利枢纽，于1960年建成，以后又进

37、行了改建。水库设计百年一遇的洪水位 325.5m，迁赔高程324.7m。黄河大堤堤顶高程 325-326m厂址自然地面标高在335n左右，洪涝影响不大。从地质构造上看，厂 址场地内及附近无全新活动性断裂通过，按照有关规定，场地处于相对稳定地段， 适宜建厂。4.2.4地震烈度三门峡神源镓业有限公司每年二万吨特材冶炼灰渣综合利用工程大遽T匕H带宛谟计院惠州光亚灣滸惶 据中国地震烈度区划图（1990）,该区地震基本烈度为7度。4.3基础设施条件1、供电和供热本项目所需的电和蒸汽均由开曼能源开发有限公司建造的热电厂供给。2、通讯陕县程控电话已与三门峡市并网，能拨打全国各地和国外；移动通信发展迅速， 县

38、域内移动信号没有盲区，信号强、话音清晰，能直拨全国各地及港澳台，与国 外通讯也很方便。3、供水陕县区域内地表水体主要有黄河和南曲河。 蓄水期黄河水质属高矿化中性很硬 水，其耗氧量为5.82mg/l，为较低耗氧量的水，黄河水对地下水水质影响不大。 陕县地下水属HCO3型低矿化水，PH值在7.8-8.4 之间，矿化度0.3-0.5g/l ，硬 度多在11.4-25德国度，适于饮用。主要分布于滩地和黄河二阶地。地下水水资 源丰富，拥有可开发水资源总量为2.64亿立方米，其中新县城区占1.47亿立方米， 目前已开发利用水资源9000万立方米。本项目需水从三门峡市张家河水库和涧里水库。从这个水库进入三门

39、峡市产业聚集区的总水管。本项目是一个节能节水项目，生产用水可实现闭路循环。因此 项目实施后，不会对产业聚集区的现有供水状况产生任何影响。4、交通三门峡市位于河南省西部，与山西、陕西交界，东连洛阳，南接南阳，西与陕 西省接壤，北隔黄河与山西省相望。是豫、晋、陕三角经济区的中心城市。铁路 方面有陇海铁路穿过其境，在陕县有二级编组站、欧亚大陆桥编组站。公路方面 有连霍高速公路、310国道、209国道通过陕县，三门峡市与周边地区均有公路相 通，交通十分方便。第5章工程技术方案5.1生产工艺的设计原则项目采用的工程技术以及设计选择的原则是对烟灰固体废弃物的处理与资源 化深度利用并重，达到工业化生产可靠、

40、技术先进、多金属资源综合利用、节约 投资，过程清洁无污染的目的。因此设计采用的技术在相关领域应用较成熟，生 产操作易于控制，装置自动控制水平高，非标设备设计合理，用材要求准确可靠， 生产消耗低，资源利用率高。同时由于烟灰的成分差别较大，还要求生产装置的 操作灵活性强。因此本项目采用酸浸同时浸出烟灰中的镓、 钾与氧化铝，分离钾与铝盐后富集 镓的总体技术路线，可实现烟灰中金属资源的深度综合利用。酸性废水经石灰中 和调整pH后用氢氧化钠沉傢。沉傢后液可全部循环回用，中和产生的硫酸钙与浸 出后的渣可用于做建材的原料。因此本项目无废水、废渣以及废水排放。是综合 利用固体废弃物的同时不产生二次污染的典型工

41、程项目。同时由于氧化铝行业提 傢的离子交换法成本高、投资大、操作与控制复杂，本项目可避免采用该技术， 从而生产成本低、镓富集后蒸发水量少，能耗低。项目实现灰渣中钾与铝的综合回收利用。 利用硫酸铝和硫酸钾形成复盐硫酸铝 钾的特性，以及硫酸铝钾的溶解度随温度变化差别很大的特点，通过冷却结晶的 工艺流程，快速分离溶液中的硫酸铝和硫酸钾，得到副产品硫酸铝钾。结晶后液 用石灰调节PH值然后用氢氧化钠实现傢的沉淀，余液返回系统循环使用。沉傢渣 用氢氧化钠溶解可以实现资源的高附加值综合利用。5.2项目组成建成一条年处理2万吨棕刚玉烟灰的生产线，具体包括：（1）原料制备：主要是烟灰和酸液料浆的调配；（2）溶出

42、：主要是烟灰浆液中镓、钾与氧化铝的浸出；溶出后浆液过滤分别得到滤渣与浸出液；（3）硫酸铝钾结晶：主要是对浸出液降温结晶析出硫酸铝钾晶体，晶体分离 后对晶体进行洗涤；（4）硫酸铝钾的干燥：洗涤后晶体用流化床干燥后作为产品出售；（5）硫酸铝钾结晶后液用石灰中和调整pH值，除去富余酸和部分杂质。中和 渣硫酸钙可作为建材；（6）调整pH值后的结晶后液用氢氧化钠中和后得到富镓沉淀，过滤洗涤后用 于造液电解金属镓；滤液返回系统循环使用；（7）电解液制备/电解：将富傢用用碱液溶解除杂制得合格电解液，并进行 电解，电解废液循环用于溶解富镓沉淀制取电解液，形成碱性溶液的循环使用。（8）在进程（2）中所得浸出渣用

43、氢氧化钾浸出过滤获得硅酸钾溶液。少量 尾渣（约占原始物料的20%可用于建材生产。硅酸钾溶液用硫酸中和沉淀二氧化 硅白炭黑。沉淀白炭黑之后的溶液为硫酸钾，刚好返回硫酸铝钾结晶工序，用于 补充硫酸钾（灰渣中氧化钾的含量和氧化铝含量相比偏少，本来就需要补充硫酸 钾，以实现钾铝平衡）。各过滤工序的洗水集中后用石灰乳中和后制得水合硫酸 钙，处理后的水可全部循环用于各过滤工序的洗涤用水。除上述8个主要子项外项目还建设相应配套设施，主要包括原料仓库、蒸汽调配站、职工生活设施、办公楼等。5.3生产工艺本项目的主要工艺流程为：烟灰浆液的溶出一一溶出液蒸浓结晶得到硫酸铝钾 结晶后液中和沉傢富傢沉淀的造液 傢电解一

44、浸出渣氢氧化钾溶出得 到硅酸钾溶液硅酸钾溶液硫酸中和沉淀得到超细二氧化硅白炭黑等。工艺流程 如下图所示。三门峡神源镓业有限公司每年二万吨特材冶炼灰渣综合利用工程大阵T匕H硏宛谟计院電州光亚縛滸惶 棕刚玉烟灰综合处理原理流程简图及关键工序说明氢氧 硫酸原物料溶出反应原物料主要成分：氧化铝 20%左右；氧化钾 15%左右；二氧化硅50%左右，氧化镓0.25左 右。其中氧化铝、氧化钾和氧化硅占总成分的85%以上溶出反应式：AI2O3+3H2SO4=AI2（SO4）3+3H2OK2O+H2SO4=K2SO4+H2OGa2O3+3H2SO4=Ga2（SO4）3+3H2OSiO2不溶于硫酸，会留在渣里。通

45、过酸溶，实现 了氧化铝、氧化钾和氧化镓与二氧化硅的分离过滤渣。主要成 分是SiO2溶液：硫酸铝、 硫酸镓、硫酸钾碱溶：二氧化硅溶于强碱。用氢氧化钾溶解含 SiO2的渣，SiO2与氢氧化钾反应生成硅酸钾（俗 称钾水玻璃）进入溶液，实现二氧化硅与其它杂 质的分离。nSiO2+2KOH=K2O.nSiO2+H2O （n 为模数）F碱溶过滤1蒸发结晶1V中和反应制取白炭黑；用硫酸中和硅酸钾溶 液，可得到SiO2沉淀，同时得到硫酸钾溶液。硫 酸钾溶液返回之前的硫酸铝、硫酸钾溶液，实现 明矶结晶K2O.nSiO2+H2SO4=K2SO4+nSiO2 H2O硫酸铝钾 含镓溶液蒸发结晶：利用硫酸盐易形成复盐的

46、原理，通 过先蒸发后冷却，使得硫酸铝和硫酸钾形成硫酸 铝钾复盐结晶，实现硫酸铝、硫酸钾和硫酸镓的 分离中和沉镓硫酸/厶+中和硅酸钾溶液过滤废渣根据氢氧化镓沉淀的pH直范围，用氧化钙调整 溶液pH直，实现氢氧化镓沉淀，获得镓精矿，实 现镓与其它杂质的分离过滤呂浓度镓精矿碱溶1镓电解1f中和除杂金属镓返回 晶工序，平 衡钾硫酸钾當浓结* 过滤白炭黑硫酸钙滤液返回溶出工序烟灰综合回收镓/钾/铝/硅的工艺流程图原物料中还 有其它少量杂 质，继续用氧 化钙中和沉淀 杂质，以避免 杂质在循环溶 液中积累。这 些以硫酸钙为 主的废渣，经 蒸汽加热，硫 酸钙结晶形成 半水硫酸钙（硬石膏）。其它杂质留在渣中，排

47、出体系。中和液返回溶出工序继续循环使用。三门峡神源镓业有限公司每年二万吨特材冶炼灰渣综合利用工程Q大遽T匕工带宛谟计院電州光亚縛滸惶 三门峡神源镓业有限公司每年二万吨特材冶炼灰渣综合利用工程GS大連T匕H硏览谟计院電州光亚縛滸惶 由汽车运进厂的灰渣进入原料仓库，用螺旋输送机送往原料配料。外购浓硫酸 进入硫酸罐，经泵送至原料配料槽。调配合格后原矿浆送至耐酸矿浆泵。用泵将 原矿浆送往蒸汽加热套管预热器预热，矿浆加热至反应温度。溶出后料浆温度降 至80C后进入沉降槽。沉降槽底流过滤后，滤饼进入碱溶工序。滤液经蒸浓结晶 得到硫酸铝钾结晶，晶体晶体经干燥包装入库待售。结晶后液用氧化钙中和得到 富傢沉淀物

48、，滤液返回浸出工序循环使用。浸出渣经氢氧化钾溶解得到硅酸钾滤 液，然后用硫酸中和得到超细二氧化硅沉淀。经干燥后得到产品白炭黑。少量滤 渣可作为建材原料。沉淀白炭黑之后的滤液为硫酸钾溶液，返回明矶结晶工序进 行钾铝平衡及结晶。富镓沉淀用苛碱溶解除杂后电解，得到金属镓。5.4主要生产设备生产主要设备一览表序号设备名称型号规格单位数量备注1原料灰槽3000X 3000个12螺旋输送机 219(7500)台17.5 kW3配料罐 2000X 3000个24输送泵3100m/h, H=20m台815.0 kW5原料换热器2F=100 m台16浸出罐 2000X 6000个215.0 kW7沉降槽 250

49、0X 6000个512.5 kW8过滤机板框,F=250 m 2台235.0 kW9滤液槽 2000X 3000个310结晶罐 3000X 5000个111晶浆过滤机2CWJ, F=60 m台135.0 kW12中和罐 2000X 2000个113二次溶出器 2000X 4000个210.0 kW14过滤机2板框,F=60 m台415镓电解槽400 X 600X700个244X100kW16二次滤液槽 1500X 2000个317硅酸钾滤液槽 2000X 2000个218蒸发器F=80 m2,三效个319原料酸罐V= 100m3个120液碱贮罐3V= 100m个121结晶器 2000X 800

50、0个122洗水槽 1500X 2000个65.5物料平衡计算灰渣平均成分:组分SiO2Al 2。KGaFezO其它合计%50.722.815.30.151.19.95100工业浓硫酸：含量98%其余2%以水计氢氧化钾：含量99.8%,以100%计。物料平衡表：物料消耗名称单位小时消耗天消耗年消耗*灰渣t2.5360.6120000浓硫酸t1.2630.3010000氢氧化钾t0.327.772564.1液碱t0.0531.27420石灰t0.4210. 23360低压蒸气t4.44106.6135180新水t6.61158.6852365电耗kWh1047.9825151.528300000每

51、年330生产日，每日24小时运转5.6与现有氧化铝厂提傢生产方法的比较1生产单耗比较表：单位产品主要消耗指标（每kg镓）石灰乳电解法树脂吸附法本项目（含浸出工序）循环母液（mi）58.49.1-烟灰（t）-0.95树脂（kg）-8-浓硫酸（t）-0.48石灰（t）1.9-0.016氢氧化钾（t）-0. 14CQ（ t）4.4-NsbO（ kg）523020NqS（ kg）0.11300.1双氧水（kg）-25-工业盐（kg）-3-浓盐酸（kg）0.250.50.5新水（m3）304.02.49电（kWh695350395蒸汽（t）121.51.68附产硫酸铝钾（t）-1.5附产白炭黑（t）-0

52、.4附产硫酸钙（t）-0.1通过比较，烟灰为原料在提傢的同时综合利用其中的二氧化硅、 氧化钾与氧化 铝资源较为经济，即使按提傢的各项指标与传统的从铝酸钠溶液提傢的离子交换 法比较也较为先进。3、浸出渣的综合利用三门峡神源镓业有限公司每年二万吨特材冶炼灰渣综合利用工程大遽T匕H带宛谟计院惠州光亚灣滸惶 与铝酸钠溶液提镓不同，本项目浸出后存在废渣。但由于其主要成份为二氧 化硅，通过碱溶、硫酸中和沉淀得到超细白炭黑副产品，实现了有价资源的综合 回收，提高了特材冶炼废渣的回收利用附加值，最终所剩废渣极少，不会存在二 次污染问题。5.7项目技术优越性本项目是针对特材冶炼废渣的资源化利用项目， 可以达到治

53、理废渣的环境污染 的同时，实现其中光电新技术发展的重要材料金属镓以及我国紧缺战略资源钾的 综合利用。本项目技术的优越之处在于既可靠的解决了废渣的环境污染问题，不造成二次污染。同时实现资源的深度高效利用，整体技术经济优于现有的金属镓的提炼工 艺。新技术是国内首创，其工业化应用，为解决我国冶金固体废弃物的资源化利 用提供新的示例。对拓展镓与钾等资源的范围以及炼镓技术发展也具有重要的意 义。第6章总图运输与公用辅助工程6.1总图布置6.1.1规划目标以企业总体发展规划为依据，依托当地的资源、交通和区位优势，对土地资源 严谨规划、科学定位、控制规模、保障需求、合理开发、务实节约，促进企业的 健康、持续

54、发展，人与环境的和谐统一。6.1.2项目组成（1）生产厂房原料仓库、溶出厂房、综合过滤厂房、蒸发厂房、电解厂房（2）生产设施溶出前槽、滤液槽、热水槽、多效蒸发、结晶槽、中和槽、碱溶槽、电解液 槽等（3）办公生活设施综合研发办公楼6.1.3规划原则1、用科学发展观统领环境保护工作2、清洁生产原则3、促进自然资源可持续利用4、工业循环经济原则5、环境保护原则&执行国家各项有关环境保护的法律法规6.1.4功能分区根据确定的各项建设内容及其规模，结合地块条件，可以将本项目分成相对 独立的功能分区，并通过合理的布局，形成相互联系又各自独立的作业协同。6.1.5总平面布置根据厂址的基本技术条件和工艺流程的

55、需要，综合有机地考虑各项因素，经 济合理安排建设用地。6.1.6竖向布置及场地排雨水建筑物竖向设计本着尽量利用自然地形，减少土方工程量和各种工程构筑物的 工程量，并力求填、挖就近平衡，运距最短，节约基建投资的原则。建筑场地应 有完整、有效的雨水排水系统，满足生产、运输、装卸及工程管线敷设的要求。 场地标高及排水坡度尽量结合原地形进行平整，场地排雨水坡度为5%。，雨水汇入厂内道路边沟，最后排入厂区雨水管网内。6.1.7厂区绿化绿化布置是环境保护的重要措施，因而必须根据具体要求，与总平面布置综合 考虑，并与场地环境相协调。根据企业性质、产品规模和总平面布置方案，为了 消除或减轻生产过程中所产生的粉

56、尘和气体和噪声对环境的污染，创造良好的生 产和生活环境。应因地制宜地选用绿化树种，突出地方特色，选用抗污染的花草 及树种，尽快发挥绿化效益。使整个园区内绿化布局形成疏密有致、高低错落、 远近分明的绿化层次和空间结构，以与厂内的建筑相呼应，建成现代化工厂的典 型模式。6.2 土建工程6.2.1设计依据建筑设计防火规范(GB50016-2006 ;民用建筑设计通则(GB 50352-2005);工业企业噪声控制设计规范(GBJ87-85。各车间的建筑设计主要依据生产使用功能，气象条件，建筑造型和建筑技术 等因素进行平面布置和空间组合。6.2.2主要建筑方案主要生产用房采用钢结构、槽类采用钢筋混凝土

57、基础、辅助用房采用砖混结 构。厂区内主要建筑的屋面板采用现浇钢筋混凝土屋面板，保温材料采用树脂珍 珠岩，卷材防水。大跨度车间拟采用钢柱钢桁架结构，其余建筑物根据不同情况 采用框架结构、填充墙或砖混结构。6.3公用工程6.3.1供热、供气、空压站1、供热工艺生产所需蒸汽由产业集聚区内的大唐电厂产生，压力为0.6Mpa左右，达到工艺生产所需参数。工艺热力管网为 0.6 MPa低压蒸汽管道、溶出回水管道、 蒸发回水管道等。各蒸汽管道均需保温，保温材料采用岩棉制品。所有管道均采 用架空敷设。保温层外采用镀锌铁皮保护层。2、软化水本项目所用软化水由本场制备。6.3.2供电、通讯1、电力负荷（一）计算负荷

58、根据工艺与辅助专业的提资，采用单耗法（综合单耗为190kWh/t灰）（二）负荷性质1）示范工厂的一级负荷主要有：电解槽；溶出器搅拌装置；沉降搅拌耙机；结晶槽搅拌装置；蒸发器各效过料泵、循环泵。2）二级负荷主要是：其余生产所用的负荷均为二级。（三）对供电可靠性的要求生产过程中大多是浆液状中间产品，因为湿法生产过程，连续性强，不能分段 运行。例如，沉降过程停止搅拌，将导致迅速沉淀，由于设备容量大，清理困难， 将严重影响生产，甚至产生事故，造成巨大的经济损失。所以要求供电可靠性高， 生产车间的备用供电系统应能迅速恢复送电以保证连续生产。2、供电电源生产用电由电厂10KV总配电室的两段10KV母线上各

59、出1回路，经由电缆送至 10KV分配电所直接供电。一般皆为放射式供电方式。10KV系统为单母线分段，并设有BZT备用电源一次自投装置。为了提高用电负荷的功率因数在各车间变电所的低压侧设低压电容器补偿屏， 将功率因数补偿到0.9以上。10KV侧不在设电容补偿装置间。3、车间配电装置内的低压动力线路为三相四线制， 放射式供电；导线选用YJV-1kV电力电 缆和BV-1kV绝缘导线。电缆主要敷设在电缆桥架内，电线穿钢管明敷或暗敷。高 压动力线路导线选用YJV-8.7/10kV电力电缆。4、照明1 ）照明与动力共用一变压器，三相四线制供电。照明线路电压为 0.38kV/0.22kV，灯头电压为0.22

60、kV，检修照明电压36V,照明负荷计量在低压配 电柜上。2）照明线路：照明干线用分干线分别采用 YJV型四芯及五芯等截面电缆，沿 电缆桥架敷设，照明支线采用YJV型电缆或BV型绝缘导线沿电缆桥架敷设或穿钢 管明敷或暗敷。3） 事故照明：在生产场所的主要生产岗位、配电室、MCC室、DCS室等设应 急照明灯，在生产场所的主要通道、出入口、楼梯等设带标志的应急灯，应急灯自带蓄电池，应急时间为30分钟，灯具型式与其环境相适应。5、火灾报警系统1）系统建设置根据GB50116-2006火灾自动报警系统设计规范，设置火灾自动报警系统。2）报警系统结构型式本工程按控制中心报警系统设置，根据各车间的环境情况分