粉煤灰制硅铝合金项目必要性和可行性分析

2项目必要性和可行性分析2.1项目背景自二十世纪九十年代以来，我国经济发展迅猛，发展的同时也加剧了经济与环境、资源之间的矛盾，并且这种矛盾越来越尖锐和突出。高投入、低产出、高污染物排放的传统经济模式，日益加剧了资源的枯竭和环境的恶化。粉煤灰是燃煤发电厂排放的大宗工业固体废弃物，如何变废为宝，实现环保产业和制造产业的有效衔接，将环保的危害物质进行综合利用，服务于社会，是今后产业调整最有成效的项目。项目建成投产后，既可为企业带来较高的经济效益，又能节约能源，有效减轻环境污染，具有良好的社会效益、经济效益和环境效益。2.2项目建设必要性分析2.2.1粉煤灰我国蕴藏着丰富的煤炭资源，山西是煤炭大省有数目众多的发电厂，每年要产生大量的粉煤灰。2.2.1.1粉煤灰的来源、特点（1）粉煤灰的来源、分类和排序在燃煤发电和燃煤大户生产中将产生大量的粉煤灰，现在我国年消耗原煤量约13亿吨，粉煤灰排放量约4亿吨，其主要成分为二氧化硅，三氧化二铝，三氧化二铁，氧化钙等，其中氧化铝含量百分之三十七至百分之四十二，二氧化硅含量百分之四十八的高铝粉煤灰达一亿吨，因此如何开发利用这种高铝粉煤灰减低污染，一直是政府机关非常关注的课题。2.2.1.2粉煤灰的危害由于煤炭的大量开采利用，特别是燃煤发电厂和各燃煤大户等生产过程中排放的粉煤灰为大宗工业固体废弃物，因为目前我国尚无合理的处理办法，所以目前仍然在以每年400万吨的速度增加。所以合理利用和处理粉煤灰意义特别巨大。现在的粉煤灰处理方法只是占地储存处理。如此大量的固体废弃物若不加以利用，不仅占用大量耕地还会污染当地生态环境、制约我国煤电等产业的可持续发展。因此，必须强化粉煤灰的综合利用。解决粉煤灰的处理和利用问题，是环境保护部门的重要课题。对粉煤灰的综合利用以及综合利用带来的巨大经济和社会效益，已经引起国家、企业界的高度重视。2.2.1.3粉煤灰综合利用现状目前，我国粉煤灰利用率不到50%，扩大粉煤灰综合利用是我国可持续发展的必然要求。粉煤灰虽然对环境造成危害，但是如果加以适当的处理和利用，还是一种有用的资源。粉煤灰综合利用涉及到资源利用、环境保护，是一个系统工程，同时，治理粉煤灰也存在巨大的商业经济利益。“九五”期间，在国家关于粉煤灰综合利用一系列鼓励政策的引导下，粉煤灰综合利用积极性高涨，我国粉煤灰综合利用规模不断扩大，综合利用技术水平显著提高，并取得较好的经济和社会效益，仅替代粘土砖，5年就节约土地2万亩；安置人员1.5万人左右。（2）综合利用有效途径随着科技的进步，各种粉煤灰利用途径和技术方法应用而生，且在科研和生产实践中都取得了很大进展。大力推进粉煤灰资源化综合利用,广开粉煤灰资源化利用途径,理论和实际意义都很重大。A粉煤灰制砖目前我国的墙体材料产品中95%是实心粘土砖，现在全国有砖瓦企业约11万个，生产粘土砖多达7000亿块，占地500万亩，每年耗土量相当于110万亩土地，实际毁田数十万亩，耗能达7000多万t标煤，成为一个破坏耕地、消耗能源的大户。为此，国家制定了一系列限制粘土砖，发展新型墙体材料的政策。目前全国粉煤灰砖生产企业仅有近千家，年生产砰石砖60亿块，仅占粘土砖产量的0.8%，利用粉煤灰1600万t，年节约土地近万亩。此外，全国利用粉煤灰生产粘土免烧结砖的（平均掺粉量25%左右）厂家较多，每年生产粉煤灰免烧结砖500亿块，年利用粉煤灰量1600万t,显现出巨大的经济效益和环境效益。B粉煤灰冶金这是近几年发展起来的粉煤灰综合利用技术，采用直流矿热炉直接还原粉煤灰冶炼硅铝铁合金。所用粉煤灰的化学成分：二氧化硅在20〜35%，三氧化二铝在27〜54%，二氧化二铁在15〜30%。硅铝铁合金在炼钢生产中主要用作脱氧剂。C其他含铝量较低的粉煤灰可用作生产砖瓦、水泥、等建筑材料；含铝量极少的粉煤灰可用来填坑、造地、回填露天矿等。含铝量较高的粉煤灰，可从中回收提取电解用三氧化二铝；可提取聚合铝、氯化铝和硫酸铝等化工产品。综合利用其中的有价金属是一项十分重要的研究课题。“八五”以来粉煤灰综合利用有了较大的发展，利用途径不断扩大，技术水平不断提高。但我国粉煤灰综合利用技术装备水平还比较落后，产品的技术含量不高，综合利用发展也不平衡，粉煤灰综合利用是一项长期的技术政策。搞好粉煤灰特别是高铝粉煤灰综合利用，是解决工业废弃物，创造另一个财富的有效途径。利用高新技术对其改造，引导它们加大对粉煤灰的利用程度，促进了其经济增长方式转变。采用高铝粉煤灰为原料冶炼硅铝铁合金，充分利用了其中的A1Q，Si02和FeR，是粉煤灰综合利用的方向。2.3项目建设可行性分析高铝粉煤灰提取硅铝合金，国内各科研院校、生产企业很早就涉及研究，利用股东山西泰尔新型材料有限公司与北京航空航天大学经过多年研究，利用山西泰尔新型材料公司矿热电炉，反复试验获得成功。采用电热还原法制备铝硅合金的工业化试验成果已经权威部门鉴定，并于2006年12月4日申请国家专利，专利号200610144338.X。以山西泰尔新型材料公司多年铁合金生产经验为基础，结合北京航空航天大学的技术支撑，以多年反复生产试验积累的数据，工艺是成熟的，正式投入生产，工艺是可靠的。我公司与山西泰尔新型材料公司合作该项目对工业固体废弃物进行综合治理，具有较大的经济效益、社会效益，是可行的，必要的。2.4项目前景分析山西堆积如山的粉煤灰，将这些资源合理利用，进行综合开发，建设以高铝粉煤灰为原料，制取铝硅合金，是我国其他地区无法比拟的。将高铝粉煤灰提炼成铝硅合金，实现了变废为宝。由于成本低，有原料优势，附加值高，销售市场广阔，其产品更具有市场竞争力；同时又解决了环境污染，社会效益和经济效益都十分显著，市场前景极为乐观。2.5合作及技术支持单位情况北京航空航天大学（简称北航）成立于1952年，是一所具有航空航天特色和工程技术优势的多科性、开放式、研究型大学。作为中国第一所航空航天高等学府，北航一直是国家重点建设的高校。学校现隶属于国防科学技术工业委员会（简称国防科工委），是国家“211工程”、“985工程”建设的重点高校和国防科工委、教育部、北京市人民政府与中国工程院共建学校。学校现有教职工3359人，其中专任教师1690人，1144人具有高级职称，院士14人，长江学者19人，国务院学科评议组成员7人，国家教学名师奖获得者3人，博士生导师471人，国家杰出青年基金获得者15人，跨世纪优秀人才13人，新世纪优秀人才35人，国家自然科学基金委优秀群体1个，教育部创新团队2个。学校科研实力雄厚。拥有包括“航空发动机气动热力实验室”、“软件开发环境实验室”、“飞行器控制一体化实验室”、“可靠性与环境工程实验室”和“国家计算流体力学实验室”5个国家级重点实验室和15个省部级重点实验室在内的一批实验室。“十五”期间，学校取得一大批具有重大影响的科技成果，学术声誉高，社会与经济效益显著。获得国家级科技奖17项（其中国家科技进步奖一、二等奖15项，国家自然科学二等奖1项，国家发明奖1项），省部级科技奖励175项，国防科技进步一等奖10项，全国百篇优秀博士论文8篇。主持承担“973计划”项目5项，协作主持4项，承担“863计划”156项；主持国家和国防重大重点基金项目14项，国家自然科学基金项目326项，国防预研项目260余项，杰出青年基金项目7项；同时还承担了多项国家重点工程项目。科研经费到款额总计26.45亿元。建校以来，先后获得了40多项国内第一的科研成果，累计有1050余项成果获省部级以上嘉奖，在尖端技术研究领域始终居于国内高校前列。研制发射（试飞）成功的多种型号飞行器填补了国内多项空白，如中国第一架轻型旅客机“北京一号”、亚洲第一枚探空火箭“北京二号”、中国第一架无人驾驶飞机“北京五号”、“蜜蜂”系列飞机、共轴式双旋翼无人驾驶直升机等。此外，学校还在自动化领域的飞行模拟器研制、信息领域的海量信息多媒体实时交互工作环境、数字电视与多媒体平台、空天地一体化空中交通服务网关集群平台、应用于国家级大型会议的电子表决系统、材料领域的高性能非晶合金和高温功能涂层材料、智能技术领域的多自由度机器人，乃至参与“神舟”飞船研制等方面取得了一系列重大科研成果，为国民经济发展、科技进步与武器装备关键技术的突破做出了重要贡献，得到社会的公认与好评。3.产品市场预测分析3.1市场预测分析3.1.1硅铝铁合金①炼钢脱氧较为传统的工艺是用金属铝、硅加入钢液，利用金属铝、硅和氧反应能力大于铁和氧的反应能力，用铝、硅脱出钢液中的氧，使钢液含氧量降到规定范围，达到优质钢的质量标准。为了提高铝的利用率，提高脱氧效果，近年来国内一些钢铁冶金行业开始采用铝硅铁合金代替金属铝和硅铁作脱氧剂，取得了良好的效果。硅铝合金在铸钢过程中的初脱氧和终脱氧以及防止出钢和浇注中的二次氧化，且密度比纯铝密度大近一倍，容易进入钢水，内部烧损少，容易形成低熔点产物、上浮到钢液表面、减少钢件中的夹杂、有净化钢液、提高钢件韧性的明显效果。硅铝合金比用纯铝价格低30%，节省硅锰合金10%，且比重大，穿透力强，容易与钢液亲和，减少铝在钢液中的碎化作用，使钢件的强度和性能得到进一步提高。我国每年产钢近5亿吨，钢材品种越来越多，每年约需要50万吨铝硅。目前，80%的铝硅合金需要进口，不仅消耗大量的外汇，而且严重受制于国际市场。硅铝合金作为炼钢脱氧剂，市场较大，前景非常好。②硅铝合金也可作有色金属的还原剂，如冶炼金属镁、钙....等，在金属镁、钙冶炼业逐渐升温的大背景下，硅铝合金的应用量将越来越大。3.1.2硅铝合金铸造件和型材由于硅铝合金特有的金属特性，较低的密度、大的刚性、加工废品可重新融熔的金属特性等，被广泛用在铸造、机械、航天领域。将矿热还原炼制的粗铝硅合金进行精炼，并制作成为各种铸造件，经过压延形成各种型材，其市场的适应性和经济效益将会更为显著。铝硅合金主要用于交通运输和机械制造业中，如各种发动机的缸体、车用轮毂及零部件，油泵、风机、各类机械和电气产品的铝铸件或压铸件。硅铝合金特有的金属属性被越来越多的领域所认知，汽车工业、航天航空工业、各类机械工业等众多行业上均将硅铝合金作为新材料应用。硅铝合金和其他金属组成的多元合金，也逐渐被发现和推广，如在铝硅合金中加适量钛形成的铝硅钛合金，其机械强度、耐腐蚀性、以及热稳定性更加优异。3.2电热还原工艺与其他生产工艺对比分析目前我国生产的铝硅铁都是采用对掺法，即以金属铝和75%硅铁为原料，分别熔化后对掺而成，这种方法工艺虽简单，但由于采用纯铝和硅铁价格较高，特别是金属铝，因而用直接法生产的硅铝铁合金（即电热还原制得硅铝合金）由于其工序少、成本低、质量好，具有较大的市场竞争力。投