年产3000吨玄武岩纤维可行性研究报告

......项目可行性分析报告项目名称：年产3000吨玄武岩纤维项目......-1-......1、项目背景和发展概况2007年年初，国家商务部和国家税务总局联合发布了《中国鼓励引进技术目录》，其中，玄武岩纤维被列入鼓励类项目，编号：053114G；技术名称：年产1000吨以上连续玄武岩纤维生产技术。“十一”五规划中，玄武岩纤维（BF）与PAN-CF、芳纶Ⅱ、超强聚乙烯纤维（UHMWP）E等被列为国家高性能纤维，并制定了具体目标：到2010年，玄武岩纤维（CBF）预计产能达5000吨。国家科技部对玄武岩纤维项目也非常支持，认为“玄武岩连续纤维具有独特的综合性能和良好的性价比，是重要的基础材料，应尽快开发市场，实规模化生产。”玄武岩纤维的研制工作始于二十世纪六十年代的前苏联，玄武岩纤维在一些特性上超过当时的玻璃纤维，强度比钢材还高而且在700℃条件下强度不改变的特性引起了苏联军方的注意，苏联国防部下达该项目给乌克兰基辅材料问题研究院进行基础研究，在该院建成“绝热隔音材料科研生产联合体”。经过了近30年不断的实践，花费了上亿美元，苏联科学家才最终成功开发了玄武岩连续纤维的生产工艺和技术。我国在玄武岩纤维方面的研究起步较晚，但近几年来随着对其需求的加大，玄武岩纤维迎来了自己发展的黄金时代。20世纪90年代中期，南京玻璃纤维研究设计院最早在中国开始玄武岩纤维的研究共作，专注于适合充当隔热材料的超细玄武岩纤维，主要用于战斗机发动机外壳等军工用途，但目前仍停留在实验室阶段，产量很低。随着国家相关部门对玄武岩纤维的重视，玄武岩纤维是国际材料领域的新型绿色环保材料。目前，俄罗斯、乌克兰、美国、德国、加拿大、日本、奥地利、伊朗等国都先后进行玄武岩纤维的研发和生产，在高技术新材料领域开始了新的一轮竞争。且前苏联和西方国家已日渐广泛使用。我国高技术材料总体研发水平与其相比仍有较大的差距，在碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯高技术纤维等方面亦是如此，但综合性能优良、性价比高的玄武岩纤维仍在发展之中，而我国具备参与、竞争的一些条件，这就为我国在新材料领域的跨越提供了历史机遇，甚至有专家预测：玄武岩纤维“发源在苏联，发展在中国”。本项目也是国家重点支持的高新技术，符合环保和循环经济要求。从应用广度和性价比看来，该项目发展潜力巨大，将会发展成为一个较大规模的产业，给投资者以理想的回报。2、技术依托单位情况2.1公司基本情况四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司是由中国航天科技集团投资控股有限公......-2-......司、深圳航天科技创新研究院、新希望集团产业投资基金、哈尔滨工业大学深圳研究院及成都航天万欣科技有限公司共同投资2亿元（一期已投资7800万元）兴办的以研发、生产和销售高性能玄武岩纤维和纤维制品为主业的高新技术企业。企业自主研发的玄武岩连续纤维生产工艺和生产设备充分展示了校企联合的优势，在纤维生产工艺及设备运行稳定性、纤维性能、终端纤维制品的开发等方面已经达到国内外领先水平。目前，年生产能力达3000吨。公司依托中国航天和哈尔滨工业大学强大的科研技术实力及公司自有的研发技术实力，是“中国航天科技集团工程纤维材料研制基地之一”，承担了航天领域、国防军事领域的多项科研项目，获得12项国家专利和一些专有KNOW-HOW技术。公司非常重视标准化的建设和实施，除制定了严格的企业标准外，还参与制定了国家和行业标准，其中包括国家标准《水泥混凝土和砂浆用短切玄武岩纤维》、《纤维增强复合材料工程应用技术规程》、《玄武岩纤维无捻粗纱》；交通部标准《公路工程玄武岩纤维及其制品》和建设部标准《纤维增强复合材料格栅》和《结构加固修复玄武岩纤维片材》。公司于2005年在本行业领域中第一家通过了ISO9001质量体系认证，拓鑫纤维产品通过了CTS第三方公正检验产品认证，其性能、质量处于行业领先水平。公司现有员工150人，各类工程技术人员42人。其中博士资格2人，高级工程师2人，硕士人员8人，大学本科毕业人员30人。2.2项目基本情况玄武岩纤维的研制工作始于二十世纪六十年代的前苏联，当时“乌克兰基辅材料问题研究院”应苏联军方要求建成了“绝热隔音材料科研生产联合体”，进行玄武岩纤维的研究工作。经过了近30年不断的实践，苏联科学家才最终成功开发了玄武岩连续纤维的生产工艺和技术。20世纪90年代前，因生产效率和投资能力方面的问题，玄武岩纤维主要为乌克兰、俄罗斯的军品项目服务。玄武岩纤维的开发初衷就是为了满足前苏军方的特殊使用要求，当时主要是针对特殊飞行器用材料而进行开发的，而且目前美国的玄武岩纤维制造商的产品全部提供给军方使用。随着社会经济的不断发展，特种纤维已经越来越被人们所重视，特种纤维的应用领域也不再仅仅局限于军事航天领域。玄武岩纤维具有优越的化学、......-3-......物理、机械力学和高温性能，目前已经被公认为继碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维之后的第四大高技术纤维。目前，包括俄罗斯、美国、乌克兰、加拿大甚至是日本韩国在内的世界各国对连续玄武岩纤维的研究生产都产生了极大的兴趣。玄武岩连续纤维项目的技术成果，主要来自企业自主研发。经过6年的小试和中试以及小规模产业化生产，现已成功研制出性能稳定的TX-1型玄武岩纤维生产设备，自主探索攻克各种技术难题，实现了国际公认的大规模产业化生产方式——“气电结合方式”生产。我公司于2006年11月通过了由四川省科学技术厅组织、四川大学涂铭旌院士为组长的专家组对“玄武岩连续纤维制造技术、成套设备及产品开发”项目的验收。专家组经过实地考察，在听取公司专业人员的工作汇报后，结合查新资料，一致认为我公司自行研制的TX-1型玄武岩连续纤维生产设备功能齐全，在炉温控制、炉膛火焰监控、漏板温度、断电和停气保护等方面实现了自动化；纤维制造技术处于国内领先水平，其中漏板温度均匀性控制技术和热换漏板技术已达到国际先进水平；单台熔炉年产可达100吨，并实现清洁化生产。通过工艺改进，攻克各项技术难关。目前，我公司已经开始使用400孔漏板，效果良好，将使单台熔炉原纱产量翻一番。2.3技术实力公司目前已经完成了该项目的中试和小规模生产，并在此过程中逐步开拓市场，目前该产品主要应用于建筑加固、交通建设领域、国防军工领域、滤料、复合材料等领域一系列后续产品。本项目已经完成9台熔炉建设，并已投产，实现年产纤维达1000吨；追加投入的16台生产线将在于2011年年底完成建设。在为期七年（2002-2009）的研究过程中，我们所取得的突破性的技术成果如下：1、自行摸索出了拉丝漏板的合理结构与几何参数，形成了200孔漏板的稳定生产，400孔漏板的成功试生产。2、解决了在不停炉状态下更换拉丝漏板的技术难题3、在国内率先突破了池窑拉丝技术4、掌握了细直径（ф6～13μm）玄武岩纤维的稳定生产技术5、矿石熔炉的温度控制精度高、工作安全可靠6、设备节能性好、自动化程度高......-4-......7、开发出了系列玄武岩连续纤维产品。能稳定生产玄武岩纤维初级产品：玄武岩复合筋、玄武岩纤维无捻粗纱、玄武岩单向布、纺织用商品纱、短切纱等；建立健全了生产工艺规程，制定了相关企业标准，参与了国家标准、行业标准的制定。2.4所处地位当今世界，能利用玄武岩连续纤维制成各种制品的只有俄罗斯、乌克兰、美国、中国、欧盟等少数国家中的十几个公司，并且整个行业尚处于起步阶段。而在成都经开区的四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司就是其中之一，其开发出来的产品有部分处于全球领先水平。更可喜的是，拓鑫公司经过多年努力，在乌克兰专家的指导下，与哈工大合作，已经完成了玄武岩连续纤维的生产小试、中试工作，取得了可喜成绩。公司在龙腾工业城中租用厂房进行工业化连续稳定生产已取得重大突破，其产品在试用后用户反映很好。该公司是成都市重大产业化项目承担单位，已在成都经开区内计划投资2亿元，征地111亩，建设生产、研发基地，目前基建工作已经完成，预计在2011年年底可全面投产。3、项目生产工艺技术特点，与国内外相同产品生产技术相比有何优缺点3.1生产工艺技术特点虽然玄武岩纤维的生产技术看似简单，但实际上颇为复杂，需要很多的技术诀窍。为实现高质量玄武岩的工业生产，需要考虑各方面的技术复杂性和设计专用设备。图1为目前典型的玄武岩纤维生产工艺流程：首先要选用合适的玄武岩矿原料，经破碎，清洗后的玄武岩原料储存在料仓1中待用，经喂料器2用提升输送机3输送到定量下料器4喂入单元熔窑，玄武岩原料在1500℃左右的高温初级熔化带5下熔化，目前玄武岩熔制窑炉均是采用顶部的天然气喷嘴6的燃烧加热。熔化后的玄武岩熔体流入拉丝前炉7，为了确保玄武岩熔体充分熔化，其化学成分得到充分的均化以及熔体内部的气泡充分的挥发，一般需要适当提高拉丝前炉中的熔制温度，同时还要确保熔体在前炉中的较长停留时间。最后，玄武岩熔体进入两个温控区，将熔体温度调至约1350℃左右的拉丝成型温度，初始温控带......-5-......用于“粗”调熔体温度，成型区温控带用于“精”调熔体温度。来自成型区的合格玄武岩熔体经200孔的铂铑合金漏板8拉制成纤维，拉制成的玄武岩纤维在施加合适浸润剂9后经集束器10及纤维张紧器11，最后至自动绕丝机12[9]。1-料仓；2-喂料器；3-提升输送机；4-定量下料器；5-原料初级熔化带；6-天然气喷嘴；7-二级熔制带（前炉）；8-铂铑合金漏板；9-施加浸润剂；10-集束器；11-纤维张紧器；12-自动卷丝机图1玄武岩纤维生产工艺流程2.5与国内外工艺技术相比优缺点目前，国外生产玄武岩纤维的制造商均采用“气-电”结合的熔炉工艺制备技术（如上图所示），其优点是：生产成本低；可实现多漏板、多漏孔、多通路成丝；可实现大规模作业的瓷窑成丝；降低投资成本等。缺点是：技术要求高、生产6微米以下的纤维效率较低、成本较高。国内生产厂家中，除四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司采用“气-电”结合的熔炉工艺制备技术外，其他厂家均采用“电拉丝”单熔炉工艺制备技术生产。该制备工艺技术的优点：生产6微米以下的纤维稳定性好。缺点：成本高；设备......-6-......使用寿命短；工艺制备技术上升空间小；不能实现大规模作业的池窑成丝；投资成本大。4、工厂技术方案2.6产品方案及建设规模2.7项目组成原料制备、矿石熔化、原丝成形、产品制造、检验包装。2.8生产技术方案4．3.1产品标准产品名称线密度（tex）含水率断裂强度浸润剂玄武岩无捻粗纱±5%不大于0.2%不小于0.45N/tex根据用户要求3.2生产方法和工艺流程4.3.2.1工艺说明（1）原料玄武岩矿石的好坏是玄武岩纤维拉制过程中的重要条件，玄武岩矿石的化学成分决定了玄武岩纤维的物理性能。由于各矿源矿石化学成分的不同，它的工艺性和生产出的原丝性能各有不同，因此选择好矿源，并严格控制矿石的粉碎、清洗和挑选的加工过程，是保证拉丝工艺性和产品质量的重要环节，为此本设计配备了一台矿石清洗机和原料矿石的挑选台。为了掌握矿石原料的化学成分的变化，本设计设臵了原料化学成分化学分析设备一套，每天对原料进行一次化验分析报告，以便了解原料化学成分的变化，正确指导生产。经生产实践，下列化学成分的矿石生产工艺性较好。Sio2Al2O3Fe2O3FeOCaOMgOTiO2Na2OK2O48.3914.356.176.669.754.203.742.51.2为了满足原料熔化的要求，必须对矿石进行粉碎，清洗和挑选，去掉杂质和泥土，干燥后装袋，每袋50公斤，粒度控制在5～15mm，整齐存放、妥善保管。（2）工艺过程说明购进的矿石原料，需经再次清洗、挑选，以除去运输过程中的污染物，干燥后进行称量，并记录原料重量，经上料机送至料仓，再由加料机将原料加到熔炉内熔化，熔化好的料液经过流液口进入漏板，料液从漏板的漏嘴中吐出料滴，再经引丝冷却成形，引下的原丝经涂油器进行浸润剂涂覆，由集束器集束后绕在拉丝机机头上进行拉丝，原丝通过排线器整齐的排列到绕丝筒上，拉好的原丝筒，根据用户需要和浸润剂类别的不同，有的需要烘干，烘干后再经无捻粗纱机打成无捻粗纱纱团，经