碳酸钙项目简介2过控所

利用电石渣制备高品质碳酸钙工业开发项目简介中国科学院过程工程研究所中国·北京2013年6月目录一、项目背景二、市场分析三、生产规模及产品方案四、生产工艺五、环境保护六、劳动定员与技术培训七、投资估算八、经济效益分析九、结论一、项目背景纳米级活性碳酸钙是20世纪90年代发展起来的尖端产品，与普通碳酸钙相比，由于其物理性能有较大改善，使之在众多应用领域中可起到增强、增韧作用，从而改变产品的使用性和外观性，可以部分取代如白炭黑等昂贵的原材料，使产品成本下降，质量大幅度提高，因此，纳米碳酸钙一出现，就表现出广泛的适用性和较为旺盛的市场需求，广泛应用于涂料、塑料、橡胶、胶粘剂、造纸、油墨、油漆、化妆品和医药等领域。国外纳米碳酸钙生产及市场较为成熟。日本在纳米碳酸钙生产技术、产品开发及应用方面处于国际领先地位。现在有纺锤形、立方形、针形和锁链形等纳米碳酸钙产品及改性产品50多种。目前，美国纳米碳酸钙的生产及应用侧重于造纸、涂料业，美国MTI公司已成为国际上最大的轻质碳酸钙生产商；英国侧重于高档涂料方面的应用，ICI公司主宰着国际高档涂料用超细碳酸钙市场。随着我国对外开放的进一步发展，国内的碳酸钙工业及其相关工业面临世界市场的严峻挑战，产品升级换代成为当务之急。我国应鼓励和支持，开发具有世界先进技术水平的产品。尽早进入市场，形成规模。使相关行业成本降低、质量提高，提升行业竞争力。电石渣是用电石生产重要化工原料乙炔时产生的废渣，据国家发展与改革委员会统计，2010年国内共生产电石1480万吨，按消耗每吨电石产生1.20t电石渣计，全国产生的电石渣超过1776万吨。电石渣的主要成分是氢氧化钙，是高碱性物质pH值可达12以上。存储电石渣常占用大量的耕地，长期存放的土地严重钙化，复耕非常困难。如果管理不当会对本地生态环境及空气质量造成严重影响，风天尘雾迷漫，雨天污水遍地。另一方面，电石渣又可以成为生产水泥等建材、碳酸钙等化工产品的主要原料。因此，开展电石渣的综合利用不仅能获得经济效益，还具有良好的环境及社会效益。二、市场分析轻质碳酸钙主要分为：普通钙、活性钙、超细（纳米）钙。轻质碳酸钙主要用于橡胶、塑料、造纸、涂料、医药、油墨等行业，并可用于牙膏、化妆品等日用化工制品中，还广泛应用于有机合成、冶金、玻璃和石棉生产。图1是轻质碳酸钙的主要应用领域。图1轻质碳酸钙的主要应用领域目前，全国生产轻质碳酸钙约为1000万吨，而消费量却达到2000多万吨，主要消费在橡胶、塑料、涂料等三个行业，其中除普通钙外，超细（纳米）钙、活性钙生产等产品尚有较大发展空间。国内橡胶行业是轻质碳酸钙的最大用户，其用量占总产量的40%，预计今后的用量增长率为10%；碳酸钙添加在塑料中可增加塑料体积、降低生产成本，提高塑料制品的尺寸稳定性、硬度和刚性，其用量占总产量的15%左右；涂料、建筑等行业的用量占总产量的30%左右，预计今后将增长14%左右；油墨、牙膏等日用化工行业的有量占其总产量的10%左右；造纸工业是国内碳酸钙最具开发潜力的应用领域，用轻质碳酸钙作造纸填料，可提高低制品白度和散光性，可使造纸厂减少低浆用量，降低生产成本，其用量占总产量的5%，预计今后的需求增长率在10%以上。随着我国科技进步和人民生活水平的提高及推广应用工作的加强，必将大幅度增加。由于供不应求，每年都得大量进口。近年来随着我国经济的快速发展，尤其是涂料、塑料等行业产品的升级换代，对纳米碳酸钙的需求量将不断增加，同时，造纸工业生产工艺的不断进步，也将促进我国纳米碳酸钙的发展。预计在未来几年里，我国对纳米碳酸钙的需求量将会日益增长，到时产量仍不能满足实际生产的需求，仍需要大量进口。近年来，虽然我国纳米碳酸钙的生产能力增长很快，但是由于我国纳米碳酸钙产品的单一化和功能性不足，很多企业市场销售不畅，实际产量并不大，不能满足国内实际生产的需求，加剧了我国进口市场的日益扩大，造成进口产品均为高价值的产品，价格极高，而出口产品却多为低价值产品的局面，这说明了我国纳米碳酸钙市场的高档次产品仍有较好的发展前景。三、生产规模及产品方案1、生产规模根据生产工艺、装备、原料供应及市场需求情况，项目生产规模确定为10万吨/年。（1）方案一①普通钙生产规模为1万吨/年；②活性钙生产规模为3万吨/年；③超细（纳米）钙生产规模为6万吨/年。（2）方案二①普通钙生产规模为2万吨/年；②活性钙生产规模为4万吨/年；③超细（纳米）钙生产规模为4万吨/年。2、产品方案纳米活性碳酸钙产品执行GB/T19590-2004标准，沉淀碳酸钙产品执行HG/T2226-2000标准。⑴沉淀碳酸钙标准主含量%PH值盐酸不溶物%挥发物含量%沉积体积mL/g白度≥96.09.0-11.0≤0.3≤1.0≥2.4≥90.0⑵纳米活性碳酸钙标准主含量%PH值粒径nm比表面积m2/g盐酸不溶物%水份%白度≥93.0≤10.550-100≥18.0≤0.5≤1.0≥90.0四、生产工艺本项目以生产超细轻质碳酸钙为主，原料为电石渣，通过电石渣——复合除杂——碳化反应——表面改性——干燥包装等主要阶段完成合成工艺，在碳化阶段利用的是经过除杂处理的窑炉尾气，通过控制碳化工艺参数可得到各种粒度和晶型的轻质碳酸钙产品，能够灵活调整产品线。图2为本项目的主体工艺流程。电石渣复合除杂碳化反应表面改性干燥包装轻质碳酸钙图2电石渣制备纳米碳酸钙主体工艺流程图五、环境保护1、废渣电石渣经过复合除杂后所产出的废渣，经过处理后是建筑、修路及生产水泥的好原料。2、废气电石渣在复合除杂的过程中会有微量氨气产生，采用密闭反应设备并配备氨气回收系统对氨气进行回收，循环利用。3、废水生产过程中废水的来源主要是电石渣残渣洗涤所产生的废水，以及碳酸钙洗涤过程中产生的废水，这些废水偏碱性，含有钙的杂质离子，对其有效的处理办法是回收集中处理，经过中和，沉淀后达标排放。六、劳动定员与技术培训生产装置半连续生产岗位三班作业，按每人每周工作40小时，配备补班人员，满足四班三运转的要求。工程项目定岗定员200-350人，人员配置情况如图3所示。图3电石渣制备纳米碳酸钙项目人员配置图本项目中装置技术和设备的操作、维修骨干和主要管理技术人员，可在国内相同类型的工厂进行培训。全部操作和维修人员在工厂运转前都要在现场进行再培训，并参与单机试车、系统吹扫、试压、联动试车和验收，且经考核合格后才允许上岗操作。七、投资估算本项目总投资11300万元。其中：固定资产投资10000万元，配套流动资金1300万元。固定资产投资估算表序号项目金额/万元1生产设备59002设备安装费11803土建工程16004公用工程5205水、电、汽8006流动资金13007合计11300八、经济效益分析1、测算说明（1）人员编制240人，人均月工资及福利等3000元。（2）年折旧费按固定资产总投资10%提起，维修费设备直接费的5%计算。（3）企业管理费用为职工工资的1.5倍销售费按产品销售价的1.5%计算。（4）增值税按17%计算。（5）纳米碳酸钙销售价按2000元/吨，生产成本按1200元/吨。2、效益分析（1）年产值=2000元/吨×10万吨=20000万元（2）销售收入20000万元（3）总成本13700万元年利润=20000万元－13700万元=6300万元所得税=6300万元×25%=1575万元年净利润=6300万元－1575万元=4725万元年年折旧年净利润总投资投资回收期97.11000472511300项目建成后按年产10万吨轻质碳酸钙，每吨按保守价2000元/吨计算，年创产值20000万元，纯利润4725万元，投资回收期1.97年。九、结论该项目的开发，充分利用河南开祥化工有限公司的电石渣资源，发挥公司现有的技术人才和品牌优势，大大提高碳酸钙产品的附加值，增强工业产品的市场竞争能力，使工业产品生产形成规模化、产业化。具有良好的经济效益，同时又有很好的社会效益，拉动第三产业的壮大，解决大量就业问题，促进社会的安定。该项目符合国家环保和产业政策，符合当地经济发展的方向，项目技术成熟，产品适销对路，有广阔的市场前景，投资回收率高，周期短，风险小，对工业结构调整优化，工业可持续发展，增加劳动就业，实现财政增收有着十分重要的意义，本着科技以人为本的宗旨，加速科技成果的转化与产业化，确保产品零污染，在新世纪为纳米应用行业开创更为广阔的美好前景。