利用工业废渣生产15万m3a低温陶瓷复合材料项目策划建议书.docx

1、利用工业废渣生产15万m3a低温陶瓷复合材料项目策划建议书利用磷渣生产15万m3/a低温陶瓷复合材料工程可行性研究报告 项目承担单位：云南南磷蓝德新型建筑材料有限公司 技术合作单位：昆明理工大学项 目负责 人：高 峰昆明理工大学 1、总论1.1项目概况 1.1.1项目名称、主办单位及法人项目名称：利用工业废渣生产15万m3/a低温陶瓷复合材料主办单位：云南南磷蓝德新型建筑材料有限公司法人代表：杨际洲项目负责人：高 峰拟建地点：云南省嵩明县杨林工业开发区1.1.2 项目简介低温陶瓷复合材料是以工业废渣如黄磷渣、粉煤灰等为主要原料，通过废弃物处理、活化、复合、改性、成型、强化而成的类陶瓷材料，生产

2、过程不用高温烧结，没有二次污染排放。低温陶瓷复合材料具有优良的物理力学性能，可采用众多方法对材料进行改性，可衍生出众多产品在建筑工程中广泛应用。本项目具体产品有：新型墙板，透水砖，装饰材料。总生产规模为15万m3。项目投资 5930万元，能形成每年15600万元的产值，12342万元的利润，具有显著的经济效益。1.2 项目背景、意义和必要性1.2.1符合国家产业发展方向据最新资料显示，我国工业固体废物年产生量已达13亿吨，累计堆存量超过80亿吨，占地7亿m2，每年流失和浪费的固体废弃物资源价值在400亿元以上，严重污染环境，浪费资源。固体废物的有效合理利用一直是我国政府和相关行业非常重视的问题

3、。 国家中长期科学和技术发展规划纲要 (20062020年)中环境领域优先主题之一是“废弃物资源化利用技术开发”；城镇化与城市发展领域的优先主题之一是“节能建材与绿色建材技术”。 2007年度国家高技术发展计划资源环境技术领域环境污染治理新技术优先主题之一是“工业废弃物资源化技术”。 云南省“十一五”科技发展纲要明确提出要加强“冶炼过程中固体废弃物资源的再生利用技术”、“废弃物循环使用技术”、“尾矿、冶金废渣利用技术的开发”；这些目标的实现，将能使云南省乃至我国生态环境良性循环、资源利用永续不衰和可持续发展战略得到具体体现。1.2.2 低温陶瓷复合材料为工业废渣资源化提供了新思路在众多的废物资

4、源化方案中，废弃物复合材料、矿渣微晶玻璃、轻型材料、硅铝铁合金等是废物综合利用向高技术和高效益方向发展的代表性技术；水泥、墙体材料、道路工程、矿井回填是规模化利用废弃物的主要途径。规模化和高附加值相互统一将是今后废物资源化的发展方向。由昆明理工大学开发的低温陶瓷复合材料制备技术为固体废弃物资源化提供了新思路。低温陶瓷复合材料是以工业废渣为主要原料，不需水泥和陶瓷材料的高温烧结，在接近常温条件下通过化学反应制成的性能与陶瓷相似的一种高性能绿色环境材料，其制备机理为工业废渣资源化提供了一种全新的技术方案，是循环经济的重要技术支撑。低温陶瓷复合材料的原料组成要素有三类：第一类是作为基体材料的工业废渣

5、，它们可以从粉煤灰、煤矸石、黄磷炉渣、冶金炉渣、尾矿、赤泥等经过机械、化学、低温热力处理后获得，因这些废渣主要以SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3为主要成分，可提供形成低温陶瓷长链结构的基本组成元素；第二类是活性添加材料，可以从工业废渣如碱渣、盐泥、锰渣、电石渣、造纸废液、硅渣、窑灰等经过活化、复配而成，它们能提供活性离子使活化废渣中原始硅酸盐网络结构解聚并在水为介质条件下再度聚合形成以硅铝、双硅铝长链为主的无机高分子聚合物；第三是强化改性材料，赋予复合材料具有不同的性能，铸造废砂、炉渣、冶金渣可作为颗粒强化材料使低温陶瓷复合材料具有天然石材、陶瓷的性能；废塑料、废纸、植物剩余物

6、可作为韧性材料使复合材料具有木材、高分子材料和陶瓷的性能；污泥、膨胀珍珠岩、泡沫使材料具有轻质、高强、透水、吸音特性。因此，几乎所有的工业固体废弃物、城市垃圾和植物废弃物都能作为低温陶瓷复合材料的原料，而通过不同废弃物的搭配复合，能生产出建筑行业普遍使用的大宗材料（见图1）。低温陶瓷复合材料具有传统水泥基材料的施工操作性和经济性，没有高温煅烧和极端苛刻工艺条件，电耗是水泥的1/10，聚合物复合材料的1/35；煤耗是水泥的1/15，陶瓷砖的1/3；没有废水和废渣排放；CO2类工业废气排放是水泥的1/30。因此，和传统材料相比，绿色环保，符合我国大力倡导的节能、环保产业导向。低温陶瓷复合材料具有优

7、良的物理力学性能，水化热低、收缩小、强度高、抗渗耐冻、耐腐蚀、耐高温、耐水热，能在危险废弃物固化、人造石材、道路修补、墙体材料方面获得广泛应用，是一种崭新的绿色环境材料。实施CBC复合材料技术将通过对相关行业的影响产生不可估量的经济价值。1.2.3 产品具有广阔的应用前景本项目的主要特征是生产低温陶瓷多孔复合材料，具体产品定位为新型墙板，道路透水砖和各种装饰材料。这些产品在目前国家大力实施节能减排、环境保护、循环经济的政策环境下良好的发展前景。（1）新型墙板建筑墙体材料是消纳固体废弃物的有效途径，其中混凝土和墙体材料约占房建材料的90%以上。随着社会经济的发展和国家产业结构的调整，大量新型建筑

8、材料不断涌现，传统使用的“秦砖汉瓦”正逐步退出（被强制）房建领域，取而代之的是具有轻质、保温、隔热和砌筑功能于一体的多孔泡沫材料。目前中国单位建筑面积能耗是发达国家的2-3倍，每年房屋使用的能耗达2.6亿吨标煤；实心黏土砖产量7000多亿块，每年毁田12万亩；面对资源和能源的严重短缺，我国必须大力发展节能与绿色建筑，其目标是到2010年，全国城镇建筑的总耗能要实现节能50%，到2020年节能65%的总目标。为了达到这些目标，必须大量使用绿色环保的新型建筑材料，仅此一项，将有20003000亿元的潜在市场价值。目前，兼具保温隔热和隔断的新型墙体材料主要以加气混凝土为代表，目前的产量只有980万m

9、3,只占墙体材料的1%，各种具有节能、环保、健康的新型墙材每年有10亿m3以上的巨大市场空间。但因加气混凝土实际上是一种水泥基材料，存在的强度低、湿涨干缩大、吸湿性强、空鼓、施工操作要求严格等问题导致房屋墙体开裂现象十分普遍。所以使用新型墙板既满足墙体砌筑和保温隔热的需要，还能显著降低房建成本，提高房屋使用面积，并大幅度节省后期维护费用。此外，这种产品强度显著高于传统的加气混凝土，不会带来施工方面的质量问题。（2）透水砖我国是严重缺水的国家，拥有世界四分之一的人口，却只占有世界水资源的百分之七。近年来，随着城市建设的高速发展，水体污染、水资源短缺、噪音污染、城市热岛和洪涝灾害等环境问题日趋突出

10、，城市生态日趋恶化。要解决这些问题，是一个综合性和系统性的问题。从道路材料入手，采用环境友好的透水材料就能起到明显的生态效益。众所周知，我们居住的城镇道路，大都采用水泥，柏油、石材、陶瓷砖等不透水的材质铺设的，统称为硬化。我国是严重缺水的国家，拥有世界四分之一的人口，却只占有世界水资源的百分之十七。这些不透水的路面给生态环境带来诸多的负面影响。由于铺设的路面不透水、不透气，雨水不能渗入地下，致使地表植物由于严重缺水而难以正常生长；不透气的路面很难与空气进行热量、水份的交换，缺乏对城市地表温度、湿度的调节能力，产生城市的热岛效应。此外，不透水的道路表面容易积水，降低道路的舒适性和安全性。当降水时

11、，雨水只能通过排水设施排入河流，雨水带走大量的城市污染物（油污、建筑废物、沙砾、淤泥、城市草地和公园喷洒的农药），因无法得到任何处理造成接受暴雨的河流、湖泊的污染。另一方面，由于硬化地面对暴雨不能吸收，雨水被高速导入当地的河流而流失，因此当雨季过后，当地又会出现干旱缺水的问题，陷入恶性循环。用透水砖取代传统的道路材料，则能解决上述问题，这是传统的石材和混凝土制品所不具有的生态功能。正因如此，透水砖的铺设已经成为政府部门的共识，在全国的很多城市都已采用。这也正是本项目面临的大好时机。与目前透水砖品种相比，本项目的预期产品具有良好的性价比，在进入市场过程中占有无可比拟的优势：首先它采用的原料成本非

12、常低，不用较为昂贵的水泥和高分子粘结剂，不采用高耗能的烧结工艺。产品在满足透水性能要求的同时，表面具有石材的装饰效果，因结构不同于传统产品的大孔隙，所以不容易堵塞，维护费用非常低。此外，产品的成本低，物理力学性能好，具有天然砂岩和青石的古朴和庄重，应用前景十分广阔。因此， 实施低温陶瓷多孔复合材料技术的产业化，既符合国家、云南省的产业政策，也符合企业自身的发展需要，是技术、经济和环保的统一，通过产业化，预期将产生良好的社会、经济和生态效益。（2）装饰材料利用低温陶瓷多孔复合材料技术，可以生产各种建筑装饰材料。例如：火山石，建筑物外墙贴面，室内装饰贴面，室内地板材料等等。1.3 主要技术经济指标

13、表1 主要技术经济指标序号项目名称单位数量备注一建设规模1墙体材料m3/a700002透水砖m3/a300003装饰材料m3/a50000二原料及动力供应1磷渣类废弃物吨/a2500002BSL吨/a38603CAT吨/a31504发泡剂吨/a455表面活性剂吨/a2166水吨/a120007电KWh/a25000008蒸汽吨/a450009煤三总图运输1工程占地面积亩802运入吨/a72723运出吨/a257272四工作日天/年300五劳动定员人134六项目总投资万元59301设备投资万元24512建设工程万元8863安装工程万元3404其它万元1753 5流动资金万元 500七经济指标1年

14、产值万元156002年利税万元123421.4 研究结论1）用黄磷渣类工业固体废弃物为主要原料生产低温陶瓷复合材料符合国家产业导向和循环经济要求，具有良好的社会和生态环境效益。2）建成一条年产15万m3低温陶瓷多孔材料生产线，需要总投资5930万元，达产后能形成每年15600万元的产值，12342万元的利润，可综合利用废渣近25万吨，废渣利用率占总物料的97%以上，可形成一个以工业废渣为资源的新型环保产业，建立新的经济增长点。3）随着城市化进程加快和城市建设的飞速发展，需要大量使用价廉物美的新型地面材料和墙体材料。以多孔材料为代表的墙体材料将是未来新型墙体材料的发展方向，低温陶瓷多孔材料具有加

15、气混凝土的优良性能，但弥补了不足，具有自装饰功能，是一种具有竞争力的新产品。4）本项目抗风险能力较强，原材料、价格、销量和投资等因素波动性影响相对较小。5）项目生产过程无苛刻工艺条件、无有毒有害物质使用和产生，不产生二次环境污染，工艺过程简单，很容易实现清洁生产。6）基于上述分析，本项目的生产、技术、环保、安全、效益均十分可行，建议批准实施。2、市场预测2.1墙体材料2003年昆明市场墙体材料现状：总需求量约24亿标块(其中：黏土实心砖19亿标块，新墙材5亿标块。注：新墙材指除黏土实心砖外的所有砖、板、砌块)，折合363.64万立方。其中，新墙材只占26.3%左右(含砖、板、块。折合95.64

16、万立方)，其余为黏土实心砖。如今，昆明已经在全面落实国家 “禁实”政策，要求全部使用新型墙体材料，那么新型墙体材料的年需求量将为363.64万立方，市场机遇显而易见。目前，昆明市场年砌块生产量不足50万立方，而且主要是星罗棋布的小砖厂及私人作坊所生产。年产4万立方以上的正规厂家屈指可数，而且多为黏土空心砖，混凝土空心砖生产厂家较少。蒸压加气混凝土砌块全省至今仅有昆明是硅酸盐制品厂独家生产。正规厂家生产的黏土空心砖、混凝土多孔砖、混凝土空心砌块、发泡混凝土砌块、蒸压粉煤灰加气混凝土砌块等不可能完全满足“禁实”后建筑市场对新型墙材的需求，缺口较大。严重制约了墙改工作，而且在短期内难以改变。政府迫切

17、希望社会各方踊跃投资新型墙材行业，特别鼓励投资环保利废墙材，同时给予此类项目较好的税收等优惠政策（免征增值税）。目前昆明市场上墙体材料主导产品的种类和价格( 出厂价 )：黏土实心砖：191元/ m3（规格24011553）黏土空心砖：134元/ m3（规格190190190），139元/ m3（规格240190190）混凝土空心砌块： 120元/ m3粉煤灰加气混凝土砌块：190元/m3通过以上对比不难看出，由于国家政策对新型墙体材料的倾斜和加大对黏土制品的限制，以黏土为特征的墙体材料价格急速上扬，市场正在日益萎缩。取而代之的是各种新型材料，特别是承重混凝土砌块和加气混凝土砌块将成为墙体材料的

18、新宠。其优点主要是节能、环保、抗震、隔音、高强、轻质、防火等，因此越来越受到业界的重视，被列为优先发展的产业。昆明地区2001年以转发了市建设局等六委局联发的有关“禁实”的意见，后又以文推荐了三大类新型墙材产品，即砖、板、块。其中又以砌块品种最多,主要是混凝土空心砌块、陶粒砌块、加气混凝土砌块三种。比较以上三种产品，以多孔为典型特征的加气混凝土砌块综合性能较好、市场需求较大，是今后几年墙体材料发展的主要方向。 本项目的竞争对手主要是混凝土空心砌块和加气混凝土。混凝土空心砌块具有以下优、劣势： 优势：符合国家新型墙体材料的要求；生产材料资源丰富；投资小、易生产；成本低、售价便宜；生产布局容易；可

19、作为承重材料；生产厂家多，具有量上的优势。 劣势：容重大（是加气混凝土砌块的1.5倍），这样将增加建筑物的总重量，增加建筑的总造价，抗震性相对较差；由于是空心砌块，因此二次加工性能较差；隔音、隔热效果较差；由于投资小、易生产，因此混凝土空心砌块的生产厂家多数是小企业，形成一种生产厂家多、单个企业生产量小的格局；产品质量参差不齐，给用户的使用带来困难。加气混凝土具有以下优、劣势： 优势：轻质，具有良好的保温隔热和可加工性能，符合国家新型墙体材料的要求；主要原料为粉煤灰类工业废渣，资源丰富。 劣势：投资大，产品存在强度低、湿涨干缩大，施工要求严格的问题。本产品在密度、加工特性、保温隔热性能方面与加

20、气混凝土类似，但强度高，与砂浆的配合性好，这是以往建筑墙体材料不具有的功能。所以，本项目是一种具有广阔发展前景的新材料品种。2.2 传统道路材料的种类、存在问题和市场分析2.2.1混凝土地砖混凝土路面砖具有美化环境，改善路面、地面使用的功能，越来越多地被用于城镇建设中。混凝土路面砖的应用范围从人行道、车行道、庭院等路面扩展到广场、停车场、仓库、工业厂房、车站、码头、机场、堤岸护坡等。 近期，国家质检总局对混凝土路面砖产品质量进行了国家监督抽查，共抽查了北京、天津、河北、黑龙江、吉林、辽宁、山东、安徽、江苏、浙江、四川、上海、广东、福建、云南等15个省、市45家企业的45种产品，合格30种，产品

21、抽样合格率仅为66.7%。主要表现在强度不合格、耐磨性不合格、抗冻性不合格等几方面，而这几个性能正是混凝土砖的最重要性能，与此同时，混凝土砖不耐久、易褪色，一般情况下，彩色混凝土砖使用2年以后即发生严重褪色和老化，与周边建筑景观极不协调，让人产生一种城市衰败的感觉。因此，混凝土砖在城市建设中被大量使用近20年后，正有被一些性能好的地砖（如石砖）取代的趋势，这从昆明市各混凝土砖生产企业普遍不景气的状况中看出来。2.2.2石质砖石材是人类历史上最早使用的建筑材料之一，许多世界著名的石建筑、石雕塑都记载着人类文明史的发展历程和人类的聪明才智，构成了独具特色的石文化。中国拥有十分丰富的天然石材资源，已

22、开发的大理石、花岗石、板石、砂岩遍及全国各省、市、区，各类花色品种齐全。目前已纳入国家编号的花岗石有240个品种、大理石58个品种、板石8个品种。近二十年来，中国石材工业迅猛增速发展，石材工业在中国国民经济中的地位不断提高，年平均增长速度超过15%，成为中国建材工业中发展最快的产业之一。随着国民经济的发展、城乡建设步伐的加快，大理石、花岗石、人造石等产量快速增长，石材消费总量迅速上升，已成为世界第一大石材生产和消费国，石材产业初具规模，已形成了北以山东为主，南以福建和广东为核心的石材深加工基地。据中国石材协会统计，近年来，中国每年应用石材产量都在8000万到1亿平方米左右，未来58年内，中国石

23、材国内市场仍将呈现供需两旺的态势。其主要拉动因素是：北京2008奥运会和上海2010年世博会临近，城市改造、建筑装修等行业需要大量石材供应；中国加快中西部地区的城镇化建设，城镇基础设施建设、园林建设、环境建设、水利建设、公路修筑、家庭装修都离不开石材。中心城市的经济活动和建设对周边地区和城市将产生重大影响。中国石材产品的应用范围和应用市场还将进一步扩大。2002年，北京应用石材1860万平方米，上海应用石材2200万平方米，天津、大连、广州、深圳、福建的不少城市，应用石材数量也相当可观。2003年中国生产出来的1.9亿平方米石材，有2/3用于供应国内市场，1/3出口。自从昆明99世博会后，天然

24、石砖被广泛地用于园林、道路、广场，起到了良好的装饰效果（如世博园、金马碧鸡广场），人们已经充分认识到朴素无华的天然石材比颜色鲜艳的混凝土砖更具装饰性，因此，近年来，石砖在昆明市园林、景观、道路新建、改建、翻新中普遍使用，打破了混凝土砖一统天下的局面，挤占了混凝土砖1/3的市场。石砖的优异性能和良好的装饰效果不容讳言，其过高的价格和有限的资源量限制了在更加广泛的公共场所应用。因此，相当长一段时间内，石材、混凝土砖并存的局面不会改变，本项目将在昂贵的石材和性能差的混凝土砖之间找到市场切入点。2.2.3传统道路材料存在的主要问题石材砖的质量和装饰效果非常好，在道路装饰中近几年来得到了迅猛发展。昆明市

25、场的石砖大部分来源于路南石林附近，路南石材已经家喻户晓，但是随着石林地质遗产公园申报成功和旅游环境保护力度加强，石林保护区范围大幅度扩大，天然石材资源接近枯竭。这样，昆明的天然石砖就必须依靠从更远的地区采集，无疑大幅度提高了运输成本，提高了建设工程成本，这是建设单位不能回避的问题。混凝土砖的最大优势在于价格低廉，但近年来，由于水泥价格上涨，导致混凝土砖的生产成本大幅度上升，因混凝土砖的生产企业一般是小厂甚至作坊式工厂，为了降低成本，往往减少水泥用量，结果导致混凝土砖的质量下降，大部分市场被石材挤占，呈现全行业不景气的局面，有相当多的小企业被迫关闭。这种砖已经不适应城市现代建设的需要。更为重要的

26、是：传统的路面材料没有环保和生态功能。一方面它们大量消耗天然资源，另一方面因其自身的特征，已经不适应城市生态环境改善的要求，必将退出历史舞台。2.2.4市场预测2004年，昆明市人均拥有道路面积6.24m2，市区道路面积1182.64万m2，其中人均拥有道路面积仅为全国城市平均水平的60%。按人行道面积为道路面积的20.5%估算，昆明市市区人行道面积为242.3万m2，按每年翻新率20%计算，年地砖的需求量在48.5万m2以上。现代新昆明的建设必将拉动庞大的城建规模，滇池盆地城市人口可发展到450万人，城市建成面积460KM2，在现有基础上将新增城市建成面积308 KM2，新增城市人口205万

27、，为了达到园林城市的标准，人均道路面积必须达到15 m2以上，相当于在10年左右的时间内将新增人行道面积630.4万m2，平均每年的地砖需求量在63万m2。2003年，昆明市人均住宅面积12 m2，按庭院道路面积占20%计算，小区庭院面积为384万m2，累计使用地面砖384万m2。随着新昆明的建设，昆明市人均住宅面积要达到20 m2，中心城市人口250万人，需新增建筑面积3080万m2，新增庭院面积616万m2，假设这些大型建设工程在10年内完成，则每年需地面砖61.6万m2。此外，文化广场、园林景观、休闲场地、环湖景观大道、沿江景观的建设将是新昆明建设中着力显现的特征，按照目前的发展态势和规

28、划，与建筑特点相宜的地面材料需求量每年在20万m2以上。因此，在未来的发展中，昆明每年的地面砖需求量在193万m2以上，市场份额将由石材、混凝土砖、新型地面材料共同分享。2.3 装饰材料低温陶瓷复合材料用于生产装饰材料的显著优点是：成本价格低廉规格尺寸可任意设计色彩可任意选择3、工艺技术方案3.1生产工艺3.1.1工艺流程选择用工业废渣制备低温陶瓷复合材料是昆明理工大学具有自主知识产权的专利技术，该技术的关键工艺包括三方面：一是原料处理阶段，需要对废弃物进行处理，使其原始硅酸盐矿物解离而处于活性状态；二是复合配料阶段，活性矿物、填充改性材料、添加剂的水溶液必须充分混合均匀，并根据产品成型要求控

29、制含水率；三是养护强化阶段，在蒸汽作用下，混合料中的物质发生化学反应而使产品逐渐具有强度。在这一基本要求下，选择已经十分成熟、但节能效果好、没有高温煅烧工艺的蒸压工艺。这一工艺除能满足低温陶瓷复合材料的生产外，还能生产蒸压砖等产品，可以多用途。抗市场波动能力较强，而产品的工程化柔性生产能力显著提高。3.1.2工艺流程粗磷渣堆场水添加剂2添加剂1配制配料机料斗余热干燥机装载机转运计量电子计量粉磨皮带输送机提升机发泡剂提升机粉体料斗搅拌机螺旋给料机料浆斗模具清理模具成型码放冷凝水预养护返 回模具清理脱模码砖余热蒸汽蒸 汽蒸压燃煤锅炉转运加工成品图2 工艺流程图3.1.3 工艺简述本工艺主要由五个工

30、段组成：原料处理、添加剂配制、混料成型、养护、成品测试与堆放。（1）原料处理工段：粗磷渣经汽车运输到厂堆场，自卸。采用装载车进行转运。约占磷渣总量的30%废渣需要粉磨，但因含水，需要进行干燥，干燥热源来自锅炉或干燥机。干燥后的磷渣用皮带输送机送入球磨机上的料斗，料斗下安装圆盘给料机，均衡加料，经粉磨后的磷渣粉用斗式提升机提入贮料斗，料斗下端安装螺旋给料机，接口到配料机。为调整产品的组成和颜色，需要配备两个粉体料斗。约占磷渣总量70%的粗鳞渣可能含有大块，适合先经过振动筛分，再转运到配料机料斗。粉体和骨料经自动配料后用爬升机提入搅拌机。（2）添加剂配制工段：包括两个单元，首先是BSL的生产单元，两种物料经过配料后放入压力釜，在蒸汽加热条件下反应一定时间后出料，静置沉降，清液送入贮罐备用；在生产时，把生产好的BSL与CAT和水经过计量后在反应器中进行反应，当温度下降到30以下时，可以使用，用泵在控制流量的情况下加入到搅拌机。（3）搅拌成型工段：粉体、骨料、添加剂水溶液、发泡剂在此强制混合，搅拌顺序为：先加骨料、再加粉体、然后再加添加剂，干混1-3min，再加水搅拌3-5min。混合料卸入下料斗，通过螺旋输送机强制出料，并加入已经涂好脱模剂的模具中，振