煤矸石综合利用可行性报告.docx

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煤矸石综合利用可行性报告

煤矸石综合利用项目

口

r

行

性

研

究

报

告

第一章项目总论

1.1项目概况

1.2项目建设条件

第二章煤矸石综合利用项目背景及必要性分析

2.1煤矸石综合利用项目建设背景

2.2项目必要性

2.3项目的可行性分析

第三章煤矸石综合利用项目市场分析与预测

3.1我国煤矸石综合禾U用概况

3.2煤矸石综合利用需求量预测及分析

3.3碳化硅市场分析

第四章技术方案

4.1技术方案

4.2技术方案选择的基本原贝U

4.3技术来源

4.4生产工艺

第五章投资估算及分析

5.1项目总投资估算

5.2成本及利润分析

第六章生态与环境影响分析

6.1煤矸石堆放占用大量土地

6.2煤矸石堆放污染水源

6.3煤矸石堆放污染土壤

6.4煤矸石堆放污染空气

第七章组织机构与人力资源配置

7.1组织机构

7.2人力资源配置

7.3员工培训

第八章结论

8.1结论

8.2建议

第一章项目总论

1.1项目概要

1.1.1项目名称

煤矸石综合利用项目

1.1.2项目建设单位

晋能矿场

1.1.3项目建设内容

煤矸石合成SiC厂

1.1.4项目编制原则

1、项目建设必须遵循国家的各项政策、法规和法令，符合国家产业政策、投资方向及行业和地区的规划。

2、采用的工艺技术要先进适用、操作运行稳定可靠、能耗低、三废排放少、产品质量好、安全卫生。

3、以市场为导向，以提高竞争力为出发点，产品无论在质量性能上，还是在价格上均应具有较强的竞争力。

4、以科学、实事求是的态度，公正、客观的反映本项目建设的实际情况，工程投资坚持求是、客观”的原则。

5、通过对市场的分析研究以及对项目规划的研究，推荐项目的建设规模、方案，论证项目建设的合理性。

1.2项目建设条件

1.2.1交通

晋能矿场位于山西中部，位于西山矿区太原与晋中市之间。

行政区划属两渡管辖，期间有乡镇公路连接，交通十分便利。

1.2.2气候

本矿场地属半干旱半湿润大陆性季风气候。

冬季多西北风，干燥寒冷；夏季

多东南风；春秋凉爽，但多风沙。

1.2.3地震

项目区工程地质情况，根据山西省抗震办公室1993年《山西省工程抗震设

防烈度图》，本地区地震裂度为VI度。

1.2.4农业

农业经济主要以种植业、林业、牧业为主。

从农业经济发展现状看，基本处于初级化状态，种植业一传统耕作为主，主要为小麦、玉米、杂粮；养殖业主要以羊、牛、猪为主，多为小规模养殖；林业以自然林为主，经济林数量较少。

125矿产资源

矿藏众多，素有矿藏之乡”的美称。

已探明的矿物有煤、铁、石膏、硫铁矿及铜、钼、钛等32种稀有金属和非金属，品质优良，驰名中外。

项目所在地没有重点保护文物、风景名胜区。

1.2.6政策支持

煤矸石综合利用技术政策要点

一、煤矸石综合利用是一项长期的技术经济政策

煤矸石是煤炭生产和加工过程中产生的固体废弃物，每年的排放量相当于当年煤炭产量的10%左右，目前已累计堆存30多亿吨，占地约1.2万公顷，是目前我国排放量最大的工业固体废弃物之一。

煤矸石长期堆存，占用大量土地，同时造成自燃，污染大气和地下水质。

煤矸石又是可利用的资源，其综合利用是资源综合利用的重要组成部分。

八五”以来煤矸石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。

但我国煤矸石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。

大力开展煤矸石综合利用可以增加企业的经济效益，改善煤矿生产结构，分流煤矿富余人员，同时又可以减少土地压占，改善环境质量。

因此，煤矸石综合利用是一项长期的技术政策。

煤矸石综合利用要坚持因地制宜，积极利用”的指导思想，实行谁排放、谁治理”谁利用、谁受益”的原则。

将资源化利用与企业发展相结合，资源化利用与污染治理相结合，实现经济效益、环境效益、社会效益的统一。

煤矸石综合利用技术以巩固、推广为主，完善、开发并举。

巩固已有的技术成果，推广技术成熟、经济合理、有市场前景的技术，逐步完善比较成熟的技术，研究开发新技术，积极引进国外先进技术和装备，在消化吸收的基础上努力创新，不断提高煤矸石综合利用的技术装备水平，促进煤矸石的扩大利用。

近年来，为促进煤矸石综合利用，国家发改委印发了《关于燃煤电站项目核准有关问题通知》（发改能源（2007）784号）、《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》（发改价格（2006）7号），财政部、国家税务总局下发了《关于部分资源综合利用产品增值税的补充通知》（财税（2004）25号），原国

家经贸委等部委下发了《煤矸石综合利用管理办法》（国经贸资（1998）80号）等80号）等文件，明确了一系列煤矸石综合利用的扶持政策。

127法律依据

《中华人民共和国安全生产法》

《中华人民共和国煤炭法》

《中华人民共和国环境保护法》

《山西省煤炭开采生态环境恢复治理规划》

《煤炭安全规程》

《关于生产性建设工程项目卫生监督暂行规定》

第二章煤矸石综合利用项目背景及必要性分析

2.1项目提出背景

晋能矿场位于山西中部，是国有控股公司，以煤炭的开采及销售为主营业务，原煤年产量约为3000万吨。

但是去年以来，由于烧煤带来的空气污染问题越来越被关注，煤炭的使用受到了越来越严格的控制，进而影响了所有相关企业的业绩，晋能矿场也不列外，销售额出现了严重的下滑，已经连续两个季度出现亏损。

公司高层决定这种历史变革时期为公司的未来发展找条新的出路。

公司每年在开采煤炭的时候同时会产生大量的煤矸石，平时堆放在矿场周边，不但影响环境有时会发生自燃现象，并且对其中的可燃成分和有用矿物相是一种浪费状态。

现公司希望能找到合理利用这些煤矸石的方法，希望你们可以利用大学四年的知识和知识获取能力进行分析，找到煤矸石综合利用的途径和具体方法。

2.2项目建设的必要性

煤矸石的大量堆放，不仅压占土地，影响生态环境，矸石淋溶水将污染周围土壤和地下水，而且煤矸石中含有一定的可燃物，在适宜的条件下发生自燃，排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境，影响矿区居民

的身体健康。

如辽宁本溪矿区曾发生过因矸石自燃造成人员中毒死亡的事故。

保护环境是中国的基本国策，随着国家环保执法力度的不断加大，人们对环境质量要求的提高，解决煤矸石污染环境问题显得越来越突出，煤矸石发电是充分利用煤矸石的有效热成分，变废为宝，解决污染的有效途径。

221煤矸石带来的环境问题

煤矸石作为固、液、气三害俱全的工业废料”，它的长期堆放不仅浪费了资源，占压了大量的土地，而且污染了水源、土壤和周围的空气，严重影响了矿区的生志环境和居民的生命财产安全。

2.2.2煤矸石带来的安全隐患

（1）煤矸石山失稳引起重力灾害

煤矸石山的稳定性受矸石堆基础岩土体的抗剪强度特性、本身的结构、石堆的形

状和基础岩土体孔隙的水压力等因素所制约。

煤矸石的堆放的自然安息角为

38。

〜40°超过这个角度范围或在人为开挖以及降雨量强度达到时容易引发重力灾害，如泥石流、滑坡、坍塌等造成人员伤亡和财产损失。

（2）威胁周边居民生命安全

在煤矸石内部，空隙较大，与空气接触氧化产生大量热量，尤其在夏季高温闷热的情况下，容易使煤矸石山内部发生爆炸，严重威胁到矿区居民生命财产安全。

受季风影响，自燃产生的CO、SO2、H2S等有害气体随风飘散，臭鸡蛋一样的刺鼻气味，严重威胁附近居民的正常生活。

由于矸石山地理位置特殊，而矸石山两侧为深沟，在矸石山下游汇合，在雨季洪水冲刷后自燃的煤矸石顺流而下，直

接威胁下游居民的生存环境。

2.2.3节约能源的需要

煤矿每年的生产、生活供热及冬季采暖要消耗大量原煤，燃料利用率较低，。

建设煤矸石综合利用电厂直接向煤矿输送蒸汽供热，完全能够取代原来烧锅炉的

供热方式，节约大量原煤。

通过利用煤矸石合成SiC出售，不仅可以对固体废弃物进行再利用，还可以获得可观收益。

本项目的建设，对预防因排矸不规范对当地环境带来的一系列的污染有着重要的意义，并且可以改善工农关系，减少纠纷，社会安定，实现了社会效益、环境效益及经济效益的统一，是一件有助于改善周边地区环境质量、造福子孙后代的功德工程。

由以上分析可见，本工程的建设符合国家发展规划，是实现社会效益与环境效益、经济效益相统一的重要环节，该项目建设是必要的。

2.3可行性分析

煤矸石中二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝的总含量在80%以上，它是一种天然的粘土质原料，可以用来烧制普通硅酸盐水泥、特种水泥和熟料水泥等各种建筑特殊用途水泥。

第三章煤矸石综合利用项目市场分析与预测

3.1我国煤矸石综合利用概况

我国从20世纪50〜60年代开始开展煤矸石综合利用的相关工作，主要用于发电、制砖、复垦、充填和筑路等各方面。

但六五”之前，我国煤矸石综合利

用的工业化发展缓慢，1985年，我国工业固体废物的综合利用率只有25%左

右，但近80%来源于回收废钢铁，煤矸石的综合利用量很小。

六五”之后，

我国煤矸石综合利用的产业化有了显著的进展

3.2煤矸石综合利用需求量预测及分析

煤矸石中可利用的元素主要是碳和无机组分，目前煤矸石高附加值利用的主要方式是利用其无机组分进行有价元素提取，制备保温隔热材料，生产陶瓷、沸

石以及生产肥料等。

根据目前煤矸石高附加值利用的发展现状，以碳含量为基准

构建的煤矸石高附加值利用的循环经济路线图。

碳含量高的煤矸石热值大，可

用于煤矸石发电、供热等。

目前我国煤矸石电厂年可处理煤矸石等低热值煤1.3

亿吨，预计到十二五”末，可达到3.4亿吨/年的处理能力。

含煤矸石的低热值煤发电后会形成大量的灰渣，相比煤矸石，灰渣中的无机元素进一步得到富集，可用于提取有价元素、制备多孔陶瓷、生产高性能保温材料等，残余废渣用于生产建材制品，构建煤矸石发电-（灰渣）多元素梯级提取/生产保温材料/陶瓷、沸石系列-（废渣）制建材”的循环经济路线，实现煤矸石多途径、多组分利用。

碳含量低的煤矸石可直接利用其无机灰分，根据其矿物及组成特点，可用于生产煤系高岭土、元素提取、制备陶瓷和保温材料等，构建煤矸石生产高岭土/肥料

/保温材料/陶瓷、沸石系列/多元素梯级提取-（废渣）制建材”的循环经济路线。

煤矸石高附加值利用不仅可以提高企业经济效益，还能充分利用煤矸石各组分，降低废渣排放，将成为煤矸石综合利用的发展方向。

然而，高附加值利用技术目前尚不完善，仍然存在能耗物耗大、二次污染严重、企业经济效益差等问题，需要进一步开发或完善现有技术，达到物质、能量的高值高效利用。

3.3碳化硅市场分析

中国有碳化硅冶炼企业200多家，年生产能力220多万吨（其中:

绿碳化硅块120多万吨，黑碳化硅块约100万吨）。

冶炼变压器功率大多为6300~12500kVA，最大冶炼变压器为32000kVA。

加工制砂、微粉生产企业300多家，年生产能力200多万吨。

2012年，中国碳化硅产能利用率不足45%。

约三分之一的冶炼企业有加工制砂微粉生产线。

碳化硅加工制砂微粉生产企业主要分布在河南、山东、江

苏、吉林、黑龙江等省。

根据中国机床工业协会磨料磨具专委会碳化硅专家委员会的数据，截至2012年底，全球碳化硅产能达260万吨以上，产能达到1万吨以上的国家有13个，占全球总产能的98%。

其中中国碳化硅产能达到220万吨，占全球总产能的84%。

中国碳化硅冶炼企业主要分布在甘肃、宁夏、青海、新疆、四川等地，约占总产能85%。

2012年中国黑碳化硅的主产地为宁夏和甘肃，青海和新疆的原有产能逐渐被淘汰，加上湖北丹江口弘源的冶炼产能，共计76.9万吨，2012年总产量约为34

万吨，黑碳化硅冶炼企业的产能利用率约为44.5%。

中国绿碳化硅冶炼的主产地是甘肃、青海、新疆和四川。

据海关统计显示：

2012年全年，中国碳化硅出口16.47万吨，同比下降23.83%,出口2.75亿美元，同比下降44.28%,出口平均价格1671.53美元/吨，同比下降26.84%。

出口量价大幅度下降。

全年领证量合计17.1万吨，占全年出口量的104%0生产的碳化硅主要的出口国家有美国、日本、韩国、及某些欧洲国家。

2010-2012年中国全年碳化硅出口情况：

吨；万美元；美元/吨

年度月份

2010年

2011年

2012年

出口量

223,151.32

216,232.18

164,695.08

出口额

43,798.52

49,404.67

27,529.26

单价

1,962.73

2,284.80

1,671.53

从出口的20个省市分析，比2011年增加了一个新疆。

出口数量在万吨以上的省市分别依次为宁夏、河南、江苏、北京、辽宁和山东，合计出口量11.8万吨，

占出口总量的71.64%，市场份额分别为18.21%、12.99%、12.71%、11.4%、9.72%和6.61%，六个省市出口数量均呈下滑态势，其中宁夏同比下滑幅度最高，为32.62%;从出口单价看，同比下滑幅度最大的是辽宁，达35.3%，宁夏和江苏的

单价同比下滑也高于全国平均数。

2012年中国碳化硅主要出口省市统计：

吨；万美元；美元/吨

省市

累计数量

同比%

累计金额

同比%

单价

同比%

宁夏

29993.28

-32.62

3828.38

-56.27

1276.41

-35.1

河南

21389.31

-26.04

4534.83

-41.05

2120.14

-20.3

江苏

20932.67

-7.22

3149.65

-39.4

1504.66

-34.69

北京

18769.78

-23.14

3740.81

-41.43

1992.99

-23.79

辽宁

16008.88

-31.47

2001.86

-55.66

1250.47

-35.3

山东

10889.34

-1.92

2638.24

-19.07

2422.77

-17.49

中国碳化硅出口市场以亚洲和北美洲为主，出口份额分别占到全球出口份额的

70.25%和23.76%，共出口到59个国别和地区，比2011年增加了6个。

出口数量在千吨以上的国别和地区依次为日本、美国、韩国、台湾、泰国、新加坡、印

度、土耳其、墨西哥和德国，这10个国家和地区的合计出口数量为15.26万吨,占出口总量的92.64%。

其中位列前四名的国别和地区出口数量占比分别为30.55%、23.25%、15.5%和13.63%,四个国别和地区的出口量之和占出口总量的82.93%。

除韩国出口数量同比增长85.5%外，土耳其和德国的数量同比增长引人注目，但主销国别和地区数量同比还是有较大程度下滑，其中对日本和美国的出

口数量下滑幅度均达约40%。

2012年中国碳化硅主要出口市场分布图：

吨；万美元；美元/吨

国别

累计数量

同比%

累计金额

同比%

单价

同比%

日本

50318.34

-39.52

8935.91

-58.81

1775.88

-31.89

美国

38296.38

-39.74

3557.32

-52.47

928.89

-21.13

韩国

25533.91

85.5

4453.96

40.96

1744.33

-24.01

台湾省

22443.79

-3.31

6296.68

-31.39

2805.54

-29.04

泰国

3567.76

-16.75

482.24

-31.66

1351.65

-17.91

新加坡

3480.79

-45.76

1123.02

-54.34

3226.33

-15.83

印度

3111.31

10.74

365.41

-40.84

1174.47

-46.58

土耳其

2037.85

74.47

229.38

10.29

1125.59

-36.78

墨西哥

1963.12

-42.28

205.77

-52.87

1048.17

-18.35

德国

1831.6

125.93

193.5

140.25

1056.43

6.34

从出口13个关别分析，天津港走货量高达9.16万吨，占出口总量的55.64%，仍位列第一；青岛、大连、南京和上海港分别占15.98%、13.14%、11.49%和3.08%，位列第二至五位，其中大连关出货量同比下滑幅度最高；以上5个关别出口量总

和占出口总量的99.33%。

2012年中国碳化硅主要出口关别统计：

吨；万美元；美元/吨

关别

累计数量

同比%

累计金额

同比%

单价

同比%

天津海关

91629.67

-25.25

10200.92

-50.89

1113.28

-34.3

青岛海关

26323.52

-11.38

6623.43

-28.01

2516.16

-18.77

大连海关

21644.45

-33.25

6266.52

-45.09

2895.21

-17.74

南京海关

18917.04

-16.49

2747.42

-46.56

1452.35

-36.01

上海海关

5073.23

-10.4

1553.82

-31.01

3062.79

-23

从各月出口情况分析，出口量上半年逐月提高，下半年跳跃较大，但当月平均单价一降再降，第二季度全面跌破2000美元，三季度末止跌回稳，但只在9月站上了2000美元，便又在第四季度一路下滑，全年最低价格出现在11月，为1345.58

美元/吨，比全年2月的最高价格下跌了42.1%

从出口的123家出口企业分析，出口数量在2000吨以上的企业有29家，这29家出口量之和为11.77万吨，占出口总量的71.4%;这29家主营企业除2家出口价格有所上升外，其他均有大幅下滑，单价降幅最高的达73.6%;出口数量在1000-2000吨位之间的企业有12家，出口量之和为1.6万吨，占比为9.79%;另有32家企业出口数量在100吨以下，32家出口量之和只占出口总量的0.27%。

第四章技术方案

4.1技术方案

Acheson法合成SiC

4.2技术方案选择的基本原则

Acheson工艺制备SiC的另一个发展方向是，采用廉价的原料，利用某些矿物原料的天然结构特性制备高性能SiC材料。

王晓刚等人利用硅质煤矸石矿物组分的相互交织组合、条带相间组合和镶嵌组合等天然纳米结构（煤矸石中SiO2和C紧密、均匀、超微尺度的混合，反应活性高,用煤矸石与烟煤为原料，采用传统的Acheson工艺成功地合成了3-SiC微粉。

它与传统原料相比具有反应温度低、反应速度快等特点。

以煤矸石代替石英砂和大部分价格较高或资源匮乏的石油焦碳和无烟煤有利于节能降耗和降低原料成本，并且可实现废弃物资源化和污染控制。

Acheson法制备SiC具有原料便宜、工艺简单、易于实现大工业化生产等特点,但其热效率低，能耗高,污染严重，产品附加值较低,难以生产高附加值产品（如纳米粉体、微粉及晶须等）。

对传统工艺进行改进和采用廉价天然矿物原料进行SiC的合成，是Acheson法的主要发展方向之一。

4.3技术来源

何恩广，王晓刚，陈寿田硅酸盐学报用硅质煤矸石合成SiC的研究

4.4生产工艺

将煤矸石、石英砂粉碎至2mm，RN（弱粘煤：

用以补充煤矸石中的碳不足量）粉碎至0.5mm。

按反应式SiO2（s）+3C（s）=SiC（s）+2CO（g）计算物料配比，为使反应完全，单质C称量过量10%〜15%。

配料后球磨混合2h，放到Acheson炉内冶炼。

装置如图1所示。

炉体用耐火砖砌成，净尺寸为690mm<230mmX280mm，投料量为20kg。

在炉芯尺寸一定的条件下温度的高低由功率决定，反应时间均为2.5h.

图1Acheson法炉体结构

1-炉料2-石墨炉心3-石墨电极4-端墙

煤矸石+RN合成SiC的产率82%。

煤矸石与RN合成SiC的温度较低.1

450~1550C时煤矸石+RN的产率为92%

第五章投资估算及分析

5.1项目总投资估算

项目总投资17000万元，建设投资14000万元（含征地费1000万元，基建费3500万元），流动资金3000万元，总投资估算如下表：

表5-1项目总投资估算表单位：

万元

序号

费用名称

投资额

备注

-一一

项目总投资额

17000

1

建设投资

14000

1.1

建设费

4500

征地费

1000

基建费

3500

1.2

设备投资

9500

购置费

8500

安装费

1000

2

流动资金

3000

二

固定资产的形成

14000

注：

流动资金是项目运营期内长期占用和周转资金。

5.2成本及利润分析

5.2.1用于发电的煤矸石

含碳量大于20%的煤矸石400万吨，每吨售价50元，成本费用约计3000万元人民币。

煤矸石发电收益二产量*售价-费用=17000万元

可用于基期投产。

5.2.2用于生产高附加值碳化硅材料

公司总占地面积12.450hm2建筑面积62338.75m2总投资1.7亿元人民币。

公司一期工程，主厂房一、二条线，将于2016年9月完工投产，我公司需就业

人员450人，高层管理人员8人。

引进了最先进的生产设备。

投产后年产预计正常产值5万吨绿色碳化硅，碳化硅每吨售价5000-7000元/吨，根据市场分析（见下图和数据）年增值税6000万人民币，年利润总额2.5亿元人民币。

其利润额

大于同行，原因是：

高硅质煤矸石化学含量如下：

表1并顺煤hiw的有吴工业"析

化学成分的质最分數/%

SOt

Ab。

TiOh

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其能部分代替生产碳化硅的石油焦和无烟煤，煤矸石价格极低，石油焦价格为980-1200元一吨，无烟煤价格为300-700元，其中原料省下了大笔费用，并且节约环保。

令日石油焦价格查询C2016^11^160）科价格

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