硫酸钙晶须项目调研.docx
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硫酸钙晶须项目调研
硫酸钙晶须调研报告
一、硫酸钙晶须的研发现状
硫酸钙晶须的研究工作开始于20世纪70年代，1975年日本某陶瓷研究所首先对硫酸钙晶须展开了正式的研究，其目的主要是实现生石膏的有效利用：
提高石膏产量、排除过剩副产品。
到1987年为止，日本己经建成了月产量20万吨的硫酸钙晶须生产中试成套设备，生产出了各种型号的晶须产品，成为20世纪80年硫酸钙晶须产业起步发展的中坚力量。
然而，国外（诸如日本、美国、德国等）对硫酸钙晶须的开发仍处于中试阶段，尚未形成工业化大规模生产。
有如下几方面原因：
1、欧美等地区的石膏资源贫乏，原料不足，采用废石膏则会影响晶须产品的质量；2、硫酸钙晶须生长的影响因素较多，反应条件、生长形貌控制困难；3、制备复合材料时，晶须的改性工艺、添加工艺等研究进展缓慢，应用受限。
20世纪90年代初，我国开始了针对硫酸钙晶须制备及改性工艺方面的研究工作。
目前，国内从事硫酸钙晶须产品应用研究的科研院校主要有：
中科院化工冶金研究所、中科院青海盐湖所、东北大学、北京化工大学、武汉工业大学、广东工业大学及部分生产厂家等，现已开发出多种硫酸钙晶须的制备方法及应用工艺；并在21世纪初进行了工业化生产。
二、硫酸钙晶须的应用方向
硫酸钙晶须与其他晶须产品相比性价比高，同时绿色环保无污染，既可以作为复合材料中的增强组元、无机填充料等，也可以起耐磨、净化过滤、阻燃、增加白度等效果，其应用相当广泛。
目前研究的主要领域包括：
复合材料的增强和耐磨，沥青的改性，环境工程中药品饮品的过滤、废水废气的处理，涂料和油漆的改性，纸张的处理等。
2.1硫酸钙晶须作为增强组元
硫酸钙晶须适合作为塑料、橡胶、聚氨酯、金属的增强组元。
如在塑料中加入晶须后，可提高材料的机械强度、耐热性及尺寸稳定性。
2.2硫酸钙晶须作为摩擦材料
传统的摩擦材料是石棉，但是石棉材料存在污染，可能导致肺部疾病，因此发达国家已禁止或限制其使用范围。
硫酸钙晶须可以作为新兴摩擦材料，绿色环保，不存在污染。
在摩擦材料中加入一定量的硫酸钙晶须后，可提高摩擦系数的稳定性及摩擦材料的耐磨性，在改善摩擦材料性能的同时，也延长了摩擦材料的使用寿命。
2.3硫酸钙晶须在沥青改性中的应用
硫酸钙晶须可作为沥青填料及增强剂使用。
它对提高沥青的软化温度有着决定性的影响，在沥青中加入18%（重量百分数）的硫酸钙晶须后，软化点可提高20°C以上。
晶须材料与沥青的适应度更好，界面结合力高，不同的改性剂产品对沥青的软化点提高存在差异；改性后的沥青其针入度大大提高，同时延展度降低，有效地改善了沥青的高温性能。
2.4硫酸钙晶须在环境工程中的应用
硫酸钙晶须比表面积大、松散密度小、蓬松度高、无毒无污染，可以用于废气废水中的过滤净化，甚至可以在饮料、药品等充当过滤材料。
硫酸钙晶须的熔点为1450°C，可以在1000°C下长期使用，对于某些高温液体、气体的净化，不需要冷却，可以直接进行净化处理。
2.5硫酸钙晶须在涂料和油漆中的应用
目前，在涂料和油漆中应用最多的无机晶须有：
碱式碳酸镁晶须、氧化锌晶须和钛酸钾晶须，主要应用领域是放火涂料、抗菌涂料、阻尼涂料等。
由于硫酸钙晶须与上述晶须具有类似的物理化学性质，也可在涂料和油漆应用，可以有效提高涂料和油漆的附着力、耐高温性、绝缘性和抗干裂性等，还可以在一定程度上提高其白度。
这方面的研究还相对较少，但针对硫酸钙晶须特有的价格优势和环保特点，该应用具有很强的实用意义。
2.6硫酸钙晶须在造纸中的应用
美国和日本分别选用了硫酸钙晶须和碳酸钙晶须作为无机纤维填充剂，与多种物质混合制造出新型无机纸张，其具备了优异的性能，阻燃性高，延伸性好，可用于室内装饰等领域。
硫酸钙晶须用做造纸填料目前仍处于研究阶段，未能真正实现工业化。
但是硫酸钙晶须相比于木浆纤维和传统的填料（碳酸钙，高岭土等），价格要便宜得多，用硫酸钙晶须代替部分木浆造纸，不仅可以改善纸张的部分性能如白度、强度等，还可以减少天然植物纤维的消耗和制浆过程中废水的排放，既缓解了资源不足，又保护了环境。
三、硫酸钙晶须工业化生产现状
3.1现阶段主要生产方法
现阶段，工业化制备硫酸钙晶须主要采用天然石膏为原料。
硫酸钙晶须传统制造方法主要包括水热法和常压酸化法。
水热法是指低浓度的CaSO4•2H2O乳浊液在高温高压的压力容器中转化为CaSO4•0.5H2O晶须。
此方法原料转化率高，所得产品纯度高、分散性较好、形貌均匀，但反应温度一般高于100℃，生产能耗高，同时设备需要承受高压的条件，成本较高，每吨能达3000元以上。
常压酸化法是指在常压和低于100℃的条件下，CaSO4•2H2O乳浊液在强酸性溶液中反应生成CaSO4•0.5H2O晶须。
与水热法相比，此方法原料质量分数高，不需要高温高压的条件，生产成本低，易于工业化。
但陈化时间长，在酸性环境中，硫酸钙溶解度增加，产率降低，对设备的腐蚀性增加，带来新的环境问题。
3.2有发展前途的硫酸钙晶须制造方法
鉴于硫酸钙晶须良好的应用前景，相信其制造方法仍将会成为一些学者的研究对象，其中经济的、环保的、有前途的制造方法会成为主要研究方向。
3.2.1在无机肥料和无机材料制造过程中副产硫酸钙晶须
如在湿法磷酸加工过程中制造硫酸钙晶须，国内已有部分专利，包括在磷酸体系、盐酸体系和硝酸体系中等。
3.2.2利用烟气脱硫石膏制造晶须
脱硫石膏是用石灰或石灰石湿法烟气脱硫得到的工业副产品。
目前，我国脱硫石膏的开发利用尚处于起步阶段，脱硫石膏的利用成为烟气脱硫企业的难题之一。
因此，许多高校和企业对烟气脱硫石膏综合利用进行了大量研究，如利用脱硫石膏制备刨花板、水泥缓凝剂、石膏建筑材料等。
以烟气脱硫石膏为原料制备硫酸钙晶须，成本较低，不仅可以有效减少脱硫石膏对环境的污染，还可以节约天然石膏资源，为脱硫石膏的高附加值利用开辟了新途径。
但是所得硫酸钙晶须产品白度较低，不适合抄制高白度纸。
3.2.3利用药物、农药生产过程产生的废酸
此废酸中含有有机物还有一些无机酸（硫酸、硝酸等），腐蚀性很强，需要做处理才能再利用。
选用适当的方法分离其中的有机物，分析成分做它用。
硝酸经加热蒸出，回收利用，硫酸用来做硫酸钙晶须。
整个过程可做循环，处理废酸的同时，得到石膏晶须产品，既实现了废酸的综合利用，又保护了环境。
3.2.4湿法冶金废水处理过程副产硫酸钙晶须
例如，在处理酸法分解工艺废水时，用石灰中和，在回收废液中金属离子的同时，得到富含钙离子的液体，此液体可用来制造石膏晶须，反应后得到的酸可返回去分解金属矿物原料。
如此一来，湿法冶金和废水处理两个过程紧密联系构成一个循环，既实现废水的处理，又得到有价值的石膏晶须产品，且过程中几无废物产生。
四、市场发展现状及前景
4.1上游石膏产业现状
硫酸钙晶须是以生石膏为原料经特定工艺及配方合成的硫酸钙纤维状单晶体；因此石膏作为硫酸钙晶须的上游产业，其行业特性及发展对硫酸钙晶须的制备有着举足轻重的影响。
石膏不仅是重要的工业原料，而且是新型建材与装饰的主要材料。
它在国民经济的发展、人民生活和现代化建设中占有重要地位。
近年来，我国经济的发展带动了石膏工业和石膏矿山的建设，全国各地石膏矿山和加工企业星罗棋布，以石膏为主要原料的各类新型建材发展拉动了我国石膏工业的发展。
我国石膏矿资源丰富。
全国23个省（区）有石膏矿产出，探明储量的矿区有169处，总保有储量矿石576亿吨。
从地区分布看，以山东石膏矿最多，占全国储量的65%；内蒙古、青海、湖南次之。
主要石膏矿区有山东枣庄底阁镇、内蒙古鄂托克旗、湖北应城、吉林浑江、江苏南京、山东大汶口、广西钦州、山西太原、宁夏中卫石膏矿等。
改革开放以来，在大力发展新型墙体材料的带动下，我国石膏工业发展日新月异。
全国矿山的生产集中度逐步提高，已经形成了南京石膏矿、大汶口石膏矿、平邑石膏矿、大为石膏矿、荆门石膏矿、灵石石膏矿等大型生产基地。
目前，制备硫酸钙晶须通常直接采用天然石膏。
随着中国经济的发展，对天然矿产资源的依赖性越来越大。
虽然中国天然石膏储量丰富，但从长远来看，这种不可再生的石膏资源将愈来愈少，终究会枯竭。
而硫酸钙晶须及其制品良好的市场应用前景又加快了天然石膏的消耗。
因此，国内已有利用工业副产石膏来生产硫酸钙晶须的研究。
2006年我国共消耗11.65亿吨电煤，而我国的煤碳含硫量较高，平均达1%—2%，从而每年因燃煤要排放1000万吨以上的二氧化硫，造成经济损失达2000亿元以上，而其中燃煤发电就是最大的二氧化硫排放者；因此我国政府十分重视燃煤电厂烟气脱硫的环保措施，从2003年起，国家发改委审批的新建燃煤电厂，如果燃煤含硫达0.7%以上，就必须安装烟气脱硫装置；已建成的燃煤电厂也必须要逐步安装烟气脱硫装置；因此，至2007年底，我国已有2.7亿千瓦的燃煤发电机组安装了烟气脱硫装置；而到2010年，我国将有4.6亿千瓦的燃煤发电机组安装烟气脱硫装置，其中88%的烟气脱硫装置是采用石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统（即WFGD）；根据我国电煤的含硫量，因此在2010年之后，每年将要排放近亿吨湿法脱硫的副产品——脱硫石膏。
另外，我国年产磷肥1100万吨，每年还要排放与脱硫石膏同属化学石膏的磷石膏4000万吨，并且磷石膏多年的蓄积已达数亿吨。
2007年我国天然石膏的产量为5000多万吨（其中3500万吨用于水泥缓凝剂，其它则转化为半水石膏粉或纸面石膏板、石膏砌块等）；这样即使全部化学石膏全部取代了天然石膏，仍有几千万吨的脱硫石膏和磷石膏未能得到有效利用。
在发展循环经济、节能减排的政策推动下，脱硫石膏等工业副产石膏的深加工产业必然是会超速发展。
由工业副产石膏制硫酸钙晶须就是用工业废料生产高附加值产品的一种变废为宝的途径。
4.2行业发展现状
我国的石膏资源非常丰富，储量和年产量均较大，现已探明储量达到600亿吨，据统计其年产量在3000万吨以上，占世界首位。
硫酸钙晶须以石膏为原料，资源多，成本低，同时也为生石膏的深度加工提供了新途径。
此外，还可选用工业废料、废酸，盐类等作为原料，成本低，绿色环保。
国外硫酸钙晶须的研制应用等已涉及到电子、仪表、机械等领域，我国虽起步较晚，但市场需求量更大。
目前我国硫酸钙晶须的年产量在1万吨左右，主要用于出口；未来发展趋势将以硫酸钙晶须代替现有晶须产品，应用于造纸、工程塑料、橡胶等行业，按照添加量占基材的5-30%计，其年需求在10-30万吨左右；若持续发展涂料、建材、汽车、电子等行业，预计年需求量将超过60万吨，产值可突破十亿元；硫酸钙晶须的引入，也为各产业降低了生产成本，有效提高其利润空间。
表：
下游行业晶须需求一览表
下游行业
造纸
橡胶塑料
摩擦材料
涂料、沥青
晶须添加比例
20—75%
5—30%
5-20%
5-20%
行业规模
3000万吨
1000万吨
100万吨
200万吨
晶须需求量
600-2250万吨
150万吨左右
12万吨
20万吨左右
4.3同类企业收益状况
硫酸钙晶须的制备属于制造行业中非金属矿物制品业，以下是通过有关数据库查询到的该行业近几年的收益情况。
表：
非金属矿物制品业收入利润表
规模以上国有控股其他非金属矿物制品制造业企业利润总额（万元）
规模以上其他非金属矿物制品制造业企业利润总额（万元）
其他非金属矿物制品制造业企业利润总额（亿元）
规模以上国有控股其他非金属矿物制品制造业企业营业利润总额（万元）
规模以上其他非金属矿物制品制造业企业营业利润总额（万元）
规模以上国有控股其他非金属矿物制品制造业企业主营业务收入（万元）
其他非金属矿物制品制造业企业主营业务收入（亿元）
规模以上其他非金属矿物制品制造业企业主营业务收入（万元）
2008年
35900
724100
32700
775200
838000
8815300
2010年
97.7
1270.6
2011年
130.7
1736.1
注：
本报表数据来自：
《中国经济普查年鉴》、《国家统计局进度数据库》等。
表：
非金属矿物制品业私营企业成本费用利润率
非金属矿物制品业私营企业成本费用利润率（%）
2007年
7.75
2008年
8.52
2009年
8.20
2010年
9.49
2011年
9.47
注：
本报表数据来自：
《中国工业经济统计年鉴》等
图：
非金属矿物制品业私营企业成本费用利润率
4.4硫酸钙晶须主要生产企业
4.4.1四川万润非金属矿物材料有限公司
公司成立于2011年3月，注册资金7948.72万元，注册地为国家级广元经济技术开发区石龙工业园区，占地107亩，股东有四名自然人和一家合伙企业。
于2011年12月底开工建设硫酸钙晶须9条生产线年产5万吨，下游配套改性工程塑料原料12条生产线年产2.5万吨，固定资产总投资2亿元。
职工总人数430人，其中高、中级工程师35人，各类专业技术人员280余人。
2009年与四川大学专家、教授共同研发“硫酸钙晶须”化工无机新材料，2013年与四川大学联合共建省级自主技术研发中心。
公司“高补强性改性无水硫酸钙晶须生产方法”，2012年3月获得中华人民共和国国家知识产权主管部门发明自主知识产权申请初步审查合格通知书，专利号为201210022506.3；2012年6月“益通晶须”注册商标经国家工商主管部门商标主管部门审查授权，注册号为9446091；ISO9001质量体系认证、ISO14001环境管理体系认证以及TS16949的标准培训及控制程序正在认证中；2012年获得国家发展和改革主管部门和省“十二五”战略性新兴产业新材料重点项目专项资金1716万元的支持。
同时公司研发、生产和销售硫酸钙晶须下游配套系列产品2.5万吨（改性塑料、橡胶等原料）。
达产三年后实现销售收入9.2亿元以上，年利税3.3亿元上市企业标准的发展战略目标。
目前，公司正在申办中小型企业新三板上市。
4.4.2江西峰竺新材料科技有限公司
公司成立于2013年5月，注册资本1000万元，有4名自然人股东，注册地在江西省宜春市宜丰县工业园。
公司于2004年在山西省潞城市建有年产500吨（一期工程）的硫酸钙晶须试验研发基地，并于2006-2007年扩产建成年产5000吨硫酸钙晶须（二期工程）的生产基地。
为适应不断增长的市场需求及产业发展需要，于2013年，在江西省宜丰县工业园投资约2.8亿元，建立占地约200亩的无机晶须产业基地。
计划建成10万吨/年的硫酸钙晶须，100吨/年的硼酸铝晶须，200吨/年的钛酸钾晶须以及10000吨/年的镁盐晶须等系列无机晶须生产线。
截至目前，公司在华北、华中、华东及华南设有仓储及销售公司，公司整体运营销售总部在上海，并通过南北两个生产基地，更好、更快速的服务使用客户，同时针对国外客户签有国外销售及合作代理商。
通过其官网查询到公司目前的合作客户有杭州九鼎汽车配件有限公司、福建冠良汽车配件工业有限公司、青岛方冠摩擦材料有限公司、杭州西湖摩擦材料有限公司、杭州余杭飞鹰摩擦材料有限公司等。
4.4.3宁远县隆翔新型材料科技有限公司
公司成立于2013年5月，注册资本4188万元，有15名自然人股东，位于湖南省永州市南部九嶷山。
2010年9月按科研院所专家、教授的工艺设计要求在宁远县禾亭镇大咀横窝岭村破土动工，公司现有厂区占地50余亩，第一期共投入资金7500万元人民币，固定资产原值达6000万元人民币，2013年5月正式投产，预计年生产2万吨无水硫酸钙晶须（石膏纤维）和0.5万吨轻质活性氧化镁（或镁盐晶须）等相关副产品，预计年产值达2.6亿元人民币，实现利税9000万元，预计可安排就业人员120人。
现阶段，公司日产30吨生产线于2014年3月18日正式投入使用，现库存成品400多吨。
其主要产品为三个型号的硫酸钙晶须塑料助剂，如下表所示：
助剂名称
价格
无水硫酸钙晶须DA型增韧剂
5000元/吨
二水硫酸钙晶须增韧剂
5000元/吨
硫酸钙晶须C1型增韧剂
16000元/吨
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