年产20万吨的超细矿粉生产线可研评测报告.docx
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年产20万吨的超细矿粉生产线可研评测报告
第一章总论
1.1前言
高炉矿渣是高炉炼铁生产过程中排放的工业废渣，是以硅酸钙为主的熔融物，经水淬冷凝为粒状物。
其化学成份主要是Si02、CaO、A1203、Fe203等，与水泥熟料一样，具有潜在的水化活性，而活性的大小与化学成份及水淬产生的玻璃体含量有关。
但其必须在碱性激发下才呈现活性。
长期以来，矿渣主要被水泥生产企业，尤其是立窑水泥生产企业作为加速水泥熟料中的游离钙消解，降低水泥成本、增加水泥产量等目的，作为混合材来使用。
目前，我国虽然在水泥生产总量上已跃属世界第一位，但是大小水泥、立窑、回转窑水泥比例严重失调，水泥结构极不合理，水泥质量的总体水平大大低于世界平均水平。
因此，为了迅速改变这种状况，国家有关部门决定对水泥工业结构进行大幅度的调整，大力实施“上大压小”的政策，自2000年始，立窑水泥产量己减少了1亿多吨，也就意味着混合材掺量减少3000多万吨，而其中大部分为矿渣则是不争的事实。
随着高炉矿渣需求量的下降，使高炉矿渣的来源变得丰富。
加之近年来钢铁行业发展迅速，也要为矿渣处理寻找新的出路。
另一方面，因为矿渣与水泥熟料相比具有玻璃体含量高，易碎难磨的物理特性，和水泥熟料一起粉磨时，难以磨细，影响了其潜在活性的发挥。
因此，目前世界上许多发达国家，兴起了矿渣单独粉磨的生产工艺，并取得了良好的使用效果。
实验表明：
只有将矿渣磨至比表面积350m2／kg以上时，活性才能得到激发，且比表面积越高，活性越好，甚至可以超过水泥的活性。
另外，矿渣微粉掺入混凝土后，可以降低混凝土集料（沙、石等>热化反应引起的混凝土体积膨胀开裂；矿渣微粉内较多的钙钒石结晶，能降低混凝土的孔隙率，降低氯离子的渗透，形成对钢筋的防腐保护层；矿渣微粉降低水泥中的铝酸三钙及可溶性氢氧化钙的含量，减小因为硫酸盐等被侵蚀引起的混凝土膨胀，从而改善混凝土的泵送、坍落度损失等工作性，提高混凝土的后期强度，具有良好的耐久性、耐蚀性和耐磨性。
尤其适合配置高标号、高性能的混凝土。
矿渣微粉是高炉矿渣经烘干、粉磨至适当细度的粉体，凭借其优良性能，成为优质的混凝土掺合料和水泥混合材。
近年来世界上的美、英、日、加等国已得到广泛的应用，并都有各自的产品标准。
我国的北京、上海等地也相继在一些重大项目中采用了矿渣微粉，取得了良好的效果。
我国也于2000年12月颁布实施了《用于水泥和混凝土中的粒化高炉渣粉》国家标准,并于2008年重新修订了《用于水泥和混凝土中的粒化高炉渣粉》国家标准。
矿渣微粉的诸多优良性能也为越来越多的混凝土制造商和建筑商所赏识。
我国建材工业“十五”规划就明确指出：
大力发展混凝土搅拌站，推广矿渣和粉煤灰的超细粉磨，根据市场需求配制水泥和高性能的混凝土。
而高性能的混凝土中除了有水泥、集料、高效减水剂外，必须掺加足够数量的矿物细掺料。
至今，国际上通行的矿物细掺料就是矿渣微粉。
矿渣微粉的使用改善、提高了混凝土的性能，降低了混凝土中水泥的用量，大大降低了混凝土的生产成本，减小了建筑物的造价，节约了资源，减少了温室气体CO2的排放，产生良好的社会经济效益。
实现固体废弃物的无害化、资源化、减量化、能源化，不仅是发展经济和保护环境的重要途径，更是人类社会可持续发展的要求。
据统计，1995年全国工业废渣为7.4亿吨，累计堆存量达65亿吨，占地5～6万公顷。
我国是世界上头号产煤、产钢大国，1996年粉煤灰排放量达1.4亿吨，加上高炉矿渣、钢渣等，预计通过化学活化和机械活化每年可得具有胶凝性的固体废渣4亿吨左右。
我国开发利用工业废渣己有几十年，取得了显著成绩，但比起美国等发达国家来说，废渣利用率仍不高，有待于进一步扩大对废渣的利用市场。
公司根据自身的各种优势及发展需要，经过认真仔细的市场调查，为了适应内蒙及包头市经济快速发展的市场形势，为当地建筑行业提供质优价廉的建材产品，同时服务于本地的经济快速发展，我公司吸取有关单位建设矿渣粉生产线的经验，决定投资建设年产20万吨的超细矿粉生产线。
1.2项目名称
年产20万吨的超细矿粉生产线
1.3项目提出的依据和必要性
对水淬高炉矿渣和电厂锅炉产生的粉煤灰按照一定的比例掺合后进行粉磨，制备矿渣超细粉（比表面积420m2/kg>,作为混合材掺入硅酸盐水泥中，水泥中超细粉的掺量可达到60~70%；用于制备矿渣硅酸盐水泥，能够大幅度地降低水泥生产成本，同时改善混凝土的性能。
对于工业废渣，国务院要求各部门加以综合利用，变废为宝，提倡“谁排放谁利用，谁投资谁收益”的原则。
对于建材工业，提倡利用工业废渣生产水泥或作为混凝土的掺和料等。
近年来，国家对建材工业的政策是“控制总量，调整结构”，其原则是保护环境，节约资源，实施可持续发展战略，在坚持总量控制、加快淘汰落后工艺与装备的前提下，支持属于提高技术水平、产品升级又有市场的重点建设项目。
为做好资源节约和工业污染物治理工作，国家发展和改革委员会将利用国债资金组织实施一批节能、节水、资源综合利用重大项目。
国家发展和改革委员会办公厅文件<发改办环资[2004]906号）对工业废渣资源化利用是给予重点支持的。
用矿渣超细粉配制的水泥强度要远大于相同配比的传统矿渣水泥，此种水泥被学术界称为“新型矿渣水泥”，也被称为“矿渣超细水泥”。
超细矿渣粉同样可作为混凝土的掺和料，掺有矿渣超细粉的混凝土具有水化热低、耐腐蚀、流动性好、后期强度高、防微缩、可使混凝土界面粘结性能改善等特点，且各项技术指标完全达到国家相关标准。
矿渣超细粉是配制高性能、大体积、长寿命混凝土的首选物料之一。
广泛应用于工业及一般民用建筑，电厂烟囱、高架公路、铁路、桥梁码头和地下设施等混凝土项目中。
现在，日本、新加坡和西欧已广泛使用，国内近几年来在北京、上海及长江流域也开始广泛使用，并被国家建设部定为建筑业十项新技术之一。
中国水泥年产量达到10亿吨以上，国民生产总值每年以8%的速度增长，建材工业更是以10%以上的速度增长，矿渣超细粉因其具有优良的产品性能，较低的价格，有着广阔的市场空间。
因此本项目投产后，能在一定程度上满足市场对优质超细矿粉的需求，缓减本地区因经济快速发展而造水泥供应紧张的局面，更是为当地解决了工业固体废弃物的排放难题，又吸收部分剩余劳动力，具有很好的经济效益和社会效益。
1.4指导思想与原则
<1）充分进行技术方案的优化研究，力求生产车间总平面布置紧凑、工艺流程顺畅、尽量减少生产环节、增加厂区绿化面积，建设一个文明、美丽、环保的现代化工厂。
<2）考虑各生产线在流程及工艺上的衔接，使各生产线形成统一的整体。
<3）采用国内先进、成熟、可靠的技术与装备，确保整体水平处于国内先进水平。
<4）在设计中处处体现执行国家节能政策，强化节能设计，为公司实现最大的经济效益提供技术保障。
<5）在工艺先进的前提下采用优化建筑结构设计等措施，尽可能降低项目投资。
<6）贯彻执行国家对环保、劳动安全、工业卫生、计量、消防等方面的有关现行规定和标准，采用先进、成熟、可靠的环保技术装备，并做到“三同时”。
<7）主机设备的选型紧紧围绕投产后尽快达标达产这个中心，使项目建设达到预期的经济效益和社会效益。
<8）重视辅机设备的可靠性，为充分发挥主机生产能力，辅机设备规格和能力适当留有余地，以避免因为辅机设备故障及能力而影响系统产量和运转率。
<9）采用节能工艺和国家推荐的节能机电设备，以降低产品成本。
（10>采用先进、可靠的集散式控制系统，以达到高效、节能、稳定生产、优化控制的目的，并最大程度地减少操作岗位定员。
1.5建设规模与产品方案
该项目生产规模为年产矿粉20万吨。
矿粉比表面积：
420±10m²/kg。
1.6可行性研究的范围
本可行性研究的范围从矿渣原料进厂到矿渣微粉散装出厂的生产线以及必要的辅助生产设施，可行性研究的内容包括粉磨站的建设条件、生产工艺、建筑项目、电气自动化、总图运输、给排水、环境保护、劳动安全、节约能源等，并根据建设规模和技术方案进行投资估算和技术经济分析。
1.7主要技术方案
矿渣粉磨：
采用1套高细管磨系统；
高细管磨系统为1台φ3.0×13m矿渣磨，能力20～28t/h；
自动控制：
采用集散控制系统对生产线进行集中控制，实现企业现代化管理。
1.8工艺生产方法
矿渣原料由汽车运输进厂，卸料到指定场地堆放。
堆场的湿矿渣经晾晒转运到干渣库中储存；干渣库出料口设定量给料机，通过计量、稳流过后经库底配料皮带送入φ3.0×13m矿渣磨内粉磨，矿渣粉出料后经提升机提至散装库中储存、散装。
1.9主要技术经济指标
该项目主要技术经济指标见表1—1。
表1—1主要技术经济指标表
序号
指标名称
单位
数量
备注
1
生产规模
万吨/年
20
2
产品细度R0.08
%
≤1.0
3
产品比表面积
m2/Kg
420±10
4
系统运转率
%
≥80
5
设备重量
吨
400
6
装机容量
kW
1500
8
矿粉平均电耗
kWh/t
60
9
新增劳动定员
人
28
不含临时工
10
劳动生产率
吨/人年
6667
11
固定资产投资
万元
1303.52
12
总投资收益率
%
45.62
13
投资利税率
%
36.75
14
资本金利润率
%
43.12
15
财务内部收益率
%
46.85
税后
16
自有资金财务内部收益率
%
46.85
17
投资回收期<税后）
年
2.47
含建设期
1.10结论及建议
（1>本项目利用钢铁厂湿矿渣及电厂粉煤灰作生产原料，符合国家产业政策，有利于资源的综合利用，改善当地的自然环境。
<2）本项目所需的建设条件均有保障，用电由当地电力部门负责架线到厂区，公路交通条件方便，满足运输量的要求。
（3>该地区建设力度大，混凝土搅拌站、水泥厂及水泥制品单位对矿渣粉需求旺盛，本项目具有很好的市场前景。
<4）本技术方案采用开路内选粉粉磨，生产可靠性好，技术先进，运行电耗低，有利于降低生产成本，提高产品的市场竞争能力。
（5>本项目利用公司本身的场地条件，低价时进行大量吸储，有利于发挥本公司管理优势、人才优势和技术优势，既带动本地区的经济发展，也能吸收剩余劳动力，具有很好的经济和社会效益。
（6>本项目总投资为1303.52万元，其中固定资产投资1078.52万元，流动资金225万元，财务内部收益率46.85%<税后），投资回收期为2.47年（含建设期>，总投资收益率45.62%，投资利税率为36.75%，这些指标说明该项目可获得很好的经济效益。
<7）本产品能替代20—30%的水泥，所以能在一定程度上缓减本地区水泥供应紧张的局面，为混泥土公司提供质量更高的掺合料，使当地的建筑质量更上一个台阶。
综合上述结论，我们建议有关部门大力支持，争取项目早日投产，早见效益，实现经济和社会效益双丰收。
第二章市场预测
2.1包头市及周围矿渣微粉市场预测
包头——座落在黄河之滨阴山南北,内蒙古自治区西部。
全市总土地面积2.8万平方公里，北部与蒙古国接壤，南临黄河，流经境内214公里，东西接沃野千里的土默川平原和河套平原。
包头地理位置重要，是我国华北地区通向西北地区和呼和浩特、包头、银川经济带的重要枢纽城市。
市辖9个旗、县、区，其中5个城区、1个矿区，3个农牧业旗县。
全市人口230万，其中城市人口158万人，居住着蒙古、汉、回、满、达斡尔、鄂伦春等43个民族。
包头的大规模建设是伴随着新中国的诞生，国家"一五"计划的实施开始的，是国务院首批确定的全国十三个较大城市之一。
经过半个世纪的建设与发展，包头已成为一座新兴的现代化工业城市，形成了冶金、稀土、重型汽车、机械、能源、化工、轻纺、绿色食品等支柱产业，并以“草原钢城”、“世界稀土之都”的美誉闻名于世。
包头市是内蒙古自治区最大的工业城市，经济总量占自治区的四分之一强。
2002年，全市国内生产总值突破300亿元，达到333亿元，同比增长20％左右，财政收入完成35.3亿元，同比增长24.4％左右，城镇居民人均可支配收入达到6980元左右，同比增长18.7％以上，全市规模以上工业企业增加值、固定资产投资都突破100亿元，全市社会商品零售总额完成113.3亿元，同比增长15％，外贸进出口总额完成3.44亿美元，同比增长15％，为"十五"计划的全面完成奠定了坚实基础。
“十五”和“十五”期间是我市全面建设经济强市和小康社会的关键时期。
我市将进一步加大投资力度，组建一批具有国际、国内先进水平的产业集群，实施一批大规模、高水平的工业项目，实现超常规、跨越式发展，不断提高人民生活水平，争取率先在自治区和我国中西部地区全面建成小康社会，率先基本实现现代化，把包头建成我国中西部地区的经济强市，进而建成全国的经济强市。
随着国家西部大开发政策的逐步落实，包头市作为内蒙古、山西、陕西、宁夏等地区的中心城市，发挥着越来越重要的作用。
特别是改革开发20多年以来，包头市及周边地区的经济发展速度很快，呼市、包头市、鄂尔多斯市发展尤为显著，已经形成呼、包、鄂金三角地区，是内蒙古自治区的经济中心和强劲的经济增长点。
近年来，地方经济快速发展，外来投资增加，基础建设取得了长足发展，人均收入稳步提高。
使得当地对基础建材的需求大增，50余家商混站遍布在城市周围，在施工中和商混站矿渣微粉能等量取代水泥20--50%，不但能提高混凝土的强度，还能改善混凝土的性能。
这就决定了矿渣微粉在本地区有着广阔的市场。
2.2矿粉市场需求简况及发展趋势
2.2.1包头市及周边水泥行业矿粉市场
近年来，基础设施建设日益加快，投资额大的工业重点项目逐步落户内蒙，如包头希望集团投资100亿元建设的100万吨电解铝项目、鄂尔多斯-包头-呼市天然气管道项目、包钢冷轧薄板项目、天然气化工基地、煤化工、拉丹高速公路项目等，水泥、混凝土等建材需求量会逐年大幅上升。
据统计，2000年仅包头市水泥消耗量是90万吨，2002年就达到140万吨，年均增长20万吨；呼市和鄂尔多斯市的水泥消耗量年为150万吨，仅包头和周边地区年水泥的消耗量接近300万吨。
目前，包头市水泥生产企业水泥的生产能力为160万吨，实际年生产量70万吨，
包头市每年水泥产能在200万吨以上。
以矿渣微粉掺入量20%计算，每年需要40万吨。
2.2.2矿粉在包头市及周边预拌混凝土中应用市场
包头市及周边生产预拌混凝土搅拌站50余个，设计能力为1000万m3。
预拌混凝土若掺入30%矿渣微粉替代水泥，，则每m3混凝土用矿粉120kg，合计每年需要矿粉为120万吨，
通过以上调查，包头地区矿渣微粉的年需求量在150万吨以上。
矿渣微粉在混凝土中掺量可高达20%-50%，也就是说每立方混凝土中矿渣微粉可以等量替代120kg以上的水泥，矿渣微粉出厂价为180元/吨，这样每立方M混凝土可以节省15元以上，高强度等级的混凝土节省更多。
以一个年产量15万m3-20万m3的中型混凝土供应商为例，如果使用矿渣微粉，一年可以节约225--300万元，这对于任何一个混凝土供应商来说，具有显著的经济效益。
在水泥生产中外加20—30%的矿渣微粉不仅提高了水泥的强度和使用性能，还降低了生产成本。
因此，本项目年产20万吨矿渣微粉具有广阔的市场前景。
2.3竞争对手分析
包头市重要的战略区位决定了其建设速度会越来越快，将成为内蒙经济建设和矿渣粉需求最活跃的地区之一。
通过调查分析，包头目前仅有7家企业生产，但年产量
较小，总产量不到50万吨/年，远远满足不了市场需求。
通过取样检测，当地生产的矿渣粉只能达到S75级，而我公司生产的矿渣粉能完全达到S95级，如有市场需求还能生产出S105、S120的高端产品，其附加值远远高于S95产品，有利于提高企业的竞争能力。
这为本公司进行项目建设提供了很好的机遇。
2.4矿渣粉的市场运作及目标市场
公司拟建设20万吨／年的矿渣微粉生产线。
矿渣微粉的价格较低，掺矿渣微粉搅拌的混凝土，具有经济价值，适合在集中搅拌的商品混凝土使用，而且还可以提高和增加混凝土的许多性能。
如矿渣微粉与水泥、石子、黄沙搅拌成的混凝土，具有后期强度高、水泥化热低、耐磨性好、与钢筋粘结力好等优点，特别适用于高层建筑、大坝、机场、铁路、大型深基础及水下项目。
本项目的产品主要供给包头市混凝土搅拌站和水泥厂，年需求量在150万吨以上。
2.5结论
综合上述分析，包头市及周边地区矿渣粉市场需求潜力较大。
通过本项目建设，能部分满足市场需求，因为本产品能替代20—30%的水泥，所以能在一定程度上缓减水泥供应紧张的局面，达到较好的经济效益和社会效益。
第三章建设条件
3.1地理位置与交通
拟建场地在包头市当铺窑工业园区，正常生产面积约为10亩地，但考虑到原材料在价格较低时大量存储，建议增加20--30亩用于原材料存储，以最大限度降低成本。
该地理位置公路交通方便。
3.2厂区地形条件
拟建场地在包头市当铺窑工业园区，生产场地东西长约100M，南北宽约80M，面积约为12亩，呈长方形，对于布置矿渣粉粉磨生产线有利。
3.3原材料
①高炉矿渣
主要原料为粒化高炉矿渣，年湿矿渣用量约为22万吨。
包钢矿渣的化学成分如下：
化学成份
SiO2
CaO
MgO
Al2O3
Fe2O3
高炉矿渣％
34.88
36.80
10.34
14.30
1.51
3.4电源
公司项目装机总容量约1500KW，由农电公司负责供电，电力供应有保证。
3.5水源
生产车间用水量不大，生产、生活用水由自来水公司供水。
3.6资金来源
该项目基建投资全部为自有资金。
第四章生产工艺
4.1设计条件与指标
4.1.1生产规模与产品方案
该项目规模为年产矿渣粉20万吨。
成品细度控制在420±10m2/kg。
全部为散装。
4.1.2设计指标
系统产量：
≥22～28t/h；
产品比表面积：
420±10m2/Kg；
综合电耗:
≤60KWh/t
4.1.3工作制度
各生产车间的工作制度详见表4-1。
表4-1各生产车间的工作制度
序号
车间名称
周制
班次
备注
1
原料配料与输送
连续周
3
2
矿渣粉磨
连续周
3
3
矿渣粉储存与散装
连续周
2
散装按需
4
电控室
连续周
3
5
化验室
连续周
2
4.2配料方案
物料平衡见表4-2，物料年消耗量见表4--3。
表4-2物料平衡表
物料
每年
生产
天数
班制
配比
%
水分<%）
物料平衡量（t>
初
水
分
终
水
分
干基
湿基
小时
每天
每年
小时
每天
每年
矿渣
300
3
95
12
1
26.6
638.4
191520
30.22
725.45
217636
粉煤灰
5
1.4
33.6
10080
外加剂
0.003
0.084
0.202
60.6
高细矿渣粉
28
672
201800
表4-3物料年消耗量表
种类
矿渣消耗量
粉煤灰消耗量
数量<万吨/年）
21.76
1.008
说明
矿渣水份12%
4.3原料来源与物料储存
<1）高炉矿渣
本项目矿渣主要来自包头钢铁集团，由汽车运输至厂区。
<2）粉煤灰
粉煤灰主要来自包头热电厂，由汽车运至厂内。
<3）助磨剂
助磨剂由助磨剂厂家送货到厂。
物料储存期见表4-4。
表4—4物料存储量与存储期
物料
名称
储存方式
储存量
<吨）
储存期
<天）
备注
矿渣
露天堆放：
5000m2
30000
41.35
干渣库
密封仓库：
7000
11
矿粉存储
钢板圆库：
10×16m
2×1500
5
4.4矿渣粉磨方案
在矿粉生产过程中，矿渣粉磨是能耗最高的生产环节，因此在选择水泥粉磨系统时，必须着重选择粉磨效率高、系统能耗低的粉磨工艺和设备，以提高企业的经济效益，并在工艺布置上，尽量简化工艺流程、减少建筑面积、节省投资。
公司立足于市场需求，采用生产规模大、产品质量高、单位能耗低的综合思路，迅速形成市场的影响力。
粉磨生产线选用Φ3.0×13m一台套高细管磨机，采用高细粉磨技术，粉磨S95级矿粉产品20万吨。
该技术在生产实践中已经成熟，已成为新建和改造矿粉生产线的优选方案。
该粉磨方案采用开路粉磨方案：
由磨机和高浓度收尘器组成。
该方案的生产工艺流程为：
物料经烘干后入配料库，库下通过调速电子皮带称计量后送入磨机进行粉磨，出磨物料由提升机送入矿粉储存及散装，该方案的生产工艺流程下图。
矿渣粉磨工艺流程图
本粉磨系统的可靠性、稳定性好，投资略低、系统简单等特点，建设周期短，能迅速为企业带来良好的经济效益。
矿渣粉磨工艺设备表4-4a
编号
名称规格型号
单位
数量
干渣库
1
手动单向螺旋闸门400×400
台
3
2
调速皮带秤TDGSK－650×1800
台
3
3
带式输送机TD75型
台
1
4
永磁除铁器
台
1
磨房
1
Ф3.0×13m矿粉管磨机
台
1
2
双层双门重锤式锁风翻板阀600×600
台
1
3
气箱脉冲袋式收尘器64－4
台
1
4
空气输送斜槽XZ400×7.6m<6°）
套
1
5
高压离心风机9-19№4 左0°
台
1
6
空压机
台
1
矿粉储存及散装
1
板链斗式提升机 NE50
台
1
2
脉喷单机袋式除尘器
台
2
3
库底流态化卸料器B315
套
2
4
水泥散装机SZ－1
台
2
5
罗茨鼓风机JAS－80 转速:
1750rpm
台
1
粉磨方案技术经济指标表。
表4-5粉磨方案技术经济指标表
序号
项目
单位
方案参数
1
生产规模
万吨/年
20
2
技术指标
台时产量
t/h
28
比表面积
M2/Kg
420±10
综合电耗
KWh/t
≤60
3
装机功率
kw
1500
4
建设投资
万元
5
建设投资构成
建筑项目费
万元
设备费[含电气设备]
万元
安装费
万元
其他费
万元
4.5工艺生产过程
4.5.1湿矿渣储存及输送
堆场的矿渣由装载机运至晾晒场地，经晾晒后由农用车送入干渣库。
湿矿渣储存设堆场和堆棚，进厂矿渣先放至堆场空水晾晒之后待用。
4.5.2管磨原料配料
在Φ3.0×13M管磨前，设计干渣库、利用库底的TDGSK定量给料机、调速皮带秤计量、由皮带输送机除铁后送入磨机。
4.5.3矿渣粉磨
矿渣粉磨系统采用连续周工作制，年工作日300天，每天工作24小时。
按年生产能力20万吨计算，平均日产量7672吨，平均小时产量28吨。
管磨粉磨系统工艺流程：
物料经烘干后入配料库，库下通过调速电子皮带称计量后送入磨机进行粉磨，出磨物料由提升机送入矿粉储存及
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