六十万吨碳酸钙生产投资可行性研究报告.docx
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六十万吨碳酸钙生产投资可行性研究报告
***有限公司
年产60万吨碳酸钙系列产品项目
立项申请报告
二O一三年十二月
目录
一、市场概述3
1.产品用途3
2.市场预测3
3.价格现状5
二、建设规模与投资估算5
三、产品方案与效益测算8
1.产品方案8
2.经济效益测算8
3.经济技术指标9
四、工艺流程简述9
五、主要工艺设备的选则12
1.机械化双梁式立窑12
2.化灰机12
3.碳化塔12
4.稠厚设备13
5.离心过滤13
6.干燥设备13
六、工程装置主要技术经济指标13
七、生产工艺要求14
1.对原料性质的要求14
2.燃料品种、规格用量要求15
3.生产工艺对水质要求15
八、节能措施综述16
1.主要节能措施16
2.其它节能措施17
3.管理措施17
九、环境保护18
1.投资项目污染物排放及治理措施18
2.主要污染物的治理措施18
3.环境影响分析19
一、市场概述
1.产品用途
碳酸钙具有广泛的应用领域和用途，发展前景非常广阔。
它是橡胶、塑料、造纸、涂料、油漆、油墨、电线、电缆的重要添加剂，也是陶瓷、饲料、冶金、玻璃、石棉及有机合成材料的辅助原料，还是工业废水、废气的中和剂，碳酸钙用于医药是胃与十二指溃疡病的抑制酸剂，酸中毒的解毒剂，碳酸钙用于轻工是牙粉、牙膏及化妆品的重要添加剂等，总之，碳酸钙系列产品有着广泛的用途和应用价值，在国民经济建设中具有极其重要意义。
2.市场预测
2.1国外市场预测分析
据碳酸钙行业网统计，2012年世界碳酸钙总消费接近9000万ｔ，其中造纸工业消费量达到2800万ｔ，塑料工业消费量达到1220万ｔ以上。
随着世界经济的逐渐好转，造纸、塑料等碳酸钙主要消费行业均走上了复苏之路。
许多国家，包括中国，经济发展已经超过危机前的水平，这推动世界市场对碳酸钙的强劲需求。
目前世界碳酸钙的消费比例大致为：
造纸60%；塑料12%；油漆涂料11%；地毯10%；其它7%。
国外碳酸钙生产发展较快，产品产量大，规格品种多。
如日本碳酸钙产品规格品种达一百多种，碳酸钙产品在造纸行业中的应用相当广泛，在总消费量中占很大比例。
国外碳酸钙产品以重质碳酸钙为主，重质碳酸钙产量一般是轻质碳酸钙的几倍，广泛用于造纸、塑料、橡胶等各方面，尤其是造纸行业的需求旺盛。
近年来国际市场上由于超细钙用途极为广泛，市场的需求量也不断增长。
如造纸行业碳酸钙消费量以年增长率８％左右的速度增长。
从技术上，也对碳酸钙生产提出了更高的要求，相继出现了微细、超微细、活性、高纯和纳米碳酸钙等。
2.2国内市场预测分析
中国无机盐协会钙镁分会的统计显示，2010年，我国共有碳酸钙粉体生产企业470余家，产能1300万吨，产量1200万吨，当年消费量1170万吨，出口20万吨，产量和消费量同比分别增长了10.14%和10.35%，产业开工率和产销率分别达到92.3%和99.2%，好于石油化工行业平均水平。
不仅如此，在其他化工产品价格因受国际金融危机影响而大幅波动的情况下，碳酸钙市场波澜不惊，全年价格最大波幅仅20%，成为受金融危机影响最小的产业之一。
2009-2011年期间随着我国碳酸钙行业生产规模的扩大和市场需求的增加，我国碳酸钙的供应量也在不断增长，2009年供应量为1300万吨，2010年供应量为1520万吨，比2009年增长16.92%，2011年供应量为1785万吨，比2010年增长17.43%。
中国现有碳酸钙生产企业470余家，轻质碳酸钙生产能力近200万吨t/a，活性钙20万吨t/a，超细钙50万吨/a，每年进口超细活性专用碳酸钙15.0万吨以上。
随着我国经济稳步、健康、持续发展，居民的购买力的提高，塑料、橡胶行业将以年10％以上的速度增长，特别是造纸工业向产品高档发展及生产工艺的进步，这些对碳酸钙工业的发展将起到极大的促进作用。
图表：
2009-2011年我国碳酸钙行业供给量分析单位：
万吨
从2013年市场情况来看，碳酸钙的需求量在不断地上升。
下游产业的高速发展为碳酸钙工业提供了广阔的发展空间随着我国经济持续稳定的发展，我国造纸、塑料、橡胶、汽车、油漆、涂料等行业的发展速度近些年来一直获得高速增长。
作为这些行业必不可少的原材料，碳酸钙具有广阔的市场发展空间。
2.3产品的竞争力分析
近年来，美国市场中超细碳酸钙价格为275～485美元/t。
日本市场超细轻质碳酸钙价格为434美元/t。
目前国内市场活性轻质碳酸钙价格为800～1200元/t，普通纳米碳酸钙价格约1800元/t，油墨用超细轻质碳酸钙价格为约4000元/t。
国内的纳米碳酸钙产品真正达到纳米级标准的，目前不过山东盛大、山西兰华华明纳米材料公司、北京市化工建材有限公司、上海华明科技公司、广东嘉维化工公司，合计产能不过17万吨。
其余大多数企业，其产品根本达不到纳米级的产品要求（一般仅为1500～5000目，即10～3微米）。
而且为了减少成本，这些企业所谓的“纳米级碳酸钙”，也不全是10～3微米的超细粉体，而是在800～1500目（18～10微米）产品中掺混一定比例的微米细粉，售价一下从800元左右提高到2000多元。
但纳米粉体主要用于高精密电路板、高级化妆品、高级油漆、高级纸张以及有特殊要求的电缆等领域，这些领域对粉体的质量，尤其纯度和微粒直径的要求十分严格。
大量较大颗粒碳酸钙的掺入，势必影响这些产品的质量。
我国碳酸钙产品，从生产总量上来看供需基本平衡，尚有部分出口，但从产品结构上看，低档产品供过于求，中高档国内产能还是不能满足市场的需求,大部分还是通过进口的方式来填补国内的需求,纳米碳酸钙的对外依存度还是很高,对国内企业来讲,纳米碳酸钙市场前景广阔。
未来几年间，纳米碳酸钙在发达国家的需求量将以年均10%的速度增长，在中国将以年均20%的速度增长，到2015年纳米碳酸钙需求量达到70万吨以上。
3.价格现状
产品价格现状
①轻质碳酸钙：
600～800元/吨
②活性碳酸钙：
1000～1200元/吨
③纳米级碳酸钙：
2000～3500元/吨
④食品、医药、日化等特种碳酸钙：
10000～20000元/吨
二、建设规模与投资估算
本碳酸钙项目拟定建设区域总占地面积为133400.0平方米（约合200.0亩），一期建设利用面积为73337.0平方米，主要建设内容包括：
新建生产车间、仓库及其生产配套供水、供电设施和宿舍、食堂、绿化区域等生活区，预计总建筑面积为66250.8平方米.
生产、投资规模
1）生产规模确定为一期年产20万t活性碳酸钙，主要煅烧设备为1座日产500t双梁竖窑，年工作日330天，三班制，8小时作业工程；二期继续建设年产20万t活性碳酸钙，两期工程投资总额为5719.02万元.
2）三期建设200kt/a纳米碳酸钙生产线设备明细及概算如下：
设备明细及概算（单机功率单位：
kw，价格单位：
万元）
序号
设备名称
规格型号
功率
数量
单重
总重
备注
一、石灰煅烧工段；业主选定双梁窑，不予估算
二、石灰消化及灰乳精制工段；功率：
39KW价格小计：
778.0万元
1
后排式石灰消化机
Ø1800*16000
22.0
2台
2
鄂式破碎机
PE250×400
22
2台
3
斗式提升机
HL300*12000
11
2台
4
石灰石储仓
15m3
—
2台
5
电磁振动给料机
ZG3
1.5
2台
6
高位水槽
50m3
—
1座
7
粗浆池
50m3
22.0
4座
水泥池+搅拌机
8
净化池及贮浆池
50m3
55.0
10座
水泥池+搅拌机
9
泥浆泵
IS65-85-160
55.0
10台
10
旋液分离器
Ø150
—
15台
11
浆液振动筛
B1000×2000
3.0
2台
三、窑气净化与碳化工段；功率：
1793.0KW价格小计：
1089.6万元
1
淋水除尘器
40m3/min
8台
2
窑气洗涤塔
40m3/min
—
8台
3
汽水分离器
40m3/min
8台
4
干吸塔
40m3/min
—
8台
5
空气压缩机
40m3/min
880
8台
含油分储气罐罐
6
碳化塔
Ø2400×20000m
—
8台
7
上塔泵
IS65-85-160
16.5
8台
四、增浓与脱水工段；功率：
755.2KW价格小计：
768.8万元
1
沉淀池
80m3
—
12座
2
2
调浆池
—
4座
3
上浆泵
IS65-85-160
11.0
2台
4
变频调速离心机
Ø1500
360.0
12台
吊袋式
5
皮带输送机
B500
3台
6
高位槽
8m3
3
7
滤饼破碎机
PS350×350
6.6
3台
五、干燥、筛分包装工段；功率：
1187.2KW价格小计：
2739.0万元
1
蒸汽排管管干燥机
￠1800*18000
44.0
4台
2
蒸汽锅炉
10吨
170
2台
3
风选机
KF-3
332
8台
4
包装机
17.6
8台
5
计量台称
100㎏
—
8台
6
手持式缝包机
8台
7
圆盘给料机
1600
8.8
4台
8
脉冲布袋包装机
MZ120
2台
9
干燥机喷淋除尘器
PL1000
15.0
2台
10
活化装置
30.0
1套
六、其它投资;小计2627.6万元
价格小计:
。
72.0万元
序号
项目
范围
估价（万元）
备注
1
厂房、地基等
所有土方、路面、厂房、地基、混凝土槽、地面
2
变电、配电
变电室、配电室设备及安装
3
供水
由外网进工厂总水源之间工程及安装、消防工程
4
办公、生活设施
办公及生活设施建设及施工
5
实验室设备
化验设备、仪器
外购
6
管路、阀门
工艺管路、厂区内上下水管路、阀门
7
自控设备
工艺自控设备、软件、仪表、在线测量仪器
8
设备安装费
设备、工艺管路及工艺电力安装
9
生产调试费
开车联动及投料开车指导调试费
10
工程设计费
工艺设计、土建及工厂公共工程设计
11
技术服务及软件费
活性钙配方、技术软件等
12
职工培训费
技术讲座、技术考核、现场培训等
合计；总功率：
4118.4KW投资：
8009.0万元
本项目合计总投资为21128.02万元，其中：
一期二期40万吨活性碳酸钙生产建设投资5719.02万元；
三期20万吨纳米碳酸钙建设投资8009.0万元；
土地征用费用（200亩）约2400万元；
矿山资源费用估算为3000万元；
流动资金及不可预见费用2000万元；
三、产品方案与效益测算
1.产品方案
以石灰石为原料，生产活性碳酸钙、纳米级碳酸钙等系列产品，
生产规模为：
一期20万t/a、二期20万t/a活性碳酸钙；三期20万吨纳米碳酸钙系列产品。
年操作天数：
330天。
本生产工艺主要包括：
石灰石煅烧、窑气净化压缩、消化、碳化、脱水、产品的干燥与包装等工序。
活性碳酸钙单位成本表
序号
项目
单位
单耗
单价（元）
单位成本（元）
备注
1
石灰石
t/t
1.78
40
71.2
2
煤粉
㎏/t
181.8
0.5
120.9
5500Kcal/㎏
4
电力消耗
KW·h/t
38
0.8
60.4
5
人工
元/t
14.6
4000元/月/人
6
管理费
元/t
0.4
7
大修费
元/t
0.3
8
合计
元/t
267.8
2.经济效益测算
建设年产40万吨活性碳酸钙生产线工程，其经济效益测算以直接效益为主，产品深加工所产生经济效益和社会效益不做测算。
序号
项目
指标
备注
1
年产量
40万t
2
销售价
370元/t
CaO含量90%以上
3
销售收入
14800万元
4
单位成本
267.8元/t
5
总成本费用
10712万元
6
利润总额
4088万元
建设年产20万吨纳米碳酸钙生产线工程，计算经济效益测算以直接效益为主
序号
项目
指标
备注
1
年产量
20万t
2
销售价
1200元/t
3
销售收入
24000万元
4
单位成本
764.5元/t
5
总成本费用
15290万元
6
利润总额
8710万元
3.经济技术指标
根据上述实施计划与测算财务指标，利润寿命10年，测算技术经济，指标如下
序号
项目名称
单位
指标
备注
1
投资概算
万元
21128.02
2
流动资金
万元
2000
3
年产活性碳酸钙
万吨
40
4
年产纳米碳酸钙
万吨
20
5
投资利润率
%
100.3
6
投资回收期
年
2.69
（含建设期）
四、工艺流程简述
本装置工艺流程主要分为石灰石煅烧、窑气净化压缩、消化、碳化、脱水、产品干燥与包装等工序，详见图1。
年产60万吨轻质碳酸钙工艺流程
图PCC生产系统图
1级石灰石经破碎到一定粒度、预处理输送到石灰仓备用，一定粒度白煤输送到储煤仓。
石灰石、白煤经自动计量，按一定煤石比输送、混配后送到梁式竖窑窑顶，经料仓、密封加料装置、布料装置均匀加入到窑内顶部，由上向下运动经预热段、煅烧段、冷却段完成石灰石煅烧过程，石灰经窑下自动出灰装置密封出料，经筛分，筛下物输送到粉灰储仓出售；筛上块状石灰经粉碎送入石灰消化仓，计量送入化灰机。
空气经鼓风机由立窑底部经进风装置进入立窑，由下向上经冷却段升温，在煅烧段氧气同煤燃烧提供煅烧石灰石热量，石灰石中碳酸盐分解产生CO2和燃烧时产生CO2一并向上加热入窑的石灰石和煤，达到150℃左右由窑顶引出，该窑气经惯性除尘、水洗、脱硫等净化装置除尘、降温、脱硫、除油后进入压缩机提压、冷却降温后送入碳化系统。
石灰和水洗按1﹕4～5比例加入到前进料、后排浆的回转化灰机，粗浆液应经三级精制后进入精浆池储存。
本装置采用新型碳化塔，二塔串联连续碳化新工艺，确保产品达到超细及质量稳定。
提压冷却窑气由1#塔底部进入，由下向上同由上向下石灰乳逆流接触，进行碳酸化反应，窑气由1#塔顶部引出，顺序进2#塔，由下向上同由上向下石灰乳逆流接触，从2#窑顶放空。
精浆液由储槽经调浓槽调至所需浓度，根据需要加入不同助剂以确保产品晶形和粒度，由碳化泵打入2#塔顶部喷雾向下到塔下储液层，鼓泡同窑气接触后同2#塔底部由中间泵抽出，顺序出入1#塔，逆流与窑气逆流按触进行碳酸反应，生成轻质碳酸钙悬浮液，从1#塔底部抽出，送入熟浆槽储存（或活化处理）。
经分离设备（离心式或板框压滤）固一液分离，滤液到滤液槽储存，送消化及窑气净化补充水，达到水的循环利用。
滤饼送干燥工序干燥、筛分、包装待销。
工艺特点：
本工程采用河北科技大学研制成功的纳米碳酸钙非冷冻法生产新工艺以及碳化法生产碳酸钙的新工艺、新技术，该技术已在生产企业中推广应用。
非冷冻、高温（35～75℃）高浓（10%～12%），且添加两种控制剂采用连续鼓泡碳化法，经在博达钙业工业装置工业化试验结果，获得分布均匀针状（晶须）纳米碳酸钙，其粒径10～20nm，长径比达10～15，比表面积≥90m2/g，总孔容≥0.26cc/g，产品各项指标均超过目前国内各企业、科研院所的研究水平。
新的技术成果，与传统的碳酸钙生产工艺相比，具有以下特点：
①以新型组合式碳化工艺取代间歇式鼓泡碳化法。
提高了生产效率及碳酸钙的回收率，充分利用石灰石资源，变废为宝，降低了生产成本，既提高了经济效益，又保护了环境；
②采用非冷冻法纳米碳酸钙生产新工艺，该工艺具有能耗低、碳化设备可与专用钙、活性钙碳化塔相同，采用新型碳化塔碳化过程，加入一定量助剂（晶型控制剂等），调匀后打入碳化塔即可，石灰乳均不用降温，可省去冷冻系统，在助剂调节控制下生成针形等纳米级碳酸钙；
③本工艺采用能量综合回收利用新措施，用母液洗涤碳酸钙干燥尾气，一方面提高供消化用循环母液的温度，同时又回收了干燥尾气中夹带的碳酸钙产品；
④本工艺采用升温后循环母液用于化灰，提高了化灰温度，加快了化灰速度，提高了化灰质量，减少了灰渣的排放量，以降低能耗及物耗；
⑤本装置采用两水闭路循环新工艺
一是窑气洗涤，采用双级洗水净化循环工艺，洗涤、沉降、中和洗水闭路循环，减少了一次水耗量，杜绝了污水的排放。
二是设置碳化后连续斜板稠厚器，把浆液澄清后的上清液及离心（压滤）母液用于干燥尾气的洗涤用水，提温后返回石灰消化工序，实现母液的循环利用，实现废水的“零排放”。
⑥下塔碳酸钙悬浮液采用斜板稠厚槽进行稠厚，可有效提高稠厚的稠厚效率，为下一工序打下一个良好的基础。
综上所述，结合当地自然资源，选择当前国内的新工艺新技术，该工艺技术先进、成熟、可靠。
采用工业鼓泡式碳化设备，利用结晶导向剂和添加剂，在高温高浓下实现工业化生产，工艺简单，能耗低，产品达到纳米级碳酸钙，粒径小，比表面积大，经检索达到国内外领先水平。
五、主要工艺设备的选则
1.机械化双梁式立窑
1.1生产规模80～500T/D圆型窑或矩型窑。
1.2窑操作弹性大，从50～110%任意调节，均能实现稳定生产，而且不影响石灰质量和消耗指标。
1.3适用多种燃料：
天然气、煤粉、发生炉煤气、电石炉尾气、兰炭气、焦炉煤气、转炉煤气、高炉煤气（热值≥800kcal/m3）、混合煤气或煤粉与煤气的混合燃料。
1.4热耗低，热能利用合理，二次空气通过冷却石灰预热，一次空气通过预热器预热进入梁式烧嘴，燃料完全燃烧，热值充分利用。
1.5采用低热值燃料，空气、煤气双预热；采用高热值燃料，只预热空气。
1.6应用低热值燃料，除保留原窑型双层烧嘴梁外，还设置了周边燃烧系统，使煅烧截面更加合理。
1.7竖窑采用全负压操作，安全可靠。
2.化灰机
消化工序是碳酸钙生产的另一个关键的工序，化灰机是消化工序的关键设备，石灰是否能消化的好，石灰乳是细腻，将直接关系到产品质量的好坏。
目前我国碳酸钙生产装置对于消化设备主要有四种：
槽式消化、回转消化、箱式连续搅拌消化、双浆叶消化等设备，四种消化设备各有所长。
根据操作劳动强度、占地大小、使用寿命等综合考虑，本项目选用回转连续消化机（后排浆）。
根据物料衡算，化灰机出口浓度为200Be＇，此时灰乳中CaO含量为17.72%，Ca（OH）2含量为23.41%，计算得化灰后灰乳量为45m3/h，根据工艺需要选用：
规格HH1800生产灰乳能力为20~25m3/h化灰机2台。
3.碳化塔
在碳酸钙生产工艺中，石灰乳的碳化是生产成碳酸钙晶形和粒径大小的关键工序,碳化塔是碳化工序中的关键设备。
采用新型碳化塔，该塔上部为喷雾段，下部装有新型高效自洁气体分布器的鼓泡段。
本工艺碳化停留时间为2小时。
根据物料衡算本方案拟选择规格为φ2400×20000的碳化塔，碳化工段采用二次碳化，两塔为一组，共选用4组。
4.稠厚设备
本工艺稠厚设备采用斜板稠厚槽，根据工艺要求，每条生产线选用一台用斜板稠厚槽，规格为φ5000×7000。
（非标设备）
5.离心过滤
高位槽中的碳酸钙悬浮液，靠位差进入离心机进行过滤，通过离心机脱去浆液中的水分，母液进入轻钙滤液槽后经轻钙滤液泵送至干燥尾气洗涤塔洗涤干燥尾气。
离心后的固料经皮带送至干燥机进行干燥。
本工艺选用新型吊袋式离心机Φ1500，生产能力大，电耗低，自动化程度高，劳动强度小，安全可靠。
6.干燥设备
由于采用离心脱水降低了滤饼的含水量，本工段采用旋转列管干燥机。
旋转列管干燥机机身壳体采用隔热材料保温，热损失少，热效率高。
针对不同比重、粒度的颗粒状、纤维状、粉状物料的不同含水量，可通过调节热介质温度、流量和调整不同角度抄板的配合比例均能达到良好的干燥效果。
物料在呈负压状态的封闭腔内被干燥，作业环境清洁。
旋转列管干燥机无需打地基，可放置于水平混凝土地面上，施工方便。
本设计产量为100kt/a，6条生产线，年总产量60万t/a因此干燥机选用型号为XLGJ460-Y产量2.5～3.0万吨的旋转列管干燥机4台。
六、工程装置主要技术经济指标
以石灰石为原料生产轻质碳酸钙、纳米碳酸钙、食品、医药、日化等特种碳酸钙、活性碳酸钙，其原料、辅助物料等消耗分别见下表：
表6.1主要技术经济指标
序号
项目名称
单位
数量
备注
一
生产规模
kt/a
600
二
产品方案
1
微细碳酸钙
根据用户需要确定各生产产品的数量和比例
2
纳米碳酸钙
3
食品、医药、日化等特种碳酸钙
4
活性碳酸钙
干法活性碳酸钙
湿法活性碳酸钙
三
年操作日
天
330
四
原辅材料
1
石灰石
kt/a
720
2
白煤
kt/a
66
3
蒸汽
t/h
120
五
动力消耗量
1
供水
水
kt/a
250
2
供电
年耗电量
104kwh/a
720×6
六
装置厂房及库房占地面积
m2
11328×6
七
工程装置投资
万元
14027
本装置工艺厂房采用轻钢排架结构，减少了土建造价，同时方便了工艺操作。
工艺布置按工艺流程顺序布置，配电室、总控室布置在厂房的中部，有利于配电和控制，合理进行工艺设备的竖向布置，部分储罐设置为地下储罐，可以减少厂房的总高度，节省输送设备。
本装置工艺车间占地约6×11328m2包括库房。
七、生产工艺要求
1.对原料性质的要求
表7.1组成如下表
项目
要求
项目
要求
CaCO3（或CaO）含量
≥96.5%（或54%）
Al2O3+Fe2O3含量
＜0.4%
MgCO3（或MgO）含量
＜1.46%（或0.7%）
Mn含量
＜0.0045%
SiO2含量
＜1.5%
P+S含量
微量
抗压强度，MPa
≥117.68
物理性质：
要求致密块状，不重结晶，气孔率≤1%
密度2.65-2.80g/cm3,莫氏硬度≥3 抗压强度≥117768Mpa
石灰石规格要求：
石灰石粒径范围60～12
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