1、综合利用天然水镁石粉矿废物生产天然氢氧化镁无机阻燃剂项目可行性研究报告综合利用天然水镁石粉矿废物生产天然Mg(OH)2无机阻燃剂项目可行性研究报告海城精华矿产有限公司 1 总论1.1项目名称综合利用天然水镁石粉矿固体废物生产天然氢氧化镁无机阻燃剂项目1.2项目产品产品名称：天然氢氧化镁无机阻燃剂1.3产品用途用于建筑装饰、电线电缆及合成材料等领域1.4项目承担单位概况海城精华矿产有限公司是由海城市精华微粉厂与台湾益泰安实业有限公司共同投资兴办的具有法人资格的合资企业。注册资金169万元，其中海城精华微粉厂投入 86万元，占投资比例的 51，台湾益泰安实业有限公司投入 83万元，占投资比例的 4
2、9。公司于2000年通过了ISO9002国际质量体系认证。海城精华矿产有限公司成立于1997年，地处于辽宁省海城市铁西经济开发区，是省级高新技术企业，省级科技创新示范企业，省级非金属矿深加工工程技术研究中心。是致力于新材料（菱镁、滑石深加工）高新技术产品的研究、开发、生产和经营业务的科技型企业。在资源日益紧张的今天，公司本着坚持走科工贸相结合、资源节约的道路，以深加工技术研发为核心，力争带动本地区经济的快速增长，拉动区域产业发展，充分发挥我市矿资源储量优势，做强做大支柱产业，加速区域经济发展，填补我省、市高科技矿产品化工产业的空白，并且在我省、市现有滑石、菱镁石产业的基础上进一步提高滑石、菱镁
3、制品的科技含量和科技附加值，转变传统能源消耗型生产加工模式，辐射周边并可带动其他上下游企业延伸产业链条。企业现有员工120人，具有本科以上学历的科技、管理人员占总数的40；从事高新技术产品研究开发的人员占总数的18。其中具有教授和高级工程师的5人，博士4人，硕士4人，聘请海外研发团队国外专家4人。其中研究人员具有多年相关领域的研究成果，专家都是本行业中技术学科带头人。公司主导产品有超细目活化滑石粉系列产品及天然氢氧化镁无卤阻燃剂、化工填充剂、无载体功能性母粒。广泛的应用在造纸、塑料、橡胶、油漆、陶瓷、食品、医药、化妆及化工等诸多领域。具有品位高、白度高、电绝缘、热绝缘和吸性强、耐酸碱性好等特点
4、，广泛的应用在造纸、塑料、橡胶、油漆、陶瓷、食品、医药、化妆及化工等诸多领域。滑石粉年生产5万吨，其中微细粉1万吨。公司矿山占地面积150万平方米，年产滑石3万吨。公司先后在沿海等地成立7个办事处，形成较系统的销售网络。公司有进出口经营权，95的产品出口到东南亚、欧洲、海湾等国家和地区。1.5可行性研究报告编写单位及技术负责人编写单位：鞍山焦耐设计研究总院环境工程设计研究院技术负责人：李鑫1.6可行性研究报告编制依据1.6.1天然氢氧化镁无机阻燃剂研制报告1.6.2可行性研究报告编制委托书1.6.3 产品有关技术资料1.7可行性研究报告的概况、结论和建议1.7.1概况1.7.1.1建设规模根据
5、市场需求，建设规模确定为年产天然氢氧化镁无机阻燃剂2.0万吨；年处理天然水镁石粉矿废物2.2万吨。1.7.1.2 厂址天然氢氧化镁无机阻燃剂生产项目建设在海城精华矿产有限公司厂内，部分厂房和设备利用海城精华矿产有限公司现有厂房和设备，并充分利用公司现有的供水、供电、供汽（气）等条件。1.7.1.3 原料来源及产品销售原料：本项目用原料为天然水镁石，由海城精华矿产有限公司有限公司按一定规格供应。年需用量： 天然水镁石：2.2万吨/a，粒度10mm偶联剂： 450万吨/a产品天然氢氧化镁无机阻燃剂，由海城精华矿产有限公司销售部统一销售。1.7.1.4 工艺方案根据天然氢氧化镁无机阻燃剂特性，确定其
6、生产工艺流程为：超细粉体制备（包括风动输送、原料干冷、粉碎、分级及超细粉体收集）及粉体表面改性（包括复合偶联及超声波雾化、高速打散、涡轮超细分级）。 1.7.1.5 投资估算本项目总投资6785.85万元，其中：固定资产投资6600万元，建设期利息86.40万元，铺底流动资金99.45万元。1.7.1.6资金来源a. 固定资产投资资金来源本项目固定资产投资中企业自有资金为3600万元，约占54.55%， 其余45.45%从银行借款，借款年利率为5.76%。b. 流动资金来源本工程所需流动资金为331.52万元，其中99.45万元为企业自有资金，占30%，其余从银行借款，借款年利率为5.58%。
7、1.7.1.7技术经济指标见下表1-1技 术 经 济 指 标 表 表1-1序号指 标 名 称单 位指标备注A产品产量1天然氢氧化镁无机阻燃剂t/a20000 B原材料消耗量1天然水镁石粉矿t/a220002偶联剂t/a450C动力消耗1生活用水m3/h6生活用水m3/d11.552电装机总容量kW2700 有功功率kW2035 年耗电量103kWh/a161193采暖用蒸汽t/h2t/a6816142天/a4压缩空气103m3/a23760D投资1固定资产投资万元6600.002建设期利息万元86.403流动资金万元331.52E财务预测指标1销售收入万元/a7440.03达产年2原材料费用万
8、元/a1989.00达产年3动力费用万元/a1598.14达产年4销售税金及附加万元/a615.80达产年5总成本费用万元/a4516.88平均年值6利润总额万元/a2216.35平均年值7所得税万元/a731.40平均年值8税后利润万元/a1484.96平均年值9全投资内部收益率(税前)36.3910全投资内部收益率(税后)26.6811全投资回收期(税前)年3.8312全投资回收期(税后)年4.7213净现值(ic=11，税前)万元1084414净现值(ic=11，税后)万元630015投资利润率31.5816投资利税率40.24F其他指标1职工定员人94其中:生产人员人86管理及服务人员
9、人82工程用地面积m2300001.7.2 结论（1）天然氢氧化镁无机阻燃剂是一种环保新产品，用其生产的材料燃烧时毒气产生量极少，保护了环境，大大减少材料燃烧导致人中毒事件的发生。（2）采用超细粉体制备（包括风动输送、原料干冷、粉碎、分级及超细粉体收集）及粉体表面改性（包括复合偶联及超声波雾化、高速打散、涡轮超细分级）生产天然氢氧化镁无机阻燃剂工艺技术成熟可靠。（3）利用天然水镁石粉矿废物生产环境友好型天然氢氧化镁无机阻燃剂产品，是矿山资源化再利用项目，符合国家循环经济发展战略；同时减少了天然水镁石粉矿废物（0-5mm）随处堆放刮风时引起的粉尘二次污染，亦是一个环境保护项目。（4）天然水镁石通
10、常用来做耐火材料，如轻烧粉等，耐火材料价格低廉，经济效益差；天然氢氧化镁无机阻燃剂是高科技产品，价格高，是轻烧粉价格4倍多，附加值高，经济效益好。 （5）利用天然水镁石粉矿固体废物生产环境友好型天然氢氧化镁无机阻燃剂 ，实际上是“变害为利”“变废为宝”，即生产出经济效益好的天然氢氧化镁无机阻燃剂，亦可以节省矿山资源。 （6）建设规模为年生产天然氢氧化镁无机阻燃剂2万吨，经济效益好，经济上可行。综上所述，本工程项目不仅进是一个环境保护项目，亦是一个废物资源化再利用工程，同时还生产出高新产品，具有较好的经济效益，是一项循环经济工程，应尽快实施。1.7.3存在问题和建议应对天然水镁石粉矿废物产量和成
11、分进一步调查落实，为初步设计和施工设计提供可靠的设计数据。2 项目建设的背景及必要性2.1项目建设的背景及必要性 2.1.1项目产品符合当今世界阻燃剂发展方向阻燃剂是能使聚合物不易着火和着火后使其燃烧变慢的一种助剂。卤素阻燃剂以其阻燃效果好、不影响材料物化性能而得到广泛应用。加入卤素阻燃剂的聚合物在燃烧时发烟量大、易放出腐蚀性气体(如、等)和有害性气体,易造成二次危害。当今环保要求越来越高，含卤有机阻燃剂已经正被限制使用，欧共体国家的环保组织已经发表禁止含卤阻燃剂进入欧洲市场的法令。国内安全防火法令也逐步建立。含卤有机阻燃剂也将受到限制，给无机阻燃剂的发展创造了很大的空间。生产优良的天然无机阻
12、燃剂是绿色环保的迫切要求。 本项目生产的氢氧化镁阻燃剂是一种高科技的环保无机阻燃剂产品，不含卤素。它在应用时是依靠化学分解吸热以及释放出水而起到阻燃作用的，具有无毒性、不腐蚀加工机械、分解后生成的氧化镁化学性质稳定的特点，不产生二次危害，是发展最快的、环保型的阻燃剂。氢氧化镁阻燃剂促进聚合物碳化作用，是有机阻燃剂的换代产品，与氢氧化铝相比，氢氧化镁的分解温度高一些(氢氧化铝为220左右,而氢氧化镁则在350400)，更适合某些聚合物的加工要求，还有促进聚合物碳化的作用，近年来氢氧化镁阻燃剂应用领域在不断扩大。 氢氧化镁阻燃剂由天然矿物水镁石经超细粉碎到所需粒度后、再经表面改性制得，在合成材料中
13、除具有阻燃效果外，还要有抑制发烟和氯化氢生成的作用，并且赋予材料无毒性，无腐蚀性。由于热分解温度高，可以使添加氢氧化镁的合成材料能承受很高的加工温度，利于加快挤塑速度，缩短模塑时间，有助于提高阻燃效率。氢氧化镁粒径细，对设备磨损小，利于延长加工设备使用寿命，同时原料易得，生产成本低，可广泛用于聚丙烯，聚乙烯，聚氯乙烯，高抗冲聚苯乙烯和ABS等领域。它是有机阻燃剂的换代产品，是国内外阻燃剂技术的发展方向之一。2.1.2利用天然水镁石粉矿固体废物作为生产氢氧化镁阻燃剂 ,不仅是矿山废物的资源化综合利用项目，而且是一个循环经济工程。2.1.2.1粉矿产生来源粉矿指矿物的开采、选矿、生产过程中产生的各
14、种粒度小于5mm的废石和尾矿粉渣。由于开采出的非金属矿石通常有品位非常纯的优矿和由有需求的主矿种与伴生围岩共同构成的次矿，因而为获得品位高的纯的矿石而直接采集优质纯矿，及大块有伴生围岩共同构成的次矿，并且对主矿种与伴生围岩共同构成的次矿，需将伴生围岩剥落后从而获得优质原料主矿。这样对有伴生围岩共同构成的次矿粒度较小多弃之不采。此外，为获得较为纯净，高品位的矿石，必须进行选矿，也由此产生了粉矿。由于我国其他地区多数水镁石的矿石品位不是很高，多数呈多组分共伴生，矿物嵌布粒度细，再加上选矿、制备技术不高，设备自动化水平低以及管理水平落后等因素，流程普遍存在有用矿物回收利用水平低的现象。目前，我国矿产
15、资源总回收率只有30%左右，以采选回收率计，非金属矿只有2060%，造成大量资源损失于废粉矿中。2.1.2.2粉矿未被有效利用原因及其造成后果从历史背景角度分析，我国是水镁石资源大国，主要集中在青海、四川、陕西、吉林、河南及辽宁，其中以辽宁风城和宽甸地区储量大品位高。长期以来，水镁石原料主要用于制做镁质耐火材料产品，如轻烧镁粉、重烧镁砂等，由于综合利用技术水平低，企业只针对水镁石矿石中的纯高品位矿种进行单一开采的情况比较普遍，浪费了大量的宝贵资源。企业在将主要水镁石原料开采、手选之后，在废弃的废矿粉渣中，还含有丰富的高含量水镁石。同时在生产过程中排放出来的废渣、生产过程产生的粉矿中仍有大量可再
16、利用的生产价值，但是由于我省水镁石资源在世界占有绝对优势“镁都”，一些企业自恃拥有绝对资源优势，资源重视观念不够等原因，极度开采大块高纯度矿石，忽略这类资源，弃置情况比较普遍。众多非规范的小企业把这些水镁石粉矿当做工业废弃物就地弃置，大量的粉矿堆积在山涧之中。从技术角度分析，从水镁石化粉矿废料理学性能上看，其MgO 65.0%，粒度5mm，由于其粒度较小，平均粒径并不均匀，同时粒径太小则因其表面积增大，吸油量大，分散困难反而使加工性不好。需要对其进行生产过程粒径控制技术的开发，以及产品的质量检测技术的严格管控。另一方面正常产品需要水镁石矿原料Mg(OH)2含量95%，以弥补技术处理的不足，但由
17、于粉矿大部分纯度Mg(OH)2含量15.04 市场预测4.1市场分析及需求量氢氧化镁作为阻燃填充材料，在日本、美国已经有10余年的历史，由于这些国家环保方面法规的压力，含卤有机阻燃剂的用量在逐年下降，美国和日本含卤有机阻燃剂的用量分别占8、5.4，无机阻燃剂占60，而我国含卤有机阻燃剂的用量达69。随着我国国民经济实力的提高、技术的进步以及人们环保意识的加强，我国的橡塑制品相关行业的安全阻燃法规的逐渐出台，无机阻燃产品的市场前景将十分广阔。本项目产品主要用于电线电缆材料（如PVC、XLPE、EVA、EPDM）、各类不饱合聚合材料（PE、PP）及三元乙丙橡胶及各建筑、装饰材料等行业。无机阻燃剂的
18、市场中，氢氧化铝开发早于氢氧化镁，二者都是当前公认的具有阻燃、抑烟、填充三大功能于一身的阻燃剂，在同一填充量下，氢氧化镁阻燃剂好于氢氧化铝。氢氧化铝材料需要合成制取，成本高；我国有丰富的天然水镁石资源优势，天然水镁石直接加工的产品与合成产品使用性能上相同，但价格低廉，这使得应用厂家容易接受，因此说，天然氢氧化镁作为无机阻燃剂有较大发展空间。欧美及日本市场Mg(OH)2阻燃剂需用量和发展速度见下表4-1表4-1欧美及日本市场Mg(OH)2阻燃剂需用量和发展速度地区无机阻燃剂占阻燃剂的百分比（）Mg(OH)2年用量（万吨）预计增长速度（）美国601012西欧5088日本6467欧美及日本市场Mg(
19、OH)2阻燃剂年需用总量为24万吨，如以平均年9%速度增长，到2010年需求量将达到594万吨，国际市场空间非常大。目前，中国无机阻燃剂仅占阻燃剂用量的17，与发达国家相比还存在相当大的差距。随着我国高分子材料工业快速发展、阻燃法律的不断健全和完善和环保政策的出台，无毒抑烟型的环保无机阻燃剂阻燃材料需求量将会随之大幅度增加。因此，国内市场容量也非常大。 4.2 产品销售方向及售价 天然氢氧化镁无机阻燃剂主要销往美国、欧盟及日本等发达国家，根据目前市场销售实际情况，销售价确定为3720元/吨。 5 原材料及燃料5.1原料及燃料的来源1）原料为天然水镁石开采过程中产生的0-5mm的粉矿废物，粉矿废
20、物全部来源于周边辽阳、宽甸及凤城等水镁石矿山，由海城精华矿产有限公司采购。 目前，辽阳、宽甸及风城等水镁石矿山现存的天然水镁石 0-5mm的粉矿固体废物有10万吨以上，因此，本项目的原料来源是非常丰富的。 2）添加剂为偶联剂， 年耗量为450吨，由海城精华矿产有限公司供销部门外购。5.2原料质量指标1） 水镁石粉矿废物粒度及化学成份见下表5-1表5-1粒度及化学成份 项目MgO %SiO %Fe2O3%NaOK20%AL2O3%烧碱%粒度mm 数值65.501.00.500.120.50约3552） 偶联剂指标见下表5-2表5-2偶联剂指标 项目 碘值mg/100g皂化值mg/ g酸值mg/
21、g色度凝固点 水分%无机酸%指标 0.39 210.9 210.2 74 86.2 0.05 00016 厂址及建厂条件6.1厂址项目厂址选择在辽宁海城精华矿产有限公司现有生产厂内，不用重新征用土地；并利用现有附属设施，如锅炉房、空压机、变电所等；同时亦利用了现有的给排水及交通运输等设施。项目建设用地为30000m2 ，现有的厂区完全可满足项目建设要求。6.2厂区气象条件大气压力 冬季102.23kPa 夏季100.22kPa冬季室外平均风速 3.4m/s夏季室外平均风速 3.1m/s年最热月平均最高温度 29.2年最冷月平均最低温度 -17.8 7 工艺技术和设备7.1工艺方案及设备项目生产
22、工艺分两部分，即水镁石粉矿废物超细粉体细磨工艺和氢氧化镁超细粉体表面改性工艺两部分。7.1.1 水镁石粉矿废物超细粉体细磨工艺及设备水镁石粉矿废物粒度为小于5mm,环境友好型天然氢氧化镁无机阻燃剂细度要求小于10m，细磨工艺设备是生产天然氢氧化镁无机阻燃剂产品的关键。目前，矿物细磨设备主要雷蒙粉碎机、球磨机、风动磨机，这些设备生产的产品粒度可达10m以下，细度达到了天然氢氧化镁无机阻燃剂小于10m的要求，但生产率极低，能耗很高。特别是物料粉碎时产生大量的热，易导致 水镁石结构水析出，使水镁石变质，影响了产品质量。针对水镁石含高结构水的特点，海城精华矿产有限公司分别利用圆盘式、循环式、对撞式气流
23、粉碎机进行粉碎工业试验，确定了粉碎机形式和最佳操作工艺条件，开发了水镁石干冷粉碎工艺及装置。冷干气流粉碎技术，采用强风冷却和夹套冷却方式，保证水镁石中结构水不散失，并充分利用气流粉碎的物料自磨原理，保证产品的洁净。该技术已通过了辽宁省科技局的技术鉴定，获辽宁省科技进步三等奖和国家专利。本报告采用冷干气流粉碎工艺为物料超细粉体细磨工艺。冷干气流粉碎工艺系统由空压机、冷干机、粉碎机、高速分级机、旋风及布袋收集装置和排风机等设备组成。冷干气流粉碎技术工艺流程图如下图7-1冷干气流粉碎技术工艺过程简述：参见图7-1，来自原料库的小于5mm 、MgO含量大于65%的天然水镁石粉矿固体废料，皮带机送到冷干
24、气流粉碎装置的加料斗（4），固体废料由螺旋加料机送入粉碎机（6）中粉碎，物料被粉碎到需要的颗粒度后（30m），悬浮速度降低，被送入的干冷压缩空气（温度10）吹到气流分级机（5）中分级，在分级机（5）的叶片高速旋转下（500-2300转/分）, 10m的物料可穿过高速旋转叶片进入成品收集系统；10m的物料由于上升速度小，被高速旋转叶片所阻挡，落回到粉碎机（6）中再次被粉碎，直到粒度小于10m穿过高速旋转叶片进入成品收集系统为止。进入成品收集系统的10m超细粉，其中颗粒较大的超细粉料首先在旋风收集器（7）中被收集，颗粒较小的超细粉料最后在布袋收集器（8）中被收集。从布袋收集器（8）中排出的气体含尘浓度小于50mmg/m3 ，符合国家废气排放标准，通过排风机（9）和烟囱排至大气。冷干气流粉碎装置所需的超细粉输送风，由空气压缩机（1）提供，压缩空气经储气罐（2）后，进入干冷机（3）进行干冷，温度从约80降至10后送入粉碎机（6）中作为输送风
