年产2万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告.doc

莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 1 页 一、总 论 1.1 项目名称: 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程 1.2 拟 建 地：湖南省*县火马冲镇 1.3 项目单位：湖南省*莫来石有限责任公司 项目负责人：* (法人代表) 1.4 编制单位及负责人 编制单位：湖南省*市工程咨询中心 负 责 人：* 为了搞好本项目的前期工作，*莫来石有限责任公司委托*市工 程咨询中心承担该项目的可行性研究任务，我中心立即组织技术人员 (专家)，到现场进行调查研究，通过实地调查，广泛听取有关部门的意见， 对项目进行认真论证、分析评价，于 2006 年 5 月完成本报告的编制。 1.5 编制的依据及范围 依据： (1)国家计委和建设部颁发的建设项目经济评价方法与参数（第三 版）； (2)国家现行财税制度和价格体系； (3)可行性研究报告编制的有关深度的要求; (4)年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程平面规划图； (5)国家的其他各有关专业设计规范及项目建设单位提供的相关基 础资料。 范围： 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 2 页 本次研究对项目建设的背景及必要性、市场分析与预测、项目建设 规模、总体方案设计、实施进度、环保及安全、投资估算及经济和社会效 益等方面进行研究。 1.6 研究结论 1）*县位于湖南省西部，*市北部，沅水中游。全县土地总面积 1976.81 平方公里，全县现辖 30 个乡镇，442 个行政村（居委会），50.95 万人。火马冲镇规划区现有人口 3 万人，大中型企业 11 家，各企业办事 处二十余家，根据*县 2010 年规模，火马冲镇将作为*县重点招商引资 镇，规划人口 10 万人，规划面积 30 平方公里。 *物产丰富，矿产资源丰富,*县工业基础较好。全县有乡及乡以上 工业企业 165 家，已初步形成了煤炭、机械、化工、冶金、电力、建材、耐 火材料等 20 个主要行业的地方工业体系。其中列入国家“星火计划”的 莫尔卡特项目，填补了国内高档耐火材料的空白,发展前途十分广阔。 2）莫尔卡特的主要用途是作为耐火材料,与砖、水泥、砂浆、塑料和锻 夯材料等一起使用。市场上莫尔卡特作为耐火材料主要是用于有色金属 的冶炼(最初是炼钢,之后炼铜、紫铜、镍铜合金、锌和黄金大多是用莫尔 卡特型材做电炉的炉衬) 和玻璃的熔炼(用于玻璃炉料罐的超级结构材 料) ;其次在陶瓷业中也有少量需求(用于炉窑的填充材料)。 莫尔卡特型砂是最近开发的莫尔卡特系列产品的一种，它具有表面 光洁度好，内部结构致密，抗剥裂性强，抗高温蠕变性能好，热传导性能 好，耐磨性强，是铸造行业理想的原料，它完全能够替代目前铸造业所使 用的硅系列型砂、粘土系列型砂等产品，尤其是精密铸造行业使用莫尔 卡特型砂更理想。莫尔卡特型砂的使用为铸造行业的革新带来了曙光。 3）80 年代初期，耐火材料技术界发现了*大伏潭的高铝矿（ai2o3为 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 3 页 5862%），杂质含量低，其自然的铝硅比在 2.52.6 之间，平均为 2.55， 恰好符合莫尔卡特中的自然的理论铝硅比。1986 年，在专家及有关部门 的努力下，*建成了我国第一家纯天然料绕结莫尔卡特的生产厂家华 能*莫来石厂。2002 年改制组建湖南省*莫来石有限责任公司。 4）湖南省*莫来石有限责任公司是国内最具规模的莫尔卡特生产 厂家，年总产量达 4 万吨，九十年代后由于莫尔卡特产品研发的深化，现 有产品的市价已逐渐呈平稳之势，其利润空间则难以扩大。 面对国际竞争国内化、国内竞争国际化的残酷局面，怎样改变企业在 入世后的不利地位，使企业在国内外市场上牢牢地站稳脚根并立于不败 之地，核心问题就是不断提升企业的国际竞争能力，加快企业生产经营 的国际化步伐。 因此,提高企业装备水平，提高产品的科技含量，加深产品的开发力 度，不断研发生产新型的系列产品，扩大生产规模，降低产品的综合成本， 增加企业在国内外市场上的竞争优势，已势在必行。 5）规模为年生产 2 万吨莫尔卡特型砂。新建 2 万吨莫尔卡特型砂生 产线定在原生产区围墙北面，新征土地 30 亩左右作主要生产线场地。整 个公司土地地形平整，地面标高在 125128 米之间，便于新线设计施工 （按老厂区地面为基准）。除新线布置后，仍留有足够的原矿堆场，厂区雨 水、地表水通过建筑物室外明沟就可以排入围墙外边干溪沟内。生产用 水可循环利用，一般不外排。厂区交通方便，除原厂门公路进厂外，新线 区及堆场可直接从外公路进入,建设条件好。 6）经测算，总投资为 5100.0 万元，其中静态总投资 3091.29 万元， 建设期利息 208.71 万元，流动资金 1800 万元。设备价格按生产厂家提 供的现行购价，土建费用按*实际造价概算，电气、供排水的费用包括改 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 4 页 造外接线路和管道所需费用。项目建设期为 2 年;资金来源:企业筹资 2100 万元，申请银行贷款 3000 万元。 7）通过对该项目从筹建到投产全过程各项指标的测算表明：财务内 部收益率高于设定的 10%的基准收益率，平均投资利润率为 45.78%，平 均投资利税率为 60.79%;全部投资财务内部收益率为 39.19(税前), 29.38% (税后)；全部投资财务净现值 12891.1 万元(税前), 7742 万元(税后)；投资 回收期为 4.5 年(税前),5.3 年(税后)。故项目是切实可行的。 8）项目建成后，具有良好的经济效益和社会效益。建议企业迅速、多 渠道筹措资金，按现代企业制度，开展项目各项筹建工程。建议政府调控 部门尽快通过项目报审工作，协调项目投资贷款，使项目早动土快建成， 迅速产生效益。 二、项目建设的背景及必要性 1924 年，英国一名叫鲍文的人在本国的莫尔岛发现了一种由 3ai2o3、2sio2组成的柱状晶体矿物，经检验和试用，发现其耐温性能良 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 5 页 好，适应于做高档耐火材料，后来便把这个矿物材料命名为莫尔卡特。尽 管地壳上铝硅和氧元素很丰富，但把这些元素结合起来，形成莫尔卡特 的硅酸铝在世界上只有几个地方才有，国内有这种天然莫尔卡特矿源， 只有少数地区存在，世界上这种资源就更少，但真正具有工业价值的矿 床则少之又少。莫尔卡特的主要产地是德国、意大利、日本、英国和美国。 莫尔卡特的主要消费市场在欧洲、美国和日本。 莫尔卡特的主要用途是作为耐火材料,与砖、水泥、砂浆、塑料和锻夯 材料等一起使用。市场上莫尔卡特作为耐火材料主要是用于有色金属的 冶炼(最初是炼钢,之后炼铜、紫铜、镍铜合金、锌和黄金大多是用莫尔卡 特型材做电炉的炉衬) 和玻璃的熔炼(用于玻璃炉料罐的超级结构材料) ;其 次在陶瓷业中也有少量需求(用于炉窑的填充材料) 。粗颗粒用于热冲击 和渣化强烈的冶炼中;细颗粒与粘土混合用于瓷砖、整体铸造和精密铸造 模具。除了用于耐火材料工业以外,莫尔卡特还用于磨料、铸造、焊接材 料、保温炉窑密封、火花塞、防滑地板砖及其它一些耐磨性和防腐性要求 较高的领域。 随着耐火材料技术进步，英国首先按照自然生成莫尔卡特的化学构 成，人工合成莫尔卡特，但这种纯净人工合成的莫尔卡特必须在 2200 以上高温条件下才能形成，在一般生产实践中很难实现。根据实际需要， 专家们在不断研究和探讨的基础上，利用自然界中的粘土和工业氧化铝 配比生产，降低其熔点温度，在 1800左右的温度下生成了莫尔卡特。 国际上，莫尔卡特材料的生产大企业美国的 ce 公司于二十世纪七十年 代，在买下美国的迄今发现唯一适合做莫尔卡特原料矿山，开始天然料 烧结莫尔卡特的生产。ce 公司几经扩大和发展，至二十世纪八十年代中 期，已发展具有年产 60 万吨的生产规模，垄断和控制了全世界的莫尔卡 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 6 页 特的生产市场。 在国内，中国莫尔卡特生产技术的发展过程经历了几个阶段：首先是 上海宝钢建成投产，所有耐火材料均全部从日本黑崎公司进口，其中就 有莫尔卡特制成的耐火材料。在对进口耐火材料消化和吸收的过程中， 宝钢附属耐火材料厂开始生产部分莫尔卡特质耐火材料。在此基础上扬 州金辉耐火材料厂在全国率先利用苏州粘土和工业氧化铝生产人工合 成莫尔卡特。八十年代初期，耐火材料技术界发现了*大伏潭的高铝矿 （ai2o3为 5862%），杂质含量低，其自然的铝硅比在 2.52.6 之间，平 均为 2.55，恰好符合莫尔卡特中的自然的理论铝硅比。1986 年，在专家 及有关部门的努力下，*建成了我国第一家纯天然料绕结莫尔卡特的生 产厂家华能*莫来石厂。由于资源优势其产品质量高于美国 ce 公司， 其性能几乎可以与人工合成莫尔卡特媲美。但是，由于过去企业经营策 略上的原因，加上综合成本太高，无法面对国际市场，这种得天独厚的资 源优势在过去相当长的时间不被国际耐火材料技术界所了解，限制了企 业的发展。 随着天然料烧结莫尔卡特在耐火材料行业的应用日趋广泛，九十年 代中期，扬州金辉特种耐火材料厂，河南偃师和渑池耐火材料厂都以* 或靖县高铝矾土矿做基料，配以其当地高铝矾土（ai2o370%）生产出了天 然料合成莫尔卡特，山西阳泉及孝义乡镇企业于近几年利用当地资源采 用倒烟窑生产出了档次不同的莫尔卡特。莫尔卡特的需求量与耐火材料 工业,尤其是钢铁工业及其它金属材料市场的需求和发展紧密相连。90 年代初期,欧美及日本对于莫尔卡特的需求就已经形成了相对稳定的规 模,但之后随着东亚及南美工业化进程的加快,其对莫尔卡特的需求量也 在不断增加。近几年各种国际性的耐火材料展销会上，莫尔卡特质制品 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 7 页 成原料展销在快速增长，完全标志着莫尔卡特在耐火材料界的地位在逐 步提高，应用日益广泛，发展前景日益看好。 随着世界经济一体化加快，随着中国加入世贸组织我国经济已 步入持续快速发展轨道。在此时期企业如何抓住难得的发展机遇，迎接 新的挑战，是每个经营者和生产者必须认真考虑的问题。 面对国际竞争国内化、国内竞争国际化的残酷局面，怎样改变企业在 入世后的不利地位，使企业在国内外市场上牢牢地站稳脚根并立于不败 之地，核心问题就是不断提升企业的国际竞争能力，加快企业生产经营 的国际化步伐。 但是，由于华能*莫来石厂建于 1986 年，是国内首家在边研究、边 设计、边施工的基础上建成的，带试验性的生产厂家，不可避免地存在着 工艺布局不合理、机械化、自动化程度低、设备选型不合理等问题，使产 品质量档次不高，工人劳动强度大。尤其是生产规模太小，造成电耗、物 耗高，形成不了规模效益，随着时代的前进，20 多年来，莫尔卡特产品的 研究与开发不断深化，新产品不断产生。因而提高企业的装备水平，提高 产品的科技含量，加深产品的开发力度，生产莫尔卡特新型高档产品-莫 尔卡特型砂，扩大生产规模，降低企业产品的综合成本，增加企业在国际、 国内市场上的竞争优势，已势在必行。 三、企业的基本概况 湖南省*莫来石有限责任公司，位于*县火马冲工业园内, 占地 60 亩。座落在湘黔铁路*车站 400m 处，距*县城 19km，319 国道的分 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 8 页 支线，1802 省道傍厂而过，离沅江 3km，交通十分便利，地理位置优越。 公司前身华能*莫来石厂始建于 1986 年，是由中国华能技术开发 公司与*县政府共同出资，在武汉钢铁学院（现武汉冶金科技大学）出具 技术，在边研究、边设计、边施工、边改造的基础上逐步建成的，是我国 第一家具有小批量生产“全天然烧结莫尔卡特”的专业厂家，其产品属国 内首创，填补了我国耐火材料行业的一项空白。1991 年荣获国家科技进 步二等奖，1992 年获冶金部技术交流金奖。 华能*莫来石厂原有职工 553 人，由于经营性亏损严重，企业负债率 高达 246%，于 1998 年 11 月依法破产。破产后由湖南省*水泥厂租赁经 营，组建了*莫来石厂。通过企业资产重组后，精简机构，强化管理， 确保质量，拓展市场，使企业面貌发生了根本性转变。所生产的优质莫尔 卡特系列产品远销日本、韩国、马来西亚等国，打造出*莫尔卡特国际品 牌。随着国有企业改制工作不断深入，*水泥厂退出租赁经营，2002 年 6 月由股东集资，收购了华能*莫来石厂，成立了民营企业湖南省 *莫来石有限责任公司,由于机制根本性转变给企业注入了生气和活 力，在短短的一年多时间内企业便步入了发展的快车道。通过自我的技 术积累和创新，采用世界独一无二的二次煅烧技术对回转窑进行了技术 改造，并且在煅烧工艺方面上有了突破和创新。 厂容厂貌也有了根本性的改观。一个生机勃勃，充满朝气的新的湖南 省*莫来石有限责任公司呈现在人们眼前。现企业在岗员工 180 人， 有专业从事耐火材料技术人员 17 人，由于多年来的生产实践，培育了一 批生产技术人才和积累了丰富生产经验，在扩大生产人才方面贮备了非 常雄厚的技术力量。 企业迅速发展,现具有3条莫尔卡特产品生产线，年产能力4万余吨。 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 9 页 火源牌产品畅销国内20多个省市，远销东南亚、欧洲等国。公司2004年通 过万泰认证公司取得了is09001:2000质量管理体系和is014001:1996环境 管理体系认证证书。公司注册资金1000万元人民币，资产总额3000万元， 其中固定资产2100万元产量、质量、出口量、效益均居同行业前列。 四、莫尔卡特型砂的物理性质及市场分析预测 4.1莫尔卡特型砂的结构、组成和物理性质 莫尔卡特(mullite)为铝硅酸盐矿物, 具有耐火度高、抗热震性好、抗 化学侵蚀、抗蠕变、荷重软化温度高、体积稳定性好、电绝缘性强等性质, 是理想的高级耐火材料, 被广泛应用于冶金、玻璃、陶瓷、化学、电力、 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 10 页 国防、燃气和水泥等工业上。莫尔卡特的天然矿物在地壳中非常稀少, 因1924年最早发现于苏格兰的莫尔岛而得名。但人造莫尔卡特却是常见 且应用广泛的一种矿物。莫尔卡特的化学成分并不稳定, 常见的有 3al2o32sio2 以及2al2o3sio2两种形式。莫尔卡特与矽线石族矿物颇为 相似。它的晶体结构可以看作是由矽线石结构演变而来, 每个晶胞是由4 个矽线石晶胞组成, 每个矽线石晶胞是由4个al2o3sio2 组成, 因此, 莫 尔卡特晶胞相当于由16个al2o3sio2所组成。 4.2莫尔卡特的研究现状 关于莫尔卡特的应用有: (1) 高纯莫尔卡特耐火材料 莫尔卡特耐火砖可用在各种高温窑炉 的内衬, 它还广泛应用于水泥高温锻烧区域的内衬。 (2) 利用zro2 增韧莫尔卡特陶瓷 与此同时, 为了改善莫尔卡特陶 瓷的室温力学性能(主要是韧性) 不佳这一缺点, zro2 相变增韧被认为是 一种行之有效的强韧化方法。以莫尔卡特陶瓷作为母相, 添加zro2, 可 以改善抗热震性、抗腐蚀性、提高机械强度和韧性。 (3) 莫尔卡特高温工程材料 莫尔卡特陶瓷还具有优良的抗腐蚀性 和气密性, 因此被广泛用于坩埚、防护管以及热电偶管等耐热材料。而 且在实际应用中, 尽管莫尔卡特陶瓷对熔融金属的抗腐蚀性比氧化锆陶 瓷差些, 但对气体的抗腐蚀性则好的多。 (4) 电子封装材料 封装材料已成为21 世纪十大关键技术之一, 而 陶瓷材料则是封装的基础。莫尔卡特具有优良的低热膨胀和介电性能, 这些性能在开发具有高密度封装的大尺寸基体时尤为重要。莫尔卡特的 热膨胀稍高于硅, 但是通过制备莫尔卡特与玻璃以及低膨胀陶瓷(堇青 石或锂辉石) 复合材料, 则可提高匹配性能。日本yamamar 玻璃公司便 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 11 页 开发出了承载半导体器件、感应线圈电容及电阻的莫尔卡特玻璃陶瓷。 最近在超级计算机中, 多层陶瓷基体系统已被普遍使用。在日立(hitachi) 公司的超级计算机中, 就使用了莫尔卡特-玻璃复合材料。 (5) 光学材料 莫尔卡特材料优良的抗热震性能、介电性能和高温 强度以及较好的透光性, 使之成为独特的高温光学窗口材料。对莫尔卡 特材料在中红外光谱范围内光吸收行为的研究表明, 莫尔卡特的光吸收 行为比其它可能的材料(如尖晶石和兰宝石) 的光吸收性能好。作为透过 红外线的材料, 莫尔卡特的主要应用在于作为化学条件较为苛刻以及高 温受到机械应力的环境下的窗口材料。 (6) 莫尔卡特纤维 莫尔卡特纤维是现代高温结构陶瓷的重要补强、 增韧材料之一。而多晶莫尔卡特耐火纤维是国际上最新的耐高温绝热材 料, 它集纤维材料与晶体材料的特性于一身, 导热率只有传统耐火砖的 16, 使用温度高达14001600。其主要应用于中小型连续加热炉的 炉墙与炉顶。 (7) 窑具材料 目前我国在陶瓷工业中主要采用堇青石莫尔卡特 窑具材料。由于堇青石热膨胀系数小, 热震性能好, 但韧度低、荷重软化 点低和合成温度范围窄, 从而限制了它的性能发挥。而莫尔卡特高温性 能优良、机械强度高(室温下抗弯曲强度为49m pa) ,但其热膨胀系数较大。 因此, 为兼顾材料的高温性能及抗热震性能, 将堇青石与莫尔卡特进行 复合是提高材料性能的最有效措施之一。 (8) 莫尔卡特晶须 尽管陶瓷材料具有许多优点,但韧性差是其致命 弱点。为此对陶瓷材料进行必要的增韧措施就势在必行了, 而利用晶须 补强增韧陶瓷材料是有效途径之一。目前国内外研究和使用的晶须只有 sic、al2o3、si3n4及莫尔卡特等少数几种材料。而莫尔卡特晶须因具有 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 12 页 耐高温、抗氧化、耐腐蚀、高温力学性能好等优点而备受人们的关注。 (9) 纳米材料 过去多数纳米莫尔卡特是用化学试剂合成的。近年 来利用水热晶化法制备莫尔卡特复合纳米晶的报道则成为热点。水热法 就是在特制的密闭反应容器(高压釜) 里, 采用水溶液作为反应介质, 通 过对反应容器加热, 创造一个高温高压反应环境, 使得通常难溶或不溶 的物质溶解并且重结晶。对于水热合成粉体(微晶、纳米晶) 而言, 制备 常采用固体粉末(如高岭土制出的精矿粉) 或凝胶作为前驱物。而使用无 定型的前驱物溶于介质中最后得到完整晶体颗粒的水热过程就叫水热 晶化法。具体实验来说, 其过程可分为以下几个阶段: 利用高岭土原矿制备精矿粉;将精矿粉锻烧获得复合氧化物;将 复合氧化物作为前驱物与水热介质按一定比例混合, 在容器里搅拌加热; 晶化获得纳米晶。 (10) 莫尔卡特-刚玉复合材料 将莫尔卡特、刚玉按一定比例配合, 构成莫尔卡特-刚玉复合材料, 其性能比纯莫尔卡特或纯刚玉材料更好。 石油工业上用莫尔卡特-刚玉陶瓷作石油裂解的触媒载体, 可以提高乙 烯的产量。 (11) 莫尔卡特-碳化硅复合材料 由于莫尔卡特材料的韧性和抗渣 侵蚀性能较差, 强度也往往不能满足使用要求, 进而限制了它的进一步 应用, 为了改善莫尔卡特材料这些性能, 目前主要是通过向莫尔卡特相 中引入碳化硅、碳化硅单晶、氮化硅以及氧化锆等物质来提高莫来材料 的韧性、强度以及抗渣侵蚀性能等。结果表明: 以铝硅系天然矿物为原 料, 通过原位法合成莫尔卡特- 碳化硅系复合材料, 即向天然的铝硅系 矿物中添加适量的含碳材料, 然后通过碳热还原反应使其中的部分二氧 化硅原位还原生成碳化硅, 并使其均匀地分散在莫尔卡特相中, 进而形 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 13 页 成性能优良的莫尔卡特碳化硅系复合材料。 (12)莫尔卡特型砂：砂型可分为湿型、干砂型和表面烘干砂型。三者 之间的主要差别在于：湿型是造好的砂型不经烘干，直接浇入高温金属 液体；干砂型是在合箱和浇注前将整个砂型送入窑中烘干；表面烘干砂 型只在浇注前对型腔表层用适当方法烘干一定深度（一般510mm，大 件20mm以上）。 干型主要用于重型铸铁件和某些铸钢件。 莫尔卡特型砂产品是航空航天大学的科研成果，是精密铸造材料的 更新换代产品。本产品适用于高精、尖熔、模铸造行业，用该产品取代石 英砂粉可提高空壳强度，避免型壳高温变形；取代铝矾土熟料砂粉，可改 变脱壳性；取代刚玉砂粉，可大大降低成本。同时该产品使用方便，可采 用不填砂，直接浇筑，省工省电，提高经济效益。还可以改善工人劳动环 境，避免矽肺危害。该产品经过两级除尘、三级磁选，更适于精密铸造行 业使用，大大提高产品质量。 (13)其它 fe-3al2o32sio2 是近年发展起来的金属陶瓷材料。由于 该材料具有一定的透气性能和较高的强度, 并且耐腐蚀耐高温, 因此可 用来制造塑料、橡胶、低熔点合金的成形模具, 在过滤、吸音、隔热防护 涂层、梯度功能材料、高温结构材料等方面亦有广阔的应用前景。莫尔卡 特- 高硅氧玻璃复合材料是由晶相的莫尔卡特与非晶相的高硅氧玻璃 (主要是由sio2组成的玻璃相) 构成的新型耐火材料。它不含刚玉和方石 英, 高温下玻璃相转变成高粘度的液相, 低温下, 由于高硅氧玻璃的热 膨胀系数低, 莫尔卡特形成网状结构, 有利于提高抗热震性。 4.3莫尔卡特型砂的发展前景 从1926年电熔法制得莫尔卡特至1928年烧结法生产莫尔卡特以来, 莫尔卡特生产已有70多年历史了。大规模生产从上世纪60年代开始, 70 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 14 页 年代产量猛增。至今莫尔卡特的主要用途是作为耐火材料与砖、水泥、砂 浆、塑料和锻夯材料等一起使用。由于其价格昂贵, 决定了其近期内不 可能成为耐火材料的主要材料, 但它可以与其它价格较低的低级耐火材 料混合使用。 虽然莫尔卡特本身的抗热震性能好, 但是在常温下, 普通的莫尔卡 特材料就暴露出韧性差、耐蚀性差等弱点, 所以, 今后关于莫尔卡特的 发展方向之一就是与别的强度高、韧性好的材料(如碳化硅、氧化锆) 复 合形成新型耐高温、耐腐蚀材料。 原先的锻烧生产出的莫尔卡特往往是与石英共生的双晶相产品, 如 果在锻烧过程中进行进一步处理, 可以生产出单晶相的莫尔卡特, 它的 性质也是今后的一个研究方向。还有一个重要的研究方向就是超微、超 细材料的制备, 如前面提到的高岭土通过水热晶化法制备莫尔卡特复合 纳米晶以及莫尔卡特基的纳米复合陶瓷。纳米陶瓷的力学性能较之同化 学组成的陶瓷要高几个数量级, 并会有其独特的性质出现。但是要充分 开发莫尔卡特基纳米陶瓷的潜力, 有许多问题还有待进一步探索和研究, 例如纳米陶瓷的烧结动力学、纳米陶瓷的强韧化机理及超塑性等都需作 更深入的研究。总之, 莫尔卡特的开发利用技术已经向高技术领域拓展, 新的莫尔卡特基材料将不断涌现, 大力开发莫尔卡特以及相关矿物材料 必然有助于无机非金属材料工业的发展。莫尔卡特型砂是最近开发的莫 尔卡特系列产品的一种，它具有表面光洁度好，内部结构致密，抗剥裂性 强，抗高温蠕变性能好，热传导性能好，耐磨性强，是铸造行业理想的原 料，它完全能够替代目前铸造业所使用的硅系列型砂、粘土系列型砂等 产品，尤其是精密铸造行业使用莫尔卡特型砂更理想。莫尔卡特型砂的 使用为铸造行业的革新带来了曙光。莫尔卡特型砂的生产将随着铸造行 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 15 页 业的发展与革新突飞猛进，它必将会成为一个新的朝阳产品，为国家带 来巨大的社会效益。 4.4 莫尔卡特型砂的市场分析预测 莫尔卡特在耐火材料系列中属高、中档耐火原料，国际上于二十世纪 六十年代后期才开始大量使用，我国在七十年代末才引进莫尔卡特质耐 火材料。从那时起，莫尔卡特才真正走入中国的耐火材料行业。随着这些 行业的增加。国际上莫尔卡特远景市场主要存在于南美、非洲和亚洲，这 些第三世界发展中国家工业基础比较薄弱，但随着全球经济的发展，发 展中国家工业水平会普遍得以提高，而工业水平的提高无疑会增加莫尔 卡特耐火材料的市场需求量。 目前国内型砂市场的总需求量约 80100 万吨，国际市场需求量约 450-500 万吨，用于精密铸造行业的高档型砂国内约 15 万吨，国际约 80 万吨。精密铸造行业目前使用的高档型砂主要是锆型砂和珠宝型砂以及 刚玉型砂。它们都存在一个共同的特点，价格昂贵(5000-10000 元吨)， 因此铸造行业急待寻找一种价格适中而且性能优越的替代原料。而莫尔 卡特型砂的各种物理、化学、热学性能可同锆型砂、珠宝型砂、刚玉型砂 相媲美，尤其是它的表面光洁度，耐磨性，抗高温蠕变性能等方面更比其 他型砂好，而且价格比其他型砂低得多 (3500-4000 元吨)，目前国内 还没有成规模的生产厂家，仅河南、内蒙古各有一小型的生产厂家，年总 生产量不足 4000 吨，因此莫尔卡特型砂的市场潜力极大，具有广阔的发 展前景。 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 16 页 五、项目建设条件 5.1 工程建设地的基本情况 湘黔铁路边的火马冲镇是湖南省*市*县的一个大镇，火马冲镇规 划区现有人口 3 万人，大中型企业 11 家，各企业办事处二十余家。离* 市 50 余公里，交通便捷。国家重点工程长沙至重庆高速公路及*至长沙 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 17 页 高速公路距火马冲镇都只有四十公里，火马冲镇地势平坦，在湖南省西 部开发中有较强的地理、资源和交通优势。 据县志记载，此地原称“火麻冲”，缘由盛产火麻，解放后因口音衍 化成现名。其中省级旅游风景区燕子洞位于湖南省*县火马冲境内，燕 子洞属岩溶地段，山势险峻沟壑幽深。自然景观丰富幽美，人文景观巧夺 天工。历史上火马冲有两次成为县城的机遇。据民间传说，隋开皇年间， 县治异动，县衙定址成为难题，一派主张定火马冲，另一派主张定*（小 镇），相持不下。最后，竟以称量两地土壤之比重作标准，重者则为县治。 这样，火马冲第一次与“县城”失之交臂。 20 世纪 7080 年代，国家决定在沅水下游修建五强溪水电站（沅 陵县境内），拟将处于沅水中上游的*县城搬迁至火马冲。后因降低淹没 区最高水位线，确定县城不再搬迁，以修建新城而代之。 1972 年，湘黔铁路建成，*火车站设于邻近的万寿村，物资转运站 及国营红灵机械厂、*地区机砖厂等相继建成。1984 年，经批准为建制 镇。1987 年，全镇面积 0.176 平方公里，建设用地 116 公顷，改建的自公 路至桥边的主街，长 142 米，宽 10 米，水泥路面。有商业及服务业 45 家， 建农贸市场 3394 平方米，改变了昔日以“公路为市”阻塞交通的状况。到 了 90 年代，受全国广泛创办“开发区”风潮之影响，火马冲被辟为开发区， 大量良田易为他用，但“开而不发”，留下的是荒地一片。然而火马冲仍然 是县里唯一的“工业小区”，成为*市经济发展“一点（*市）两翼（南黔城 镇、北火马冲镇）”战略布局的重要组成部分。火马冲镇有华特水泥厂、蓝 伯电石厂、莫来石厂、神奇燕子洞省级 aa 级旅游区、*磷肥厂、*火车 站等大中型企事业单位。在火马冲镇内的*特种水泥厂其现代化生产程 度，在*乃至全市众多的水泥厂中，雄居前列。 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 18 页 5.2 原料供应 工厂莫尔卡特原矿采至*本地大伏潭区铝矾矿，距厂 25 公里，其中 高铝矿（ai2o358%）的资源经 20 年的开采，已接近枯竭。但中低铝矿 （ai2o340%）含量丰富，据地质勘探报告查知，其储量达 500 多万吨，现 估计已开采 300 万吨，余量约 200 万吨。*大伏潭区的低铝矿全部是个 体老板采用洞采，其化学成份比较稳定，烧结性能好，杂质含量低，其单 价约 90 元/吨（运费 25 元/吨）。 另外，湖南省*莫来石有限责任公司在贵州天柱县注册了一家子 公司，并于 2004 年 6 月底通过挂牌和拍买获得了总储量超过 100 万吨 的铝土矿山经营权，为企业中长期发展提供资源保证。其矿产资源的质 量水平还优于*大伏潭矿山，完全可以满足莫尔卡特的生产。 5.3 燃料供应 莫尔卡特煅烧采用岳阳石化，长岭炼油厂的附产品重油来高温煅烧， 油料来源充足，有计划供应，热值为 41868kj/kg。 厂家提供的产品质量指标为： 项目指标项目指标 水和沉淀物1.9%凝点25 密度1008.8机械杂质0.175% 运动粘度(100)173.3灰分0.138% 闪点130硫含量1.25% 5.4 供电及供水 该公司从火马冲变电站新架一输电线路（线径 70mm2）进厂，输变能 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 19 页 力达 4000kva，目前还只使用 1200kva，其富余能力大。 该公司目前主要采用深井泵取用地下水为主。根据经验表明，该公司 深水井的供水能力可达 500 吨/天，远远高于目前实际用水量 150 吨/天 的需求，新线投产后，每天的总用水量为 250 吨/天左右，加上火马冲供 水公司的补充，完全可以满足工厂用水。 5.5 交通 湘黔电气化铁路、*站距厂 400 米，省道 1802 线路在厂北面 250 米 处，有 1802 省道至*火车站公路从厂门前通过。距铁路贮木场、卸油站 300 米。交通便利，进出货物均可走铁路和公路运输，货物的装卸均有条 件和设施，不会受阻。 5.6 自然条件 *县属亚热带季风湿润气候，雨量充沛，无霜期长，四季分明。 风向：冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风，而春秋两季风向不稳定， 但仍以偏北风为主，就全年而言，以偏北风占优势。 气温：年平均气温在 16.517.9，极端最低-12.1，以一月份气温 最低，七月份平均气温 28.4。 降水量：历年年降水雨量为 95.11780.1 毫米，历年年平均降雨量 为 1336.0 毫米。降雨量主要集中在春、夏二季，约占全年降雨量的 71%， 日最大降雨量 270.0 毫米。县境西部为少雨区，范围包括从船溪的兵马 冲，经田湾樟枣溪、城郊独岩湾、火马冲、寺前、大水田一线西北，年降水 量在 1400 毫米以下。以上数据是参考县气象局资料，厂实际约有变化。 5.7 工程地质 县境内地貌岩性为板溪群地层的变质岩，其岩性为板岩、砂砾岩等， 约占全县面积的 65.47%。*县境内出露地层，自元古界至新生界，除缺 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 20 页 失冷家溪群和志留系外，其余均有沉积，由老到新分别为板溪群、震旦系、 寒武系、奥陶系、第三系、第四系等。其中火马冲镇的地层主要为震旦系。 全厂占地面积为 60 多亩，厂区标高为 125m，百年一遇洪水远未危 及厂区，无水淹危险。区域内地表水主要来源于天然降雨，水量充沛。地 下水以接受大气降水补给为主，其流量及方向受场地内的大气降水和地 形条件影响。 5.8 地震烈度 *县地质构造属南华准地台（一级）江南地轴（二级）之*至安江凹陷 （三级）和沅麻中生代盆地构造单元内。东南与轴缘褶皱带即溆浦至团头 大断裂为界；东北部震旦系与板溪群不整合界线即为*至安江凹陷和冷 家溪隆起的界线。共分为五个构造单位。 该地区地质断裂不发育，无孕育大地震的条件。根据中国地震烈度区 域图，*县地震级别属于 6 级边缘区，为非地震活动区，设计中不考虑抗 震设防。 5.9 工厂管理 湖南省*莫来石有限责任公司是于 2002 年 6 月整体收购原破产 的华能*莫来石厂成立的民营企业,已有 20 年的生产历史，近年来生产 经营使企业积累了一整套科学、规范、行之有效的企业管理模式。能在短 时间内就将一个破产的莫尔卡特生产厂起死回生。生产、经营、质量都上 了一个台阶，足以说明这个问题。 企业有一支作风过硬、素质较好的工程技术人员队伍和职工队伍，完 全可以实现自行设计、自己安装、自主生产经营，具备高速度、高质量顺 利完成年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程的有利条件。 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 21 页 六、工艺技术方案 6.1 基本原则 遵循以提高企业经济效益为中心，达到提高产品产量、质量、降低消 耗、节约能源、改善企业及周围环境，增加新产品的开发能力，降低劳动 强度，提高劳动生产率，在把握具体设计方案时，尽可能采用既先进又成 熟的技术和设备，工艺布局尽力连贯流畅、合理明快，同时又要考虑企业 现有的实际情况。 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 22 页 其具体原则如下： a.在工艺、设备方面，既要考虑技术先进，又要考虑技术成熟，杜绝 带试验性工艺设计和设备选型，确保一次性达标达产，降低投资风险，提 高投资效益。 b.根据场地情况，尽可能地把工艺布置得紧凑合理，同时最大限度减 少环保污染，搞好厂区的植树绿化。因此，改压滤成型前段工序干法生产 为湿法生产，便于物料实行泵送，改善工艺布局，提高工序质量，有利环 境保护。 c.在整个工艺设计中确保产品质量，降低生产成本为中心的原则，尽 量减少岗位人员，提高全员劳动生产率，选好合适的窑型，以确保降低能 耗。 d.规模为年生产 2 万吨全天然高温煅烧莫尔卡特型砂。 e.原有生产设施，在不影响新工艺布局的情况下，尽量加以利用，以 减少一次性固定资产的投入总量。 6.2 选址及总平面 湖南省*莫来石有限责任公司扩能技术改造，是在不影响现有生 产线生产的前提下进行。2 万吨新建莫尔卡特型砂生产线定在原生产区 围墙北面，新征土地 30 亩左右作主要生产线场地，此方案基本满足了新 设计原则要求，工艺布置紧凑合理，施工不影响生产，最大限度利用原厂 区，生产设施投资省，建设期快，为今后莫尔卡特的发展留有空间，是最 佳方案。 该公司整个土地地形平整，地面标高在 125128 米之间，便于新线 设计施工（按老厂区地面为基准）。除新线布置后，仍留有足够的原矿堆 场，厂区雨水、地表水通过建筑物室外明沟就可以排入围墙外边干溪沟 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 23 页 内。生产用水可循环利用，一般不外排。厂区交通方便，除原厂门公路进 厂外，新线区及堆场可直接从外公路进入。厂区域位置图、总平面图附后 6.3 生产工艺流程 该项目原料是铝矾矿,莫尔卡特型砂生产工艺与莫尔卡特生产工艺基 本相似。生产工艺是以铝钒矿为原料，通过破碎、粉磨、料浆，然后通过 喷雾、造粒、烘干制得不同粒度的颗粒，再通过回转窑高温煅烧形成莫尔 卡特型砂。 生产工程流程简图 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 24 页 破碎机 泥浆泵喷雾造粒机回转窑 冷却机储备仓筛分机 包装成品仓库 6.4 生产工艺说明 6.4.1 原燃料、成品的贮存 本方案对原料的来源考虑以该公司的贵州天柱子公司矿为主，其它 矿做校正材料。故对原料的贮存尽量留有余地。 原料的贮存设施有：a.露天堆场 3000 平方米以上，可存放矿 9000 吨， 存期 70 天。b.堆棚 800 平方米，可存矿石 2400 吨，存期为 18 天。 燃料的贮存利用现有设施：8-2.687.7m 贮油罐，可贮重油贮存期 为 17 天。条件允许的情况下应增加 2-4 个新贮油罐，使贮存期达 20-25 天。 6.4.2 原料的破碎 采用两级破碎工艺以减少入磨物料粒度，减轻磨机负荷，提高磨机产 量，降低粉磨电耗，降低研磨体的消耗，从而减少物料中的机械铁含量。 同时，考虑到物料的自然水份较高，原矿的粒度大，一级破碎采用 pe250400 型鄂破，台时产量 5-20t/h，二级破碎采用对辊破碎机 zpgc450500 型，台产 25t/h。采取两班作业制。 6.4.3 原料的粉磨 为使莫尔卡特熟料在煅烧过程中反应充分，必须保证成型珠粒的微 观成分尽量均匀，同时应尽量增加各种矿物晶体接触的反应面，这就对 精料的细度提出了较高的要求，根据现有和经验，细度 320 目筛孔通过 量大于 85%比较合适，过细则不经济，过粗则导致熟料的物理指标下降。 为此采用湿法粉磨工艺，原因是不受原料水份限制，无需除尘设施，可节 原矿 湿式球磨机 破碎 料浆池 粉磨搅拌 输送烘干 煅烧冷却输送筛分 出厂 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 25 页 省投资，又便于除铁，选用 qm36507000b 管磨机三台，产量 4045 吨 /磨，出磨细度控制在 320 目，通过量大于 85%，采用三班制生产。 出磨料浆进入磨尾 60m3料浆池，进行初步搅拌，搅拌合理再经泥浆 泵送入造粒车间泥浆池搅拌。 6.4.4 造粒烘干 原料进行破碎、料浆再搅拌后，由 2 台泵送入喷雾造粒机，送入回转 窑进行煅烧，煅烧温度为 15001650，煅烧时间为 35 小时，煅烧后 对该产品进行冷却、除杂，除杂后再筛分成各种不同规格的产品，三班作 业。 造粒烘干是整个生产线设计的重点和难点，如得不到妥善解决，将给 回转窑的产量、质量和连续生产带来直接影响。初步选择还是采用喷雾 造粒机。 6.4.5 煅烧和冷却 用回转窑煅烧莫尔卡特与用隧道窑相比，优点在于设备简单，运转可 靠，维护和检修工作量小，机械化程度高，便于管理。缺点在于物料在高 温带停留时间短，要注煅烧温度高。在选择回转窑关键性设备时，已考虑 了物料在窑内停留的时间，选用 1.626m 回转窑，三档支承，台产为 2.5t/h，年综合运转率 82%全年总产量 2 万吨。采用这种长径比大的窑， 可保证物料在窑内的停留时间，提高熟料质量，同时回转窑长径比大，可 降低回转窑窑尾温度，减少能源消耗。 生产莫尔卡特型砂的关键生产过程是：泥浆雾化烘干成型为小颗粒 状泥珠和在回转窑内高温煅烧。 6.5 主要设备年利用率表 生产莫尔卡特型砂的关键设备是：湿式球磨机、喷雾造粒机和回转窑。 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 26 页 主机名称年利用率 (%) 周生产天数天生产班数班生产时间 鄂式破碎机25726-7 对辊破碎机25726-8 湿法磨85738 造粒机85738 回转窑85738 冷却机85738 6.7 物料平衡计算表 物料名称水份(%) 消耗定额(t/t 熟 料) 日产量 (t) 年产量 (t) 熟料16620000 干泥料21.268425200 湿泥珠201.5410420800 细料浆602.86(m3)19057200 粗料浆451.57(m3)10431400 精料11.258425000 原矿21.308626000 莫尔卡特制品-年产 2 万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告 湖南省湖南省*市工程咨询中心市工程咨询中心 第 27 页 重油0.182195700 6.8 设备目录及造价 序号名称规格型号单位数量价格(万元) 一原料破碎系统136 1鄂式破碎机pef250400 5-20t/h台110 2提升机hl30023m台16 3电振机 y132m2-6 7.5kw 台12.0 4对辊破碎机2pgx-60 25t/h台115 5提升机y180l-6/85 15kw台17 6电振机12.0 7收尘器220 8提升机110 9拉链机110 10计量系统122 11拉链机220 12提升机112 二粉磨、均化与贮存199 1湿法磨qm36507000b 45t(生料)台3187 1.1电动机90kw 2搅拌机tcjj450 60m3台36 2.1电动机11kw2台3 3泥浆泵2/1.5b 25-54m3台24.0 3.1电动机27.5kw台2 4泥浆振动筛tcis 0.5/2台32 三造粒烘干成型361 1搅拌机tcjj450 60m3台3.0 1.1电动机11kw台18 2柱塞泵ty76140-1 4-7.5m3/h 台26 2.1电动机11kw2台28 3喷雾造粒机台/套3320 莫尔