年产2万吨莫尔卡特型砂生产线工程可行性研究报告

一、总论11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12拟建地湖南省县火马冲镇13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14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。15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。16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197681平方公里，全县现辖30个乡镇，442个行政村（居委会），5095万人。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5862），杂质含量低，其自然的铝硅比在2526之间，平均为255，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51000万元，其中静态总投资309129万元，建设期利息20871万元，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4578，平均投资利税率为6079全部投资财务内部收益率为3919税前,2938税后；全部投资财务净现值128911万元税前,7742万元税后；投资回收期为45年税前,53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2526之间，平均为255，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。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IS090012000质量管理体系和IS0140011996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41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、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。42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49MPA,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FE3AL2O32SIO2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。43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。44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450500万吨，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500010000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35004000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。五、项目建设条件51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0176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。52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。53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19凝点25密度10088机械杂质0175运动粘度1001733灰分0138闪点130硫含量12554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。55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。56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165179，极端最低121，以一月份气温最低，七月份平均气温284。降水量历年年降水雨量为95117801毫米，历年年平均降雨量为13360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2700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。57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6547。县境内出露地层，自元古界至新生界，除缺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。58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。59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。六、工艺技术方案61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。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。62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63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64生产工艺说明641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826877M贮油罐，可贮重油贮存期为17天。条件允许的情况下应增加24个新贮油罐，使贮存期达2025天。642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520T/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。643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。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。644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。645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1626M回转窑，三档支承，台产为25T/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。65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。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257267对辊破碎机257268湿法磨85738造粒机85738回转窑85738冷却机8573867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21268425200湿泥珠2015410420800细料浆60286M319057200粗料浆45157M310431400精料11258425000原矿21308626000重油018219570068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1361鄂式破碎机PEF250400520T/H台1102提升机HL30023M台163电振机Y132M2675KW台1204对辊破碎机2PGX6025T/H台1155提升机Y180L6/8515KW台176电振机1207收尘器2208提升机1109拉链机11010计量系统12211拉链机22012提升机112二粉磨、均化与贮存1991湿法磨QM36507000B45T生料台318711电动机90KW2搅拌机TCJJ45060M3台3621电动机11KW2台33泥浆泵2/15B2554M3台24031电动机275KW台24泥浆振动筛TCIS05/2台32三造粒烘干成型3611搅拌机TCJJ45060M3台3011电动机11KW台182柱塞泵TY761401475M3/H台2621电动机11KW2台283喷雾造粒机台/套332031电动机22KW2台34锅炉引风机Y47311NO10D、33100M3/H205台18右0041电动机JO31802M4、30KW台15排风机G47311NO120D台1851电动机Y250M637KW台1四煅烧、冷却与贮存3451提升机HL25085M台3611电机Y132S455KW台32回转窑1626M台318521电机JXT271422KW台3622减速机JZQ650III1FI315台383单筒机、冷却机1512台37531电机Y160L611KW台3632减速机JZQ500VI22台3104提升机HL25014M台310041电机Y132S455KW台35入窑下料管耐热钢支356空气压缩机L210/8台31861电动机YZ80M655KW台3157储气罐25M3台3608重油燃烧器、贮油罐台3129提升机皮带D250125M台3391电动机Y132S455KW台3五熟料破碎系统1001振动筛台282电振机GZ4台243提升机HL30014M台264除铁器275提升机HL30014M台266电振机TO242275KW台447振动筛台4128除铁器台289收尘器台23010电动葫芦台1611箱式除铁器台1512磅秤2吨台14六其他设备4611锅炉2吨汽台1302叉车2吨台212装载机4003电气线路及控制704供排水805非标件906研磨体257窑、冷却机砖衬958水泵循环水用台440小拖拉机3150合计16020说明1、原矿容重按13T/M3计算；2、碎原矿容重按13T/M3计算；3、粗料浆按含水份45计算所含精矿；4、熟料容重按145T/M计算；5、天消耗量数据取物料平衡计算表；6、因投资额和场地所限，未按标准要求天数储备物料，今后逐步补充到位。69建筑主要机械设备、动载荷过大的厂房均采用砼框架，重载荷如浆池采用砼浇注建造。一般厂房和堆棚采用简便的砖木构建。所有厂房除操作室、电所、微机房、其他一律不做隔墙和门窗，减少一次投资。框架房面采用现浇板上20厚，12水泥砂浆，内掺5防水剂，坡度23，无组织排水。一般屋面采用红瓦和石棉瓦铺设，坡度30度。墙面外墙粉粗砂灰，内墙粉白灰砂浆。楼地面地面为砼地面，随捣随光，楼面为钢筋混凝土随捣随加浆抹光。楼梯全部采用平缓的钢梯。地坑1米以上地坑采用砖砌，1米以下地坑采用级配密实性防水地坑，防渗标号不小于B8。窑房、磨房、造粒车间及动载荷设备基础均采用钢筋砼框结构。所有砼柱结构基础采用砼独立基础，砖砌墙基则均为条形基础。所有基础均应按结构上部荷载情况选择埋置老土或基岩深度，填充墙基础可置于回墙土上，但回填土应分层夯实，其干容重不小于16KN/M3。610供配电方案6101供配电系统2003年该公司从火马冲变电站新架一条线路进厂，线径70MM2现已通电10KV，原供电线路断开，厂内供电系统已进行了改造。工厂扩能后总装机容量为1800K发KVW，原供配电系统已不能满足需要。为确保现有生产线正常生产，原供备电系统老线不变，另新增供配电系统一座，机房利用原配电室一端仓库，新增变压器一台，新系统需配齐1000KVA变压器、高压开关、低压配电屏。厂内仍采用集中供配电方案，生产岗位如窑头、窑尾、湿法磨、振动磨、造粒成型车间设备操作室或控制室，采用集中联锁和机旁不联锁相结合的控制方式，用常规继电器电路实现联锁顺序、开、停、故障报警功能。主要设备、电缆、低压配电屏和非标准控制屏均采用“GGD2”型交流低压电控设备（加密封防尘措施）。低压电力采用VVIKV，控制电缆采用KVV500V型，导线采用BV500V型。线路敷设方式主要采用电缆沿电缆隧道或电缆沟内敷设，穿管埋地（或明敷）敷设。6102电气照明各车间照明电源均由各车间控制室供给，生产岗位采用白炽灯，控制室采用荧光灯。6103防雷接地、防火本工程建筑高度大于15米以上均设置防雷措施，并设有防雷接地、仪表直流接地。所有控制柜、控制箱、按纽盒均采用密封防尘式。电缆穿管和缆沟敷设均设置防火门和防火措施。6104仪表窑头二次风温、窑尾废气温度、隧道烘干进口风湿，出口风湿装配热电偶温度表。窑头喷油咀压力表、一次风管风压装压力表至操作室反映。611给排水6111给水工厂原有给排水系统，但给水系统问题较多，前面已作介绍，现使用的设施有山顶蓄水池（14M，深4M）蓄水量600吨，上、下水池水管80、90和生产系统排水。主要耗水设备已备贮水池循环使用。现在工厂每天用水量在150T/D，扩建后每天实际用水量为250吨/天，主要将现有深水泵改型，使日供水能力达到400吨/天以上。同时配以火马冲供水公司的自来水做为公司备用水源，完全可满足工厂内部用水。6112排水工厂生产用水主要为设备冷却和磨机用水，都可循环使用。排水量很小，老线基本上无排水，除浊度增加外，不含有毒物质，符合排水水质标准，可直接排入生产区排水沟内。七、环境保护及绿化71概述莫尔卡特的生产属无毒性产品生产，不会对人体产生任何危害，其生产过程中的水、废气、粉尘排放物虽对周边环境有少许影响，但通过防尘处理及综合回收利用，完全做到无污染生产。72本工程执行的有关环保标准工业锅炉烟尘排放标准GB907888污水综合排放标准GB897888工业企业厂界噪声标准GB123489073主要污染及治理措施731莫尔卡特生产的主要污染是硫氧物SO2对大气的污染，回转窑燃料是用石化产品重油。国内重油按含硫量分三类含硫051为含硫重油，含硫05称为低硫重油。重油质量标准最高含硫重油200号重油不大于3。回转窑煅烧采用重油煅烧，重油硫含量低且燃烧不会产生粉尘等，因此废气是无毒性的，回转窑煅烧产品产生废气通过沉降室后，再进入烘干设施中进入余热利用，最后，通过40米高的烟囱排放到大气中，所排放的废气不会超过国家制定的排放标准。732粉尘污染采用湿磨生产不会产生粉尘，破碎产生的粉尘可以通过布袋除尘器回收粉尘，回收的粉尘可以掺入到湿磨中进入生产。因此可以做到无粉尘排放生产。733噪音污染生产中对环境影响的噪音源有球磨机、空气压缩机、风机等，噪音强度分别高达90120DBA。采取的环保措施球魔机改为立式磨，大大降低了噪声污染；空气压缩机进风口上均加消声器、减振装置和采用从地坑里取风，减少噪声，使厂界噪声达到国家标准85DB（A）以下的规定。734水污染生产过程中产生的排放水可用现有的回水池系统，使泥浆沉积水直接抽到湿磨中去粉磨料浆，沉积泥浆掺入到磨机进入生产。因此，可以做到无排放水外流生产。74绿化绿化工作的好坏，有关厂容貌、对外形象和职工身心健康的需要，并且能降低粉尘污染和减少噪声的污染。工厂绿化程度较好，新线应在破碎机房、磨房、空压机房植树，并统一做好绿化规划，使全厂绿化面积超过全厂面积的10以上。75环境结论由于采取了先进的生产工艺，考虑了环保工作的三同步。采取了有效的环保措施。从企业主要生产的几个污染源大气污染、粉尘污染、噪声的污染、水污染等方面均达到和低于国家环境保护标准要求，是属于低污染的环保型工矿企业项目。八、劳动保护及定员81劳动定员定编本着实事求是和工作量保满的原则进行。除了湿法微机配料岗位短暂培训外，其它岗位无需培训。全厂劳动定员明细表序号岗位名称人数班次备注1原矿破碎及装载机833242磨同操作人员及泥浆输送833243喷雾造粒933274出料及窑尾633185油泵及空压机23366窑头及出料633187包装、勤杂9198机械、电气维修、配电、水433129机动、替班7710原矿及仓库管理5511化验（含技术人员）2336合计15615682劳动保护及消防工程遵照工业企业设计卫生标准之规定进行设计，保证职工身心健康，创造良好的文明卫生环境，促进生产，提高效益。应注意1兼顾生产区现有建筑物，做到统一规划，布置协调，保证室内有自然采光和通风条件。2工业场地根据现有的地形条件修筑和完善排水设施。3生产区各扬尘点安装除尘设施，使车间空气力求达到符合工业卫生标准。4破碎、粉磨等设备工作时产生的噪声，采取一切措施，使操作、值班以的噪声控制在70DB以下。5通风降温设计一般以自然通风为主，对相对集中的控制室和值班室，采用机械排风措施。6车间机械设施的转运部位均应设置安全防护罩或防护栏杆。经常检修部位尽量设置起重设施。操作屏上均应设有设备开停信号。7车间内的地坑，工作平台四周临空部分设置栏杆，室内吊物孔设活动栏杆，楼梯爬梯设扶手，屋面四周设栏杆，保证清扫屋面安全。8所有正常不带电的电气设备金属外壳均需接地，380V、220V低压系统采用接零保护。工作接地、车间重复接地及建筑物防雷接地，即所有接地装置通过电缆沟内扁接地，其接地电阻应小于4欧姆。9对于高于15米的建筑物和构筑物均设避雷针防雷击，接引下线尽量利用砼柱中钢筋，其接地装置充分利用建筑物钢筋砼基础。10根据消防安全原则的要求，对职工须进行安全及消防教育，应设专门的