南磷低温陶瓷项目可研

利用磷渣生产15万m3/a低温陶瓷复合材料工程 可行性研究报告 项目承担单位：云南南磷蓝德新型建筑材料有限公司 技术合作单位：昆明理工大学 项 目负责 人：高 峰 昆明理工大学  1、总论 1.1项目概况 1.1.1项目名称、主办单位及法人 项目名称：利用工业废渣生产15万m3/a低温陶瓷复合材料 主办单位：云南南磷蓝德新型建筑材料有限公司 法人代表：杨际洲 项目负责人：高 峰 拟建地点：云南省嵩明县杨林工业开发区 1.1.2 项目简介 低温陶瓷复合材料是以工业废渣如黄磷渣、粉煤灰等为主要原料，通过废弃物处理、活化、复合、改性、成型、强化而成的类陶瓷材料，生产过程不用高温烧结，没有二次污染排放。 低温陶瓷复合材料具有优良的物理力学性能，可采用众多方法对材料进行改性，可衍生出众多产品在建筑工程中广泛应用。本项目具体产品有：新型墙板，透水砖，装饰材料。总生产规模为15万m3。项目投资 5930万元，能形成每年15600万元的产值，12342万元的利润，具有显著的经济效益。 1.2 项目背景、意义和必要性 1.2.1符合国家产业发展方向 据最新资料显示，我国工业固体废物年产生量已达13亿吨，累计堆存量超过80亿吨，占地7亿m2，每年流失和浪费的固体废弃物资源价值在400亿元以上，严重污染环境，浪费资源。 固体废物的有效合理利用一直是我国政府和相关行业非常重视的问题。 ★ 国家中长期科学和技术发展规划纲要 (2006━2020年)中环境领域优先主题之一是“废弃物资源化利用技术开发”；城镇化与城市发展领域的优先主题之一是“节能建材与绿色建材技术”。 ★ 2007年度国家高技术发展计划资源环境技术领域环境污染治理新技术优先主题之一是“工业废弃物资源化技术”。 ★ 云南省“十一五”科技发展纲要明确提出要加强“冶炼过程中固体废弃物资源的再生利用技术”、“废弃物循环使用技术”、“尾矿、冶金废渣利用技术的开发”； 这些目标的实现，将能使云南省乃至我国生态环境良性循环、资源利用永续不衰和可持续发展战略得到具体体现。 1.2.2 低温陶瓷复合材料为工业废渣资源化提供了新思路 在众多的废物资源化方案中，废弃物复合材料、矿渣微晶玻璃、轻型材料、硅铝铁合金等是废物综合利用向高技术和高效益方向发展的代表性技术；水泥、墙体材料、道路工程、矿井回填是规模化利用废弃物的主要途径。规模化和高附加值相互统一将是今后废物资源化的发展方向。由昆明理工大学开发的低温陶瓷复合材料制备技术为固体废弃物资源化提供了新思路。 低温陶瓷复合材料是以工业废渣为主要原料，不需水泥和陶瓷材料的高温烧结，在接近常温条件下通过化学反应制成的性能与陶瓷相似的一种高性能绿色环境材料，其制备机理为工业废渣资源化提供了一种全新的技术方案，是循环经济的重要技术支撑。 低温陶瓷复合材料的原料组成要素有三类： 第一类是作为基体材料的工业废渣，它们可以从粉煤灰、煤矸石、黄磷炉渣、冶金炉渣、尾矿、赤泥等经过机械、化学、低温热力处理后获得，因这些废渣主要以SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3为主要成分，可提供形成低温陶瓷长链结构的基本组成元素； 第二类是活性添加材料，可以从工业废渣如碱渣、盐泥、锰渣、电石渣、造纸废液、硅渣、窑灰等经过活化、复配而成，它们能提供活性离子使活化废渣中原始硅酸盐网络结构解聚并在水为介质条件下再度聚合形成以硅铝、双硅铝长链为主的无机高分子聚合物； 第三是强化改性材料，赋予复合材料具有不同的性能，铸造废砂、炉渣、冶金渣可作为颗粒强化材料使低温陶瓷复合材料具有天然石材、陶瓷的性能；废塑料、废纸、植物剩余物可作为韧性材料使复合材料具有木材、高分子材料和陶瓷的性能；污泥、膨胀珍珠岩、泡沫使材料具有轻质、高强、透水、吸音特性。因此，几乎所有的工业固体废弃物、城市垃圾和植物废弃物都能作为低温陶瓷复合材料的原料，而通过不同废弃物的搭配复合，能生产出建筑行业普遍使用的大宗材料（见图1）。 低温陶瓷复合材料具有传统水泥基材料的施工操作性和经济性，没有高温煅烧和极端苛刻工艺条件，电耗是水泥的1/10，聚合物复合材料的1/35；煤耗是水泥的1/15，陶瓷砖的1/3；没有废水和废渣排放；CO2类工业废气排放是水泥的1/30。因此，和传统材料相比，绿色环保，符合我国大力倡导的节能、环保产业导向。 低温陶瓷复合材料具有优良的物理力学性能，水化热低、收缩小、强度高、抗渗耐冻、耐腐蚀、耐高温、耐水热，能在危险废弃物固化、人造石材、道路修补、墙体材料方面获得广泛应用，是一种崭新的绿色环境材料。实施CBC复合材料技术将通过对相关行业的影响产生不可估量的经济价值。 CBC复合材料 水泥掺合料 混凝土矿物添加剂 纤维强化材料 多孔轻质材料 环境处理材料 聚合物强化材料 墙体砖 陶瓷木材 低温陶瓷水泥 仿天然石材 图1 低温陶瓷复合材料的应用领域 1.2.3 产品具有广阔的应用前景 本项目的主要特征是生产低温陶瓷多孔复合材料，具体产品定位为新型墙板，道路透水砖和各种装饰材料。这些产品在目前国家大力实施节能减排、环境保护、循环经济的政策环境下良好的发展前景。 （1）新型墙板 建筑墙体材料是消纳固体废弃物的有效途径，其中混凝土和墙体材料约占房建材料的90%以上。随着社会经济的发展和国家产业结构的调整，大量新型建筑材料不断涌现，传统使用的“秦砖汉瓦”正逐步退出（被强制）房建领域，取而代之的是具有轻质、保温、隔热和砌筑功能于一体的多孔泡沫材料。 目前中国单位建筑面积能耗是发达国家的2-3倍，每年房屋使用的能耗达2.6亿吨标煤；实心黏土砖产量7000多亿块，每年毁田12万亩；面对资源和能源的严重短缺，我国必须大力发展节能与绿色建筑，其目标是到2010年，全国城镇建筑的总耗能要实现节能50%，到2020年节能65%的总目标。为了达到这些目标，必须大量使用绿色环保的新型建筑材料，仅此一项，将有2000—3000亿元的潜在市场价值。目前，兼具保温隔热和隔断的新型墙体材料主要以加气混凝土为代表，目前的产量只有980万m3,只占墙体材料的1%，各种具有节能、环保、健康的新型墙材每年有10亿m3以上的巨大市场空间。 但因加气混凝土实际上是一种水泥基材料，存在的强度低、湿涨干缩大、吸湿性强、空鼓、施工操作要求严格等问题导致房屋墙体开裂现象十分普遍。 所以使用新型墙板既满足墙体砌筑和保温隔热的需要，还能显著降低房建成本，提高房屋使用面积，并大幅度节省后期维护费用。此外，这种产品强度显著高于传统的加气混凝土，不会带来施工方面的质量问题。 （2）透水砖 我国是严重缺水的国家，拥有世界四分之一的人口，却只占有世界水资源的百分之七。近年来，随着城市建设的高速发展，水体污染、水资源短缺、噪音污染、城市热岛和洪涝灾害等环境问题日趋突出，城市生态日趋恶化。要解决这些问题，是一个综合性和系统性的问题。从道路材料入手，采用环境友好的透水材料就能起到明显的生态效益。 众所周知，我们居住的城镇道路，大都采用水泥，柏油、石材、陶瓷砖等不透水的材质铺设的，统称为硬化。我国是严重缺水的国家，拥有世界四分之一的人口，却只占有世界水资源的百分之十七。这些不透水的路面给生态环境带来诸多的负面影响。由于铺设的路面不透水、不透气，雨水不能渗入地下，致使地表植物由于严重缺水而难以正常生长；不透气的路面很难与空气进行热量、水份的交换，缺乏对城市地表温度、湿度的调节能力，产生城市的热岛效应。此外，不透水的道路表面容易积水，降低道路的舒适性和安全性。当降水时，雨水只能通过排水设施排入河流，雨水带走大量的城市污染物（油污、建筑废物、沙砾、淤泥、城市草地和公园喷洒的农药），因无法得到任何处理造成接受暴雨的河流、湖泊的污染。另一方面，由于硬化地面对暴雨不能吸收，雨水被高速导入当地的河流而流失，因此当雨季过后，当地又会出现干旱缺水的问题，陷入恶性循环。 用透水砖取代传统的道路材料，则能解决上述问题，这是传统的石材和混凝土制品所不具有的生态功能。正因如此，透水砖的铺设已经成为政府部门的共识，在全国的很多城市都已采用。这也正是本项目面临的大好时机。 与目前透水砖品种相比，本项目的预期产品具有良好的性价比，在进入市场过程中占有无可比拟的优势：首先它采用的原料成本非常低，不用较为昂贵的水泥和高分子粘结剂，不采用高耗能的烧结工艺。产品在满足透水性能要求的同时，表面具有石材的装饰效果，因结构不同于传统产品的大孔隙，所以不容易堵塞，维护费用非常低。此外，产品的成本低，物理力学性能好，具有天然砂岩和青石的古朴和庄重，应用前景十分广阔。 因此， 实施低温陶瓷多孔复合材料技术的产业化，既符合国家、云南省的产业政策，也符合企业自身的发展需要，是技术、经济和环保的统一，通过产业化，预期将产生良好的社会、经济和生态效益。 （2）装饰材料 利用低温陶瓷多孔复合材料技术，可以生产各种建筑装饰材料。例如：火山石，建筑物外墙贴面，室内装饰贴面，室内地板材料等等。 1.3 主要技术经济指标 表1 主要技术经济指标 序号 项目名称 单位 数量 备注 一 建设规模 1 墙体材料 m3/a 70000 2 透水砖 m3/a 30000 3 装饰材料 m3/a 50000 二 原料及动力供应 1 磷渣类废弃物 吨/a 250000 2 BSL 吨/a 3860 3 CAT 吨/a 3150 4 发泡剂 吨/a 45 5 表面活性剂 吨/a 216 6 水 吨/a 12000 7 电 KWh/a 2500000 8 蒸汽 吨/a 45000 9 煤 三 总图运输 1 工程占地面积 亩 80 2 运入 吨/a 7272 3 运出 吨/a 257272 四 工作日 天/年 300 五 劳动定员 人 134 六 项目总投资 万元 5930 1 设备投资 万元 2451 2 建设工程 万元 886 3 安装工程 万元 340 4 其它 万元 1753 5 流动资金 万元 500 七 经济指标 1 年产值 万元 15600 2 年利税 万元 12342 1.4 研究结论 1）用黄磷渣类工业固体废弃物为主要原料生产低温陶瓷复合材料符合国家产业导向和循环经济要求，具有良好的社会和生态环境效益。 2）建成一条年产15万m3低温陶瓷多孔材料生产线，需要总投资5930万元，达产后能形成每年15600万元的产值，12342万元的利润，可综合利用废渣近25万吨，废渣利用率占总物料的97%以上，可形成一个以工业废渣为资源的新型环保产业，建立新的经济增长点。 3）随着城市化进程加快和城市建设的飞速发展，需要大量使用价廉物美的新型地面材料和墙体材料。以多孔材料为代表的墙体材料将是未来新型墙体材料的发展方向，低温陶瓷多孔材料具有加气混凝土的优良性能，但弥补了不足，具有自装饰功能，是一种具有竞争力的新产品。 4）本项目抗风险能力较强，原材料、价格、销量和投资等因素波动性影响相对较小。 5）项目生产过程无苛刻工艺条件、无有毒有害物质使用和产生，不产生二次环境污染，工艺过程简单，很容易实现清洁生产。 6）基于上述分析，本项目的生产、技术、环保、安全、效益均十分可行，建议批准实施。 2、市场预测 2.1墙体材料 2003年昆明市场墙体材料现状：总需求量约24亿标块(其中：黏土实心砖19亿标块，新墙材5亿标块。注：新墙材指除黏土实心砖外的所有砖、板、砌块)，折合363.64万立方。其中，新墙材只占26.3%左右(含砖、板、块。折合95.64万立方)，其余为黏土实心砖。如今，昆明已经在全面落实国家 “禁实”政策，要求全部使用新型墙体材料，那么新型墙体材料的年需求量将为363.64万立方，市场机遇显而易见。 目前，昆明市场年砌块生产量不足50万立方，而且主要是星罗棋布的小砖厂及私人作坊所生产。年产4万立方以上的正规厂家屈指可数，而且多为黏土空心砖，混凝土空心砖生产厂家较少。蒸压加气混凝土砌块全省至今仅有昆明是硅酸盐制品厂独家生产。正规厂家生产的黏土空心砖、混凝土多孔砖、混凝土空心砌块、发泡混凝土砌块、蒸压粉煤灰加气混凝土砌块等不可能完全满足“禁实”后建筑市场对新型墙材的需求，缺口较大。严重制约了墙改工作，而且在短期内难以改变。政府迫切希望社会各方踊跃投资新型墙材行业，特别鼓励投资环保利废墙材，同时给予此类项目较好的税收等优惠政策（免征增值税）。 目前昆明市场上墙体材料主导产品的种类和价格( 出厂价 )： 黏土实心砖：191元/ m3（规格24011553） 黏土空心砖：134元/ m3（规格190190190），139元/ m3（规格240190190） 混凝土空心砌块： 120元/ m3 粉煤灰加气混凝土砌块：190元/m3 通过以上对比不难看出，由于国家政策对新型墙体材料的倾斜和加大对黏土制品的限制，以黏土为特征的墙体材料价格急速上扬，市场正在日益萎缩。取而代之的是各种新型材料，特别是承重混凝土砌块和加气混凝土砌块将成为墙体材料的新宠。其优点主要是节能、环保、抗震、隔音、高强、轻质、防火等，因此越来越受到业界的重视，被列为优先发展的产业。昆明地区2001年以<<昆政办通(2001)88号>>转发了市建设局等六委局联发的有关“禁实”的意见，后又以<<市建字(2002)178号>>文推荐了三大类新型墙材产品，即砖、板、块。其中又以砌块品种最多,主要是混凝土空心砌块、陶粒砌块、加气混凝土砌块三种。比较以上三种产品，以多孔为典型特征的加气混凝土砌块综合性能较好、市场需求较大，是今后几年墙体材料发展的主要方向。 本项目的竞争对手主要是混凝土空心砌块和加气混凝土。 混凝土空心砌块具有以下优、劣势： l 优势：符合国家新型墙体材料的要求；生产材料资源丰富；投资小、易生产；成本低、售价便宜；生产布局容易；可作为承重材料；生产厂家多，具有量上的优势。 l 劣势：容重大（是加气混凝土砌块的1.5倍），这样将增加建筑物的总重量，增加建筑的总造价，抗震性相对较差；由于是空心砌块，因此二次加工性能较差；隔音、隔热效果较差；由于投资小、易生产，因此混凝土空心砌块的生产厂家多数是小企业，形成一种生产厂家多、单个企业生产量小的格局；产品质量参差不齐，给用户的使用带来困难。 加气混凝土具有以下优、劣势： l 优势：轻质，具有良好的保温隔热和可加工性能，符合国家新型墙体材料的要求；主要原料为粉煤灰类工业废渣，资源丰富。 l 劣势：投资大，产品存在强度低、湿涨干缩大，施工要求严格的问题。 本产品在密度、加工特性、保温隔热性能方面与加气混凝土类似，但强度高，与砂浆的配合性好，这是以往建筑墙体材料不具有的功能。所以，本项目是一种具有广阔发展前景的新材料品种。 2.2 传统道路材料的种类、存在问题和市场分析 2.2.1混凝土地砖 混凝土路面砖具有美化环境，改善路面、地面使用的功能，越来越多地被用于城镇建设中。混凝土路面砖的应用范围从人行道、车行道、庭院等路面扩展到广场、停车场、仓库、工业厂房、车站、码头、机场、堤岸护坡等。 近期，国家质检总局对混凝土路面砖产品质量进行了国家监督抽查，共抽查了北京、天津、河北、黑龙江、吉林、辽宁、山东、安徽、江苏、浙江、四川、上海、广东、福建、云南等15个省、市45家企业的45种产品，合格30种，产品抽样合格率仅为66.7%。主要表现在强度不合格、耐磨性不合格、抗冻性不合格等几方面，而这几个性能正是混凝土砖的最重要性能，与此同时，混凝土砖不耐久、易褪色，一般情况下，彩色混凝土砖使用2年以后即发生严重褪色和老化，与周边建筑景观极不协调，让人产生一种城市衰败的感觉。因此，混凝土砖在城市建设中被大量使用近20年后，正有被一些性能好的地砖（如石砖）取代的趋势，这从昆明市各混凝土砖生产企业普遍不景气的状况中看出来。 2.2.2石质砖 石材是人类历史上最早使用的建筑材料之一，许多世界著名的石建筑、石雕塑都记载着人类文明史的发展历程和人类的聪明才智，构成了独具特色的石文化。 中国拥有十分丰富的天然石材资源，已开发的大理石、花岗石、板石、砂岩遍及全国各省、市、区，各类花色品种齐全。目前已纳入国家编号的花岗石有240个品种、大理石58个品种、板石8个品种。 近二十年来，中国石材工业迅猛增速发展，石材工业在中国国民经济中的地位不断提高，年平均增长速度超过15%，成为中国建材工业中发展最快的产业之一。随着国民经济的发展、城乡建设步伐的加快，大理石、花岗石、人造石等产量快速增长，石材消费总量迅速上升，已成为世界第一大石材生产和消费国，石材产业初具规模，已形成了北以山东为主，南以福建和广东为核心的石材深加工基地。 据中国石材协会统计，近年来，中国每年应用石材产量都在8000万到1亿平方米左右，未来5～8年内，中国石材国内市场仍将呈现供需两旺的态势。其主要拉动因素是：北京2008奥运会和上海2010年世博会临近，城市改造、建筑装修等行业需要大量石材供应；中国加快中西部地区的城镇化建设，城镇基础设施建设、园林建设、环境建设、水利建设、公路修筑、家庭装修都离不开石材。中心城市的经济活动和建设对周边地区和城市将产生重大影响。中国石材产品的应用范围和应用市场还将进一步扩大。 2002年，北京应用石材1860万平方米，上海应用石材2200万平方米，天津、大连、广州、深圳、福建的不少城市，应用石材数量也相当可观。2003年中国生产出来的1.9亿平方米石材，有2/3用于供应国内市场，1/3出口。 自从昆明99世博会后，天然石砖被广泛地用于园林、道路、广场，起到了良好的装饰效果（如世博园、金马碧鸡广场），人们已经充分认识到朴素无华的天然石材比颜色鲜艳的混凝土砖更具装饰性，因此，近年来，石砖在昆明市园林、景观、道路新建、改建、翻新中普遍使用，打破了混凝土砖一统天下的局面，挤占了混凝土砖1/3的市场。 石砖的优异性能和良好的装饰效果不容讳言，其过高的价格和有限的资源量限制了在更加广泛的公共场所应用。因此，相当长一段时间内，石材、混凝土砖并存的局面不会改变，本项目将在昂贵的石材和性能差的混凝土砖之间找到市场切入点。 2.2.3传统道路材料存在的主要问题 石材砖的质量和装饰效果非常好，在道路装饰中近几年来得到了迅猛发展。昆明市场的石砖大部分来源于路南石林附近，路南石材已经家喻户晓，但是随着石林地质遗产公园申报成功和旅游环境保护力度加强，石林保护区范围大幅度扩大，天然石材资源接近枯竭。这样，昆明的天然石砖就必须依靠从更远的地区采集，无疑大幅度提高了运输成本，提高了建设工程成本，这是建设单位不能回避的问题。 混凝土砖的最大优势在于价格低廉，但近年来，由于水泥价格上涨，导致混凝土砖的生产成本大幅度上升，因混凝土砖的生产企业一般是小厂甚至作坊式工厂，为了降低成本，往往减少水泥用量，结果导致混凝土砖的质量下降，大部分市场被石材挤占，呈现全行业不景气的局面，有相当多的小企业被迫关闭。这种砖已经不适应城市现代建设的需要。 更为重要的是：传统的路面材料没有环保和生态功能。一方面它们大量消耗天然资源，另一方面因其自身的特征，已经不适应城市生态环境改善的要求，必将退出历史舞台。 2.2.4市场预测 2004年，昆明市人均拥有道路面积6.24m2，市区道路面积1182.64万m2，其中人均拥有道路面积仅为全国城市平均水平的60%。按人行道面积为道路面积的20.5%估算，昆明市市区人行道面积为242.3万m2，按每年翻新率20%计算，年地砖的需求量在48.5万m2以上。 现代新昆明的建设必将拉动庞大的城建规模，滇池盆地城市人口可发展到450万人，城市建成面积460KM2，在现有基础上将新增城市建成面积308 KM2，新增城市人口205万，为了达到园林城市的标准，人均道路面积必须达到15 m2以上，相当于在10年左右的时间内将新增人行道面积630.4万m2，平均每年的地砖需求量在63万m2。 2003年，昆明市人均住宅面积12 m2，按庭院道路面积占20%计算，小区庭院面积为384万m2，累计使用地面砖384万m2。随着新昆明的建设，昆明市人均住宅面积要达到20 m2，中心城市人口250万人，需新增建筑面积3080万m2，新增庭院面积616万m2，假设这些大型建设工程在10年内完成，则每年需地面砖61.6万m2。 此外，文化广场、园林景观、休闲场地、环湖景观大道、沿江景观的建设将是新昆明建设中着力显现的特征，按照目前的发展态势和规划，与建筑特点相宜的地面材料需求量每年在20万m2以上。 因此，在未来的发展中，昆明每年的地面砖需求量在193万m2以上，市场份额将由石材、混凝土砖、新型地面材料共同分享。 2.3 装饰材料 低温陶瓷复合材料用于生产装饰材料的显著优点是： 成本价格低廉 规格尺寸可任意设计 色彩可任意选择 3、工艺技术方案 3.1生产工艺 3.1.1工艺流程选择 用工业废渣制备低温陶瓷复合材料是昆明理工大学具有自主知识产权的专利技术，该技术的关键工艺包括三方面：一是原料处理阶段，需要对废弃物进行处理，使其原始硅酸盐矿物解离而处于活性状态；二是复合配料阶段，活性矿物、填充改性材料、添加剂的水溶液必须充分混合均匀，并根据产品成型要求控制含水率；三是养护强化阶段，在蒸汽作用下，混合料中的物质发生化学反应而使产品逐渐具有强度。在这一基本要求下，选择已经十分成熟、但节能效果好、没有高温煅烧工艺的蒸压工艺。这一工艺除能满足低温陶瓷复合材料的生产外，还能生产蒸压砖等产品，可以多用途。抗市场波动能力较强，而产品的工程化柔性生产能力显著提高。 3.1.2工艺流程 粗磷渣堆场 水 添加剂2 添加剂1 配制 配料机料斗 余热干燥机 装载机转运 计量 电子计量 粉磨 皮带输送机 提升机 发泡剂 提升机 粉体料斗 搅拌机 螺旋给料机 料浆斗 模具清理 模具 成型 码放 冷凝水 预养护 返 回 模具清理 脱模 码砖 余热蒸汽 蒸 汽 蒸压 燃煤锅炉 转运加工 成品 图2 工艺流程图 3.1.3 工艺简述 本工艺主要由五个工段组成：原料处理、添加剂配制、混料成型、养护、成品测试与堆放。 （1）原料处理工段：粗磷渣经汽车运输到厂堆场，自卸。采用装载车进行转运。约占磷渣总量的30%废渣需要粉磨，但因含水，需要进行干燥，干燥热源来自锅炉或干燥机。干燥后的磷渣用皮带输送机送入球磨机上的料斗，料斗下安装圆盘给料机，均衡加料，经粉磨后的磷渣粉用斗式提升机提入贮料斗，料斗下端安装螺旋给料机，接口到配料机。为调整产品的组成和颜色，需要配备两个粉体料斗。约占磷渣总量70%的粗鳞渣可能含有大块，适合先经过振动筛分，再转运到配料机料斗。粉体和骨料经自动配料后用爬升机提入搅拌机。 （2）添加剂配制工段：包括两个单元，首先是BSL的生产单元，两种物料经过配料后放入压力釜，在蒸汽加热条件下反应一定时间后出料，静置沉降，清液送入贮罐备用；在生产时，把生产好的BSL与CAT和水经过计量后在反应器中进行反应，当温度下降到30℃以下时，可以使用，用泵在控制流量的情况下加入到搅拌机。 （3）搅拌成型工段：粉体、骨料、添加剂水溶液、发泡剂在此强制混合，搅拌顺序为：先加骨料、再加粉体、然后再加添加剂，干混1-3min，再加水搅拌3-5min。混合料卸入下料斗，通过螺旋输送机强制出料，并加入已经涂好脱模剂的模具中，振动成型，然后连同模具一起放在车架上。每班作业完成后，需要对搅拌机、管路各部位粘附的物料进行清理。为了使产品多元化，在本工段预留场地安装砌块成型机1台、2台8孔压砖机。 （4）预养护工段：约30min发泡完成，切割多余物料（返回配料），模具车架一般码放5层，连车带模送入预养室进行预养。其目的是使坯体尽早建立早期强度，以满足脱模，提高模具周转率的同时，提高了整条生产线的设备利用率。预养至满足脱模要求时即可脱模，模具返回使用，生坯码放到养护车进蒸压釜，进一步提高强度。本工段建造3条预养护室。 （5）蒸压工段：由4条蒸压釜、平车、摆渡车、轻轨、卷扬机组成。预养护制品经过码坯后，送入蒸压釜，按照升温2h，恒温6h，降温2h的工作制度操作。降温过程中的蒸汽一方面排入另外的蒸压釜升温，同时送入预养室。 （6）成品测试与堆放工段：经蒸压后的产品必须经过抽样测试，严格确保质量要求。测试指标包括外观质量、抗压强度、抗折强度、抗冻性、吸水率、耐磨性、透水系数等。成品可以露天码放，码放场地平整，码放时，砖面对砖面。 （7）加工：对于特殊用户提出的产品尺寸，需要二次加工，主要为切割机和抛磨机。 3.2主要设备选型 （1）破碎机：主要用于块状磷渣、炉渣和生产过程废品的破碎。选用PE150400型颚式破碎机。安装于磷渣堆场。该机每小时处理原料为1—4吨，磷渣颗粒的连接十分疏松，生产效率很高。选择一台，就能满足生产需要。主要性能参数见表8； 表8 颚式破碎机性能参数 名称 参数 名称 参数 进料口尺寸（㎜） 150400 电机型号 JO3-112M-4 排料口调整范围（㎜） 10～40 电机功率（kw） 15.0 偏心轴转速（r/min） 300 电机转速（r/min） 1500 生产能力（t/h） 1～4 外形尺寸（㎜） 875745935 设备自重（㎏） 1100 （2）干燥机：主要目的用于除去水淬磷渣中的水分，便于后续粉磨工艺。干燥的温度条件不苛刻，经计算，选择一台Φ2.214m的回转筒式干燥机能满足要求。干燥机前需要配置皮带机和给料机，后需要配置提升机和料斗。 （3）球磨机：全年需要磨磷渣为主的物料6.0万吨左右，选用一台型号为F1.837m的球磨机，该机理论平均生产能力为15t/h，日生产能力为180吨。因磷渣的易磨性较好，基本能满足需要，其性能参数见表9； 表9 球磨机性能参数 名称 参数 名称 参数 筒体转速（r/min） 24 电机功率（kw） 245 给料粒度（㎜） <25 电机转速（r/min） 735 平均生产能力（t/h） 15 电压（V） 380 该机前与干燥机系统配合，后需要配置提升机和贮料罐。 （4）贮料罐:主要用于贮存粉磨过的矿物掺和料。由于球磨机的日生产能力为180吨，磷渣的堆积密度为0.8～1.0吨/m3，考虑至少3天的贮量，需要建设2个300m3的圆形贮罐。每个罐下方都需要安装出料装置及电子计量秤。 （5）斗式提升机：统一选择TD315浅斗式，输送量为9 m3/h,满足要求，共6台。 （6）皮带输送机：统一选B500型，共8条，但各自长度不同。 （7）堆土机及散装车：主要用于原料堆场内物料的转运。 （8）螺旋给料机：用于粉体的输送及计量。其中最大输送量为粉磨处理量（2.5吨/h），据此选择三台￠200螺旋给料机即可。 （9）料仓：共14个，主要用于需要粉磨物料、骨疗、中间配料的贮存和中转。此外，在干燥机、球磨机的钱后过渡需要安装小料斗。 （10）搅拌机：用于粉体、磷渣颗粒、添加剂的混合搅拌。可选JS500双卧轴式强制式搅拌机两台，其性能指标参数如表10： 表10 JS500双卧轴式强制式搅拌机主要技术参数 项目 参数 项目 参数 型号 JS500 卷扬电机 型号 YEZ132S-4-B5 出料容量 500L 功率 5.5KW 进料容量 500L 水泵电机 型号 50DWB20-8A 生产率 ≥25 m3/h 功率 750W 搅拌叶片 转速 35r/min 料斗提升速度 18r/min 数量 27 外型尺寸 运输状态 305023002680㎜ 工作状态 446130502680㎜ 搅拌电机 型号 Y180M-4 整机重量 4000㎏ 功率 18.5KW 卸料高度 1500㎜ 需要对该机的水泵系统，计量系统进行改进。 （11）振动台：用于浆体的充型和密实化，与2台搅拌机配套使用。据此设计8台台面尺寸为140001400㎜振动台即可满足工艺要求。设备参数除振幅与频率外没有太多的要求，可以自制，主要构件为台面、振动架、底座、电机。 表11 振动台主要技术参数 项目 参数 项目 参数 电源 220-240V 振动次数： 3000转/min 频率 50Hz 台面尺寸 13251250㎜ （12）平车：用于制品码放，并推入蒸压釜养护。宽度1400mm，长度2000mm。，理论需要约100张车。 （13）预养室：要与前端的成型和车架以及后端的蒸压工艺衔接起来。每16h周转1次，经可能每次预养护半成品刚好满足1蒸压釜的需要。1蒸压釜可养护38m3产品，可消化28张预养护支架的半成品，折合长度23m。这样，单个养护室的内腔尺寸为：宽1400mm，窑墙净高1840mm，长23000mm。需要这样的预养室6条。设计成并列隧道式，两头用吊拉门密封，内通蒸汽，温度设定值为30℃～50℃。内层用砖砌筑或混凝土整体浇注，中间加保温材料，外层用铁皮封闭或者红砖砌筑。 预养的目的为合理加快砖体生坯的凝结硬化速度，在保证砖坯脱模强度、外观质量的前提下缩短脱模时间，提高模具周转率。其预养时间及预养温度与气温和砖坯含水率有关，参考预养护制度如下表13： 表13 参考预养护制度 预养温度 预养时间 静停 室温18～20℃ 6h 升温 25～35℃ 2h 恒温 35～40℃ 8h （14）蒸压釜：每10h周转1次。需要4条整压釜，规格为F200021000mm。承压1.25MPa。每釜生产能力为38 m3产品。建议蒸压制度为： 表14 参考蒸压制度 蒸压温度 蒸压时间 进釜升温 室温～184℃ 2.0h 恒温 184～184℃ 6.0h 降温倒气和出釜 35～40℃ 2h 蒸压釜必须具有相互倒气的功能，并在两个蒸压釜的压力平衡后，还进一步具有向预养室供汽的能力，从而实现热量的充分利用。 （15）轻轨：用于新型墙板生产线及厂内半成品和产品的输送，约需11300m。 （16）摆渡车：6台。 （16）卷扬机：2台，10吨型。 （17）墙板成型机：8台。 （18）添加剂BSL制备装置1套：包括反应釜，泵阀，沉降池，贮料罐。 （19）添加剂复配装置：用于激发剂的配制，上端设置搅拌装置，BSL、水和CTA进料和计量装置，下端设置液体计量装置，并与混合料搅拌机连接配套。可自制两个容量为10m3液体罐可满足要求，其规格为￠20003000㎜。 （20）切割机：用于火山石片材切割加工，最小切割深度300mm，可选择一台石材切割机。 （21）条纹加工机：一台，主要用于特殊制品的加工。 （22）砌块成型机：选择1台混凝土液压成型机。 （23）其它设备：装载车、叉车各2台。 （24）机加工设备：机床，钻床，铣床，电焊机，钢材切割机各1台。 （25）分析测试设备：常规化学分析仪器1套，水泥胶砂试件搅拌和成型装置1套，万能试验机1台，抗折试验机1台。 4、工艺布置 本项目工艺由五个工段组成：原料处理、激发剂配置、搅拌成型、养护、成品堆放。 1）原料处理工段：包括装载机、破碎机、干燥机、球磨机、提升机、粉体料仓等设备，前端布置磷渣堆场。 2）添加剂剂生产工段：包括反应釜、沉降罐和产品罐，并留有固体原料堆放和上料空间，液体输送采用泵。 3）配料成型工段：包括配料机、皮带输送机、强制搅拌机、压砖机、砌块成型机振动台、添加剂复配装置等设备，两侧留有模具清理和堆放区，通过辊道、摆渡车与后续工段连接。 4）养护工段：布置6个预养室、脱模场地、4台蒸压釜，摆渡车、卷扬机和轻轨。 5）成品加工与堆放工段：包括轻轨、摆渡车，用于产品进出养护室和空车回转。同时把切割加工设备布置在产品堆场附近。 工艺设备清单 表17 主要机电设备表一览表 序号 设备名称 单位 数量 规格/型号 安装功率 生产厂家 （KW） 1 球磨机 台 3 F1.837 735.0 四川峨眉兴德机械 2 破碎机 台 2 PE150400 30.0 昆明重机厂 3 螺旋给料机 台 6 ￠200 18.0 昆明输送机械厂 4 斗式提升机 个 3 TD315 100.0 昆明输送机械厂 5 粉体料仓 台 2 300m3 0.0 自制 6 装载车 辆 1 0.0 机电市场 7 料仓 套 14 400040006000 0.0 自制 8 皮带输送机 条 8 B500 24.0 昆明输送机械厂 9 电子秤 台 4 Max500kg 2.0 昆明衡器厂 10 液体储罐 个 2 ￠20003000㎜ 0.0 自制 11 添加剂复配搅拌机 台 2 6.0 自制 12 双卧轴强制式搅拌机 台 2 JS500 48.0 机电市场 13 振动台 台 8 13251250㎜ 17.6 自制 14 平车 辆 100 22001400㎜ 0.0 自制 15 锅炉 台 1 4t 0.0 已有 16 预养室 座 6 1400184023000㎜ 2.0 自制 17 蒸压釜 座 4 F200021000mm 6.0 四川峨眉兴德机械 18 蒸汽管道、泵 套 1 各种规格 7.5 市场购买 19 摆渡车 辆 6 22001200㎜ 0.0 自制 20 轻轨 m 11300 18kg/m 0.0 钢材市场 21 卷扬机 台 2 5.0吨 15.0 机电市场 22 添加剂BSL制备装置 套 1 15.0 自制 23 干燥机 台 1 Φ2.214m 18.5 24 切割机 台 1 11.0 机电市场 25 条纹加工机 台 1 5.5 机电市场 26 叉车 台 2 0.0 机电市场 27 化学分析仪器 套 1 0.0 化玻仪器公司 28 试样检测 套 1 1.5 昆明科析成套设备公司 39 性能测试 套 1 5.0 昆明科析成套设备公司 30 砌块成型机 台 3 55.5 西安银马实业 合计 1123 5、主要原材料及动力供应 5.1主要原材料 5.1.1主要原材料的组合原理 低温陶瓷复合材料的主要原料有：以磷渣为代表的工业废渣、激发剂、表面活性剂及促硬剂、发泡剂。各种原料的性质与作用机理如下： 工业废渣：可以采用磷渣、粉煤灰、钢渣、矿渣、铸造废砂，是低温陶瓷复合材料的主要原料，使用时，首先把部分废渣进行物理活化，在激发剂、表面活性剂及助剂的配合下处理成为胶凝材料，然后用该胶凝材料与原状固体废渣进行复合，并经过低温陶瓷化处理，最终聚合成以低C/S长链为主的化学键合陶瓷体。 激发剂：一种高效废渣玻璃体解聚剂，可渗透到废渣玻璃体内部，促使原始的硅酸盐网络深度解体，形成活性单体，为低温陶瓷二次网状结构的建立提供基础。 表面活性剂及助剂：是一种高效分散剂，使用它可降低用水量，提高胶凝材料的分散性，将对材料的强度、抗冻、抗渗等一系列物理力学性能产生良好影响。同时保证材料生产过程中良好的工作性。 促硬剂：提高制品的早期强度，便于脱模，提高生产效率。 发泡剂：在复合浆体中，因化学反应而产生气体，导致材料泡沫化。 此外，为了改善材料的性能、提高装饰效果，可以采用不同类型、不同颜色的固体废渣进行搭配组合。 5.1.2主要原材料用量 1）低温陶瓷复合材料配方及材料需要量： 表18 配方和材料耗量 原料 废渣粉 粗废渣 BSL CAT 发泡剂 表面活性剂 水 质量% 75 175 4.3 2.5 0.05 0.3 15 年需要量/吨 75000 175000 3860 3150 45 216 13500 5.1.3主要原材料来源和产地 本项目的主要原料是磷渣、粉煤灰、冶金渣等固体废弃物，这些废渣的基本情况如下： 磷渣：是本项目的主要原料，是黄磷生产过程中的玻璃状固体废渣，一般情况下，每生产1吨黄磷，需要产生8—12吨磷渣，因磷渣中含有磷和氟，可通过雨水淋溶造成环境污染。仅嵩明、寻甸县境内就有多家黄磷企业，每年产生磷渣70万吨，目前除少量用于水泥生料配料外，大部分以堆存为主。 粉煤灰：是火力发电企业燃煤发电产生的固体废渣，粉煤灰除少量在水泥、混凝土和墙体材料领域得到应用外，大量低质粉煤灰仍主要以堆存为主，本项目所使用的粉煤灰可从越钢电厂、白水电厂获得。 矿渣：是炼铁过程产生的玻璃体废渣，主要成分为硅酸钙、铝酸钙，主要用来调整产品的化学组成，非必要材料。 炉渣：燃煤锅炉产生的废渣，因疏松多孔，主要作为填料，以降低产品的密度。炉渣可从有关化工企业获得。 添加剂：本项目添加剂全年总用量为3600多吨，在昆明、曲靖附近的化工企业或化工市场购买，然后利用工厂条件进行生产和服配。因添加剂原料非紧俏品，受市场波动的影响很小。 5.2 给水 本项目用水主要指生产用水，并主要以原料处理和蒸汽养护为主。 原料配方用水：理论用水142kg/ m3； 蒸汽：理论耗汽量为307.6kg/ m3； 此外尚需产生少量洗涤用水，约占生产用水的20%，用量为28.5kg/ m3，经处理后用于生产； 总用水量为478.1 kg/ m3，蒸汽冷凝后的冷凝水回用于混合料料配制，基本不外排，返回配料用（设蒸发损失为40%）；洗涤与生活废水回用于生产的比例为80%。因此，每年需要实际给水： 总用水：47810吨，其中由废渣带入7200吨，循环利用20736吨，补充用水19874吨。 无外排生产废水。 5.3 供电 从表17的设备表中，总安装功率1200KW，需要安装2台600KVA的变压器。 5.4 供汽 年理论最大耗汽量为30760吨，小时用汽量为1.538吨，购置一台4吨锅炉足以满足生产需要。 6、项目建设条件及厂址方案 6.1项目建设单位 6.1.1项目承担单位：云南南磷集团 云南蓝德化工有限公司 顾承东 6.1.2技术协作基本情况 昆明理工大学是一所以工为主，理工结合，兼有经济、管理、文学、法律、教育等多学科的综合大学。是云南省规模最大、办学层次和类别较为齐全的重点大学，属中国著名大学之一。 昆明理工大学现设有18个学院、1个研究生院和2个教学部，有60个本科专业， 4个博士后流动站、2个一级学科博士点、24个二级学科博士点、56个硕士点、18个工程硕士授权领域和1个ΜΒΑ授权点，有1个国家级重点学科、18个省部级重点学科，9个省院省校合作共建的重点学科， 现有各类学生36000余人，教职工3232名在职中,中国工程院院士1人及兼职两院院士16人； 学校现有1个国家级工程研究中心、3个省级重点实验室、1个教育部共建重点实验室、2个省部级检测站、2个省级产学研联合开发中心、2个省级示范实验室，1所甲级资质的设计研究院和1所甲级资质的环评所。 早在20世纪80年代，昆明理工大学就在全国率先开展了固体废弃物资源化科学研究，1995年申报成功了固体废弃物资源化国家工程研究中心，一举确立了昆明理工大学在固体废弃物资源化领域的国内领先地位，经过20多年的积累，已经形成了独具特色的废弃物复合材料研究方向。 近5年来，昆明理工大学创造性地开展了用工业废渣制备低温陶瓷复合材料的研究，得到了云南省自然科学基金和国内多家大型企业的资金支持，建立了具有自主知识产权的专利技术保护群，多项研究成果处于国内先进水平，目前用工业废渣制备低温陶瓷复合材料的多项核心技术已经成熟，达到了实施产业化的技术条件。 6.2 建设场地 项目选在云南省嵩明县杨林工业开发区 7、总图运输及公用工程 7.1总平面布置 7.1.1总平面布置原则 （1）遵守国家有关方针政策，执行国家有关标准规范和规定； （2）满足工艺生产流程，使其顺畅合理，布置连续紧凑，节约土地资源，便于生产管理； （3）辅助设施靠近服务对象，供电系统临近于用电负荷中心，以减少连接管线和降低能耗； （4）创造良好的生产环境，达到功能区分明确，保持清洁的厂容和厂貌，避免交叉污染，在厂区空地进行绿化，种植花草树木，立足把工厂建设成为环境友好型企业，有利于生产工人的身心健康和实施文明生产、安全生产。 7.2建筑结构及土建 7.2.1设计依据 （1）地震、地址等自然条件 地质情况：该厂址位于杨林工业园区，按现场观察，无不良地质情况； 地震：按《建筑抗震设计规范GB50011-2001》规定，抗震设防烈度为7度。 （2）建筑材料 工程需要的水泥、钢材、砖、石、砂等均由当地提供。 （3）施工安装条件 一般具有国家二级以上安装资格证书的单位可承担本工程项目的施工和安装，对于像蒸压釜类特种设备，需要生产厂家安装。 7.2.2建筑设计 生产厂房：按照各专业提供的可研设计条件，在满足生产工艺的前提下，力求经济、美观、实用。对生产类型不同的厂房，根据其生产特点，对防腐蚀、防风、通风、采风、环境卫生等有特殊要求的区域采取相应措施。 结构设计： （1）结构造型的原则是先进、可靠、经济、合理； （2）尽量就地取材，降低建设成本； （3）结构形式：根据建筑物的跨度、高度、层数、荷载情况和使用要求，祥见建构筑物表； （4）设计中贯彻一体化、轻型化、露天化原则，优先选用新结构、新材料。 表20 建筑结构特性表 序号 子 项 名 称 基 础 结构类别 屋面构造 1 原料棚 砼地面 钢结构 彩色压型钢板 2 粉体罐 砼基础 砼框架 局部遮盖 3 干燥机 砼基础 砼框架 彩色压型钢板 4 料仓 砼基础、挡土墙 砼 彩色压型钢板 5 提升机 砼基础、挡土墙 钢结构 彩色压型钢板 6 添加剂生产车间 砼基础 砼结构 现浇楼板 7 球磨机房 砼基础 砼框架 现浇楼板、隔音墙 8 配料成型厂房 砼基础 砼框架 彩钢瓦 9 预养室 砼地面 砖 混 彩钢瓦 10 蒸压釜 砼基础 砼结构 彩色压型钢板 11 切割车间 砼基础 门式钢架 彩色压型钢板 12 墙板生产车间 水磨石地面 砖 混 彩钢瓦 8、环境保护 8.1建设地点环境基本情况 本项目建成后，严格工艺要求，三废可实现零排放，不会对周围环境造成危害。 8.2参照执行的国家环保标准 （1）《中华人民共和国环境污染保护法》 （2）《建设项目环境保护设计规定》（国家环保总局字第002文） （3）《云南省建设项目环境保护管理规定》（云南省人民政府令第105号） （4）《环境空气质量标准》（GB33095-1996中二级） （5）《水泥厂大气污染物排放标准》GB4915-1996； （6）《工业企业厂界噪音标准》，GB12348-90中三类区标准； （7）《污水综合排放标准》（GB8978-1996二级）； （8）《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB5085.3-1996）； 8.3主要污染物种类与产生源 表22 污染物基本信息 污染物 产生源 主要危害 固体废渣 锅炉炉渣、残次品、洒落的废弃物原料 影响环境卫生 废水 蒸压、蒸养过程冷凝废水，日常生活废水（生产间歇发生）、机器清洗废水 污染水体 废气 锅炉燃烧烟气 污染空气 噪音 粉磨及生产过程设备运转产生的声音 职业性难听 粉尘 原料处理、输送过程产生的扬尘 影响人体呼吸系统 8.4采取的环保措施 1）锅炉渣、残次品、加工废弃物经过处理后全部回用于产品生产； 2）冷凝水回用不外排，生活废水经隔油除渣后回用于生产配料； 3）选择符合环保要求的工业锅炉，尽量使用低硫煤； 4）球磨机建隔音墙，大幅度降低噪音；选用螺旋给料机输送，降低粉尘污染； 5）绿化厂区环境，改善环境质量，加强各污染发生源的控制。 9、劳动安全卫生及消防 9.1编制依据和法律法规 （1）《中华人民共和国安全生产法》 （2）《中华人民共和国劳动法》 （3）《中华人民共和国消防法》 （4）《中华人民共和国职业病防治法》 （5）《危险化学品安全管理条例》 （6）《安全生产许可证条例》 （7）《特种设备安全监察条例》 （8）《易燃易爆化学物品消防安全监督管理办法》 （9）《危险化学品经营许可证条例》 （10）《压力管道安全管理与监察规定》 （11）《蒸汽锅炉安全技术监察规程》 （12）《安全评价通则》 （13）《安全验收评价导则》 9.2主要危害 1）粉尘 粉尘在生产过程中对工人的健康危害较大，一般粉尘粒径在10um以下，人体吸入后会在肺部长期沉积，影响肺功能，其中SiO2粉尘是造成肺纤维化并演变成矽肺病的主要因素。粉尘在从原料处理到产品加工过程都会产生，工人长期无防护地在这种环境中工作，将受到粉尘造成的职业性伤害。 2）噪音 生产线线中的粉磨、搅拌、振动设备在运转过程中会产生高分贝噪音，若保护不恰当，将导致工人职业性难听。 3）机械性伤害和热辐射 在生产过程中，工人有发生机械、电、摔伤甚至死亡的可能性，养护过程可发生热灼伤、窒息死亡的危险。 9.3职业安全措施和预期效果 1）总体原则 工程项目在组织生产时，必须加强防毒和防尘工作的管理和领导，并有专人负责，建立健全规章制度，加强安全知识的宣传和教育；改革生产工艺，以无毒或低毒的物料和工艺替代有毒和高毒的物料和工艺；生产装置密闭化、管道化和机械化，尽量减少操作工人接触有毒物质；加强通风除尘，净化回收有毒气体；做好个人防护，严格执行劳保条例。 2）管理和安全技术教育培训 企业的管理者必须牢固树立“安全第一、预防为主”的安全生产方针，必须实行谁主管谁负责，管生产必须管安全，必须把安全生产的意识灌输到每一个职工心里，严格实行安全生产岗位责任制。 在每个工段醒目位置，粘贴操作规程，要求操作人员严格按照规程操作，认真做好当班记录，严格执行交接班制度，一定要让下一班的职工了解上一班的情况，工艺和设备出现异常，必须进行详细记录，并注明处理情况，必要时上报处理。 新职工上岗前，必须首先进行培训，培训合格方能持证上岗。对于压力容器的操作，必须有权威劳动部门颁发的压力容器操作证，定期进行培训和年检。 外来人员进入车间，必须先进行三级安全教育，佩带相关证件，穿戴安全帽、安全服方能进入现场。 定期进行全厂的安全教育，对特种岗位、特种设备的操作人员进行定期培训，提高他们的技术