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年产10万吨纳米碳酸钙预可研001

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年产10万吨纳米碳酸钙
及20万吨功能性碳酸钙项目

预可研报告

江苏省常州碳酸钙有限公司
铜陵冠华矿业有限责任公司
二 0一一年十一月

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目录
第一章 项目概述 1
一、基本情况 1
二、项目概况 1
第二章 承办单位的基本情况 1
第三章、原辅材料供应 3
一、石灰石 3
二、二氧化碳 3
三、电力 3
四、供水 3
第四章、产品销售及市场分析 4
第五章 生产工艺和设备研究 6
一、技术来源 6
二、生产方法 6
三、生产工艺简述 7
四、技术路线 9
第六章 产品特点及产品性能 9
第七章 环境保护 10
一、石灰窑 10
二、固体渣 11
三、废水 11
四、粉尘 11
第八章 工厂组织及劳动定员 11
第九章 投资估算 12
第十章 建设年限 13
十一章 经济效益分析 13
一、测算说明 13
二、效益分析 14
十二章 结论 14

第一章 项目概述
一、基本情况
项目名称：年产10万吨纳米碳酸钙及20万吨功能性碳酸钙项目
项目负责人：鲍恩伟
项目建设单位：江苏省常州碳酸钙有限公司
铜陵冠华矿业有限责任公司
建设地点：铜陵县天门镇（原料采区）、西联乡(加工区)
二、项目概况
碳酸钙已被科技部、财政部、国家税务总局列入2002年出台的《中国高新技术产品目录》大类新材料，行业类别：无机非金属材料。广泛应用于塑料、橡胶、电线电缆、化学建材、造纸、日用化工、油墨油漆、医药、牙膏、黏合剂、密封材料等行业的二十多个工业部门。
通过深入的市场调查研究，充分利用铜陵冠华矿业有限责任公司的矿产和土地资源，发挥常州碳酸钙有限公司现有的技术人才和品牌优势，对非金属产业进行整体升级，拟建设年产10万吨纳米碳酸钙及20万吨功能性碳酸钙项目。
第二章 承办单位的基本情况
常州碳酸钙有限公司经过近二十年的发展，已形成年产15万吨级规模的全国行业龙头企业，位列全国行业第二强，是全国规模最大、品种齐全的碳酸钙专业生产企业。公司注册资本2080万元，员工300余人。公司拥有自营进出口权，并通过ISO9001：2000质量体系认证。“武南”牌微细活性碳酸钙、橡塑用纳米活性碳酸钙、涂料用纳米活性碳酸钙、功能性碳酸钙被评为江苏省高新技术产品，企业荣获江苏省高新技术企业、AAA级资信企业。是中国化工学会无机盐酸碱盐成员单位，中国无机盐行业专家组成员单位，中国塑料加工工业协会异型材及门窗制品专业委员会委员单位，总经理黄海平同志为中国无机盐工业协会钙镁盐分会副会长，行业专家组成员。“武南”牌系列产品在国内外都享有较高的声誉，产品连续多年供不应求。
铜陵冠华矿业有限责任公司为中外合作企业，是一家香港与内地合作经营矿业公司，公司注册资本为人民币1800万元，公司所属的铜陵县亮石山金矿及水泥用石灰矿通过多年的勘查工作，现已基本探明区内资源。该矿产资源2011年5月25日已通过安徽省矿产资源储量评审中心评审（皖矿储评字[2011]060号），安徽省国土资源厅对储量评审进行了备案（皖矿储备字[2011]057号），通过评审的储量黄金金属量6.1吨、石灰岩矿石2560万吨以上。采选金矿时需要利用的石灰岩经专家论证，完全符合生产纳米碳酸钙的条件。公司于2007年拟在铜陵县钟仓乡建设的贵金属冶炼厂项目由于种种原因未能完成建设，现有闲置已办理国有土地出让权土地160多亩，厂址距原料地仅有20公里、沿江高速约4公里，离顺安河山东码头约1公里，交通便捷，区内有10千伏专线，电力充足，通讯等基础设施齐备,可作为项目加工地点。
根据目前的实际情况与市场需求，建设年产10万吨纳米碳酸钙及20万吨功能性碳酸钙项目是双方公司合作双赢的发展目标。产品销售市场、原材料、工艺技术等都具备了充足的条件。本着充分利用现有条件，加快发展经济的原则，选择铜陵县亮石山石灰岩矿为原料，建一座集新技术、新工艺、新设备、精细化、专业化、功能化的碳酸钙生产基地。
第三章、原辅材料供应
一、石灰石
项目建设单位目前已控有的石灰石资源丰富，已探明的铜陵县亮石山石灰岩资源量就达2560万吨，远景储量过亿吨，且品质优良，完全可以满足年产10万吨纳米碳酸钙及20万吨功能性碳酸钙的原料供应。
二、二氧化碳
石灰石在煅烧过程中，碳酸钙 (CaCO3)受热分解而排放CO2，另外石灰石中1%左右的MgCO3加热分解也排放少量 CO2。目前 1吨石灰石中平均含 CaO约 0.54吨，相应排放CO2为0.54×(44/56)=0.424吨。因此，生产过程所产生的CO2能够满足制取纳米碳酸钙的需要量。
三、电力
项目建设区已有10kV电源，需要扩建增容，铜陵地区电力资源丰富，电力完全可以有效保障。
四、供水
建设区内已形成了完整的供水管网和储配水设施，本项目工艺中的水全部循环使用，经过改造，可满足储配水的要求。
第四章、产品销售及市场分析
沉淀碳酸钙纳米材料是用途极广的无机材料，可以强化人造塑料的聚合结构，大大改善合成材料之质量及耐用程度，并降低产品成本。以碳酸钙纳米材料作为填充物料或补强剂已十分普遍，已被广泛运用在各种工业之中，是理想的补强填充材料，主要应用包括PVC电线电缆、橡胶制品、高聚化合物合成材料、胶粘剂、高档油漆、油墨、造纸等等。
　　作为半补强性填充物料，纳米沉淀碳酸钙大量应用于塑料和橡胶行业，纳米沉淀碳酸钙的填充在降低成本的同时可以大大提高聚合物制品的硬度、韧性、强度（拉伸强度，抗撕裂强度、冲击强度）、耐弯曲、耐磨、龟裂性好、白度及表面光洁度，显著改善聚合物加工性能。与一般碳酸钙相比，纳米碳酸钙能更好地分散于橡胶、PVC、PP和PE，这对提高聚合物制品性能相当重要。
　　在造纸工业中，纳米碳酸钙作为填充物料和涂覆颜料大量替代高岭土。纳米沉淀碳酸钙具有不同的粒度分布和晶体形貌（如立方体形，菱形和偏三角形），具有较窄的粒度分布，而这对于纸张的填充和涂覆至关重要，可显著改善纸张的光学性质和提高纸张亮度、白度、不透明度和强度等性能，甚至可替代价格昂贵的钛白粉用于高档或特殊纸品的制造。
　　市场对于结构胶和密封胶的需求日益增大，其中尤为突出的为汽车和建筑行业。纳米碳酸钙作为补强剂和添加剂起到流变控制、防沉降、防止流挂和补强作用；结构胶和密封胶用纳米碳酸钙填料，纳米沉淀碳酸钙在粘胶行业大量替代白碳黑，它能满足客户对碳酸钙于高档密封胶粘结性、分散性、触变性、剪切稀释性、表面光洁性和加工性任何苛刻的要求。
碳酸钙是高分子复合材料中应用最为广泛的一种无机填料，纳米级碳酸钙具有空间位阻效应，在制漆中能使配方中密度较大的立德粉悬浮，起防沉降作用。制漆后，漆膜白度增加，光泽度高，而遮盖力却不除低，这一性能使其在涂料工业被大量推广应用。纳米碳酸钙作为填料使用，在漆膜中起骨架和对底材（钢材，木材）的填平作用，使底层漆膜沉积性和渗透性增强。利用其存在的“篮移”现象，将其添加到胶乳中，能对涂料形成屏蔽作用，达到抗紫外老化和防热老化的目的，增加涂料的隔热性。纳米碳酸钙用作高档桥车底盘PVC漆的功能性填料，可以改变PVC漆的触变性，提高喷漆固化速度和PVC漆的抗冲击强度。另外，用纳米碳酸钙填充涂料可以大大提高其柔韧性、硬度、流平性以及光泽度。
然而由于供不应求，每年都得大量进口。近年来随着我国经济的快速发展，尤其是涂料、塑料等行业产品的升级换代，对纳米碳酸钙的需求量将不断增加，同时，造纸工业生产工艺的不断进步，也将促进我国纳米碳酸钙的发展。预计在未来几年里，我国对纳米碳酸钙的需求量将会日益增长，到时产量仍不能满足实际生产的需求，仍需要大量进口。近年来，虽然我国纳米碳酸钙的生产能力增长很快，但是由于我国纳米碳酸钙产品的单一化和功能性不足，很多企业市场销售不畅，实际产量并不大，不能满足国内实际生产的需求，加剧了我国进口市场的日益扩大，造成进口产品均为高价值的产品，价格极高，而出口产品却多为低价值产品的局面，这说明了我国纳米碳酸钙市场的高档次产品仍有较好的发展前景。
常州碳酸钙有限公司所研制的功能性碳酸钙具有偶联增强的作用，与PVC树脂具有很好的相容性，促使体系界面相的形成，增加界面层粘结力，达到增强增韧的效果。本产品已成功申请发明专利，专利号：201010257590.8 已在受理中。因此，本产品具备潜在的市场前景。
第五章 生产工艺和设备研究
一、技术来源
本项目生产技术来源由常州碳酸钙有限公司提供。该公司经过近20年的发展，已成为全国行业最大规模专业生产厂之一，已为行业中二十多家企业进行技术培训、服务，技术力量雄厚，有工程师以上职称的5名，专业技术人员10名，并对国内外行业的设备、工艺新技术进行广泛的应用实验，已具备设计、制造、技术培训等建厂能力。
本项目年产10万吨纳米碳酸钙及20万吨功能性碳酸钙生产线拥有自主设计的PLC自动化机械立窑，采用国内最先进的机械化消化机、多级净化装置、蒸汽列管干燥机、气流涡旋微粉机等生产设备。公司在常州设有独立研发机构，拥有日本产10万倍电子显微镜，德国产哈克RVI旋转粘度仪、美国产激光粒度测试仪、比表面积测试仪、白度仪、分光光度仪、气相色谱仪等国内最为完整和先进的碳酸钙测试设备。并与清华大学、上海交大、南京大学等国内著名高校、研究机构保持良好的合作伙伴关系。
二、生产方法
将石灰石煅烧，向煅烧后生成的生石灰中加水进行消化反应生成粗灰乳，将所达粗灰乳精制后得到精制灰乳，向精制灰乳内加入结晶控制剂，然后再逼入二氧化碳体积含量 ≥55%的气体进行碳化，将碳化后制得的碳化料浆送往活化工序加入活化剂进行活化，将活化后制得的活化料浆进行过滤、干燥、粉碎、过筛制得成品。本方法工艺先进、过程简单、成本低，对环境不会产生污染，制得的产品粒度均匀。
根据理论计算实际用量
CaCO3==CaO+CO2 ①
CaO+H2O==Ca(OH)2 ②
Ca(OH)2+CO2==CaCO3+H2O ③
按理论计算：一吨含量100%的CaCO3的石灰石投入产业，既约有0.7吨纳米碳酸钙产生。
目前项目单位控有的石灰岩矿有效钙含量达54.9%，由于天然石灰石的含量不可能绝对纯净，所以产品活化率可达92%。
三、生产工艺简述
石灰窑提供窑气和石灰，窑气经降温、除尘、净化，经压缩成一定压力的二氧化碳，再除去二氧化碳中的粉尘且控制温度、浓度和压力，入储气罐。石灰经多级消化，精制调配成一定浓度、温度的石灰乳在碳化塔内，二氧化碳和石灰乳反应，生成碳酸钙浆液后进行功能性助剂表面处理改性与一定比例配方添加，经脱水、干燥、气流涡旋微粉、计量包装，入库。（1）乳化，处理在普通的反应釜中进行，在精制后的石灰浆料中加入2%~5%的添加剂后，用高剪切乳化机乳化，使反应浆料充分细化、均匀。(2)碳化，在碳化塔中设置搅拌器，提高转质、传热速度和反应的均匀性;另外，该反应又是一个放热反应，使用冷却降低温度，可以提高二氧化碳在浆料中的溶解度，加快反应速度，还可以抑制碳酸钙晶粒的生长速度。经过这些改进后，在相同条件下，碳化时间缩短一倍，碳化效率得到了显著的提高，生成的碳酸钙晶形可“控制”，粒径较均匀，为3~7nm。(3)活化：活化在带有加热夹套的反应釜中进行，由于粒子颗粒小，比表面大，较易团聚，在纳米碳酸钙生成以及压滤工序中难免形成团聚体。通过包覆处理，可以使产品具有亲油性或两亲性。(4)干燥，选用喷雾干燥法，由于活化工艺中CaCO3已经进行高剪切分散处理，以经过表面修饰，这种分散良好的浆液经喷雾千燥后，不会形成硬团聚体，而是质量良好松散的纳米CaCO3晶体。（详见工艺流程简图）。
净化、控温、控浓度

CO2 CO2
石灰窑
均化、脱水
碳化塔
（空气净化、压缩装置）
CaCO3
功能性助剂

消化、多级精制
无烟煤
Ca(OH)2 CaCO3

循环利用H2O
市场
计量入库
气流涡旋磨粉粉
蒸汽干燥

工艺流程图

四、技术路线
本产品广泛应用于橡胶或塑料制品的加工过程中，是采用一定比例的水杨酸乙二醇单脂、硼酸多醇脂、脂肪酸多无醇脂的偶联剂作为改性剂制备的。此产品具有分散性好、稳定性好等优点。
偶联剂分子中的一部分基团与矿物表面的各种官团反应，形成强有力的化学键;另一部分基团可与有机高分子材料发生化学反应或者无理缠绕。从而将矿物与有机体两种差异很大的材料牢固的结合起来，即借助偶联剂在纳米碳酸钙表面形成分子桥，从而使用纳米碳酸钙与有机高分子材料的相容性得到提高；此外使用偶联剂还可增大填料的用量，改善体系的流变性能。故产品的研究内容主要有：
1、研究碳酸钙水乳溶液浓度、碳酸钙添加量及其目数对产品性能的影响：
2、研究混合偶联剂浓度、反应温度、干燥温度、搅拌时间等因素对产品粒径、比表面 积、外观等的影响。
3、采用气流涡轮粉碎机代替传统滚筒筛分机，气流输送，通过旋风分级确保细度的稳定。
第六章 产品特点及产品性能
产品具有偶联作用，有较好的表面改性效果，在体系增加填充量的情况下，其制品仍能保持优异的机械性能，从而实现降低成本的效果。
产品与PVC树脂具有很好的相容性，促使体系界面相的形成，增加界面层粘结力，达到增强增韧的效果。
产品在PE体系中能均匀分担，具有优异的加工性能。
产品中少量重质碳酸钙的添加，增加了其流动性，表面光泽润滑，同时减少了其塑化时间。
性能指标名称
单位
指标
产品名称

纳米碳酸钙
CaCO3

92%
比重
克/cm3
2.8-3.4
形状

晶体形
粒径
nm
40-60
白度
%
≥90
酸碱度

8.5-9.5
耐水性
级
5
耐碱性
级
5
耐油性
级
5
水份
%
≤0.8
MgO
%
≤0.2
Fe2O3+Al2O3
%
≤0.2
筛余物
%
0.01
盐酸不溶物
%
≤0.2
第七章 环境保护
一、石灰窑
窑气的主要成分是二氧化碳，窑气不向外排放，CO2经净化、压缩、贮存后为后道工序的主要原料。
二、固体渣
石灰窑石灰消化后的石灰渣经处理后是建筑、修路、加汽砖好原料。
三、废水
1、碳化工序是放热反应，有大量蒸汽产生，工艺设计蒸汽汇总后喷淋，回水打到消化工序使用。
2、脱水后含有4mg/L的碳酸钙水溶液重新回到消化工序循环使用，无工业水直接排放。
3、生活用水、地面冲洗水，按国家标准沉降达标后排放。
四、粉尘
1、CO2净化除尘，采用旋风及水沫除尘，水经多级沉降后循环使用。
2、碳酸钙筛分、包装、装车的少量粉尘，设计在室内采用除尘器后不污染环境。
五、结论
基本上无三废排放。
第八章 工厂组织及劳动定员
1、设立有限公司：公司设法人代表1人，生产厂长（负责安全生产）1人，经营厂长1人，供销人员8人，技术人员8人，财务5人，仓管2人，下设工序负责人若干，公司内采用分工负责，层层管理，互相监督方式管理，对生产实行规范化效能运作。
2、安全生产保证：在政府劳动安监部门的指导下，制定安全生产责任制，岗位安全操作规程，实行岗位技能培训，把生产安全工作层层落实责任到人，实行安全生产全面监控。
3、消防安全：在有关消防部门的指导下，实行消防监控。
4、人员培训：技术人员及生产工人由常州碳酸钙有限公司制订培训计划，统一组织安排培训。
5、定岗定员
总经理

财务部
质检部
供销部
生产技术部
办公室

后勤行政

化验室
材料库
成品库
机

修
后处理
窑

务
碳

化
消

化

共40个岗位计280人，三班制作业
第九章 投资估算
项目总投资21000万元，其中，固定资产投资18560万元，铺底流动资金2440元。资金来源全部由企业自筹。
固定资产投资构成：
1、生产设备（见设备一览表） 11000万元
2、设备安装费按设备的20% 2200万元
3、土建工程 3080万元
4、公用工程 1300万元
5、水、电、汽 1500万元
6、其它各种费用（包括矿山） 万元
7、不可预见费，按以上累计的7% 万元
8、流动资金 2440万元
合计 ： 21000万元
第十章 建设年限
建设年限1年，即2012年1月至2012年12月。
2012年01月—2012年08月完成征地、场地整理，三通一平，即水通、电通、路通，厂区功能规划，厂房建设，设备选型及采购。
2012年9月—2012年12月完成安装调试，投入试产，2013年3月争取达产，经营、生产管理走上正轨。
十一章 经济效益分析
一、测算说明
（1）、人员编制280人，人均月工资及福利等3000元。
（2）、年折旧费按固定资产总投资10%提起，维修费设备直接费的5%计算。
（3）、企业管理费按产品销售价的1.5%计算.
（4）、增值税按17%计算。
（5）、纳米碳酸钙销售价按2600元/吨，功能性碳酸钙按650元/吨计算。
（6）、纳米碳酸钙生产成本按1400元/吨，功能性碳酸钙按450元/吨计算。
二、效益分析
1、年产值=2600元/吨×10万吨+650元/吨×20万吨=39000万元
2、销售收入39000万元
3、总成本26800万元
年利润=39000万元－26800万元=12200万元
所得税=12200万元×25%=3050万元
年净利润=12200万元－3050万元=9150万元

项目建成后按年产年产10万吨纳米碳酸钙及20万吨功能性碳酸钙，每吨按保守价纳米碳酸钙销售价按2600元/吨，功能性碳酸钙按650元/吨计算，年创产值39000万元，纯利润9150万元，投资回收期1.91年。
十二章 结论
该项目的开发，充分利用铜陵冠华矿业有限责任公司的矿产和土地资源，发挥常州碳酸钙有限公司现有的技术人才和品牌优势，大大提高工业产品的附加值，增强工业产品的市场竞争能力，使工业产品生产形成规模化、产业化。具有良好的经济效益，同时又有很好的社会效益，拉动第三产业的壮大，解决大量就业问题，促进社会的安定。该项目符合国家环保和产业政策，符合当地经济发展的方向，项目技术成熟，产品适销对路，有广阔的市场前景，投资回收率高，周期短，风险小，对工业结构调整优化，工业可持续发展，增加劳动就业，实现财政增收有着十分重要的意义，本着科技以人为本的宗旨，加速科技成果的转化与产业化，确保产品零污染，在新世纪为纳米应用行业开创更为广阔的美好前景，为铜陵地区非金属矿产资源向深加工转型作出贡献。该项目建设是可行的。

主要设备一览表

序号
设备名称
规格型号
数量
总价（万）
1
自动化立窑
m3

2
除尘系统
m2

3
提升机、破碎机

4
机械化灰机
*

6
除渣机

7
储槽
m3

8
空气压缩机
3LD-20/1.5

9
碳化塔
m3

10
高位槽
m3

11
离心脱水机
XR -A

12
蒸汽干燥机

13
磨粉机
QWJ型

总计