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1、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
2、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 (20062020年
3、)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
4、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
5、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；
6、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
7、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
8、，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20003000亿元的
9、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。
10、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
11、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
12、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
13、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/a700002透水砖m3/a300003装饰材料m3/a50000二原料及动力供应1磷渣类废弃物吨/a2500002BSL吨/a38603CAT吨/a31504发泡剂吨/a455表面活性剂吨/a2166水吨/a120007电KWh/a25000008蒸汽吨/a450009煤三总图运输1工程占地面积亩802运入吨/a72723运出吨/a257272四工作日天/年300五劳动定员人134六项目总投资万元59301设备投资万元24
14、512建设工程万元8863安装工程万元3404其它万元1753 5流动资金万元 500七经济指标1年产值万元156002年利税万元123421.4 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
