脱硫石膏制备超细碳酸钙生产技术可行性报告

目           录

一、项目名称……………………………………………………3

二、应用范围及目前市场情况…………………………………3

三、项目技术可行性分析………………………………………4

1、技术要点………………………………………………………4

1）、石膏原料的前处理…………………………………………5

2）、碳酸钙产品的颗粒细化……………………………………5

3）、碳酸钙的洗涤和干燥………………………………………5

2、技术成熟度 …………………………………………………5

3、原料石膏来源 ………………………………………………5

4、产品质量 ……………………………………………………7

5、知识产权情况 ………………………………………………7

四、项目特色与优势  …………………………………………7

五、项目初建规模和实施方案…………………………………8

1、生产规模 ……………………………………………………8

2、固定资产投资  ………………………………………………9

3、流动资金………………………………………………………9

4、人数定员………………………………………………………9

5、动力需求………………………………………………………9

6、三废处理………………………………………………………9

六、成本核算 ……………………………………………………9

七、风险分析及防范措施 ………………………………………10

八、项目技术发明人简况…………………………………………10  

脱硫石膏制备超细碳酸钙

生产技术可行性报告

    一、项目名称

脱硫石膏制备超细碳酸钙

    二、应用范围及目前市场情况

轻质碳酸钙作为无机填料已广泛应用于橡胶、塑料、树脂、造纸、涂料、油墨等工业产品中，国内每年需求量约800万吨，其中超细碳酸钙约为50万吨，并呈现快速增长的趋势，预计2010年可达到150万吨。

超细碳酸钙是指碳酸钙颗粒粒径小于100纳米的粉体材料，也称为纳米碳酸钙。超细碳酸钙工业化生产主要方法是在石灰乳中通入CO₂气体所制备，这种方法简称为碳化法。

目前国内超细碳酸钙生产规模{zd0}的企业是广东省恩平市嘉维化工实业有限公司，采用日本生产技术，产量已达33万吨/年，生产成本在900-1200元/吨。恩平市已被国家命名为“中国纳米碳酸钙产业基地”。发展最快的是山东盛大科技股份有限公司，采用北京化工大学超重力碳化法技术，生产成本约为1000-1300元/吨。盛大公司股票2006年在美国成功上市后，开始了总投资达50亿元年产100万吨纳米碳酸钙工程。2006年11月，投资9亿元、年产10万吨的纳米碳酸钙一期工程建成在陕西乾县建成并投产，2007年投资3.2亿元年产纳米碳酸钙6万吨的二期工程已开工建设。公司计划到2010年纳米碳酸钙达到100余万吨,成为世界上{zd0}的纳米碳酸钙生产厂家。

 三、项目技术可行性分析

1、技术要点

用氨水和碳酸氢铵或氨水和二氧化碳处理石膏制备硫酸铵的生产工艺通常称为默斯堡格（Merseburg）工艺，至今已有近百年的历史了。恰文考肥料和化学品公司（FACT）对此进行了广泛的研究和开发，认为技术经济上是可行的，并在印度分别建立了日产70吨和300吨的硫酸铵生产装置。近十年来我国也有许多企业利用磷石膏为原料生产硫酸铵进行了工业化生产中试，并进一步将制备出的硫酸铵用于生产硫酸钾和农用复合肥的原料。

CaSO₄·2H₂O _(s) + NH₃·H₂O_(aq)  + NH₄HCO_3(s) = CaCO_3(s) + (NH₄)₂SO_4(aq)   

但是，上述硫酸铵的生产工艺中是以磷石膏为原料，所制备的碳酸钙为粒径约30μm的大颗粒，并且夹杂着一定的酸不溶性矿石杂质，没有明显地经济价值而被视作工业固体废弃物来处理。

本项目采用脱硫石膏为原料，对石膏制备硫酸铵的生产工艺进行了改革，以制备超细轻质碳酸钙作为目标产品，硫酸铵作为副产品全部回收。

 “脱硫石膏制备碳酸钙生产工艺”与默斯堡格工艺的重要区别是目标产品不同，前者是超细碳酸钙，后者是硫酸铵。二种工艺步骤的主要差别表现为：

（1）、石膏原料的前处理

默斯堡格工艺注重氨的回收率，对副产品碳酸钙要求颗粒粗大便于过滤。而“脱硫石膏制备碳酸钙生产工艺” 注重超细碳酸钙的质量，所以原料石膏要求具有一定纯度，需要采取纯化处理。

（2）、碳酸钙产品的颗粒细化

“脱硫石膏制备碳酸钙生产工艺”的目标产品是超细碳酸钙，通过在反应系统中添加了分散剂，可以实现碳酸钙粒子细化和表面活化同步完成，产品粒径小于100纳米，活化率大于99%，

（3）、碳酸钙的洗涤和干燥

“脱硫石膏制备碳酸钙生产工艺”需要对生成的碳酸钙粒子进行多次洗涤，去除吸附的硫酸铵，干燥后得到成品。

2、技术成熟度

本项目已经完成实验室研究工作，尚未进行工业化生产中试。本项目认为我国利用磷石膏为原料生产硫酸铵所进行的许多工业化生产中试场地，与本项目在工艺、设备等方面基本相同，可以视为我们项目的间接中试。

3、原料石膏来源

目前，工业副产品化学石膏不断增多，已经成了量大面广，急待处理的工业固废。化学石膏主要来源有四类：生产磷酸所产生的磷石膏，每年约4000万吨；燃煤火力发电厂的脱硫石膏，每年约600万吨，到2010年将达到每年1000万吨；生产柠檬酸所产生的柠檬酸石膏，每年约200万吨；生产氢氟酸所产生的氟石膏，每年约1000万吨。这些化学石膏不仅正在逐年增加，加上多年形成的积压量，已经成为危害环境的主要污染物之一。

目前燃煤火力发电厂常用的脱硫技术是石灰石—石膏洗涤法，即将石灰石磨成浆液通过浆泵打入吸收塔内，除尘后的燃煤烟气经热交换及喷淋冷却后进入吸收塔内,与石灰石浆液逆流接触，从而对烟气进行洗涤，使得烟气中的SO₂与浆液中的碳酸钙以及鼓入的强制氧化空气发生化学反应，{zh1}生成石膏。脱硫后净化的烟气从吸收塔排出,通过除雾和再热升压，最终从烟囱排入大气。石灰石—石膏洗涤法处理一吨二氧化硫将产生脱硫石膏2.7吨。

目前这些化学石膏主要用于制造石膏板、石膏粉等建材和水泥生产的添加剂。由于石膏建材不耐湿，只能用于室内，市场容量较小。化学石膏成分的不恒定及含水量较大使不少水泥生产厂家不敢大规模使用，只有部分厂家在进行尝试性使用，因而消耗量也较小。

四类化学石膏中，磷石膏和氟石膏含有较多的酸不溶性硅酸盐类颗粒，用作本项目原料前期处理费用较高。脱硫石膏是正在增量的新型固体废弃物，不仅杂质含量低，纯度较高，而且分布广泛，为本项目的{sx}原料。

在厂内未干燥处理的脱硫石膏约5-10元/吨，如果出现堆放场地不足时可能免费奉送；干燥后的脱硫石膏在市场上的价格约20-40元/吨。

4、产品质量

产品质量符合国家标准《工业超细碳酸钙 HG/T2776-1996指标和试验方法》。具体技术指标见表1。

表1    产品质量技术指标

5、知识产权情况

本项目内容为{dj2}原创，已经申报了国家发明专利“一种以石膏为原料制备超细轻质碳酸钙的方法”，专利申请号200710021709.X。

 四、项目特色与优势

轻质碳酸钙工业化生产主要方法是在石灰乳中通入CO₂气体进行碳化反应所制备。每年因为生产轻质碳酸钙而开山炸石需要毁掉好几座山，对生态环境具有一定的破坏作用。每年因为生产轻质碳酸钙需要煅烧石灰，消耗了大量的能源，同时还向大气排放了一定量的二氧化碳。另一方面，每年工业副产品化学石膏不断增多，对环境的危害作用与日俱增，成为我国急待处理的工业固废。

本项目利用脱硫石膏为原料生产轻质碳酸钙，充分合理的利用资源，xx固废，节省能源，保护环境，实现我国政府一再倡导的可持续发展战略和循环经济的要求，具有十分明显的社会效益。同时，本项目属于绿色化工，没有废气废渣，超细轻质碳酸钙生产成本远远低于碳化法，经济效益也十分明显。

财政部、国家税务总局财税[2004]25号文件《财政部、国家税务总局关于部分资源综合利用产品增值税政策的补充通知》中第三条明确规定：对燃煤电厂烟气脱硫副产品实行增值税即征即退的政策,享受政策的具体产品包括：二水硫酸钙含量不低于85%的石膏；浓度不低于15%的硫酸；总氮含量不低于18%的硫酸铵。

我国各地都有小型合成氨化肥厂，主要产品是氨水和碳酸氢铵，但多数经济效益较差。本项目特别适宜这类化肥厂，在将碳酸氢铵转化为硫酸铵，进而直接生产复合肥的同时，生产超细碳酸钙，通过综合利用产生较好的经济效益。我国燃煤电厂各地都有，原料就近；产品碳酸钙应用面广，硫酸铵也是各地都有需求；所以本项目还具有节省运输费用的优势。

 综上所述，本项目具有环境保护，资源综合利用，技术创新和经济效益显著四大优势。xx符合国家中长期发展要求的产业政策。

五、项目初建规模和实施方案

1、生产规模：

为规避投资风险，初期先建设10000吨/年规模的超细碳酸钙生产企业。通过自身滚动发展，5年内达到50000吨/年生产规模。

2、固定资产投资：

   10000吨/年规模的超细碳酸钙生产企业需要固定资产投资约900万元，用于购买场地、建设厂房、生产设备、水电安装等。其设备投资费用只有碳化法生产工艺的30%左右。如采用租赁场地和厂房可进一步降低固定投资费用。

3、流动资金：

   10000吨/年规模的超细碳酸钙生产企业需要流动资金约300万元。

4、人数定员：

   10000吨/年规模的超细碳酸钙生产企业需要管理、销售和操作工人合计约60人。

5、动力需求：

   10000吨/年规模的超细碳酸钙生产企业需要电力300kW的装机容量，水消耗量约50吨/日。

6、三废处理：

   本项目生产工艺没有废气和废渣。生产工艺采用后滤液用于前洗涤的方法，几乎没有废水。副产品硫酸铵溶液或者直接送交化肥厂，或者采用蒸发干燥的方法。脱硫石膏前处理产生的少量稀硫酸洗液可以采用石灰中和后排放，水质符合国家工业水排放标准。

六、成本核算

默斯堡格生产工艺在经济上是基本可行的，一般能做到不亏损。本项目“脱硫石膏制备碳酸钙生产工艺”是在默斯堡格工艺基础上进行了改进和创新，增加了原料净化、碳酸钙的洗涤、干燥、包装步骤，将原来废弃的碳酸钙转化为生产的目标产品。据此估算“脱硫石膏制备碳酸钙生产工艺”的碳酸钙生产成本约300-500元/吨。目前超细纳米碳酸钙在市场上的价格约1800-2700元/吨，本项目经济效益是十分可观的。

保守估算，10000吨超细碳酸钙产值不少于1500万元，纯利润不少于800万元，年xxxx率大于40%。

七、风险分析及防范措施

 “脱硫石膏制备碳酸钙生产工艺”每生产1吨超细碳酸钙产品，伴随有副产品硫酸铵1.3吨。在生产中这些副产品是4吨35%浓度的水溶液，公司可以采用常规方法，即蒸发脱水的方法转化为硫酸铵固体，但这种方法每吨硫酸铵固体需要蒸发水份3吨，耗能太严重，将大大增加生产成本。建议初期生产基地放在化肥厂内或附近，副产品35%硫酸铵水溶液转交给化肥厂直接用于生产农业复合肥，对双方都有利于降低生产成本。

八、项目技术发明人简况

九、项目文献与资料