【文章內(nèi)容簡介】 貢化工廠亦相繼引進(jìn)該技術(shù)。但總體來說，由于企業(yè)對此項技術(shù)的引進(jìn)時間短，生產(chǎn)規(guī)模小，資金缺乏，技術(shù)復(fù)雜與設(shè)備要求高，又受制于人，在日益國際化的今天，難以與國外大公司相抗衡。 市場需求預(yù)測 據(jù)中投顧問發(fā)布的《 中國納米硅基氧化物市場研究預(yù)測及投資分析 》顯示 ， 20xx 年，全球?qū)?納米硅基氧化物 的需求量為 140 萬噸，國內(nèi)為 15萬噸； 20xx年全球?qū)?納米硅基氧化物 的需求量為 160萬噸，國內(nèi)的需求量為 18萬噸，國內(nèi)需求量的增速達(dá)到 20%以上。 產(chǎn)品 競爭力分析 產(chǎn)品質(zhì)量分析 本項目產(chǎn)品質(zhì)量與國內(nèi)外同類產(chǎn)品的對比見下表： 表 21 產(chǎn)品質(zhì)量對比表 制備方法 粒徑(nm) 比表面(m2/g) 孔隙率（ %） 表面羥基（ %） 光譜特性（ %） 純度（ %） 表觀密度(g/ml) 國內(nèi)外同類產(chǎn)品 5100 100 400 8 對紫外中波(280320nm)反射率 60 江西納宇納米新材料有限公司 1萬 t/a納米硅基氧化物 建設(shè)項目可行性研究報告 11 本項目產(chǎn)品 580 640 60 50 對紫外及可見光(270800nm)反射率 85 160 25 790 60 50 250 25 380 10 30 產(chǎn)品競爭力分析 本項目引入國外材料研究的先進(jìn)技術(shù)、經(jīng)驗，結(jié)合大量的科研實驗和小規(guī)模生產(chǎn)實踐，已掌握“溶膠 凝膠”法生產(chǎn)納米二氧化硅核心技術(shù)，實現(xiàn)了對納米二氧化硅的粒徑可控（ 5～ 80nm）、比表面積可控（ 100～ 790m2/g）、結(jié)構(gòu)可控（多微孔，孔徑 ～ 2nm 、孔隙率20～ 70%）、分散性可控、表觀密度 ～ 。此外，根據(jù)用途的需要，采用均相反應(yīng)法可實現(xiàn)多 種物質(zhì)的復(fù)配、包覆、組裝，如硅鋁復(fù)配、硅鋯復(fù)配、硅鈦復(fù)配等工藝技術(shù)。因此，產(chǎn)品質(zhì)量及應(yīng)用性能均佳， 不但在國內(nèi)，而且在國際上 競爭優(yōu)勢 相當(dāng) 明顯 。 本 項目利潤空間 較 大，市場前景可觀， 投資 風(fēng)險較小。 價格預(yù)測 以國內(nèi)外市場供求 實際狀況和發(fā)展預(yù)測狀況 ,結(jié)合國內(nèi)目前生產(chǎn)技術(shù)條件、原材料供應(yīng)保障、 產(chǎn)品價格的相對穩(wěn)定性和變化趨勢確定產(chǎn)品價格 。 產(chǎn)品價格確定 納米硅基氧化物目前市場 平均售價 約 45000 元 /噸 。根據(jù)對目前江西納宇納米新材料有限公司 1萬 t/a納米硅基氧化物 建設(shè)項目可行性研究報告 12 國內(nèi)外市場需求及產(chǎn)品質(zhì)量所做調(diào)查 ，經(jīng)分析 對 比 ， 將 本項目納米 硅基氧化物 平均售價 定為 45000元 /噸 ，并以此 作為 財務(wù)評價依據(jù) 。 江西納宇納米新材料有限公司 1萬 t/a納米硅基氧化物 建設(shè)項目可行性研究報告 13 3 生產(chǎn)規(guī)模 與 產(chǎn)品方案 生產(chǎn)規(guī)模 本項目生產(chǎn)規(guī)模為 1萬噸 /年 納米硅基氧化物， 項目 建設(shè) 共分四期，第一、二、三、四期完成后項目產(chǎn)品納米硅基氧化物生產(chǎn)能力分別為 1000噸、 3000噸、 9000噸、 10000噸。 本項目 生產(chǎn)實行三班、每班 8 小時工作制 ， 年工作日 按 250天 計 ， 年操作時數(shù)為 6000小時 。 產(chǎn)品方案 深入進(jìn)行市場調(diào)查，充分了解相關(guān) 行 業(yè)對該產(chǎn)品的需求 及同行業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)情況，準(zhǔn)確預(yù)測市場走向，在 以 市場為 導(dǎo)向 的基礎(chǔ)上，選擇銷路好、效益高、生產(chǎn)有前景的產(chǎn)品。 結(jié)合當(dāng)前市場容量及今后的發(fā)展趨勢，確定產(chǎn)品建設(shè)方案和建設(shè)規(guī)模，避免生產(chǎn)能力過剩，確保項目建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益。 充分考慮原材料供應(yīng)情況，發(fā)揮當(dāng)?shù)刭Y源優(yōu)勢，選擇合理的原材料供應(yīng)路線方案。 充分考慮規(guī)模經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，確定經(jīng)濟(jì)合理的裝置規(guī)模。 在充分遵循循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求下，確定產(chǎn)品建設(shè)的 種 類和 產(chǎn)量 。 在立足國內(nèi)市場的同時，適當(dāng)注意國外市場需求。 1 萬噸 /年 納米硅基氧化物。 江西納宇納米新材料有限公司 1萬 t/a納米硅基氧化物 建設(shè)項目可行性研究報告 14 詳見 下表 。 表 31 納米硅基氧化物 產(chǎn)品規(guī)格及質(zhì)量指標(biāo) 序 號 項 目 單 位 數(shù) 量 1 粒徑 nm 580 2 孔徑 nm 3 微孔孔隙率 ％ 2070 4 比表面積 m2/g 100790 5 氧化硅含量 ％ ≥ 6 表觀密度 g/ml 江西納宇納米新材料有限公司 1萬 t/a納米硅基氧化物 建設(shè)項目可行性研究報告 15 4 工藝技術(shù)方案 工藝技術(shù)方案的選擇 原料路線確定的原則和依據(jù) 本項目根據(jù)產(chǎn)品 方案，并遵循下述原則，確定經(jīng)濟(jì)、合理的原料路線。 原料路線應(yīng)滿足技術(shù)先進(jìn)、安全、成熟可靠的生產(chǎn)工藝方案的要求； 滿足生產(chǎn)規(guī)?；?、產(chǎn)品質(zhì)量高、消耗低的要求； 主要原料應(yīng)能夠基本自給或市場供應(yīng)有保障； 國內(nèi)、外工藝技術(shù)概況 目前，納米二氧化硅的生產(chǎn)方法主要有化學(xué)方法中的“氣相法”與“溶膠 凝膠”法兩種。 “氣相”法 “氣相”法 生產(chǎn)的二氧化硅俗稱氣相白炭黑，最早由德國的迪高沙 (Degussa)公司于 1941 年采用氣相四氯化硅氫氧焰水解技術(shù)制得。其方法是采用四氯化硅氣體在氫氧氣流中于高溫下水解制得煙霧狀二氧化硅即將四氯化硅蒸汽、氫氣和空氣的 均勻混合物通到燃燒室內(nèi)，于高溫 (1100～ 1800℃ )下將四氯化硅水解成二氧化硅和氯化氫氣體。然后，經(jīng)凝結(jié)室使二氧化硅在其中湍流，停留一定時間后即形成絮狀的二氧化硅。最后經(jīng)過旋風(fēng)分離器收集，送脫酸爐，以含氨的空氣或濕熱空氣吹洗白炭黑，去除殘留的氯江西納宇納米新材料有限公司 1萬 t/a納米硅基氧化物 建設(shè)項目可行性研究報告 16 化氫，至 pH值達(dá)到需要值即為成品。該方法優(yōu)點是產(chǎn)品純度極高，分散度高，粒子細(xì)而成球形，表面羥基少，因而具有優(yōu)異的補強性能。由于氣相二氧化硅對硅橡膠、涂料、密封膠等有很好的補強與增稠效果，因此其制備技術(shù)先后被美、日、英等國所引進(jìn)與消化吸收。經(jīng)幾十年時間的發(fā)展，國外氣相 二氧化硅的生產(chǎn)工藝已相當(dāng)成熟，產(chǎn)品品質(zhì)日趨完善。 我國對“氣相”法生產(chǎn)二氧化硅技術(shù)的引進(jìn)與消化吸收較遲，90 年代中期才開始打破國外的長期技術(shù)封鎖，由沈陽化工股份有限公司首先引進(jìn)技術(shù)與設(shè)備進(jìn)行投產(chǎn)。此后，上海氯堿股份有限公司、四川自貢化工廠亦相繼引進(jìn)該技術(shù)。但總體來說，由于企業(yè)對此項技術(shù)的引進(jìn)時間短，生產(chǎn)規(guī)模小，資金缺乏，技術(shù)復(fù)雜與設(shè)備要求高，又受制于人，在日益國際化的今天，難以與國外大公司相抗衡。 “ 溶膠－凝膠 ” 法 “ 溶膠－凝膠 ” 法 就是用含高化學(xué)活性組分的化合物作前驅(qū)體，在液相下將這些原料均勻混合，并進(jìn) 行水解、縮合化學(xué)反應(yīng)，在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，溶膠經(jīng)陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠，凝膠網(wǎng)絡(luò)間充滿了失去流動性的溶劑，形成凝膠。凝膠經(jīng)過干燥、燒結(jié)固化制備出分子乃至納米亞結(jié)構(gòu)的材料。 工藝技術(shù)方案的比較和選擇 “氣相”法生產(chǎn)的二氧化硅已實現(xiàn)了比表面積與粒徑可控，但其最大比表面積只能達(dá)到 400m2/g，如德國迪高沙公司生產(chǎn)的江西納宇納米新材料有限公司 1萬 t/a納米硅基氧化物 建設(shè)項目可行性研究報告 17 Aerosil380，其比表面為 380177。 30 m2/g。同時，由于反應(yīng)是在1800℃高溫下進(jìn)行，反應(yīng)生成的納米氧化硅呈熔融狀態(tài)，因而無法對其生成的顆 粒進(jìn)行有效的結(jié)構(gòu)控制。另外，由化學(xué)方程式（ SiCl4+2H2+O2→ SiO2+4HCl）可知，反應(yīng)同時生成了副產(chǎn)品 HCl，其在高溫下對設(shè)備產(chǎn)生的腐蝕性極強，因此對設(shè)備的要求很高，使得生產(chǎn)成本也明顯增加。 而“ 溶膠－凝膠 ” 法與 “氣相”法 相比具有如下優(yōu)點： 由于 “ 溶膠－凝膠 ” 法中所用的原料首先被分散到溶劑中而形成低粘度的溶液，因此，就可以在很短的時間內(nèi)獲得分子水平的均勻性，在形成凝膠時，反 應(yīng)物之間很可能是在分子水平上被均勻地混合； 由于經(jīng)過溶液反應(yīng)步驟，那么就很容易均勻定量地 摻入一些微量元素，實現(xiàn)分 子水平上的均勻摻雜； 與固相反應(yīng)相比，化學(xué)反應(yīng)將容易進(jìn)行，而且僅需 要較低的合成溫度，一般認(rèn)為溶膠一凝膠體系中組分的擴散在納米范圍內(nèi)，而固相反應(yīng)時組分?jǐn)U散是在微米范圍內(nèi)，因此反應(yīng)容易進(jìn)行，溫度較低； 選擇合適的條件可以制備各種新型材料。 但是， “ 溶膠－凝膠 ” 法也不可避免的存在一些問題，例如：原料金屬醇鹽成本較高；有機溶劑對人體有一定的危害性；整個溶膠一凝膠過程所需時間較長，常需要幾天或幾周；存在殘留小孔洞；存在殘留的碳；在干燥過程中會逸出氣體及有機物，并產(chǎn)生收縮。 本項目選用 “ 溶膠－凝膠 ” 法 。 江西納宇納米新材料有限公司 1萬 t/a納米硅基氧化物 建設(shè)項目可行性研究報告 18 工藝技術(shù)描述 本項目選用的 “ 溶膠－凝膠 ” 法就是將鹽酸、 水玻璃等原料 加純水在 40～ 75℃下 完成一、二級 反應(yīng)，反應(yīng)完成后經(jīng)壓濾洗滌、 脫水、干燥、表面處理等操作后得成品。 工藝流程和消耗定額 工藝流程 工藝流程概述 1)、 一級 反應(yīng) ： 將 計量好的 鹽酸、水玻璃、硫酸鈉、聚羧酸鹽、純水 加入 一級 反應(yīng)釜，攪拌。反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng) 溫度控制在 40～75℃ ，加熱方式采用蒸汽 夾套 加熱。 2)、 二級 反應(yīng) ： 將 計量好的 一級 反應(yīng) 產(chǎn)物、鹽酸、硫酸鈉加入 二級 反應(yīng)釜，攪拌。反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)溫度控制在 40～ 75℃ ，加熱方式采用蒸汽夾套加熱。 3)、 洗 滌 壓 濾 ： 二級 反應(yīng)產(chǎn)物 進(jìn)一步冷卻 、水洗 ，壓 濾 。 洗滌廢水 進(jìn)入廠污水處理池 經(jīng)處理 達(dá)標(biāo) 后排 入園區(qū)污水處理廠 。 4)、 移相脫水 、減壓蒸餾 ： 在來自上道工序物料中加入正丁醇、異丁醇進(jìn)行脫水處理 ，操作壓力為常壓，操作溫度為 90℃ 。 然后減壓蒸餾，氣相正丁醇、異丁醇經(jīng)冷凝回收套用，固料進(jìn)入下一道工序，操作壓力為 ～ ，操作溫度為 120℃ 。 5)、 干燥 粉碎 ： 將 來自上道工序物料 投入 干燥器中干燥。干燥壓力為常壓，干燥溫度為 200～ 300℃ ，干燥時間約 5～ 12hr，加熱方式采用電 加 熱。 江西納宇納米新材料有限公司 1萬 t/a納米硅基氧化物 建設(shè)項目可行性研究報告 19 物料經(jīng)干燥后進(jìn)入粉碎機粉碎。 6)、 表面處理：在 來自上道工序的 物料中加入表面處理劑進(jìn)行表面處理。操作溫度為常溫、操作壓力為常壓。 7)、 檢驗包裝：來自上道工序的物料經(jīng) 檢驗 后 包裝 入庫， 得成品。 主反應(yīng)式如下： Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl H2SiO3=SiO2+ H2O 工藝流程及物料平衡簡圖 （以生產(chǎn) 1 噸 納米硅基氧化物 為基準(zhǔn) ） ： 水玻璃 (40%)、鹽酸 (31%)、硫酸納 、 固堿 、聚羧酸鹽 、純水 65t 洗滌壓濾 移相脫水、減壓蒸餾 純水 10t 干燥粉碎 一、二級反應(yīng) 正、異丁醇各 (補充 ) 冷凝 廢水約 83t至廠區(qū)污水處理池 表面處理 檢驗包裝 成品 1t 表面處理劑 共 液 固 氣