【導讀】工程名稱：九里山6000t/a超重法納米碳酸鈣

　　

【正文】 大量推廣應(yīng)用。 在橡膠工業(yè)中的應(yīng)用 碳酸鈣是橡膠工業(yè)中用量很大的填料，橡膠工業(yè)也是納米碳酸鈣的主要應(yīng)用市場之一，在日本占納米碳酸鈣市場銷量的 ％。碳酸鈣大量填充在橡膠制品中，可以增加產(chǎn)品的體積，從而節(jié)約昂貴的天然橡膠及合成橡膠，降低橡膠制品的成本。應(yīng)用納米碳酸鈣作為橡膠補強劑，使得橡膠易混煉、易分散、易混合，橡 膠壓邊柔軟，其硫化膠伸長率、抗撕裂性能、抗壓縮變形和耐屈擾性能，都比添加一般碳酸鈣的橡膠制品高。納米碳酸鈣其主要性能指標均超過半補強碳黑，可取代白碳黑、立德粉，具有良好的經(jīng)濟效益。 在其他行業(yè)中的應(yīng)用 納米碳酸鈣產(chǎn)品用于食品、飼料工業(yè)中，可作為補鈣劑，增加活性鈣九里山 6000t/a 超重法納米碳酸鈣生產(chǎn)線建設(shè)工程可行性研究報告 19 河南建筑材料研究設(shè)計院 含量。用于化妝品中，由于其純度高，白度好，粒度細，可以替代鈦白粉。 市場前景 國家經(jīng)貿(mào)委于 2020 年發(fā)布的《近期工業(yè)行業(yè)發(fā)展導向》中提出，今后中國將加強納米材料應(yīng)用開發(fā)，盡快成為世界納米生產(chǎn)和應(yīng)用的大國和強國。企業(yè)的努 力和政策的導向，都為把中國打造成為納米碳酸鈣制造與應(yīng)用強國提供了可能。 目前，碳酸鈣行業(yè)總生產(chǎn)能力達 400 萬 t／ a，其中，沉淀碳酸鈣 300萬 t／年，重質(zhì)碳酸鈣 100 萬 t／年。每個省市區(qū)都有沉淀碳酸鈣生產(chǎn)廠家。但統(tǒng)計結(jié)果顯示，具有一定技術(shù)附加值的沉淀碳酸鈣在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中僅占％，而高附加值的品種更是鳳毛麟角，不足總產(chǎn)量的 5％。近年來，工程技術(shù)的發(fā)展，推動著碳酸鈣產(chǎn)品向?qū)I(yè)化、精細化和高附加值方向發(fā)展，大大拓展了納米碳酸鈣應(yīng)用領(lǐng)域，也為納米碳酸鈣行業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了新的市場機遇。 據(jù)有關(guān)預測，未來幾年間，納米碳酸鈣 在發(fā)達國家的消費量將以年均10％的速度增長， 2020 年消費量將達到 70 萬 t 以上。在國內(nèi)市場上，僅在化工建材行業(yè)，隨著中國化學建材質(zhì)量新標準的實施，塑料管材、塑鋼門窗等塑料制品對強度等性能的要求將大大提高，對納米碳酸鈣的需求也將迅速增長。 納米碳酸鈣在中國產(chǎn)業(yè)化后，應(yīng)用市場有了進一步拓寬，每年進口近10 萬 t（包括納米、亞納米）碳酸鈣產(chǎn)品， 30％用于橡膠制品， 30％用于塑料制品， 20％用于造紙， 20％用于涂料及其他制品。這一消耗比例與國際消費基本相當。由于我國納米碳酸鈣產(chǎn)業(yè)化速度尚未跟上，所以限制了其應(yīng)用范圍， 同時又表現(xiàn)為進口呈上升趨勢。近幾年我國進口納米碳酸鈣以超過 20％的速度增長，預計到 2020 年納米碳酸鈣國內(nèi)需求量將超過 30 萬t，其中納米級碳酸鈣還需要進口約 8～ 10 萬 t。隨著我國對橡膠、塑料、造紙、涂料、油墨等行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高，普通碳酸鈣的市場將逐九里山 6000t/a 超重法納米碳酸鈣生產(chǎn)線建設(shè)工程可行性研究報告 河南建筑材料研究設(shè)計院 20 步萎縮，納米碳酸鈣消費市場將會快速增長。 市場分析結(jié)論 綜上所述，納米碳酸鈣不僅現(xiàn)在屬于短缺產(chǎn)品， 而且隨著 其 產(chǎn)品質(zhì)量的提高，生產(chǎn)成本的不斷下降，新的應(yīng)用領(lǐng)域的開拓， 未來將 具有更為廣闊的市場 空間。 因此，本項目的產(chǎn)品有著較為廣闊的市場前景，結(jié)合九里山 鄉(xiāng)豐富的資源優(yōu)勢、便利的交通運輸條件、良好的投資環(huán)境，該項目的建設(shè)是非常必要的。 九里山 6000t/a 超重法納米碳酸鈣生產(chǎn)線建設(shè)工程可行性研究報告 21 河南建筑材料研究設(shè)計院 3. 石灰石資源 概況 石灰石采自于兩處礦山，即回頭山水泥灰?guī)r礦和交口水泥灰?guī)r礦。 回頭山水泥灰?guī)r礦區(qū)由河南省地礦局地質(zhì)二隊于 1984年 6月完成礦區(qū)詳細勘探地質(zhì)工作，河南省礦產(chǎn)儲量委員會于 1986 年 5 月以“豫儲字 1986（ 06）號”文審查批準（見附件）。 交口水泥灰?guī)r礦區(qū)由河南省地礦局地質(zhì)二隊于 1987年 2月完成了礦區(qū)詳細勘探地質(zhì)工作，河南省礦產(chǎn)儲量委員會于 1987 年 5 月以“豫儲決字（ 1987） 07 號”文審查批準（見附件）。 礦山交通位置 回頭山水泥灰?guī)r礦位于河南省焦作市修武縣方莊鄉(xiāng)與岸上鄉(xiāng)交界處。西南至焦作市中心 25km，距項目所在地約 8km，交通方便。 交口水泥灰?guī)r礦區(qū)位于焦作市北約 6km 的交口村北，市區(qū)有公路直達礦區(qū)，交通方便。礦區(qū)處在太行山南麓的低山丘陵區(qū)，東南至焦作市約 3km，距項目所地在約 10km。 礦山儲量情況 回頭山礦區(qū)： 報告提交表內(nèi)水泥灰?guī)r儲量： B級 萬 t。 C 級 萬 t。 D 級 萬 t， B+C+D 級 14154 萬 t。 交口礦區(qū)： 九里山 6000t/a 超重法納米碳酸鈣生產(chǎn)線建設(shè)工程可行性研究報告 河南建筑材料研究設(shè)計院 22 報告提交表內(nèi)水泥灰?guī)r儲量： B級 1480 萬 t， C級 t， D級 萬 t。 B+C+D 級為 萬 t。 初步考慮采用回頭山石灰石礦，由于年用礦石量不足一萬 t，可精選采礦點，確保礦石 CaCO3 含量≥ 97％，以滿足生產(chǎn)納米碳酸鈣對礦石品位的要求。 采用民采民運汽車進廠。 九里山 6000t/a 超重法納米碳酸鈣生產(chǎn)線建設(shè)工程可行性研究報告 23 河南建筑材料研究設(shè)計院 4. 生產(chǎn)工藝 工藝設(shè)計原則 基本設(shè)計原則是：生產(chǎn)可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理。 （ 1） 生產(chǎn)可靠：工程設(shè)計在吸取國內(nèi)外設(shè)計及生產(chǎn)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，從工藝布置、設(shè)備選型到原燃料的處理上認真推敲 ，以保證生產(chǎn)線較高的運轉(zhuǎn)率，實現(xiàn)按期投產(chǎn)，短期內(nèi)達標達產(chǎn)。 （ 2） 技術(shù)先進：主要工藝技術(shù)及裝備采用中國國內(nèi)成熟先進的技術(shù)和裝備。 （ 3） 經(jīng)濟合理：在工藝選型、總圖布置、結(jié)構(gòu)形式的選擇上精心優(yōu)化，降低土建投資份額。 工藝設(shè)計條件 （ 1） 本工程擬建一條 6000t/a 超重法納米碳酸鈣生產(chǎn)線，年產(chǎn) 15～ 30nm納米碳酸鈣 6000t。 （ 2） 原、燃料及成品運輸方式： 石灰石 ：塊狀，汽車運輸進廠 焦碳：塊狀，汽車運輸進廠 納米碳酸鈣：粉狀，袋裝汽車運輸出廠 （ 3）燃料焦碳熱值： 。 （ 4）碳 化系統(tǒng)年運轉(zhuǎn)天數(shù)： 333 天， 8000 小時。 物料平衡表 根據(jù)同類生產(chǎn)線生產(chǎn)實際情況物料消耗定額見表 4－ 1 九里山 6000t/a 超重法納米碳酸鈣生產(chǎn)線建設(shè)工程可行性研究報告 河南建筑材料研究設(shè)計院 24 表 4－ 1 物料消耗定額表 序號 項目 消耗指標 年消耗量 1 石灰石 2 焦碳 3 表面活化劑 4 納米碳酸鈣 1t/t 6000t 5 蒸汽（ ） 4t/t 24000t 6 電 600Kwh/t 360 萬 kwh 7 水 物料平衡表見表 4－ 2 表 4－ 2 物料平衡表 序號 項目 消耗指標t/t 消耗量 (干基 )t 小時 日 月 年 1 石灰石 756 8400t 2 焦碳 540t 3 表面活化劑 480t 4 納米碳酸鈣 1 18 540 6000t 各種物料存儲方式 、儲 存量 及儲期 各種物料的儲存方式、儲存量及儲存期見表 4－ 3 表 43 各種物料的儲存方式、儲存量及儲存期 序號 物料名稱 儲存方式 規(guī)格 (m) 數(shù)量 儲量 (t) 儲期 (d) 備注 1 石灰石 堆棚 1224 1 350 配料倉 1 63 2 焦碳 堆棚 1212 1 100 配料倉 1 3 納米碳酸鈣 儲倉 φ 5 1 90 5 站臺 1 126 7 九里山 6000t/a 超重法納米碳酸鈣生產(chǎn)線建設(shè)工程可行性研究報告 25 河南建筑材料研究設(shè)計院 主要生產(chǎn)車間設(shè)備能力及工作制度 主要生產(chǎn)車間設(shè)備生產(chǎn)能力及工作制度見表 4－ 4 表 4－ 4 主要生產(chǎn)車間設(shè)備生產(chǎn)能力及工作制度 序號 車間名稱 設(shè)備名稱 型號 規(guī)格 性能 數(shù)量 工作制度(d/w)179。(h/d) 運轉(zhuǎn)時間(h/d) 年利用率(%) 1 煅燒凈化 立式石灰窯 有效容積 50m3，平均投石量： 35 t/d。 1 7179。 24 24 70 2 消化 消化反應(yīng)器 12m3石灰乳 /h 1 7179。 24 24 70 3 碳化改性 超重力碳化反應(yīng)器 BHG9903W型 3000t/a 2 7179。 24 24 91 4 干燥包裝 壓榨式過濾機 150m2 1 7179。 24 24 76 二級干燥器 179。 24 24 76 包裝機 2t/h 1 5179。 12 12 主要設(shè)備選型 石灰窯 采用機械化石灰窯，有效容積： 50m3，平均投石量： 35 t/d。 消化反應(yīng)器 消化反應(yīng)器或稱消化機，普遍應(yīng)用于濕法消化石灰。消化機具有機械化程度高，產(chǎn)量大，環(huán)境污染小等特點，適合于本工藝要求。本設(shè)計采用后端出料的消化機一臺，生產(chǎn)能力： 12m3石灰乳 /h。 碳化反應(yīng)器 本設(shè)計采用的碳化反應(yīng)器為北京化工大學的專利產(chǎn)品 — 超重力反應(yīng)器，該反應(yīng)器由外腔和轉(zhuǎn)子組成，轉(zhuǎn)子內(nèi)為填料床，在電機的驅(qū)動下轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，氣體和液體在超重力反應(yīng)器中混合反應(yīng)。本設(shè)計采用碳化反應(yīng)九里山 6000t/a 超重法納米碳酸鈣生產(chǎn)線建設(shè)工程可行性研究報告 河南建筑材料研究設(shè)計院 26 器兩臺，型號： BHG9903W,液體流量： 250m3/h，氣體流量： 1500m3/h,電機功率： P=75kw。 壓榨式壓濾機 由于反應(yīng)漿液中固體碳酸鈣不僅顆粒粒度細，而且濃度低，不易沉降。根據(jù)目前碳酸鈣生產(chǎn)廠的實際操作經(jīng)驗，壓榨式壓濾機是用于輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)的理想分離設(shè)備。本裝置擬采用箱式明流自動卸料的壓榨式隔膜壓濾機，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、輔助設(shè)備少、動力消耗低等優(yōu)點。同時，過濾推動力大，特別是具有壓榨功能，所得到的濾餅因含水量低，減少了干燥過程的能耗。本設(shè)計采用一臺壓榨式過濾機，過濾面積 F＝ 150m2。 干燥器 一級干燥器 采用雙軸槳式干燥機，型號： SK型 ,處理能力： Q=(干基 )主軸功率： N=55kw。 二級干燥器 采用一臺微粉干燥機，該機是集干燥、破碎、分級為一體的多功能干燥機。處理能力： Q=(干基 )。攪拌機功率： N=37kw。分級機功率： N=。 包裝機 輕質(zhì)粉料易搭拱、易吸濕結(jié)塊。輕質(zhì)粉包裝機采用強迫給料方式，使物料在衡器中不滯留；裝袋過程采用緩釋技術(shù)抑制粉塵的發(fā)生，且備有吸塵口，及時吸除粉塵 ，即保證稱量的準確度，又保護了操作環(huán)境。 工藝流程簡介 納米碳酸鈣的生產(chǎn)是將精選的石灰石礦石煅燒，得到氧化鈣和窯氣。九里山 6000t/a 超重法納米碳酸鈣生產(chǎn)線建設(shè)工程可行性研究報告 27 河南建筑材料研究設(shè)計院 使氧化鈣消化，并將得到的懸乳狀氫氧化鈣在高剪力作用下粉碎，經(jīng)多級懸液分離除去顆粒及雜質(zhì)，得到一定濃度的氫氧化鈣懸乳液。通入凈化后的窯氣（ CO2），加