硅微粉生产项目可行性研究报告

1 第一章 项目总论 目名称： 硅微粉生产项目 目建设地点： 某 市石拐区 目单位： 某 埃肯三维新材料有限责任公司 目业主介绍 主情况 埃肯三维新材料有限公司，系一家由挪威埃肯材料公司和 某 三维资源集团有限公司合营的企业。其法定注册地址位于中国 某某 市石拐区工业园区。埃肯集团主要业务包括铁合金、金属硅、铝、材料和航海运输。它是世界上最大的铁合金、金属硅和硅微粉的生产厂家， 40多个生产厂分布在挪威、冰岛、美国、加拿大、巴西和中国。其先进的工艺技术、科学的管理、良好的服务 和卓越的信誉使其产品长期在国际市场上立于不败之地。 埃肯集团在全球硅微粉处理领域久负盛名，是硅原料的供应商，在硅微粉产品工艺配方及应用方面拥有专有技术诀窍和丰富的经验。 织机构 董事会由四名董事组成，合资各方指定两名董事： 董事长：樊三维（中国） 副董事长： 威） 2 董事：陈平（中国） 陈卫东（中国） 董事长为公司法法定代表人。 行性研究的依据 （ 1） 某 三维资源集团有限责任公司和挪威埃肯材料公司合作经营合同。 （ 2）国家烟尘排放标准。 目提出的背景 拐区硅铁合金企业生产的情况 石拐区高载能工业园区有 35家企业生产硅铁合金产品，年生产能力达到 30万吨以上。硅铁生产过程中排放大量烟气。烟气成份主要为二氧化碳和硅微粉尘。烟气不经处理直接排放。将造成环境污染。三维公司是园区内最大的一家硅铁合金生产企业，年生产能力达到 10万吨。按照国家环保政策法规的要求，工业企业要达标排放，防止环境污染，本项目在通过对硅铁合金生产过程中的烟尘处理，实现环保和取得有价值产品的目标。 品介绍 硅微粉又称冷凝硅粉，产品呈白色粉末，主要成份为含 量占 93 98，质地细而轻，颗粒直径多数在 中直径小于 0， 0， 0，其比表面积为 25 3 35m/g。加密前假密度为 m，加密后为 m。胶结性好，不易沉降。可广泛用于建材、塑料、橡胶、树脂、制药、涂料等行业，是一种优良的工业添加剂。目前国内硅微粉产能仅为市场需求量的 50，国外市场如：美国、俄罗斯、日本、挪威等国均需大量进口。商品缺口大，远远不能满足国内外市场的需求。随着科 学技术的不断进步和产品的纳米化，硅微粉将在电子信息化、生物医药、航空航天、军事、环保能源、，化工陶瓷等方面发挥极其重要的作用，应用领域会越来越广，需求量亦会越来越大，前景广阔，蕴藏着无限商机。 硅微粉渗入水泥混凝土后能很好地填充于水泥空隙之中，使浆体更微密，另外它还与游离的 H)2结合，形成稳定的硅酸钙水化物 水化物凝胶强度高于H)2晶体，主要表现在（ 1）增加强度。使混凝土抗压、抗折强度大大增加，渗入 5硅粉，抗压强度可提高10抗折强度提高 10%以 上，（ 2）增加致密度。抗渗性能提高 5化能力提高 4倍以上。（ 3）抗冻性：硅微粉混凝土在经过 300对弹性模量降低 10而普通混凝土通过 25对弹性模量降低为 30（ 4）早强性：硅微粉混凝土使诱导期缩短，具有早强的特性；（ 5）抗冲磨、控空蚀性：硅微粉 4 混凝土比普通混凝土抗冲磨能力提高 空蚀能力提高 3 目研究范围 1、产品方案 2、工艺流程 3、成本及投资 4、经济评价及环境评价 究结论 1、本项目正常 生产后可生产硅微粉 20000吨。 2、生产采用世界上较为先进的生产工艺技术，主要采用挪威埃肯干法除尘加密工艺。 3、本项目总投资为 571万元。 4、本项目年利润为 722万元，投资回收期为 2年。 5、本项目除尘率达 99%，有较好的环保效益。 第二章 项目实施地基本情况 拐区基本情况 石拐区地处阴山山脉，大青山西段，是 某 自治区 某 市的一个市辖区，距 某 市区 38 公里，与 某 市九原区、土右旗、固阳县毗邻。全区总面积 619平方公里，辖一乡一镇，五个街道办事处，总人口 人，其中城镇人口 人，农 5 村人口 市从业人员 2万多人。 石拐区群山环抱，河道纵横，景色优美、气候宜人。蕴藏着丰富的矿产资源，煤炭探明储量 种齐全，煤质优良。此外还有硬质粘土、石墨、石灰石、白云石等非金属矿藏。全区耕地面积近 3万亩，草场面积 30万亩。石拐区旅游景点主要有全国三大藏传佛教寺庙之一五当召，战国赵长城遗址、五当召敖包山、根皮召遗址，根皮沟原始森林、马鞍山、石门山。 石拐区交通便利，通讯发达， 38公里包石柏油公路与 某 相通，铁路与京包、包兰铁路相联， 22公里的包五柏油公路直达五当召。电信业实现了光缆化，数字化，可 直接与 230个国家、地区通讯，移动通讯实现全国漫游。 石拐区成立于二十世纪五十年代。是伴随着 某 矿务局的成立，大规模开采石拐煤田而发展起来的。近半个世纪以来，石拐区的主导产业一直是煤炭开采业， 2001年以来，石拐区着力调整产业结构，加大招商引资力度，大力发展石拐区高载能工业园区。 从 2001 年开始，石拐区着力进行产业结构调整，大力发展高载能工业。到目前为止，石拐区高载能工业园区已经成为国内较有影响的高载能产品产销基地。石拐区高载能工业园区分两个园区，一号园区入驻企业 9 户，建成 11 万千 6 瓦变电 站一座，设计生产规模为硅铁类产品 3万吨，电石 14万吨。二号园区建成 22万伏 60万千瓦输变电站。其中一家生产粗铜，设计生产能力 2 万吨，其余 35 家是硅铁、金属硅、硅钙等硅系列产品，装机负荷总计 49 万千瓦，形成生产能力近 40万吨， 2003年 12月陆续投产。 第三章 硅微粉开发的背景 目前世界上约有 20 多个国家生产工业硅，总产量约 100万吨。国外工业硅生产的特点是电炉容量大、机械化自动化水平高、绝大部分电炉的烟气均进行了净化处理、而我国的工业硅电炉不但电炉容量小、机械化自动化水平低，而且95以上的电炉烟气目前均未作处理，电炉烟气直接排入大气，超标排放。 国外硅微粉加工情况 国外工业硅电炉容量均很大；一般均在 20000 炉容量最大的工业硅电炉为南非冶炼公司的 48000 炉的机械化、自动化水平均很高、电炉烟气进行了治理、据有关资料介绍，国外 70 年代以来建设投产的工业硅电炉均设有烟气净化装置。 国外工业硅电炉烟气治理曾进行了多种方法的试验，进 7 行了湿法、干法和电除尘等多种方法、现简单介绍如下： （ 1）前苏联 全苏铝镁设计研究院于 1966年为该国某 工业硅厂设计并建成了工业硅电炉净化装置 泡沫除尘装置，但除尘效率仅为 55 60随后又进行了研制，提出了伊特尔一文丘里型紊流洗涤器和泡沫除尘器两段湿法净化系统，但都未能很好的收集烟气中的硅微粉。 根据对 5500 业硅电炉运行测试结果为烟气排出温度为 130，烟气含尘量为 2g 段气体净化装置除尘效率大于 85%。净化后烟气含尘量为 0. 214 0.3 g 台工业硅电炉每年回收微硅粉 10500吨。 另外，还在 16500 业硅电炉上设计了布袋除尘净化装置。其中包括烟气冷却 系统、布袋收尘系统和排烟机等。过滤前烟气温度为 100 180C，烟气含尘 g 尘效率 97 98；布袋寿命 7 8个月。 （ 2） 日本 日本原 11 台工业硅电炉中有 9台设有布袋除尘器。日本电工株式会社工业硅电炉除尘系统的流程如下图 1。 该流程进入布袋收尘器的烟气温度为 250，布袋材质为耐高温玻璃纤维，收尘效率为 99 （图 1） 8 日本工业硅电炉烟气净化流程图 内工业硅电炉烟气处理和硅微粉收集情况 我国国内工业硅电炉其容量大都在 3200 300 几年有向 8000 12500 别厂家已建立了 25000 大部分电炉未对电炉烟气进行治理。但迫于国家环保政策的要求，均在积极想办法对电炉烟气进行治理。 据不完全统计，目前工业硅电炉设有烟气净化装置的厂家有青海民和镁厂、吉林翔豪实业股份有限公司和辽宁晶峰硅业公司等厂家。运行的实践表明净化装置效果很好；它不但使电炉烟气排放完全达到了国家规定的排放标准，而且还收集一定量的硅微粉，具有很好的经济效益。 第四章 硅微粉市场分析及前景 电炉烟气 收尘管道 烟气冷却塔 风 机 布袋收尘器 料 仓 微硅粉 9 硅作为半导体基础原料，无 论在过去、现在还是未来的电子与科技发展中，都曾经、正在并且也必将发挥着越来越重要的基础作用，特别是当今 传统的硅原料的生产与供应提出了更大、更高的要求，这就是高纯和超纯硅原料的生产与供应。 二氧化硅作为硅原料的核心原料在硅原料的生产与供应中起者不可替代的重要基础作用。它所具有的独特的物理、化学特性，使得其在航空、航天、电子、机械以及当今飞速发展的 别是其内在分子链结构、晶体形状和晶格变化规律，使其具有的耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀、压电效应、谐振效应 以及其独特的光学特性，使得其在许多高科技产品中发挥着越来越重要的作用，如： 计算机芯片，光导纤维，电子产业的谐振器，新型电光源，高绝缘的封接材料，航空航天仪器，军工技术产品，特种光学玻璃，化学分析仪器等等，都离不开这些基础原料。 值得说明的是，虽然二氧化硅资源在储量上不是问题，但作为 纯度、分子链结构以及其晶格变化规律等多方面仍然成为硅原料生产与供应的主要矛盾和焦点。从某种意义上说，其纯度和稳定性已经严重影响和制约了 此，一些天然水晶和人工合成二氧化硅已经成为当今 由于 10 天然水晶资源少且纯度不稳定，人工合成的二氧化硅成本居高不下，特别是其晶形结构仍然受到生产技术的制约，使得业在产品质量的提高和技术创新上受到了一定的制约和限制。因此，综合利用工业硅、硅铁企业排出的硅微粉具有十分重要的意义。 硅微粉市场前景预测：超细、超纯和表面改性后的硅微粉是电子信息产业、国防尖端领域必不可少的原材料，我国电路块产品耗用熔融型硅微粉， 2005年可达到 1万吨， 2010有可能超过 30万吨，目前国内硅微粉生产规模小，设备和技术相对落后，结 晶型微粉年产量约万吨，熔融型微粉尚未真正进入市场，市场潜力巨大。 高新技术的发展离不开新材料的研制和开发。它们是各种尖端技术开发和新型元器件制造的物质基础。作为硅质材料， 20世纪 40年代以来，二氧化硅和硅质半导体材料已经开创了微电子技术欣欣向荣、蓬勃发展的辉煌历程。 21世纪，硅质材料将向着超微颗粒方向发展，在科技进步中将发挥更大的作用。 1、在微电子产品方面 微电子产品是电子信息产业的基础，无论是全球还是我国，微电子产品市场都在高速发展。据报道，全球微电子产品的产值 1994年为 1450亿美元，电路块数大 于 1600亿块，并以高于 10%的速度发展，预计到 2010年，微电子产品的 11 产值将突破 1万亿美元。我国微电子产品的发展速度远远高于全球平均速度，按国家“十五”计划纲要， 2005年将增至100亿块。到 2010年将达到 800亿块。微电子产品的发展，将大大增加对塑封材料的需求，也大大增加了对熔融型硅微粉的需求量。按 1999年我国电路块需求量 150亿块计，熔融型硅微粉的年需求量就达 7万吨左右，按专家预测，到 2005年，国内熔融型硅微粉的需求量将达到 15万吨， 2010年有可能超过 30万吨。 2、在电工产品方面 随着全国电 网改造和干式化的发展，将大大增加对塑封材料的需求，从而增加对结晶型硅微粉的需求，预计年需求量将超过 70万吨。 3、在熔融石英陶瓷方面 熔融石英陶瓷应用涉及到宇宙飞船、火箭、导弹、雷达、原子能、电子、钢铁、炼焦、有色金属、玻璃等工业领域。 据专家预测，熔融石英在冶金行业年需求量为 玻璃行业年需求量为 陶瓷窑具上年需求量为 建材陶瓷大砖上年需求量为 计年需求量为 3万吨。 在熔模铸造、塑料橡胶及涂料油漆方面应用广泛，市场前景广阔。 第五章 项目建设的必要性 12 合利用的要求 在硅铁生产中硅石和炭质还原剂在电炉高温反应区进行反应；硅石中的 i 同时生成 些气体经料层逸出时大部分的 称微硅粉）、另外，炉料中的其他一些微粒和反应产物部分也随进入的空气一起构成烟气，排出炉外。电炉每生产一吨工业硅约产生 2300 2500实际烟气量和成份则随着电炉烟罩的高低；进入烟气内空气量的多少及电炉负荷的大小而不同。 随着电 炉烟气的排出；所生成的微硅粉也随之排出。每生产一吨工业硅理论上消耗 工业硅单耗 有 500多公斤 去各工序损失；随烟气排走的 450公斤。根据石拐区某工业硅厂 6300 气含尘量为 其烟气量和电炉工业硅产量核实为 456公斤，基本上与上述相符。 按烟气含尘量 样的含尘量是国家规定的小于 200 然是国家环保规定所不允许的。 另外，微 硅粉又称冷凝硅粉，是一种优良高效的工业添加剂，被广泛应用于建筑、建材、冶金和高级保温材料中。 13 用微硅粉和水泥配制的混合砂浆，能节约水泥 30，强度提高 50、用高硅微粉还可能配制成硅酸钾肥以及熔点高、热温性能好的耐火材料。 综上所述，对电炉烟气进行治理，不但克服了工业硅生产烟气含尘的超标排放，而且还可以取得可观的经济效益，达到了变废为宝，综合利用的目的。 因此，对工业硅电炉烟气进行治理是一种利国利民的好措施，也是十分必要的。 合国家产业政策要求 按照国务院批转国家 经贸委等部门关于进一步开展资源综合利用意见的通知（国发 199636号）的要求，对三维资源有限公司制造硅铁过程中排放的烟气进行综合利用，完全符合国家产业政策，有助于石拐区延长硅铁产业链，发展循环经济的必要要求，实现可持续发展战略，构建和谐社会。 2004年 1月 7日，神华 某 矿业公司移交石拐区政府企业办社会人员 1029人，近期将还有 400多人移交石拐区政府，包括涉及的家属共 6500人，给石拐区地方财政造成了极大的压力，资金缺口将进一步加大。中外合资 某 埃肯三维新材料有限公司硅 微粉生产项目的建成，将解决一部分下岗工人的就业问题。 14 第六章 工艺流程 法净化除尘 湿法净化适应于含尘物质或气体易溶于水或具有一定重量易于沉降过滤的含尘气体。而工业硅电炉烟气中的微硅粉粒度很细，直径为 重小（ 0.2 t 湿性极差，胶结性能好，不易沉降、实际的收尘实践证明不适于采有湿法除尘。 6. 除尘 电收尘也是气体净化的很好的方法。它是以电力直接作用于悬浮粒子上而使粒子与气体分离，此种方法消耗能量小，除尘效 率可达 90 99%，但它只能处理比电阻小于 2 * 10欧厘米，粒度在 1 200 微米的烟尘。而微硅粉的比电阻大约 5*10欧厘米，粒度为 0. 01 此，不适于用电除尘。在二十世纪 70 年代抚顺铝厂 105 分厂在一台 6300由于除尘效率低等原因而不得不取消。因此，本项目不采用此方法。 法流程 15 根据工业硅电炉烟尘的性质和国际各厂家运行实践证明，采用干法流程是较适宜的、但由于电炉烟罩的高低不同，采用的设备有所不同。 对于矮烟罩的工业硅电炉，由于烟罩内 温度较高，采用掺冷风冷却极为不利。因此，必须在电炉内安装余热锅炉，这样不但可以把烟气温度降下来；而且还可以生产高温蒸汽，达到了余热利用的目的。 对于高烟罩的工业硅电炉，由于出烟罩的温度一般在厂170 200，经烟道和预除尘器后进风机和布袋除尘器的温度一般在 100左右，布袋除尘器完全可以承受、运行平稳；效果良好。 由于微硅粉轻而附着力强；隔热性好，在余热锅炉运行一段时间后，在余热锅炉的水管上附着很厚的一层微硅粉，这些微硅粉很难清除掉，这样直接影响了余热锅炉的热效率。如果余热锅 炉不能正常工作，直接破坏了炉内的热平衡，造成电炉各项技经指标变坏，出炉烟气温度过高，直接影响了烟气除尘因此，本项目采用高烟罩和挪威埃肯公司净化流程，即如下流程图 2： （图 2） 烟 道 电炉烟气 预除尘器 风 机 16 挪威埃肯公司电炉烟气净化回收工艺流程图 该流程具有以下几个特点： （ 1）采用干法处理方案； （ 2）可以根据市场需求生产加密微硅粉和非加密微硅粉； （ 3）过滤袋材质使用了 料；开创了表面过滤新技术；使用温度可达 260，阻力小、寿命长（使用寿命可达 6 10年），除尘效率高； （ 4）整个过程 由计算机控制、监测和报警。 1布袋除尘器 17 该设备为正压净化过滤反吸清洗式袋式除尘器，系引进挪威埃肯公司技术制造而成，总控化过滤面积为 11000平方米，除尘器分成 10 个隔室，每个隔室底部均设有船形储灰仓，含尘烟气从灰仓侧上部装有阀门控制的进风口进入灰仓，并经灰仓上部花板及滤袋进行正压净化过滤，滤后纯净气体透过滤袋排空。由于烟气中的粉尘在滤袋内表面不断的被吸附，导致滤袋阻力逐渐上升，当达到一定数值时，滤袋需要清洗，此时灰仓进风口阀门关闭，烟尘停止进入，同时吸风口打开，在反吸风机的作 用下，空气从滤袋外侧进入滤袋，滤袋内侧的粉尘在气流的作用下落入灰仓中，实现了滤袋的清洗过程。滤袋清洗工作完成后，烟气进风口阀门重新打开，同时吸风口关闭，完成了一个过滤清洗周期。 10个隔室周而复始的进行，保证了布袋除尘器的正常工作。 除尘器所用滤袋为圆柱形，直径 10米 ，数量 1200 条，是美国戈尔公司在全球独一无二的专利产品。该滤袋材质是一种经过特殊处理的玻璃纤维，纤维内表面覆有一层膨化的聚四氟乙烯（ 膜，这层薄膜既可有效的过滤粉尘，又防止了粉尘渗透到纤维中，因此具有良好的气布比，压 降仅为普通玻纤袋的三分之一，滤袋寿命却是普通玻纤袋的 2 4 倍，可达 6 10 年，是一种理想的净化过滤材料。电炉烟气经过该滤袋净化过滤后的排放浓度小于20mg/尘效率达到了 99%。 18 加密装置是挪威埃肯公司除尘净化系统的核心技术之一，该装置的主要功能是对回收微硅粉进行增密。灰仓中的硅微粉象香烟灰一样轻，其密度仅为 动性差，包装、运输困难，通过加密装置加密后，硅微粉的密度最高可达 粉呈球状颗粒，流动性好，不仅易于包装、储存，而且因密度的增加节 约了包装和运输费用开支。 除尘器 预除尘器也是引进挪威埃肯公司技术经自行改进加工而制成，为一柱形筒状结构，其中上半部分又分为主筒和副筒两部分，烟气从上部主筒高速旋流进入，粗大颗粒进入副筒二次旋流沉积收集，被提纯后的烟气经器体下部送至风机入口并以正压方式进入布袋除尘器。预除尘器因其结构上的改进优化，使得烟气中的粗大颗粒祛除的更为彻底，显著提高了硅微粉的品质，从而保证了公司的副产品 ?硅微粉的质量位居同行业之首。 挪威埃肯公司在烟气净化除尘和加密系统中采用了先进的计算 机控制技术，该技术是世界上最先进的专有技术之一，堪称该领域计算机应用之杰作。整个系统采用计算机加可编程序控制器的方式进行监控，设备运行自动化程度高。计算机全过程监测系统所有设备的运行状况，如系统的压 19 差、烟气温度、除尘器的正压工作和反吸清洗状态，加密装置的料仓料位、主风机功率等，这些参数均可在计算机显示器上以形象的工艺流程图显示出来，人机界面好。系统还设有手动操作功能，便定期检查时使用。如下工艺流程图 3： （图 3）： 第七章 生产目标 20 使用埃肯公司的专有技术和先进的工艺及埃肯公司先进的管理 和营销方法，公司将会从事对排放的微硅粉进行加密和处理，并对微硅粉产品进行销售。公司的产品将符合国际标准，公司的最终目标是将废的微硅粉转换为有用的物质以保护环境，使双方能获得满意的经济利益。 合资公司开始正常运作以后，合资公司意欲达到以下大致的产品处产量，目标可由董事会不时调整（所有的数字以吨为单位） 第一年 第二年 第三年 第四年 第五年 10000 20000 20000 20000 20000 第八章 引进国外技术 进国外技术条件 埃肯公司将与三维公司签订有关专有技术和技术单独的技术服 务协议或技术转让协议，将显著提高国内外现在产品的质量。专有技术和技术能够进一步确保公司所生产的产品能够符合投资者和客户的质量标准，并且发展和维持在中国市场出于领先地位的产品性能，并最终满足出口市场的需求。 训 由于该项目将从国外引进先进的技术与工艺，该先进技 21 术与工艺要求工作人员精通该技术技巧并严格采用科学管理以便他们能达到最高效率。因此，对工作人员实施培训是至关重要的。重要的技术和管理人员以及核心操作工作和维护人员将在埃肯公司领导下在中国进行技术培训。 第九章 财务分析及评价 目总投资 估算 项目的总投资包括土地费用、前期工程费用、建设配套费、建筑安装工程费用、室外工程费、建设监理费、建设单位管理费、预备费以及建设期贷款利息等项。 A、土地和房屋 本项目占地 12000 平方米，由三维资源材料有限公司在某 和棋盘井的场地的土地使用权提供给公司使用，公司每年以公司产品年产量每吨人民币 4元向三维资源材料有限公司作了补偿，提供 30年，年均为 B、前期工程费用包括工程设计费、前期工程咨询费，建设配套费用包括市政设施配套费、消防设施配套费、质量监督费、劳保统筹基金、“结建”人防工程押金、排污 费、环卫费、水增容费、电力增容工程费等。按总投资的 10%取费，合计 C、预备费 22 由于项目开发的可预见性较强，预备费按总投资的 10%计提，合计： D、建设期利息 按本项目建设期一年，贷款额 170万元，年贷款利率 5%计算，利息总额为 E、设备费 项目采用世界先进的挪威埃肯公司的烟气回收装置，价值为 286万元，占投资的 50%。 F、设备安装费 设备安装费按 7%计提，共计 G、流动资金 铺底流动资金共计 总投资的 20%。 H、项目总投资估算 综 合以上项目费用，本项目总投资估算为 571万元。 根据财务现金流量计算的各项经济评价指标如下： 单位：（万元） 序号 内容 2005 年 2006 年 2007 年 2008 年 1 产量（吨） 10000 20000 20000 20000 2 销售收入 2316 4632 4632 4632 3 生产成本 工资 5 5 管理费用 65 90 90 90 6 销售费用 1214 2380 2380 2380 7 其他 总成本 2100 4073 4083 4087 9 销售税金及附加 10 营业利润 216 559 849 845 23 财务状况表 单位： （万元） 年份 2005 年 2006 年 2007 年 2008 年 销售收入 2316 43632 4632 4632 总资产 负债 100 200 200 200 净利润