年产10000吨硅线石耐火材料可行性研究报告

年产10000吨硅线石耐火材料可行性研究报告内容摘要：

生产需求。 但由于各地域、地质、地理位置不同，原矿的生成过程不同，原矿所含矿物的物相及其它微量元素和含量的多少不同，从而不能用统一格式的生产工艺技术和流程来进行大工业规模化生产。 且传统工艺使用酸洗法除铁、除杂，在生产过程中既难操作，又增加成本，同时，所排出的废水、废料污染环境。 我省虽已建有几个厂家如：镇平县的二龙硅线石厂、西峡县的重阳硅线石厂、某县的硅线石总厂、通途硅线石厂、郑州中原硅线石厂，都因工艺、技术不过关、生产不出符合国标产品，而相继停产至今。 致使投资浪费、丰富的“硅线石”资源闲置，我省乃至全国所 用“硅线石精矿粉”依赖于进口或从外省购入。 因此扩大硅线石生产规模是十分必要的。 随着世界航天、核工业、冶金、建材等行业的迅猛发展，优质高效的耐火材料对“硅线石精矿粉”已达到了依赖程度，其它材料不可替代，致使“硅线石精矿粉”的年需求量在逐年猛增。 世界各地的同行业都在提高产品回收率、降低成本、增加产量、提高产品品位，降低 Fe2O3含量及其它微量元素含量。 特别是“硅线石精矿粉”在冶金行业一次性浇注料的试验成功 23 和不定型耐火材料的应用，将导致“硅线石精矿粉”在市场上出现求大于供的局面。 据统计，全国每年需“硅线石精矿粉 ”60000 吨，而我国现在的生产能力只有 15000 吨左右。 因此，“硅线石精矿粉规模化生产”发展趋势有着良好的发展前景。 二、目前的技术开发情况 目前世界上“硅线石精矿粉”的生产技术，美国处于领先地位，精矿含硅线石 95%以上，矿物回收率 90%以上。 而我国厂家大部分依靠省 857 研究所（现国土资源厅、地质矿产综合利用研究所）的碱式浮选小试技术和西安冶金建材研究所的酸式浮选小试技术，没有成熟的规模化生产技术。 精矿回收率只能达到 56%以上，矿物回收率只能达到 75%以上，且传统工艺要经过酸处理，才能把 Fe2O3降低到 %以下。 产量低、成本高，制约着我国的矿物综合利用和企业发展。 我院致力于“硅线石精矿粉”的生产、研究和应用，综合分析矿物资源物相及伴生物存在状况，利用磁选、化选、重选相结合的方法，大胆地改造原省地矿研究所设计工艺及流程。 已投资 400 万元在一边生产一边研究的同时，通过模拟生产变换各工艺流程的控制指标，改进浮选药剂，使规模化生产技术水平有所提高。 目前，某耐火材料有限公司可达到年生产 3000吨“硅线石精矿粉”，产品矿物回收率 85%以上，产品合格率 100%的生产技术水平。 但由于该企业一次性投入资金太多，又通过工 艺、技术实验这一成熟过程，使企业目前流动资金紧缺，导 24 致企业处于半停产状态，急需解决流动资金问题。 三、现有规模和市场形势及国家产业技术政策 目前，世界上生产“硅线石”的国家只有美国、南非、澳大利亚和我国。 全靠进口使用的国家有原苏联、日本、德、法、英、荷兰、南韩等钢铁工业和航天、核工业大国。 据统计，每年世界“硅线石精矿粉”销售市场在逐年猛增。 我国现有生产规模为年产 15000 吨“硅线石精矿粉”，而市场每年需求在 60000 吨以上，按我国每年生产耐火材料和制品3000 万吨的 %计算，生产规模远远小于使用规模 ，销售市场形势为求大于供。 我国也相应制定了“硅线石精矿粉”的各项理化指标： 硅线石的理化指标： 表三：硅线石的理化指标 项目 指标 硅线石 GT—— 58 GT—— 54 AL2O3﹪ 不小于 58 54 Fe2O3 不大于 F3O2 不大于 K2O＋ Na2O﹪ 不大于 灼碱 ﹪ 不大于 耐火度 176。 C 不小于 1790 1750 水份 ﹪ 不大于 1 1 线膨胀率（ 1500186。 C） ﹪ 必须进行此项检验，将实验数据质量证明书中注明 [中国 21 世纪议程 ]制订了某非金属矿产〈硅线石〉资源开 25 发与利用的目标和要求。 四、项目产品的主要用途、性能： 该项目产品 —— “硅线石精矿粉”，因其耐高温（ 1790℃），不可逆，稳定性好，可进一步加工成高铝砖、一次性浇注料、不定型耐火材料，经锻烧还可转变为莫来石或直接用硅铝合金生产。 广泛用于冶金、航天、核工业、玻璃、陶瓷等支柱产业。 在耐火材料行业称之为“耐火之王”。 其主要性能为： 硅线石的化学组成为 AL[ALSiO5]，其中 %，%，成分比较稳定，常有少量的类质同象混入物 Fe3+代替铝 ，有时存在微量的钛、钙、镁和碱等混入物。 硅线石的晶体结构为斜方晶系， a0=， b0=，c0=0， Z=主要粉晶谱线： （ 100）， ， ， ，（ 50）。 硅线石矿物有两个阳离子 AL3+、 Si4+。 阳离子的配位数有 6和 4 两种。 前者构成铝氧八面体 [ALO6]，后者构成铝氧四面体[ALO4]。 [ALO4]四面体与阳离子 Si4+构成的硅氧四面体 [SiO4]交替排列，彼此共用一个氧离子形成链状，而 [ALO6]八面体之间彼此共用两个氧离子（共棱）联接成 另一种形式的链状。 在结构中共有五条链，四条分布在角顶，一条在中央。 这些八面体联结的链又通过与 [ALO4]四面体联接起来。 阳离子 Si4+的配位数是 4，构成硅氧四面体 [SiO4]。 但在结构中， [SiO4]四面体之间彼此不联接，而是孤立存在的，它与阳 26 离子 AL3+形成的 [ALO4]四面体彼此共用一角顶相间排列成链状。 在结构中共有 4 条链，填充在 5[ALO4]条八面体之间。 但其中两条的 [SiO4]和 [ALO4]排列顺序与另外两条相反。 即有两条链的排列是： [ALO4][SiO4][ALO4][SiO4]，另有两条 链的排列是：[SiO4][ALO4][SiO4][ALO4]„„。 上述两种链与 [ALO4]八面体形成的链，平行排列，并相互衔接。 原子间距： ALO=。 根据格林伍德的研究，硅线石晶体结构中四次配位的 AL 和Si 在 [ALSiO5]链中是无序的。 硅线石结构决定了它具有平行 C 轴延长的针状、纤维状的晶体形态及平行 {010}的解理。 表四：硅线石的基本性质 硅 线 石 成分 AL2O3 SiO2 AL2O3 ﹪ （ ﹪ ） ,﹪ （ ﹪ ） 晶系 斜方 品格常数 a=,b=,c= 结构 链状 晶形 长柱状，针状或纤维状集合体 颜色 灰，白褐 密度 / ~ 相对硬度 6~ 解理 沿 ﹛ 010﹜解理完全 折射率 Ng=~,Nm=~,Np=~ 光性 （ +） 比磁化系数 ~ 电泳法零电点（ PH） 加热性质 1500186。 C 左右开始转变为莫平石 体积变化 1% + 27 表五：硅线石的高温转化性能 表六：硅线石的理化指标 项 目 指 标 硅 线 石 GT58 GJ54 AL2O31%不小于 58 54 Fe2O3/%不大于 TiO2/% K2O+Na2o/%不大于 灼碱 /%不大于 耐火度 1186。 C 不大于 1790 1750 水份 1%不大于 1 1 线膨胀率（ 1500186。 C） 1% 必须进行此项检验，将实测数据质量证明书中注明 注：需方对质量有特殊要求时，由供需双方协商 硅 线 石 开始或快速 转化温度 1186。 C 约 1545 转化速度 慢 转化所需时间 长 转化后体膨胀率 1% 78 莫来石结晶过程 在整个颗粒发生 莫来石结晶形态 短柱状。 针状 莫来石结晶大小 /um 3 莫来石结晶方向 平行原硅线石晶面 28 五、项目实施的目的意义： 该项目的实施可填补某省“规模化生产硅线石精矿粉”空白，开发和利用我省“硅线石”资源，发挥资源优势，补充世界及我国“硅线石精矿粉”的需求市场，年可生产 6600 吨“硅线石精矿粉”；综合经济效益 4042 万元；年可减少固体废物排量 22800 吨；年可减少选矿废液排量 40000 吨；减少耐火材料锻烧废气排放 8 万立方米；矿产综合利用率提高 50%，资源利用年限可延长 150 年。 间接效益：减少耐火材料和钢铁企业的能源消耗；促进钢铁企业的品种、质量调整，为大型矿山提供无公害“规模化生产硅线石精矿粉”的生产技术。 六、项目主要开发内容和技术特点： 扩大“硅线石精矿粉”生产规模，主要是为了充分利用当地资源，生产出符合国家规定标准的合格产品 —— “硅线石精矿粉”，其技术特点主要有以下几点： （ 1）取消传统的酸洗除铁、除杂工艺； （ 2）使用 PH 值不大于或不小于 7 的矿浆进行生产，使所排放的废物废水不 污染环境，不影响人畜吸水。 （ 3）改良和改进浮选使用的添加剂和浮选流程及方法，提回收率至 85%以上的同时，降低成本，增加产量。 （ 4）提高产品品位和纯度，利用浮选、磁选、化选、重选相结合的方法降低 Fe2O3及其它微量元素的含量。 （ 5）完善“规模化生产硅线石精矿粉”的工艺、技术及流 29 程的各项控制指标。 第二章 技术可行性分析 一、项目的技术路线、工艺的科学性、合理性关键技术的先进性概述。 项目的技术路线为： 采矿→破碎→研磨→脱泥→除铁→除杂→粗选→精选→重选→烘干→除铁除杂→包装。 工艺的科学性就在于不使用 酸洗的工艺除铁除杂，改进或改良浮选使用的添加剂，排放废物不污染环境。 其合理性在于充分利用资源，降低生产成本，提高产量。 关键技术的先进性就在于：取消了酸洗除铁除杂工艺。 一是酸浸效果受原矿组分变化，浮选产品质量、操作等因素影响大，而新工艺受这些影响小，产品质量稳定；二是新工艺不需要漂洗，节约资源和能源，减少废水排放；三是酸浸除铁劳动强度大且难以操作，更重要的是严重损伤设备，污染生产环境对操作人员有害；四是新工艺综合成本低，可降低成本 15%以上；五是在生产工艺、流程过程中减轻浮选压力，提高产品回收率。 为此该工艺 技术的应用，可在我国处领先地位，填补我省空白。 二、项目产品性能水平与国内外产品的比较。 该项目产品的性能符合国家部令标准要求，满足各用户要求，可生产出“普通”、“一级”、“高纯”三个级别 10 个等级的 30 产品。 该项目产品的制品已出口日本等国家。 深受我国“洛阳耐火材料集团公司”、“北京门头沟耐火材料有限公司”、“宝钢”、“首钢”、“湘钢”等单位青睐。 与我国同类产品比较：一是色泽优于其它产品（纯银白色）；二是 K2O+Na2O 含量低于 %以下；三是粒度 2 左右，粒度均匀，含黑云母极少，纯度高；四是耐火度及其稳定性 都优于国内同类产品。 第三章 立项的成熟程度 一、项目发展的前期工作及技术基础： 对该项目的发展和实施，某耐火材料有限公司已建安设计了能力年产 3000 吨“硅线石精矿粉”生产线一条（由省地矿厅地矿研究所设计），及与之相配套的供电、供水、厂房等设施完备。 现有完备的化验、检测设备和手段，及与之相适应的统计和管理网略。 并从人员素质及管理和专业部门的协作等方面做了大量的工作，为该项目的实施打下了良好的基础。 在技术基础条件方面： 一是省国土资源厅地质矿产综合利用研究所（原 857 研究所）的小试报告。 二是某耐火材料有限 公司针对扩大“硅线精矿粉”生产规模，认真研究和前期准备工作，制订详实可行的实施方案。 三是某耐火材料有限公司已取得的研究成果，得到有关专家的认可，所用工艺在《非金属矿》 2020 年第 3 期刊出。 四是某耐火材料有限公司专业技术人才势力雄厚，有能力 31 完成该项目的实施工作。 二、对引进技术的消化、吸收、创新和后续开发能力。 某耐火材料有限公司针对已有的某省地质矿产综合利用研究所和西安冶金建材研究所的小试报告，分别在生产车间进行了模拟生产试验，在分别吸收其长处的同时：一是把脱泥的流程提前，增加脱泥效果；二是合理的增加， 安装搅拌筒，增加药剂在矿浆中的滞留时间，使药剂有足够的时间，在矿浆中扩散，同时也增加了浮选效果；三是取消了酸洗工艺；四是结合本公司设备的设计能力、工艺流程等特点，制定出扩大生产规模的各控制指标。 第四章 市场需求情况和风险分析 一、硅线石精矿粉国内市场现状 据《中国耐火材料企事业名录》统计，我国每年需耐火材料产品为 1500 万吨左右，按产品的 1%添加和使用“硅线石精矿粉”，每年需“硅线石精矿粉” 15 万吨，再按需求的 80%计划每年只少需 12 万吨。 而我国的年生产能力只有 15000 吨，市场空间很大。 就其“硅线石精 矿粉”的特殊性和广泛的用途，不论世界局势如何变化，对“硅线石精矿粉”的需求仍然很大。 因其是钢铁航天、建材等行业不可替代的产品，且能促进钢铁企业的品种和优质方面的调整。 为此，该产品有着可观的发展前景。 32 目前，我国受资源和技术的限制，我国生产“硅线石精矿粉”的厂家也只有黑龙江的林口市“林信硅线石有限公司”和“某耐火材料有限公司”，黑龙江的鸡西和河北的灵寿亦有厂家，但因原矿制约，其精矿细度特细，而市场上用量极少，因而我国“硅线石”市场可以说不存在竞争局面，只要能生产出合格产品，就可销向市场，而该项目的实施，年也只 能生产 6000吨，远不能满足市场需要，只占全国需求量的 5%。 二、硅线石精矿粉国际。