年产7万吨岩棉生产线科研报告

1.3项目背景

1.3.2项目建设的有利条件

（1）利用钢厂的炉渣生产岩棉，具有再生资源利用、生产成本低的显著特征。

（2）利用西格马岩棉加热电炉生产线生产岩棉，具有环保、节能、生产成本低的显著特征。

（3）在西格马以资源共享合作共赢+区域授权的全产业链盈利模式下，与钢厂合作建设岩棉生产基地，即利用了钢厂的资源，又可以充分发挥西格马岩棉电炉生产线低成本优势。

（4）西格马岩棉加热电炉生产线与中船重工第七零二所合作项目，也是国内***的、原创发明的电炉新技术，依托西格马和中船重工的设备优势和销售平台，可以减少投资风险。

1.3.3项目关键技术的来源和水平

（1）岩棉生产项目依托西格马岩棉加热电炉生产线与中船重工第七零二所合作项目，也是国内***的、原创发明的电炉创新技术，其具有环保、节能、可再生资源利用、绿色制造的显著特征。

（2）西格马岩棉加热电炉生产线是一种利用传统技术的生产新工艺，上料、预热、熔化、溢流工艺具有全自动无人值守的现代化智能制造生产线，设计理念新颖，吨棉生产成本同比降低300-600元，具有较大的竞争优势，西格马与中船重工合作的进行了年产3万吨中试生产线试验，达到了预期效果；由西格马发起的***条年产3万吨岩棉加热电炉生产线已经在江苏南通立项建设，预计2019年9月投产。

（3）国内***技术水平：该项目的技术水平定位为国内***技术水平，下列技术特点远优于其他生产方法，其具有熔化炉熔体温度***低（1400-1500℃）、液体熔渣温度均匀性（±10℃）***好，液体熔渣质量成分***均匀（酸度系数±0.08），液体熔渣流速可控性（±0.1吨℃）***好，吨棉消耗***低、成本***低。

1.4项目建设规模

2012年3月10日国家工业和信息化部发布《岩棉行业准入条件》，准入条件所称岩棉，是指以玄武岩、辉绿岩等天然岩石为主要原料，质量符合GB/T25975《建筑外墙外保温用岩棉制品》的岩棉制品。

该标准规定，新建岩棉项目总规模不得低于4万吨/年，单线规模不得低于2万吨/年。改扩建岩棉项目单线规模不得低于2万吨/年。鼓励建设单线3万吨/年及以上的项目。

本项目共建设6条生产线实现年产4万吨建筑外墙防火保温岩棉板，总投资3.5亿元，建成后年产23万吨岩棉板，年销售收入8.05亿元，分三期建设，一期建设一条年产3万吨生产线，二期建设二条年产4万吨生产线，第三期建设三条年产4万吨生产线

1.5项目产品

2012年国务院3月10日国家工业和信息化部发布《岩棉行业准入条件》：新建岩棉项目总规模不得低于4万吨/年，单线规模不得低于2万吨/年，新建和改扩建岩棉项目应使用清洁燃料，严禁使用发生炉煤气，鼓励使用电炉。

1.6项目实施

1.9五大比较技术优势

1.9.1、绿色环保优势：

与冲天炉比较无需焦炭、天然气、液氧，与STM电炉比较无需焦炭、天然气、液氧启动，熔池温度***低、***节能、能耗***低，因此，西格马电炉是国内***节能、绿色环保产品。

1.9.2、智能制造优势：

从侧翻汽车原材料入场开始到产品包装实现整条生产线无人在线值守，通过一系列在线传感器和PLC控制智实现能检测、智能控制、整条生产线全自动化，智能制造的核心技术主要体现在无人值守全自动化上料系统、无人值守全自动预热系统、无人值守全自动溢流通道系统、全自动均质调速调温系统。

1.9.3、节能降耗吨棉生产成本***低优势：

国内电力过剩、淘汰高能耗火电、提高绿色环保电力是国务院去产能政策，利用剩余过剩电力资源是西格马电炉的核心优势之一，西格马电炉还可以利用热熔渣、可以利用冷炉渣、可以利用固废炉渣、可以利用其他可再生资源生产岩棉；无论与冲天炉比较、还是与STM电炉比较，西格马电炉的吨棉生产成本可以降低400-600元，吨棉生产成本低是西格马电炉的***大***核心优势。

1.9.4、区域授权+全产业链服务盈利模式优势：

西格马充分考虑岩棉行业同质同工艺无序价格竞争的销售业态，主张采用区域授权的全产业链盈利模式，可以提高岩棉生产企业的后顾之忧。

1.9.5、技术性能指标国内***优：

年产3万吨岩棉熔化炉熔体性能

熔化炉***大产量：5.0-5.5 t/h

熔化炉出水温度：1400-1500℃

熔化炉流量范围：5.0-5.5 t/h（可控）

熔体酸度系数： 1.6-2.0（酸度系数）

熔体流速均匀性：±0.2t/h（可控）

熔体温度均匀性：±10℃

熔体质量均匀性：±0.1（酸度系数）

离心机出棉率：提高10-15％（同比）

二、项目原材料和产品方案

原料成分

2.1.1高炉渣

表2- 1 高炉渣的主要成分/%

2.1.2玄武岩

相关国家标准中，没有对岩棉产品的化学成分做出相应的规定，仅对酸度系数、物理参数做出了详细的规定，因此，岩棉的化学成分不是人们关注的焦点。岩棉的酸度系数与岩棉的成分的关联度较大，一般来说，岩棉的主要化学成分以及玄武岩、白云石和矿渣的成分分析，

表2- 2 玄武岩的主要成分/%

2.1.3白云石

表2- 3 白云石的主要成分/%

各种原料水分含量<2％。

2.1.4原料粒度要求：

玄武岩     0～8ram；超粒度范围<10％；

矿渣       0～8mm；超粒度范围<10％；

白云石     0～8mm；超粒度范围<10％；

2.1.5粘结剂要求：

 酚醛树脂

固含量（普通未做预反应树脂）：≥34.0%

25°下的PH值：7.2~9.0

游离醛：8.0~9.5%

水溶性：40倍，1分钟

比重（普通未做预反应树脂）：1.135~1.160

游离醛：<1.3%

运输温度：<20^C

氨水

浓度：25%

氨含量：>24.5%

憎水剂

憎水效果以产品憎水率来判断

德国瓦克：BS1042或5137；美国道康宁：HV490

防尘油

固含量：国产：>48.5%

25°下的PH值：4.50~8.00

粘度：30~100cps

与粘合剂兼容性：无漂油

稳定性：浮层<10mm

广州市显荣积达贸易公司：比利时GOVI，GARO217S

苏州康诺，苏州中元

硅烷偶联剂

比重：1.010~1.028

25°C下的PH值：11~13

KH550或A1100

2.1.6包装材料要求：

卷装聚乙烯收缩薄膜

厚度：              0.07～0.08

熔融指数：          0.2～0.39/10分钟

纵向收缩率（％）：   60～70

横向收缩率（％）：   10～30

宽度：              产品宽度＋400mm

2.2产品方案

本项目的产品方案主要在建筑行业上的应用，实际生产中，可根据市场需要，调整产品品种及产量。

2.3产品的技术指标

平均纤维直径：       4～6um

渣球含量(>0.25mm)    ≤6％

(>0.O63)     ≤30％

热荷重收缩温度：     ≥600℃

导热系数(70±5℃)    ≤0.044Wm.k

不燃性：              不燃

产品厚度：            30～200mm

产品密度：            40～200kgm3(分别适应不同厚度的产品)

平方米重：           3—15kgm2

2.4项目产品标准

产品质量符合国家标准：

GB/T11835-2007《绝热用岩棉、矿渣棉及其制品》

GB/T19686-2005《建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品》

GB/T25975-2010《建筑外墙外保温用岩棉制品》

工艺流程和物料计算

3.1本项目生产工艺流程如图3- 1所示。

图3- 1 本项目岩棉生产工艺流程图

3.2物料计算

3.2.1热平衡计算

相关国家标准中，没有对岩棉产品的化学成分做出相应的规定，仅对酸度系数、物理参数做出了详细的规定，因此，岩棉的化学成分不是人们关注的焦点。岩棉的酸度系数与岩棉的成分的关联度较大，销售过程中，很多销售人员总是以玄武岩的成分多少来表述岩棉的质量，既不准确也不科学；一般来说，岩棉的主要化学成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁，按照实际生产过程中的原材料比例推算的岩棉成分为：

岩棉的主要成分/%

CaO-MgO-SiO2-Al2O3系相图如下

一般来说，理论和实践相结合的方法认为岩棉热熔渣的密度为2.8~2.90g/cm2,熔点因成分不同差别较大，一般来说，含上述成分的物料熔点为1300-1450℃，理论上见上面的渣系相图。

根据炉渣平均比热的加热升温计算，以一次加入5000公斤物料计算如下：

下表中炉渣1300℃的平均比热为1.3632KJ/（kg·℃），1500℃的平均比热为1.3406KJ/（kg·℃），从800℃加温到1500℃的平均比热按1.3519KJ/（kg·℃）计算，5000kg液态渣升温所需能量为：

1250×1.3519×（1500-800）=1182912.5（KJ）=328（KWh）

1KWh=3600KJ

那么加热1.25吨液态炉渣从升温从800℃加温到1500℃所耗电量约为328KWh的电，为了每次新加入的较低温度的物料不影响熔池内的现有液态炉渣1450℃连续流出，并且要尽快升温到1500℃，当炉内仍有14吨1500℃液态渣，再加入1.25吨800℃物料时，炉内的料会很快降温，降低的温度不能太多，如果，混合后的温度为t，则

由公式 Q=Cmt 进行计算，计算时仍按平均比热1.3519KJ/（kg·℃）计算。

15000×（1500-t）=1250×（t-800）

由此解得t=1446℃，热熔渣仍处于流动性很好的状态。

当炉内有10吨1500℃液态渣，再加入1.25吨800℃物料时炉内的料会很快降温，那么混合后的温度为t，则

由公式 Q=Cmt 进行计算，计算时仍按平均比热1.3519KJ/（kg·℃）计算。

10000×（1500-t）=1250×（t-800）

由此解得t=1422℃。该温度下的熔融渣仍然不大影响渣的流出。

当炉内有8吨1450℃液态渣，再加入1.25吨800℃物料时炉内的料会很快降温，那么混合后的温度为t，则

由公式 Q=Cmt 进行计算，计算时仍按平均比热1.3519KJ/（kg·℃）计算。

8000×（1500-t）=1250×（t-8000）

由此解得t=1405℃。该温度下的熔融渣就有可能影响渣的流出，所以对于渣系相温度较高的渣可适当增加加温时间。

综上所述，熔池的容积=15000÷2900=5.17m3

计算结果为：

熔池容积=4m（长）×2m（宽）×0.6m（高），可存放15吨1500℃热熔渣。

物料入炉温度为800℃

3.2.2熔化炉能源消耗计算

把1.25吨液态炉渣从升温从800℃加温到1500℃所耗电量约为328KWh，加热时间为45分钟，加热功率为：

328×60/45=437KW

年产3万吨生产线每年生产7920小时（11个月），每小时的成品产量为3.78吨，离心机的成棉率为75％计算，每小时需要的热熔渣为5吨。

一般来说，变压器的总容量=437×4÷80％÷85％=2570KW

根据经验计算变压器的总功率为2600-2800KW为宜。

3.2.3预热炉能源消耗计算

生产线主要设备

4.1生产线工艺设备概述：

4.1.1岩棉生产线以玄武岩、白云石、矿渣为主要原料，按工艺配方分别称量后送入预热炉、熔化炉，熔化后经前炉、活动流槽导入离心机，牵引成纤维，并将混合粘结剂的纤维吹送至集棉机。纤维在鼓式集棉机上形成初棉毡，经高速输送机、摆锤输送机在接收输送机上形成多层折叠结构形式的均匀棉毡，通过预压、打褶，进入固化炉，毡层在固化炉内被上下网孔链板加压定型、固化，形成具有一定厚度和强度的连续板毡，再经冷却段、边料切割回收、纵切机、测长装置、飞锯横切、皮带输送机、包装机等设备加工成所需规格品种的合格产品。

4.2电炉上料系统技术描述

4.2.1储料仓

使用侧翻汽车运输物料，汽车进入卸料平台，自动侧翻将物料倒入出料仓内，备用，储料仓设置有带振动装置的自动出料口，从出料口流出的物料直接流入日料仓。

4.2.2日料仓

日料仓主要用于称量物料，日料仓根据控制信号自动称料出料，流出的物料直接流入上料漏斗。

4.2.3斗式输送机

斗式输送机用于自动输送物料，被输送的物料直接进入预热炉顶部。

4.2.4料场粉尘处理系统

料场的储料仓等部位均设置有粉尘处理系统。

4.2.5全自动无人值守上料控制系统

物料从汽车侧翻到物料进入预热炉顶部，不需要专人值守，所有控制电源通过西门子PLC系统实现全自动控制。下图为无人值守送料系统设计图：

4.3岩棉加热电炉技术描述和技术规格

4.3.1预热炉系统

（1）预热炉主要用于原材料的烘干、预热、加热、升温，预热炉通过进料系统间歇式进料、通过时间和流量控制实现间歇式出料，进料温度为室温，出料温度为800-1000℃。

（2）预热炉供货说明

4.3.2二次分散加料系统

（1）二次分散加料系统主要用于原材料的二次粉料，使物料均匀分布在熔化炉内，每个熔化炉设置6个进料口，通过插板阀和PLC控制实现自动分散进料。

（2）二次分散加料系统供货说明

4.3.3熔化炉系统

（1）熔化炉主要用于经过预热的原材料的加热、熔化、升温，熔化炉通过二次分散进料系统间歇式进料、通过电气控制实现原材料熔化、升温，加料的同时，熔化炉内液态物料液面升高，液态物料通过溢流口自动间歇式出料，进料温度为800-1000℃，出料温度为1400-1500℃。

（2）熔化炉供货说明

4.3.4均质均温调速系统

（1）均质均温调速系统主要用于经过熔化的液态物料的加热、控温、均质、调速，均质均温调速系统通过加热系统、控制系统、通过电气及自动化控制实现液态物料的再加热、再控温、均质和调速，实现液态物料的液体成分更均匀、出水温度更均匀、出水流速更稳定；熔化炉内的液态物料流入熔化池的同时，熔化池内液态物料液面升高，液态物料通过溢流口和高温挡板阀控制液体流速，实现稳定流速出料，进料温度为1400-1500℃，出料温度为1400-1500℃。

（2）均质均温调速系统供货说明

4.3.5溢流通道系统

（1）溢流通道系统主要用于经过熔化的液态物料的加热、控温、顺畅流出物料，溢流通道系统通过加热系统、控制系统、通过电气及自动化控制实现液态物料的再加热、再控温、放止液态物料凝固，实现液态物料的顺畅流出物料；熔化炉内的液态物料流入溢流通道后，熔化池内液态物料液面升高，液态物料通过溢流口自动流入溢流通道，溢流通道有一定坡度，通过重力作用和液体流动性自动流入均质均温调速系统，进料温度为1400-1500℃，流出温度为1400-1500℃。

（2）溢流通道系统供货说明

4.3.6活动溜槽系统

（1）活动溜槽系统主要用于经过加热、控温、均质、调速的液态物料的再加热、再控温、液态流柱的位置调整，顺畅流入离心机，活动溜槽系统通过加热系统、控制系统、通过电气及自动化控制实现液态物料的再加热、再控温，放止液态物料降温、凝固、阻塞，实现液态物料的保温和顺畅流流入离心机；活动溜槽的位置可以通过人工调整，确保位置准确；活动溜槽的保温系统有利于减低流出液体的迅速降温、减少热损失、降低熔化池的温度，有利于整套系统的节能，活动溜槽有一定坡度，通过重力作用和液体流动性自动流入离心机，活动溜槽的加热保温温度为1100-1120℃，液体流出温度为1400-1450℃。

（2）活动溜槽系统供货说明

4.3.7变压器系统

（1）变压器系统是有若干个干式变压器组成的一个电力变压系统，主要作用是为加热元件提供相应的电流和电压，满足加热元件的加热效率。

（2）变压器系统的供货说明

4.3.8自动控制系统

（1）自动控制系统有若干个控制器组成，包含电气控制、动作控制，主要作用为控制发热元件发热，以保证电炉的温度符合生产和设计要求，通过动作控制实现生产线的自动化。

（2）自动控制系统的供货说明

4.3.9粉尘、烟气处理系统

（1）电炉粉尘主要为预热炉炉顶的除尘和烟气的除尘，除尘和烟气的除尘通过设置在炉顶的布袋除尘器除尘。

（2）粉尘和烟气处理系统的供货说明

4.3.10年产3万吨岩棉熔化炉熔体性能

熔化炉***大产量：                   4.8-5.5 t/h

熔化炉出水温度：                   1400-1500℃

熔化炉流量范围：                   4.8-5.2 t/h（可控）

熔体酸度系数：                     1.6-2.0（酸度系数）

熔体流速均匀性：                   ±0.2 t/h（可控）

熔体温度均匀性：                   ±10℃

熔体质量均匀性：                   ±0.1（酸度系数）

离心机出棉率：                   提高10-15％（同比）

4.3.11岩棉加热电炉尺寸图、数据

岩棉加热电炉位于第三层，占地面积为20m（长）×16m（宽）×23m（高）；

预热炉位于第四层，占地面积为

电炉总功率为5600KW，380V,50HZ;

***层和第二层为集棉机占用的高度，***层高4370mm，第二层高2630mm

第三层高4960mm，第四层高度为13960mm，总高度为24960mm。

岩棉加热电炉耗电量为850-1000度电/吨棉；

岩棉板生产线耗电量为300度电/吨棉，整线耗电量为1150-1350度电；

电炉熔池的寿命为1-3年；

加热元件的寿命为4-6个月，吨棉消耗小于30元；

加热管的寿命为6-12个月，吨棉消耗60-80元；

电器元件的保修期为1年，一年内免费维修。

4.4岩棉板生产线主要设备技术描述和技术规格（采用702所整套生产线）

4.4.1成纤系统

4.4.18岩棉生产线生产产品规格表

生产线产品规格符合下表：

 纤维主要特点

生产的产品在酸度系数≥1.8时，能满足下列要求：

      纤维直径 ：5~7微米

渣球含量：6~8%

导热系数W/(m.k)：≤0.043

十、技术经济分析

（说明：以下技术分析以年产7万吨测算结果）

10.1工程概况

10.1.1建设规模

本项目建设规模为7万吨，分两期建设，一期建设一条年产3万吨生产线，二期建设一条年产4万吨生产线。

10.1.2投资估算

本项目的投资概算为：（1）年产7万吨建设厂房面积10000平方米，仓储房面积为5000平方米，***期建设厂房面积10000平方米；（2）办公室面积为2000平方米；（3）总占地面积为30亩；（4）厂区公共建设有道路、绿化、围墙、大门、水、电、消防、安全等基础项目；（5）电力设施包含生产变压器（7500KW）、电源柜；（6）生产线整套设备包含上料、电炉生产线（含环保）、标准岩棉板生产线（含环保）、包装设备、检验设备、水系统设备、其他辅助设备等；（7）流动资金。

投资估算表：

10.2基础数据

10.2.1产品方案及售价

表12-1产品方案

说明：本项目规划产品总产量7万吨/年，按照岩棉板统一价格计，不同区域不同质量的价格都不一样，市场销售价格为3000-3800元/吨，达产年销售收入为21000 -24500万元。

10.2.3税金

内销产品增值税13％，城建税和教育费附加分别为增值税的7％和5％，计算时采用“销项税法”计算实际税金，所得税税率为25％。

10.2.4定员及工资标准

项目定员工人按82人计，工人人均工资及附加按6万人·年。管理人员按30人计，人均收入及附加9.6万年·人。

10.2.5房屋及设备折旧

房屋及构筑物按20年折旧，机器设备按10年折旧，残值率为5％。其他无形资产按10年摊销，其它按5年摊销。

10.3财务测算成本费用说明

10.4测算结果

取样说明1、在财务分析表分析的情况中，从目前的市场情况看，二年税后的内部投资收益率为91.75％，具备一定的经济效益。

取样说明2、本测算依照销售价格为3000元/吨计算，全国各地的市场销售价格不等，***岩棉板的价格在3000-3800元/吨，矿棉的价格在2200-2400元/吨，销售价格又分为含税价和不含税价等。

取样说明3、销售价格受市场供应情况有关，岩棉市场同质竞争比较严重，生产成本与实际年产量、税收、产品质量、投资多少、品牌、销售模式等因素有关。

取样说明4、综上所述的数据只能作为参考，不作为合同依据。

10.5结论

在财务评价中，二年税后财务内部收益率为91.75％，税后全投资回收期2. 09（不含建设期），具有较好的经济效益。具有抗风险能力。因此项目从财务评价的角度看是可行的。