硫酸鈣晶須項(xiàng)目調(diào)研

1、硫酸鈣晶須調(diào)研報(bào)告一、 硫酸鈣晶須的研發(fā)現(xiàn)狀硫酸鈣晶須的研究工作開始于 20 世紀(jì) 70 年代，1975 年日本某陶瓷研究所首先對(duì)硫酸鈣晶須展開了正式的研究，其目的主要是實(shí)現(xiàn)生石膏的有效利用：提高石膏產(chǎn)量、排除過剩副產(chǎn)品。到 1987 年為止，日本己經(jīng)建成了月產(chǎn)量 20萬噸的硫酸鈣晶須生產(chǎn)中試成套設(shè)備，生產(chǎn)出了各種型號(hào)的晶須產(chǎn)品，成為20 世紀(jì) 80 年硫酸鈣晶須產(chǎn)業(yè)起步發(fā)展的中堅(jiān)力量。然而，國(guó)外（諸如日本、美國(guó)、德國(guó)等）對(duì)硫酸鈣晶須的開發(fā)仍處于中試階段，尚未形成工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。有如下幾方面原因：1、歐美等地區(qū)的石膏資源貧乏，原料不足，采用廢石膏則會(huì)影響晶須產(chǎn)品的質(zhì)量；2、硫酸鈣晶須生長(zhǎng)的影

2、響因素較多，反應(yīng)條件、生長(zhǎng)形貌控制困難；3、制備復(fù)合材料時(shí)，晶須的改性工藝、添加工藝等研究進(jìn)展緩慢，應(yīng)用受限。20 世紀(jì) 90 年代初，我國(guó)開始了針對(duì)硫酸鈣晶須制備及改性工藝方面的研究工作。目前，國(guó)內(nèi)從事硫酸鈣晶須產(chǎn)品應(yīng)用研究的科研院校主要有：中科院化工冶金研究所、中科院青海鹽湖所、東北大學(xué)、北京化工大學(xué)、武漢工業(yè)大學(xué)、廣東工業(yè)大學(xué)及部分生產(chǎn)廠家等，現(xiàn)已開發(fā)出多種硫酸鈣晶須的制備方法及應(yīng)用工藝；并在21世紀(jì)初進(jìn)行了工業(yè)化生產(chǎn)。二、 硫酸鈣晶須的應(yīng)用方向硫酸鈣晶須與其他晶須產(chǎn)品相比性價(jià)比高，同時(shí)綠色環(huán)保無污染，既可以作為復(fù)合材料中的增強(qiáng)組元、無機(jī)填充料等，也可以起耐磨、凈化過濾、阻燃、增加白度等

3、效果，其應(yīng)用相當(dāng)廣泛。目前研究的主要領(lǐng)域包括：復(fù)合材料的增強(qiáng)和耐磨，瀝青的改性，環(huán)境工程中藥品飲品的過濾、廢水廢氣的處理，涂料和油漆的改性，紙張的處理等。2.1硫酸鈣晶須作為增強(qiáng)組元硫酸鈣晶須適合作為塑料、橡膠、聚氨酯、金屬的增強(qiáng)組元。如在塑料中加入晶須后，可提高材料的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性及尺寸穩(wěn)定性。2.2硫酸鈣晶須作為摩擦材料傳統(tǒng)的摩擦材料是石棉，但是石棉材料存在污染，可能導(dǎo)致肺部疾病，因此發(fā)達(dá)國(guó)家已禁止或限制其使用范圍。硫酸鈣晶須可以作為新興摩擦材料，綠色環(huán)保，不存在污染。在摩擦材料中加入一定量的硫酸鈣晶須后，可提高摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性及摩擦材料的耐磨性，在改善摩擦材料性能的同時(shí)，也延長(zhǎng)了摩擦材

4、料的使用壽命。2.3硫酸鈣晶須在瀝青改性中的應(yīng)用硫酸鈣晶須可作為瀝青填料及增強(qiáng)劑使用。它對(duì)提高瀝青的軟化溫度有著決定性的影響，在瀝青中加入18%（重量百分?jǐn)?shù)）的硫酸鈣晶須后，軟化點(diǎn)可提高20°C以上。晶須材料與瀝青的適應(yīng)度更好，界面結(jié)合力高，不同的改性劑產(chǎn)品對(duì)瀝青的軟化點(diǎn)提高存在差異；改性后的瀝青其針入度大大提高，同時(shí)延展度降低，有效地改善了瀝青的高溫性能。2.4硫酸鈣晶須在環(huán)境工程中的應(yīng)用硫酸鈣晶須比表面積大、松散密度小、蓬松度高、無毒無污染，可以用于廢氣廢水中的過濾凈化，甚至可以在飲料、藥品等充當(dāng)過濾材料。硫酸鈣晶須的熔點(diǎn)為1450°C，可以在1000°C下長(zhǎng)

5、期使用，對(duì)于某些高溫液體、氣體的凈化，不需要冷卻，可以直接進(jìn)行凈化處理。2.5硫酸鈣晶須在涂料和油漆中的應(yīng)用目前，在涂料和油漆中應(yīng)用最多的無機(jī)晶須有：堿式碳酸鎂晶須、氧化鋅晶須和鈦酸鉀晶須，主要應(yīng)用領(lǐng)域是放火涂料、抗菌涂料、阻尼涂料等。由于硫酸鈣晶須與上述晶須具有類似的物理化學(xué)性質(zhì)，也可在涂料和油漆應(yīng)用，可以有效提高涂料和油漆的附著力、耐高溫性、絕緣性和抗干裂性等，還可以在一定程度上提高其白度。這方面的研究還相對(duì)較少，但針對(duì)硫酸鈣晶須特有的價(jià)格優(yōu)勢(shì)和環(huán)保特點(diǎn)，該應(yīng)用具有很強(qiáng)的實(shí)用意義。2.6硫酸鈣晶須在造紙中的應(yīng)用美國(guó)和日本分別選用了硫酸鈣晶須和碳酸鈣晶須作為無機(jī)纖維填充劑，與多種物質(zhì)混合制造

6、出新型無機(jī)紙張，其具備了優(yōu)異的性能，阻燃性高，延伸性好，可用于室內(nèi)裝飾等領(lǐng)域。硫酸鈣晶須用做造紙?zhí)盍夏壳叭蕴幱谘芯侩A段，未能真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。但是硫酸鈣晶須相比于木漿纖維和傳統(tǒng)的填料(碳酸鈣，高嶺土等)，價(jià)格要便宜得多，用硫酸鈣晶須代替部分木漿造紙，不僅可以改善紙張的部分性能如白度、強(qiáng)度等，還可以減少天然植物纖維的消耗和制漿過程中廢水的排放，既緩解了資源不足，又保護(hù)了環(huán)境。三、 硫酸鈣晶須工業(yè)化生產(chǎn)現(xiàn)狀3.1現(xiàn)階段主要生產(chǎn)方法現(xiàn)階段，工業(yè)化制備硫酸鈣晶須主要采用天然石膏為原料。硫酸鈣晶須傳統(tǒng)制造方法主要包括水熱法和常壓酸化法。水熱法是指低濃度的CaSO42H2O 乳濁液在高溫高壓的壓力容器中轉(zhuǎn)化

7、為CaSO40.5H2O 晶須。此方法原料轉(zhuǎn)化率高，所得產(chǎn)品純度高、分散性較好、形貌均勻，但反應(yīng)溫度一般高于100 ，生產(chǎn)能耗高，同時(shí)設(shè)備需要承受高壓的條件，成本較高，每噸能達(dá)3000元以上。常壓酸化法是指在常壓和低于100 的條件下，CaSO42H2O乳濁液在強(qiáng)酸性溶液中反應(yīng)生成CaSO40.5H2O晶須。與水熱法相比，此方法原料質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，不需要高溫高壓的條件，生產(chǎn)成本低，易于工業(yè)化。但陳化時(shí)間長(zhǎng)，在酸性環(huán)境中，硫酸鈣溶解度增加，產(chǎn)率降低，對(duì)設(shè)備的腐蝕性增加，帶來新的環(huán)境問題。3.2有發(fā)展前途的硫酸鈣晶須制造方法鑒于硫酸鈣晶須良好的應(yīng)用前景，相信其制造方法仍將會(huì)成為一些學(xué)者的研究對(duì)象，其中

8、經(jīng)濟(jì)的、環(huán)保的、有前途的制造方法會(huì)成為主要研究方向。3.2.1在無機(jī)肥料和無機(jī)材料制造過程中副產(chǎn)硫酸鈣晶須如在濕法磷酸加工過程中制造硫酸鈣晶須，國(guó)內(nèi)已有部分專利，包括在磷酸體系、鹽酸體系和硝酸體系中等。3.2.2利用煙氣脫硫石膏制造晶須脫硫石膏是用石灰或石灰石濕法煙氣脫硫得到的工業(yè)副產(chǎn)品。目前，我國(guó)脫硫石膏的開發(fā)利用尚處于起步階段，脫硫石膏的利用成為煙氣脫硫企業(yè)的難題之一。因此，許多高校和企業(yè)對(duì)煙氣脫硫石膏綜合利用進(jìn)行了大量研究，如利用脫硫石膏制備刨花板、水泥緩凝劑、石膏建筑材料等。以煙氣脫硫石膏為原料制備硫酸鈣晶須，成本較低，不僅可以有效減少脫硫石膏對(duì)環(huán)境的污染，還可以節(jié)約天然石膏資源，為脫

9、硫石膏的高附加值利用開辟了新途徑。但是所得硫酸鈣晶須產(chǎn)品白度較低，不適合抄制高白度紙。3.2.3利用藥物、農(nóng)藥生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢酸此廢酸中含有有機(jī)物還有一些無機(jī)酸(硫酸、硝酸等)，腐蝕性很強(qiáng)，需要做處理才能再利用。選用適當(dāng)?shù)姆椒ǚ蛛x其中的有機(jī)物，分析成分做它用。硝酸經(jīng)加熱蒸出，回收利用，硫酸用來做硫酸鈣晶須。整個(gè)過程可做循環(huán)，處理廢酸的同時(shí)，得到石膏晶須產(chǎn)品，既實(shí)現(xiàn)了廢酸的綜合利用，又保護(hù)了環(huán)境。3.2.4濕法冶金廢水處理過程副產(chǎn)硫酸鈣晶須例如，在處理酸法分解工藝廢水時(shí)，用石灰中和，在回收廢液中金屬離子的同時(shí)，得到富含鈣離子的液體，此液體可用來制造石膏晶須，反應(yīng)后得到的酸可返回去分解金屬礦物原料

10、。如此一來，濕法冶金和廢水處理兩個(gè)過程緊密聯(lián)系構(gòu)成一個(gè)循環(huán)，既實(shí)現(xiàn)廢水的處理，又得到有價(jià)值的石膏晶須產(chǎn)品，且過程中幾無廢物產(chǎn)生。四、 市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及前景4.1上游石膏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀硫酸鈣晶須是以生石膏為原料經(jīng)特定工藝及配方合成的硫酸鈣纖維狀單晶體；因此石膏作為硫酸鈣晶須的上游產(chǎn)業(yè)，其行業(yè)特性及發(fā)展對(duì)硫酸鈣晶須的制備有著舉足輕重的影響。石膏不僅是重要的工業(yè)原料，而且是新型建材與裝飾的主要材料。它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活和現(xiàn)代化建設(shè)中占有重要地位。近年來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)了石膏工業(yè)和石膏礦山的建設(shè)，全國(guó)各地石膏礦山和加工企業(yè)星羅棋布，以石膏為主要原料的各類新型建材發(fā)展拉動(dòng)了我國(guó)石膏工業(yè)的發(fā)展。我國(guó)石

11、膏礦資源豐富。全國(guó)23個(gè)省(區(qū))有石膏礦產(chǎn)出，探明儲(chǔ)量的礦區(qū)有169處，總保有儲(chǔ)量礦石576億噸。從地區(qū)分布看，以山東石膏礦最多，占全國(guó)儲(chǔ)量的65%；內(nèi)蒙古、青海、湖南次之。主要石膏礦區(qū)有山東棗莊底閣鎮(zhèn)、內(nèi)蒙古鄂托克旗、湖北應(yīng)城、吉林渾江、江蘇南京、山東大汶口、廣西欽州、山西太原、寧夏中衛(wèi)石膏礦等。改革開放以來，在大力發(fā)展新型墻體材料的帶動(dòng)下，我國(guó)石膏工業(yè)發(fā)展日新月異。全國(guó)礦山的生產(chǎn)集中度逐步提高，已經(jīng)形成了南京石膏礦、大汶口石膏礦、平邑石膏礦、大為石膏礦、荊門石膏礦、靈石石膏礦等大型生產(chǎn)基地。目前，制備硫酸鈣晶須通常直接采用天然石膏。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)天然礦產(chǎn)資源的依賴性越來越大。雖然中

12、國(guó)天然石膏儲(chǔ)量豐富，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，這種不可再生的石膏資源將愈來愈少，終究會(huì)枯竭。而硫酸鈣晶須及其制品良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景又加快了天然石膏的消耗。因此，國(guó)內(nèi)已有利用工業(yè)副產(chǎn)石膏來生產(chǎn)硫酸鈣晶須的研究。2006年我國(guó)共消耗11.65億噸電煤，而我國(guó)的煤碳含硫量較高，平均達(dá)1%2%，從而每年因燃煤要排放1000萬噸以上的二氧化硫，造成經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2000億元以上，而其中燃煤發(fā)電就是最大的二氧化硫排放者；因此我國(guó)政府十分重視燃煤電廠煙氣脫硫的環(huán)保措施，從2003年起，國(guó)家發(fā)改委審批的新建燃煤電廠，如果燃煤含硫達(dá)0.7%以上，就必須安裝煙氣脫硫裝置；已建成的燃煤電廠也必須要逐步安裝煙氣脫硫裝置；因此，至20

13、07年底，我國(guó)已有2.7億千瓦的燃煤發(fā)電機(jī)組安裝了煙氣脫硫裝置；而到2010年，我國(guó)將有4.6億千瓦的燃煤發(fā)電機(jī)組安裝煙氣脫硫裝置，其中88%的煙氣脫硫裝置是采用石灰石石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)（即WFGD）；根據(jù)我國(guó)電煤的含硫量，因此在2010年之后，每年將要排放近億噸濕法脫硫的副產(chǎn)品脫硫石膏。另外，我國(guó)年產(chǎn)磷肥1100萬噸，每年還要排放與脫硫石膏同屬化學(xué)石膏的磷石膏4000萬噸，并且磷石膏多年的蓄積已達(dá)數(shù)億噸。2007年我國(guó)天然石膏的產(chǎn)量為5000多萬噸（其中3500萬噸用于水泥緩凝劑，其它則轉(zhuǎn)化為半水石膏粉或紙面石膏板、石膏砌塊等）；這樣即使全部化學(xué)石膏全部取代了天然石膏，仍有幾千萬噸的脫硫石

14、膏和磷石膏未能得到有效利用。在發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排的政策推動(dòng)下，脫硫石膏等工業(yè)副產(chǎn)石膏的深加工產(chǎn)業(yè)必然是會(huì)超速發(fā)展。由工業(yè)副產(chǎn)石膏制硫酸鈣晶須就是用工業(yè)廢料生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品的一種變廢為寶的途徑。4.2行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)的石膏資源非常豐富，儲(chǔ)量和年產(chǎn)量均較大，現(xiàn)已探明儲(chǔ)量達(dá)到 600 億噸，據(jù)統(tǒng)計(jì)其年產(chǎn)量在 3000 萬噸以上，占世界首位。硫酸鈣晶須以石膏為原料，資源多，成本低，同時(shí)也為生石膏的深度加工提供了新途徑。此外，還可選用工業(yè)廢料、廢酸，鹽類等作為原料，成本低，綠色環(huán)保。國(guó)外硫酸鈣晶須的研制應(yīng)用等已涉及到電子、儀表、機(jī)械等領(lǐng)域，我國(guó)雖起步較晚，但市場(chǎng)需求量更大。目前我國(guó)硫酸鈣晶須的年產(chǎn)量

15、在1萬噸左右，主要用于出口；未來發(fā)展趨勢(shì)將以硫酸鈣晶須代替現(xiàn)有晶須產(chǎn)品，應(yīng)用于造紙、工程塑料、橡膠等行業(yè)，按照添加量占基材的5-30%計(jì)，其年需求在10-30萬噸左右；若持續(xù)發(fā)展涂料、建材、汽車、電子等行業(yè)，預(yù)計(jì)年需求量將超過60萬噸，產(chǎn)值可突破十億元；硫酸鈣晶須的引入，也為各產(chǎn)業(yè)降低了生產(chǎn)成本，有效提高其利潤(rùn)空間。表：下游行業(yè)晶須需求一覽表下游行業(yè)造紙橡膠塑料摩擦材料涂料、瀝青晶須添加比例2075%530%5-20%5-20%行業(yè)規(guī)模3000萬噸1000萬噸100萬噸200萬噸晶須需求量600-2250萬噸150萬噸左右12萬噸20萬噸左右4.3同類企業(yè)收益狀況硫酸鈣晶須的制備屬于制造行業(yè)中

16、非金屬礦物制品業(yè)，以下是通過有關(guān)數(shù)據(jù)庫查詢到的該行業(yè)近幾年的收益情況。表：非金屬礦物制品業(yè)收入利潤(rùn)表規(guī)模以上國(guó)有控股其他非金屬礦物制品制造業(yè)企業(yè)利潤(rùn)總額（萬元）規(guī)模以上其他非金屬礦物制品制造業(yè)企業(yè)利潤(rùn)總額（萬元）其他非金屬礦物制品制造業(yè)企業(yè)利潤(rùn)總額（億元）規(guī)模以上國(guó)有控股其他非金屬礦物制品制造業(yè)企業(yè)營(yíng)業(yè)利潤(rùn)總額（萬元）規(guī)模以上其他非金屬礦物制品制造業(yè)企業(yè)營(yíng)業(yè)利潤(rùn)總額（萬元）規(guī)模以上國(guó)有控股其他非金屬礦物制品制造業(yè)企業(yè)主營(yíng)業(yè)務(wù)收入（萬元）其他非金屬礦物制品制造業(yè)企業(yè)主營(yíng)業(yè)務(wù)收入（億元）規(guī)模以上其他非金屬礦物制品制造業(yè)企業(yè)主營(yíng)業(yè)務(wù)收入（萬元）2008年35900724100327007752008

17、3800088153002010年97.71270.62011年130.71736.1注：本報(bào)表數(shù)據(jù)來自：中國(guó)經(jīng)濟(jì)普查年鑒、國(guó)家統(tǒng)計(jì)局進(jìn)度數(shù)據(jù)庫 等。表：非金屬礦物制品業(yè)私營(yíng)企業(yè)成本費(fèi)用利潤(rùn)率非金屬礦物制品業(yè)私營(yíng)企業(yè)成本費(fèi)用利潤(rùn)率（%）2007年7.752008年8.522009年8.202010年9.492011年9.47注：本報(bào)表數(shù)據(jù)來自：中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒 等圖：非金屬礦物制品業(yè)私營(yíng)企業(yè)成本費(fèi)用利潤(rùn)率4.4硫酸鈣晶須主要生產(chǎn)企業(yè)4.4.1四川萬潤(rùn)非金屬礦物材料有限公司公司成立于2011年3月，注冊(cè)資金7948.72萬元，注冊(cè)地為國(guó)家級(jí)廣元經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)石龍工業(yè)園區(qū)，占地107畝，股東有

18、四名自然人和一家合伙企業(yè)。于2011年12月底開工建設(shè)硫酸鈣晶須9條生產(chǎn)線年產(chǎn)5萬噸，下游配套改性工程塑料原料12條生產(chǎn)線年產(chǎn)2.5萬噸，固定資產(chǎn)總投資2億元。職工總?cè)藬?shù)430人，其中高、中級(jí)工程師35人，各類專業(yè)技術(shù)人員280余人。2009年與四川大學(xué)專家、教授共同研發(fā)“硫酸鈣晶須”化工無機(jī)新材料，2013年與四川大學(xué)聯(lián)合共建省級(jí)自主技術(shù)研發(fā)中心。公司 “高補(bǔ)強(qiáng)性改性無水硫酸鈣晶須生產(chǎn)方法”，2012年3月獲得中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)主管部門發(fā)明自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)申請(qǐng)初步審查合格通知書，專利號(hào)為201210022506.3；2012年6月“益通晶須”注冊(cè)商標(biāo)經(jīng)國(guó)家工商主管部門商標(biāo)主管部門審查授權(quán)

19、，注冊(cè)號(hào)為9446091；ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證、ISO14001環(huán)境管理體系認(rèn)證以及TS16949的標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)及控制程序正在認(rèn)證中；2012年獲得國(guó)家發(fā)展和改革主管部門和省“十二五”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)新材料重點(diǎn)項(xiàng)目專項(xiàng)資金1716萬元的支持。同時(shí)公司研發(fā)、生產(chǎn)和銷售硫酸鈣晶須下游配套系列產(chǎn)品2.5萬噸（改性塑料、橡膠等原料）。達(dá)產(chǎn)三年后實(shí)現(xiàn)銷售收入9.2億元以上，年利稅3.3億元上市企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。目前，公司正在申辦中小型企業(yè)新三板上市。4.4.2江西峰竺新材料科技有限公司公司成立于2013年5月，注冊(cè)資本1000萬元，有4名自然人股東，注冊(cè)地在江西省宜春市宜豐縣工業(yè)園。公司于2004年在山西省潞城市建有年產(chǎn)500噸（一期工程）的硫酸鈣晶須試驗(yàn)研發(fā)基地，并于2006-2007年擴(kuò)產(chǎn)建成年產(chǎn)5000噸硫酸鈣晶須（二期工程）的生產(chǎn)基地。為適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求及產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，于2013年，在江西省宜豐縣工業(yè)園投資約2.8億元，建立占地約200畝