近几年国家鼓励发展循环经济，号召节能降耗。冶金渣综合利用是最具代表性的资源循环利用、节能、环保措施之一，也是钢铁工业实现健康、持续发展的一个重要保障。利用冶金渣生产建材产品大量利用了工业废渣及余热蒸气、高炉煤气等再生资源，又能生产出满足市场需要的绿色建材产品。这样的项目具有良好的环境效益、经济效益和社会效益。我们要继续加大研究并推广冶金渣综合利用技术，为我国钢铁企业的健康、可持续发展做出贡献。
近期，国家在“十三五”中更是提出了编制绿色制造工程的实施方案，从年到年，顺应国际发展的新趋势、新要求，全面推行绿色制造，力争率先实现中国制造绿色发展的目标。绿色制造工程的总体思路是全面落实制造强国战略、强化绿色发展，围绕制造业资源能源效率和清洁生产水平提升为中心，以制造业绿色改造升级为重点，以绿色科技创新为支撑，以法律标准、绿色监管制度为保证，夯实绿色制造的基础，加快构建绿色制造体系，推动绿色产品、绿色园区和绿色供应链发展，实现制造业高效、节能、低碳、循环发展，促进工业文明和生态文明和谐共融。
根据我国的国情和发展要求，利用冶金渣生产的水泥混合材、路基材、砌筑水泥、预拌砂浆、混凝土标砖、多孔砖、冶金渣蒸压加气砌块等建材产品的过剩和建材市场的饱和；同时根据“十二五”发展的规划思路要求和“十三五”规划思路，高炉渣的最大消耗产品——水泥即将到达一个生死存亡的拐点。因此，冶金渣的开发利用既要考虑资源的再利用，符合循环经济的产业政策；又要考虑到采用合理的生产工艺开发出节能、环保、符合市场需求、达到国家的新标准要求。
随着国家能源的紧缺及对环保要求的越来越高，公司技术研究部门经过长期的努力攻关，开辟了高炉渣新的利用方向并取得了重大的突破，即利用高炉渣合成沉淀法白炭黑和水滑石。根据目前沉淀法白炭黑行业和水滑石行业的市场利润及今后发展趋势，为此提出实施1万吨/年高炉渣综合利用生产线项目计划。
高炉渣概况
据统计，年全球粗铁产量为11.79亿吨，而中国粗铁产量为7.12亿吨。根据实际生产经验值每吨生铁排放kg高炉渣计算，中国的高炉渣排放量为2.85亿吨。大量的高炉渣堆积不仅需要大面积的场地、大量的管理资金（场地管理成本约占矿产品成本的10%-30%），而且长期的堆积在雨水侵蚀下，高炉渣浸沥出重金属元素进入地下水污染了水源，同时日晒、风化作用下，高炉渣粒度变小，尤其中国北方春秋气温干燥，风量较大，容易造成小区域范围的类沙尘暴现象，最终导致当地水源污染和空气污染，影响人们日常的生活和健康。随着全球钢铁产能过剩，钢铁企业利润下滑，高炉渣高附加值的综合利用作为增加钢铁企业额外效益的一种新思路日益被企业所重视。因此，如何提高高炉渣的综合利用在全球范围内正在加以研究。
目前，中国的高炉渣利用率约为85%，其中高炉渣消耗主要输出为硅酸盐水泥，约占高炉渣总量的70%，机械研磨至目左右，与水泥按一定的配比制成各种标号的硅酸盐水泥；有少量高锌高钛高炉渣被用来提取锌、钛等，但依然造成了尾渣的二次污染，没有从根本上解决高炉渣的消耗问题；有少量高炉渣细粉与粉煤灰为主要原料制作成空心砖应用于墙体材料；还有余热回收、硅肥、微晶玻璃等等很多新的开发利用，但存在实验室与工业应用的差距，仍然不能解决高炉渣大量堆积的现状，并且近几年来，中国生铁产量的逐年增长带来了高炉渣排放量的增加，同时中国建筑行业和房地产的市场饱和甚至过剩，带来了高炉渣的大批量堆积，成为钢铁企业资本运营的一部分消耗及环境污染。因此，高炉渣的资源化开发利用仍需继续努力。
沉淀法白炭黑概况
白炭黑在第二次世界大战期间，开始实现工业化生产。世界白炭黑生产能力年为80万吨/年，年为万吨/年，其间年均增长率约为4%；在年的生产能力中沉淀法白炭黑约90万吨/年，气相法白炭黑约10万吨/年；年为万吨/年。橡胶补强应用是白炭黑最大的市场，年需求为80万吨，接下来是食品、塑料和其它应用。以上所有业务正以年均6％～8％的速度增长。
白炭黑在橡胶上的应用主要分为三部分，硅橡胶用7万吨左右，轮胎用25万吨,运动鞋25万吨。罗地亚公司和德固萨公司是全球白炭黑生产的领先企业，各有35万吨的生产能力。法国罗纳普朗克公司生产能力共18.5万吨；美国的P.P.G公司生产能力共11万吨，美国的休伯公司生产能力共7万吨；此外还有荷兰阿克苏公司（沉淀法能力4.4万吨）；日本的德山曹达和白炭黑公司（沉淀法能力1.4万吨和2.2万吨。其中德古萨、罗地亚和P.P.G等3家公司的沉淀法生产能力，占国外沉淀法总能力的70%以上。
我国沉淀白炭黑生产始于年，第一套沉淀法白炭黑工业化装置在广州人民化工厂建成投产，但规模甚小。到年有10多家企业生产，年生产能力为t，产量为t。随着上世纪80年代国内胶鞋生产的迅速发展，特别是年南昌引进的万吨级沉淀白炭黑装置投产以后，到年有30多家企业生产，年产能力约3万吨，产量2万吨。年全国有多个企业生产，年产能力约35.5万吨，产量约21.9万t。年国内直接从事沉淀法白炭黑生产厂家共有54家，总生产能力为万吨，实际产量74.0万吨。近年来，白炭黑行业企业进一步提高劳动生产率和生产自动化、机械化水平，以提质增效为中心，主动适应发展新常态，年国内有多家沉淀法白炭黑企业关停。国内沉淀法白炭黑生产厂家为52家，总生产能力万吨，实际产量约万吨，国有企业占比越来越少（其产能分布如图2.1.2所示），沉淀法白炭黑产量82.76％分布在华东地区，并集中在福建、山东、江苏三省，主要因为华东地区是我国轮胎和制鞋工业集中地区。
图2.1.2国内沉淀法白炭黑各类企业产能分配
年中国沉淀法白炭黑净出口约26万吨，沉淀法白炭黑表观消费量万吨。在胶鞋类、轮胎和其它浅色橡胶制品中消费所占比重在70%以上，制鞋用白炭黑消费比例呈现下降趋势；轮胎用白炭黑则呈现上升趋势；在硅橡胶、碾米胶辊、胶带和电缆等橡胶制品中消费比例约占12%。其应用及前景如下：
（1）轮胎橡胶行业中的应用
年由于中国消费市场回暖和产品出口增长，沉淀法白炭黑表观消费量接近万吨。为了满足绿色环保的要求，国内轮胎厂商都在加大沉淀法白炭黑在轮胎中的用量，若高分散白炭黑在轮胎中替代50%的炭黑，则将带来每年万吨的高分散白炭黑需求量。到年，硅橡胶占橡胶消费总量的有望达到20%～33%，消费量有望达到～万吨。作为硅橡胶制品的补强剂，沉淀法白炭黑的需求量到年预计达到10～15万吨。
（2）饲料和农药市场
沉淀法白炭黑在饲料添加剂中主要作为吸附剂和增加饲料的流动性，特别是在维生素E及氯化胆碱粉剂中用量较大。饲料行业随着我国禽畜饲养业进一步的发展，对白炭黑的需求趋于增加。年我国饲料产量2.17亿吨，同比增长13.61%。
白炭黑主要用于粉剂型农药中做载体和抗结块剂，今后粉剂和可湿性粉剂、颗粒剂要向悬浮剂和水分散剂发展。中国是农药生产和使用大国，根据Wind的数据，年化学农药原药产量.4万吨，同比增长17.38%。今后发展趋势是高效低毒农药比重将继续扩大，因此预测产量不会有显著增加，将保持现有水平。
（3）在涂料行业中的应用
白炭黑折射指数为1.41-1.50，用于清漆中具有良好的光学性能，含有白炭黑消光剂的漆膜，消光剂粒子均匀地分布于涂膜中，当入射光到达凹凸不平的漆膜表面时，发生漫反射，形成低光泽的亚光和消光外观。目前国外消光剂的发展方向主要是大孔容积、易分散、高透明、低粉尘及表面处理。
在近几年的发展过程中，我国逐渐成为全球油漆涂料生产和消费大国。根据Wind的数据，年我国涂料产量首次突破千万吨大关，年产量.87万吨，年产量3.35万吨，年继续保持高速增长，产量达到.19万吨，同比增长26.46%。随着生活水平的提高，人们开始尝试“绿色”、“低碳”的生活方式，水性环保涂料中采用沉淀法白炭黑作为消光剂和增稠剂使用，预计涂料用特种沉淀法白炭黑也将保持较高速增长。
（4）在牙膏中的应用
沉淀法白炭黑是目前牙膏用摩擦剂的主要品种。沉淀法白炭黑具有比表面积大、吸附能力强、粒径均匀、性质稳定、无毒无害等特征，可作为较好的牙膏原料。其折光指数与牙膏中其他配料的折光指数非常接近，适合作透明牙膏的配料。白炭黑在牙膏中应用时间不长，但已显示出多种功能，除作摩擦剂外，还可作缓蚀剂、增稠剂、触变剂。
白炭黑已成为牙膏用摩擦剂的主要品种之一，根据Freedonia公司调查显示，年全球牙膏用二氧化硅的总量大概在25.4万吨。中国目前年产牙膏逾亿支，并以30%的增长速度成为全球增长率最高的市场，年牙膏规模达到亿元，年4月到年3月达亿元,预计年牙膏市场销售额将突破亿元。预计随着人民生活水平的提高，使用白炭黑为磨料的高档牙膏的消费比例将逐步提高。
水滑石概况
水滑石最早是年由瑞典Circa发现的，是以镁、铝、硅为主要成分，它的结构非常类似于水镁石，将水滑石和其他热稳定剂复配则能显著提高PVC的稳定效果，并且在环保价值和经济效益上有着重要的作用和意义。该产品用于PVC等塑料产品的无毒热稳定剂效果非常优秀。水滑石的分散性和透明性很好，属于热稳定性非常优秀的高纯度无毒产品。其主要应用有：
（1）水滑石兼有氢氧化镁和氢氧化铝类似的结构和组成，受热分解时释放出大量的水和二氧化碳，并吸收大量的热，能降低燃烧体系的温度;分解释放出的水藻汽和二氧化碳气体能稀释和阻隔可燃性气体;热分解生成的镁铝氧化物与高分子材料燃烧时候形成的碳化物，在材料表面形成保护膜，从而阻隔了氧的进一步侵入，也起到阻燃效果。
（2）水滑石粒子分解后的固体产物具有很大的比表面积及很强的碱性，能及时吸收材料热分解时释放的酸性气体和烟雾并转变成相应的化合物，从而起到抑烟和消烟的作用。因此水滑石是消烟型无毒无卤阻燃剂新品种。其阻燃性能明显优于氢氧化铝和氢氧化镁，而且兼具两者的优点。
（3）水滑石是无毒的热稳定材料。可以作为聚氯乙烯高效、无毒、廉价的热稳定剂。它可以有效的吸收PVC在加工和使用过程中分解产生的HCl，提高PVC的加工条件和热稳定剂。可与有机锡或铅锌共同作为热稳定剂，或与其他助剂共同使用，进一步提高PVC的热稳定性。
（4）水滑石与其他制剂混用，除了可改善高分子材料的耐热性外，还可以改善它们的其它性能。如机械强度、抗老化温度、制品表面亮度、绝缘性能、抗静电性能、抗紫外线性能等。水滑石还具有良好的隔热性，促进PVC农膜对红外线的吸收，提高农膜的保温性。
（5）用于PVC的热稳定剂，农用PE、PVC、EVA中的紫外线吸收体：酸接受体，用于有机卤素阻燃剂的稳定剂(辅助阻燃剂)：对PVC的热稳定性优秀，具有无毒原料、透明度高、分散性高、度高温下盐不会脱离，因此不会降低PVC的绝缘性包装。
（6）用作塑料、橡胶、化纤等高分子材料的阻燃、稳定、绝缘、着色、抗紫外线等多功能填充改进剂。
（7）用作染料、涂料、油漆、油墨、化妆品日用化工原材料。
（8）用作染织物废水处理剂、放射性废水处理剂、污染净化絮凝剂。
（9）用作化工催化剂载体和催化剂。
（10）用作多种材料的改进剂和中间体。
（11）由于其具有特殊的化学组成，对多种微生物和菌类的生长有显著的抑制作用，所以其具备杀菌防霉性能。
产品市场适应性
钢铁行业正处于“冰河世纪”，微利时代到底能持续多久，还是个疑问，同时，国家对环保的把关也越来越严，工业固废的排放也是一个令人头疼的问题。为了满足市场需求量的需要和帮助钢铁企业的持续发展，我们通过本项目的研发和实施，消耗企业排放高炉渣，既解决了高炉渣的排放，也为环保公司赢得相当可观的利润，实现环保公司和钢铁企业共赢。白炭黑和水滑石是市场急需的产品，国内企业由于资金、技术限制，能生产该产品的企业很少，本项目以技术优势和设备优势，营造了产品竞争优势，满足市场需求。
经济效益预测
项目投产后，1万吨高炉渣大约可生产0吨白炭黑和吨水滑石，每年可预计实现营业额万元，实现利润总额万元（白炭黑出厂价大约元/吨，成本是2元/吨，利润是0元/吨左右；水滑石市场批发价1元/吨，单独后面这段工艺的成本大约元/吨，利润约10元/吨），经济效益显著。
具体技术内容请参阅《第五届冶金渣综合利用技术交流会材料汇编》，如需咨询合作请致电-。
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