金屬鎂系列產品開發項目可行性研究報告(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 共同體向歐洲的汽車生產廠家提議，到2005年為控制汽車廢氣中的CO2含量，汽車百公里耗油量應不超過6L。當然，人們可從燃料管理系統等途徑尋求解決的方法，但在這些方法中，汽車輕量化的努力將舉足輕重，而鎂合金無疑將會扮演極為重要的角色。總體上來說，鎂合金產品主要是鎂合金壓鑄件。從國際市場上看，鎂合金壓鑄件的前景是樂觀的，在國內市場上看仍屬一種新興材料。原因是鎂合金壓鑄件工藝復雜，大部分鎂業生產商對鎂合金壓鑄件生產有畏懼心理；使用廠商在產品設計選材時，對鎂合金壓鑄件成本缺乏認真分析，片面認為鎂合金比鋁合金價格高，很少采用鎂合金壓鑄件，影響了鎂合金壓鑄件生產的發展和市場開拓。目前，國外鎂合金壓鑄件主要用于汽車工業，特別是小轎車。隨著汽車輕量化、高速化、節能化的發展，鎂合金壓鑄件生產必將進一步引起國外汽車廠商的高度重視，當然，也必然會引起我國汽車生產行業的關注。在航天航海、電力、通訊領域，鎂合金壓鑄件的應用也會越來越廣泛。從鎂合金生產廠商來說，我國雖有上海乾通汽車附件公司、南京華宏有限公司壓鑄廠、渭南西北林業機械廠、昌河飛機制造公司鑄造廠等鎂合金壓鑄生產廠家，但他們的總產量只有數萬噸，遠遠不能滿足市場需求。根據有關資料對國內鎂合金壓鑄件利用分析，2000年國內生產汽車186萬輛，摩托車1196萬輛，而利用鎂合金壓鑄件僅3064噸，%。綜上所述，鎂合金壓鑄件有穩定的國內市場，并處于穩定持續發展中，尚處于起始階段，有著很大的市場潛力。由于我國鎂合金產品成本低，在國際市場上具有極強的競爭力。出于環境保護和生產成本的考慮，西方發達國家的金屬鎂生產日益萎縮，多家世界大型金屬鎂企業關閉。如挪威2003年關閉了海德魯鎂業公司的波斯格盧鎂廠；諾蘭達公司馬格拉鎂廠2003年1月關閉其63000噸的生產能力；普基公司的馬利克納克鎂廠和美國鋁業公司西北合金廠的金屬鎂生產也已關停；日本更是在上世紀90年代末期就停止了金屬鎂生產，全部改為進口。在最近兩年內，西方國家關閉的金屬鎂生產能力達16萬噸，相當于世界需求總量的40%。20世紀90年代以來，中國政府加大了環境保護力度，許多中小金屬鎂廠由于生產設備簡陋、工藝落后、環境污染嚴重，達不到國家規定的環境保護標準而被迫關閉。雖然不斷有金屬鎂廠上馬，但金屬鎂的總產量增加不大，隨著國家對金屬鎂生產門檻的提高，這種情況還將持續下去。由于上述原因，導致國際鎂合金市場將長期呈現供應偏緊，價格穩定的局面。根據目前市場調查，用于汽車工業的鎂合金壓鑄件口岸價在40000元/噸到45000元/噸之間波動。本可研將本項目的鎂合金壓鑄件產品售價確定為36500元/噸，鎂合金錠為15000元/噸。 第四節 項目產品市場競爭優勢產品市場競爭力，主要從兩個方面進行分析評價：一是經濟關系，表現在產品質量和產品價格這兩點上；二是社會關系，表現在政治關系和銷售服務上。在國際貿易上政治關系具有較大的影響力，但主要是經濟關系，經濟利益終究起主導作用。本項目產品具有如下競爭優勢：一是產品價格優勢。產品價格優勢是由產品成本優勢所決定的。本項目產品成本較低，主要來源于：白云石MaO含量高，礦區建選礦廠，離煉鎂廠區近，水運價格低，基本上是自采自用，成本低；螢石在XX內自采供應，采購成本低。硅鐵廠距離近、采購成本低；煤，XX自采供應，成本低；電，XX電力充俗，用電成本低；水，采礦用水可選用山間清泉，煉鎂廠用水可從隔河巖電站庫區取水，來源充足，價格低；選礦廠區有荒地和舊房可供利用，投資省、攤位費用少；采用先進生產工藝，用工少勞動定員設計用工恰當，噸鎂成本用工低。二是產品質量優勢。本項目產品質優價廉，主要是：白云石Mgo含量高；煉鎂工藝技術成熟；生產工藝選擇、設計相對先進、合理；主要設備相對先進、可靠；技術依托單位技術力量強，技術力量設計配備較強，生產過程質量保證程度高；質檢系統設計完備，質量保證手段先進可靠；本項目產品，具備產品成本低、質量好兩方面的優勢，產品必然有較強的市場競爭優勢。第五節 產品市場分析評價結論通過上述市場分析，從供求關系上看供不應求；從需求趨勢看，將持續增長；從生產發展上看，跟不上需求步伐；從資源上看，中國具有資源優勢、本項目資源也豐富；從產品銷售價格上看，將持續上升；從生產技術上看，在不斷提高；從國際市場看，將不斷擴大；從國內市場看，需求將不斷增加；從國際關系看，有利因素越來越多；從市場競爭看，本項目產品具有明顯優勢。故認為，本項目開發市場行情好，前景十分廣闊。 第三章 原輔料、燃料供應第一節 原、燃料供應及質量一、原料供應白云石礦：本地儲量豐富，廠址附近便是白云石礦，運輸簡單方便。當地的白云石儲量豐富，礦床開采最大高度為40m，礦層基本裸露于地表，適宜露天開采。保守估計總儲量也在數億噸以上，可充分滿足生產金屬鎂的需要。此地白云石化學成份如下：表31 白云石化學成份表化學成份編 號含 量（%）CaOMgOK2ONa2OSiO2AI2O3Fe2O3W045936W045937W045938白云石價格：破碎成所需塊度，到廠價每噸125元。硅鐵：滿足電解法所需的75硅鐵，在本縣就有生產，可就近購買，價格每噸約7000元。所需的其它原料為鋁錠、鈹、鋅，在我省都可購買解決。其價格如下：鋁錠：18000元/噸，鈹：200000元/噸，鋅：1100元/噸。二、輔助材料供應生產過程中使用的輔助材料有：螢石、精煉熔劑、惰性氣體，還有添加劑、耐火材料等。精煉熔劑可以從武漢購買；螢石、惰性氣體在本省采購。其它材料所需數量不多，在我省都可購買解決。三、燃料供應在本項目中，白云石煅燒用回轉窯，所用燃料為煤粉。XX縣是產煤大縣，煤炭資源豐富，質優價廉，運輸簡單方便，所以燃料煤不是問題。煤炭價格：到廠價每噸280元。第二節 產品方案和質量指標一、產品方案 根據市場供需情況，結合本廠實際，確定鎂合金壓鑄生產線在投產初期，生產以下二種產品：1）鎂合金錠 30000噸/年2）鎂合金壓鑄件 20000噸/年其中鎂合金壓鑄件可作為小轎車輪轂、小轎車儀表盤、計算機機箱殼體。產品皆為大路產品，便于批量生產和銷售。生產一段時間后，再根據市場需要，調整產品品種和產量，特別是新、奇、特的產品，以求取得更好的經濟效益。二、主要產品質量指標本項目鎂合金產品質量執行國家標準GB41381995，還可根據用戶提出的質量要求進行生產。第四章 項目實施方案第一節 工藝流程的選擇本項目是從最初的原料開始直到生產出合格的鎂合金產品，先生產出金屬鎂，而后再用金屬鎂生產鎂合金。一、金屬鎂生產工藝方案選擇現代生產金屬鎂的方法，主要分為兩種：一是電解法，另一種是硅熱法。而硅熱法又分為兩種：外熱式硅熱還原法（皮江法）和半連續硅熱還原法。電解法所用原料是白云石，這是當地的資源優勢。電解法煉鎂具有投資較少、建設周期短、連續性生產、見效快等優點。半連續硅熱法雖然具有工藝流程短、生產工序簡單、單體設備產量大、低污染、經濟效益好的特點，但一次性投資較大。通過以上分析，本可研選用電解法生產金屬鎂。二、鎂合金熔煉工藝方案選擇金屬鎂錠只有經過合金化冶煉過程，使之成為鎂合金，才能大大改善金屬鎂自身的物理性能，從而適宜鑄造成為各種機械部件。由于鎂金屬具有熔點低、易氣化、易燃燒等特點，在鎂合金化過程中要精心選擇與熔煉有關的原材料，注重安全系統和保護氣體。本設計采用外購惰性保護氣體，在熔煉爐附近設立保護氣體儲存配置系統，熔煉時熔液上部覆蓋保護氣體。鎂合金熔煉爐采用2室爐工藝，即熔煉爐與熔液儲存爐分開，可以有效控制澆鑄和壓鑄溫度，提高熔液提純效率，尤其是解決精確配料問題。鎂合金熔煉爐可以使用原煤、煤氣、重油等燃料，也可以用電爐進行熔煉。用煤進行鎂合金熔煉，既影響鎂合金質量，又污染環境，本設計不予考慮。而重油不易解決。本項目電力供應充足價廉，既經濟又清潔，故本項目采用電力作燃料。為滿足生產要求，項目自建電力開關站，設計建設一座110kv/20000kw開關站。三、鎂合金澆鑄、壓鑄工藝方案選擇鎂合金鑄錠有人工澆鑄和鑄錠機澆鑄，本設計選用連續鑄錠機澆鑄鎂合金錠。目前，常用的壓鑄工藝有熱室壓鑄和冷室壓鑄。冷室壓鑄以液態金屬為原料，噴射進入模具壓鑄成型，模具壁由循環冷卻水冷卻。熱室壓鑄是將金屬切屑成粉狀，經預加熱后注入模具壓鑄成型，預加熱和模具加熱一般采用電加熱。冷室壓鑄一般適宜加工較大型鑄件，熱室壓鑄則適宜加工小型鑄件。由于本項目產品定為小轎車輪轂、小轎車儀表盤、計算機機箱殼體，均屬較大型鎂合金壓鑄件，適宜采用冷室壓鑄。而且冷室壓鑄生產設備少，工藝相對簡單，適宜于初建廠以及一般鑄件的生產。本項目鎂合金產品質量執行國家標準GB41381995，還可根據用戶提出的質量要求進行生產。 第二節 工藝流程一、電解法制鎂生產工藝流程本項目工藝流程簡述如下：電解法制鎂工藝流程完全是連續作業，在高壓下運轉，不用真空。其核心是填充床式氣體—固體反應器。在反應器中氫氣起到雙重作用，供給反應用的熱量和夾帶鎂蒸汽（氫氣是懶性氣體），鎂透過一種新穎的方法被冷凝下來，氫氣則循環使用。將燃燒后的白云石（煅白）和硅（硅鐵）配合成混合料，再壓制成團塊，并在填充床中用燃料和過量空氣燃燒產物的熱量預熱到1000℃，填充床反應器中的物料是自流的，一部分很重，一部分逆流，并設有備用的內加熱裝置，來解決供熱問題。在順流段，當劇烈的吸熱反應進行得非常迅速時，熱氣流將顯熱傳給團塊料，這樣團塊料的溫度穩定地保持低于其燒結和燒融的溫度（1450～1500℃），下一階段的反應是通過反應器的逆流段在較低的溫度下完成。盡管氫氣流能夠供給還原反應所消耗的全部熱量，但在設計上仍然考慮了電熱來保證反應器內部所需的熱量。為了保證金屬的純度，在還原時，不讓氧化了的金屬容器內表面與反應產物接觸，因此金屬純度高，是本工藝流程的主要優點。從反應器排出的氣體，經過凈化，冷卻到剛剛高于露點的溫度。其主要目的是除去氣體中夾帶的氧化物微粒，但也有少量從反應器正常加料中排出的非金屬揮發物（主要是氟化物）。新的工藝流程中消除了皮江法煉鎂工藝中冷凝工序中的那些缺陷。只要冷凝成液態鎂就能夠直接澆鑄成錠。本方法是從熔池中把鎂液直接送入一種機器式噴淋器，當噴淋成液滴后立即冷凝成顆粒鎂。采用裝有液體堿金屬的循環管路，經過余熱鍋爐將熔池中多余的熱量傳走。要把鎂冷凝成液態鎂時，就必須將液態鎂（）時所產生的鎂蒸汽（相當于反應器出口氣體中所夾帶的金屬總量的10%）冷凝下來，這就必須使出口氣體過冷到熔點以下大約150℃。于是不可避免地會有一部鎂冷凝成固體，所以根據技術角度和市場銷售情況來考慮，把鎂全部冷凝成固體鎂似乎還跟適宜。為此，生產流程設計了兩種冷凝方式交替進行，冷凝成全部固體或液體鎂和固體鎂的混合物。在精煉車間把粗鎂裝入精煉坩鍋，精練后生產出合格金屬鎂，用連鑄機鑄造成鎂錠。電解法制鎂生產工藝流程圖電解法制鎂工藝完全擺脫了現有硅熱法煉鎂技術的限制，能夠連續作業，可以完全實現機械化和自動化控制。因此這個工藝在經濟上是相當有吸引力的，其生產成本比皮江法可降低30～40%，降低能耗約一半，減少勞動力約1/3。電解法制鎂工藝配備了完善的熱回收系統，從而大大地節省了熱能。該工藝可保證大約回收45%的升華熱。這45%也正好是當循環氣流按冷凝范圍從露點冷卻到反回溫度時，氫氣中含熱量的回收率。循環氫氣氣流中的余熱通過直接熱交換器可回收90%以上。將液體金屬作為熱交換器，換熱介質的技術應用于金屬冷凝是很有發展前途的。二、鎂合金生產工藝流程將金屬鎂錠、鋁錠、鈹、鋅和其它輔助材料用天車送入熔煉爐高架配料倉，然后由配料倉送入熔煉爐；熔煉爐由煤氣加熱，熔液表面覆蓋有惰性保護氣體；熔煉后，合金化的鎂合金熔液進入熔液儲存爐內存儲，并取樣化驗，根據化驗結果再精確配料。合格的鎂合金熔液入鎂合金鑄錠機鑄成鎂合金錠，或者將鎂合金熔液用泵經管道輸送到壓鑄機，噴射進入模具壓鑄成型，然后脫模、精整、氧化上色、包裝入庫。鎂合金生產工藝流程如下圖所示： 鎂 錠精煉渣精煉爐煤 氣鈹鋅鎂錠鋁錠熔煉爐煤 氣連鑄機配粒倉熔液儲存爐精 整上 色包裝脫 模冷室壓鑄機第三節 工藝設備一、煅燒設備1）60m回轉窯 6臺2）28m冷卻機 6臺3）926No5A鼓風機 6臺二、煤粉制備設備1）3m風掃式鋼球磨 6臺2）φ1900mm粗粉分離器 3臺3）φ2300mm旋風分離器 3臺4）M729No11D煤粉風機 3臺5）472No5A引風機 3臺三、原料制備車間1）7m