玄武岩纤维生产线的立项报告

第一节 建设生产线的必要性

玄武岩纤维可采用单组分玄武岩、辉绿岩、角闪岩、珍岩、安山－玄武岩等广泛分布的原料进行生产，可代替传统上采用昂贵的多组分原料的多种玻璃纤维，可以简化工艺，大大节约成本，而且没有污染。
利用玄武岩生产矿棉，在我国已有好些生产线，但要能生产出上千米无断头的连续纤维，却非易事。早在1959年德国人就发表了有关玄武岩棉生产装置的报道。在国家专利局对玄武岩纤维的生产技术专利检索表明：国外有144篇，国内有12篇。涉及玄武岩连续纤维生产技术在我国申请了专利的，国外只查到俄罗斯、和乌克兰专利各1篇、法国专利1篇和美国专利2篇；国内专利有3篇。玄武岩纤维最先于1958年在乌克兰开发成功，1964年在格鲁吉亚建成了百吨级的生产线，1974年相继在俄罗斯也建设了生产线。20年里，前苏联先后为此项目的产业化开发，投入了上亿美元。据初步了解，现在200-750吨级玄武岩纤维生产线在俄罗斯有6条、格鲁吉亚有2条、乌克兰有1条，其产品在独联体各国已成功应用于各种工业领域，并大量出口到西方国家。后来，他们又向比利时、加拿大和印度等国转让过技术，加拿大最近已建了1条线。美国Owens Corning 公司对此项目也开展过产业化研究，曾建过年产7000吨的大型线，投入约一亿美元，由于技术不过关，太冒进，投产后不能连续运行。在吸取了他们多年生产经验的基础上，格鲁吉亚的罗曼专家等人对利用当地Marneuli玄武岩生产玻璃纤维的专利技术建成的年产300吨级连续纤维生产线进行了技术革新，使生产达到先进水平，产品质量符合美国标准，在国际上获得很大的盛誉，其产品大量出口西欧、美国、加拿大和日本等国，一直供不应求。据说该厂已被德国买下进行改造，欧洲银行还打算在格鲁吉亚投资建设5条年产500吨产品的生产线和配套的电站。
我国有的研究单位也曾对玄武岩纤维开展过一些研究，仅停留在实验室研究阶段，远未达到产业化水平,玄武岩纤维生产在我国仍然处于空白状态。我国有些企业最近虽然就玄武岩纤维生产技术，曾经同俄罗斯和乌克兰进行过一些接触交流，但仍只是停留在试探和立项招商阶段。已经立项招商的单位有：黑龙江宁安、山东泰安、张家口、深圳、重庆等（见附件）。作为玄武岩纤维专利（3589/01-01）发明者的格鲁吉亚罗曼专家2002年曾两次来华，同山东和重庆的同行进行过交流，愿意以中方愿意接受的方式同我们合作开发利用中国玄武岩生产连续纤维的产业化技术。本项目拟通过引进担任格鲁吉亚玄武岩纤维厂技术厂长的罗曼先生来华，合作开发玄武岩纤维，可加快开发过程，减少技术上的风险。为了作到有充分把握，计划经过我们消化吸收其成熟的生产技术和图纸资料进行二次开发后，先利用他们现成的图纸，分期建设年产300和750吨玄武玻璃纤维的生产线。取得经验后，再建设年产1500吨玄武玻璃纤维的生产线，进一步积累大规模生产的经验，然后再翻若干条线，扩大生产线的产量，进行大面积推广。按此思路，将可以少走弯路，把技术风险降至最低程度，比国内有的企业计划直接引进国外的技术和设备更加保险和经济。
我国玄武岩分布很广，经初步调查，与Marneuli玄武岩成分相近的已有十几处。稳定的原料来源不应成为问题，只需选择好一个地方的矿石，每批多进一些，进厂后再进行均料处理，便可保证生产稳定。

第二节 市场分析
玻璃纤维及其后续的复合材料产品，是当今飞速发展的一种高新技术材料。全球2000年玻璃纤维的总产量已达286万吨，总产值约60亿美元，美国的OCF、PPG和法国的St.Gobain等三大玻纤制造公司占其60 ％以上。我国的玻璃纤维产量仅为22万吨，居世界第四位（美国第一，96万吨；西欧第二，60万吨；日本第三，35万吨）。人均占有量美国为4.5Kg/人，日本为2.1Kg/人，西欧为1.3Kg/人,东欧为0.6Kg/人，中国大陆仅为0.15Kg/人，远低于世界平均水平0.5Kg/人。我国池窑生产的高档玻璃纤维产品不到50 ％，难以满足国内外市场日益增长的需求。自90年代以来，我国每年还要从国外进口许多高品质的特种玻璃纤维，特别是近几年的年进口增长幅度高达40 ％。我国玻璃纤维的出口形势也十分喜人，据海关统计，2000年我国共出口玻璃纤维8万吨，许多工厂的产量和质量仍然无法满足外商的要求。但是，我国也在这一年进口了8万吨优质而价高的玻璃纤维。我国《十五》的目标是达到年产38万吨，其中池窑拉丝的比例要达到60 ％以上；计划重点建设三个年产6万吨的大型玻璃纤维生产基地。港、澳、台商家也看好大陆市场，现正相继在上海、昆山、广东等地建设若干条大型E玻璃纤维生产线。预计2010年的世界玻纤年产量将达到350万吨，。
玻璃纤维的最大用户是增强塑料，占到玻璃纤维总量的55－60%，其中无捻粗纱占50 ％，短切原丝30 ％，短切原丝毡10 ％，方格布5 ％，其它5 ％。它的应用领域包括：
（1）交通运输的玻璃纤维用量占到玻璃纤维总量的25 ％。汽车工业占这部分总量的80 ％，由于玻璃纤维在汽车中的用途在不断增长，它的用量将持续增长。比钢材轻得多的玻璃纤维毡增强热塑性塑料冲压片材（GMT）特别适合于汽车零部件的集成化。在有的汽车中，一个GMT制件可代替120个零件。耐热和防火性能优良的SMC制件正在大幅度增加应用范围。尺寸稳定性和刚性好的BMC制品正在受到汽车界的青睐。玻璃纤维已成为消声器的理想材料。此外，玻璃纤维在运输行业的用途还有铁路车辆、集装箱、拖车和造船等。
（2）电子/电力的玻璃纤维用量占到玻璃纤维总量的20 ％。玻璃纤维布占全世界印刷线路板增强材料的55 ％，随着电子工业的大发展，对玻璃纤维的需求迅速增加。在这一领域内，玻璃纤维还广泛应用于纤维光学器件、电线电缆、连接器、断路器、计算机外壳等数百种其它用途。
（3）建筑市场的玻璃纤维用量占到玻璃纤维总量的35 ％。玻璃纤维复合材料因耐腐蚀而寿命长，加之重量轻和维护成本低，在桥梁、栈桥、码头、临水结构、建筑管桩、高速公路、供能系统及污水处理系统等基础实施中已成为非常有吸引力的发展重点。例如，玻璃钢管道市场在环保政策的支持下需求在成倍增长；以每公里管道需30吨缠绕纱的最保守测算，1000吨粗纱只不过能生产30公里的管道。至于玻璃钢板材、水箱、卫生洁具、门窗、屋面防水材料和净化槽等，在建筑中已是到处可见，对玻璃纤维的需求随着住宅建筑面积的增加而不断增加。
（4）其它应用。玻璃纤维的在增强塑料中的应用还包括军用、航空航天、体育/娱乐器械、消费品等。我国目前天然气高压瓶制造和高压管制造的高强玻纤年需求量就有数千吨。我国现在磨擦材料用石棉量每年在8万吨以上，国家要求在2003年全部禁用，玄武岩纤维可能成为最好的替代品。
(5) 玻璃纤维的另一方面应用领域为玻璃纤维增强水泥复合材料，已大量应用于要求高强、、耐冲击振动、耐腐蚀、耐热等重要场合，如机场跑道、高速公路路面、桥梁面层、幕墙、污水管、隧道衬砌、护坡、薄壳圆顶等。我国在这一方面基本处于空白状态，市场潜力极大。目前仅REBAR和土工格栅对耐硷玻纤的需求量就在万吨以上。
玄武玻璃纤维是一类新型玻璃纤维，它是以玄武岩类火成岩作为矿物原材料，由于玄武岩中含有一些特殊成分，赋予玄武岩玻璃纤维一些特定的性能。譬如，Al2O3能够提高熔体粘度和化学稳定性；Fe2O3和FeO能够改变熔制参数，影响导热性；MgO、K2O和TiO2则能够提高防水性能和腐蚀性。玄武岩纤维的性能与国内外常用的玻璃纤维的对比结果如表1所示：
表1 玻璃纤维性能对比

由上表可见，无放射性的玄武玻璃纤维与常用玻璃纤维相比，具有以下优点：
1． 弹性模量与昂贵的S、M玻璃纤维相近，强度相当；用于织造织物重量在150～210g/m2的产品时，织造性能良好；可用以代替S、M等玻璃纤维制造绝热制品和复合材料，制造硬质装甲和各种GFRP产品。例如，利用E玻璃纤维生产玻璃钢管，只能耐25个大气压，管径最大为2米，而用玄武岩纤维做玻璃钢管，则可耐60个大气压，管径可达3米。在某些场合，玄武岩纤维甚至可以部分代替每吨售价在20余万元的碳纤维或芳纶纤维。
2． 由于耐水性能好，甚至超过耐水性已达Ⅰ级的E玻璃纤维，用直径17～25μm的玄武纤维制成的棉板用作农业培养基时，具有足够的透水性与柔性。经多次冻结与解冻，浸湿与干燥循环，玄武棉板表现出足够的稳定性。由于它耐大气作用，可用以加固挡水坡土坝、防护堤与沟渠等临水建筑。
3． 耐热性优于矿棉和E等玻璃纤维，接近产量小而价格高的耐高温的石英玻璃纤维。在400℃温度下工作时，其断裂强度仍能够保持85 ％；在600℃温度下工作时，其断裂强度仍能够保持80 ％的原始强度，而即使是优良的矿棉此时也只能保持50～60 ％的强度，玻璃棉则完全破坏。如果玄武岩纤维预先在780－820℃下进行处理，纤维还能在860℃下工作而不会出现收缩。如果用钠－蒙托石－膨润土浆把玄武岩纤维短切纱粘合成毡，在450℃下处理5分钟，可提高其耐水性，并可把工作温度提高到石英玻璃纤维的1000℃高水平。有时纤维除了经受热作用外，还要经受振动。玄武纤维直到500℃温度下的热振稳定性仍然不变，原始重量损失不到2 ％；900℃时，仅3 ％。低容重、低导热率、低吸湿率和高化学稳定性的玄武纤维除了可用于高温绝热材料，还可用作液氮（－196）等容器或设备的最有效的超低温绝热材料，E玻璃纤维只能耐－60℃。这种纤维用作保温材料时，不存在用石棉作保温材料时可能引起的制癌问题。
4． 由于吸声系数比E玻璃纤维高，玄武岩纤维也是高效隔音材料，而且防火，能以吸声毡或板的形式用于电影院和其他公共大厅。现已被当着汽车消声器的最佳材料，具有极大的市场前景。
5． 由于过滤系数高，玄武岩纤维被成功地在净化空气或烟气的设备中，用作高温过滤材料。
6． 玄武岩纤维在100～250℃温度下的拉伸强度将提高30％，而一般玻璃纤维却下降23％。玄武岩纤维在热水作用小也能保持较高强度。例如，在70℃水作用下玄武岩纤维的强度可保持1200小时，而一般玻璃纤维不到200小时便失去强度。玄武岩纤维在40℃强烈日光暴晒2400小时仍能保持强度。
7． 玄武岩含有不到20%的导电氧化物,含导电氧化物的玻璃纤维一般不能用于制备绝缘材料,但玄武岩纤维的介电损耗角正切与E玻璃纤维相近，应用专门浸润剂处理过的玄武岩纤维,其介电损耗角正切比一般玻璃纤维还低50%,因而可以用来耐热绝缘材料,可广泛应用于电子工业的印刷线路板制造等领域。
8． 玄武岩纤维具有良好的增强效应。单纤维拔丝试验表明，玄武岩纤维与环氧聚合物的粘合能力高于E玻璃纤维，而且在采用硅烷偶联剂处理后还会进一步提高。因此，玄武岩纤维可以代替即将禁用的石棉作为耐高温结构复合材料、橡胶技术制品等的增强材料，也可用于制作制动器、离合器等的磨擦片的增强材料。
9． 玄武岩纤维的耐酸性比经常用作耐酸玻璃钢增强材料的价高的ECR玻璃纤维还好；它的耐硷性与目前市场上常用的AR耐硷玻璃纤维相当，可以代替AR玻璃纤维，应用于需求量很大的纤维增强混凝土构件（GRC）或路面土工格栅等领域。
总之，玄武岩纤维几乎能代替目前常用的玻璃纤维或特种玻璃纤维，可以说是一种万能的廉价纤维增强材料，尽管售价较高，仍然在国际上极受青睐，。随着对玄武玻璃纤维制品的不断研究开发，势将会以更大的广度和深度日益广泛应用于各行各业：
汽车制造--发动机和车身绝热隔音制品，磨擦材料，消声器，汽车零部件；
航空制造--发动机、气动设备废气系统的绝热隔音材料；
船舶制造--绝热隔音材料；
电子工业--增强部件与印刷板基材；
化学工业--压机缓冲垫，冷藏或气体液体槽罐的隔热材料，高温净化过滤材料；
建筑工业--玄武岩纤维增强混凝土，玄武岩纤维增强塑料筋代替钢筋，代替钢筋做路面土工格栅；
农业--温室中栽培蔬菜和花卉的培养基；
医学--空气超净化过滤器。
与一般玻璃纤维的熔制过程相比，玄武岩熔体的透热性差，易结晶，润湿角小，因而在拉丝成形时比玻璃纤维更难控制。同时含铁的玄武岩熔体的表面硬化速度比玻璃熔体快，而内部黑色熔体传热又差，因此必须设计特殊的池炉和电热拉丝装置，以保证达到预期的产品产量和质量，减少断头。但玄武岩纤维熔炉的体积较小，碹、墙不易受侵蚀，很少硼化物等有害物质排放。
生产玄武岩纤维不仅原料成本低，生产过程更加清洁。但由于目前生产规模较小，单位能耗较高。
玄武玻璃纤维在以下几方面将可以大有用武之地：（1）玻璃钢市场。我国玻璃钢的产量还不足世界总产量的1/20，在今后玻璃钢的大发展中，本产品将可能部分取代高强度的E、C和ECR等玻璃纤维用作玻璃钢的增强材料。（2）国内大规模新建和改建的桥梁、高速公路、港口、机场、地铁、铁路等基建设施，需要大量的耐硷的AR玻璃纤维增强的混凝土构件，本产品将可以应用于这一领域。（3）利用玻璃纤维代替有毒的石棉，是当前职业卫生标准要求严格贯彻的重要内容，以确保工人的健康，本产品将是一个最佳的选择。（4）电子/电力器件需要大量的低电介的D玻璃纤维作增强剂，本产品将以其低成本而独具竞争力。（5）汽车消声器对玄武岩纤维的需求量预计有数十亿美元的市场潜力。（6）环保产业是一个新兴产业，其中高温烟气处理需要大量的玄武岩纤维作为过滤材料。
总之，目前独联体三国生产的玄武岩纤维产品，仅能满足国际市场1％的需要量，国内更是一片空白，质优价廉的玄武玻璃纤维有着广阔的市场，比利时等公司一再表示将长期包销我们生产的产品，因此本项目没有市场风险。"9.11"之后，美国对高温性能优良而价格不高的玄武岩纤维的需求与日俱增。

第三节 工艺与投资估算
主要生产工艺是：原料采用块状玄武岩，在单元窑中熔制，经200－300孔的铂金漏板成型，涂油后至拉丝机卷取获得原丝。
年产300和750吨二条线所需的主要设备、材料如表2所示。
表2

主要设备投资

其中拉丝漏板组件为铂金制造的部件，具有硬通货性质，可不计入固定资产，视为流动资金。
二条线的投资估算（万元）见表3。

表3 投资估算

本项目的固定生产投资仅为741万元，由于840万元的铂金组件具有硬通货性质，是保值的，因此，列入1500万元的流动资金内。
生产线的定编定约为120人。

第四节 项目经济效益
本项目计划达到年产1050吨的生产能力，先只生产无捻粗纱，逐步增加品种。根据目前国内外市场情况看，本产品的产销率可达100 ％。投产初期几年，产品全部由比利时一家公司包销，待产量扩大后再开发国内市场。
成本估算见表4。其中玄武岩单价为国内矿石到厂价，如果投产的第一年采用进口格鲁吉亚矿石，原料价格约增加600元/吨。人员年按12000元计。
表4 玄武岩连续纤维单位(t)成本估算

总成本估算结果见表 5 。

表 5 总成本估算

本项目的经济分析结果见表6。
表6 本项目的损益表（单位：万元）

本项目原始纤维直径为13μm的无捻粗纱产品的售价按国际价格应在2700美元/吨以上，为了尽快占领市场，今暂定销售价按2300美元/吨计算，折合人民币约为19000元/吨。原始纤维直径为9μm的无捻粗纱产品的售价按国际价格应在4000美元/吨以上，若按此计算，效益还会高两倍以上。由此可见，1050t/a的玄武岩纤维生产线的利润是比较高的，与投资大好几倍的5000t/a的E玻纤生产线的利润一半相当。由于能耗的大幅度降低和人员成本的减少，1500t/a的玄武岩纤维生产线的利润，预计将更加可观。因此，玄武岩纤维生产线的附加值是非常高的，甚至高于现在我国正在大规模建设的E玻纤大型生产线，总投资却要少得多，单位投资利润率要高得多。
本项目的经济效益指标见表7。财务内部收益率高于国家规定的12%。
表7 经济效益指标

如果玄武岩、能源和人员成本比上述数据低，并部分生产原始纤维直径为9μm的无捻粗纱产品，或者再进行审加工，效益将更高。

附件：
1、泰安项目
一、项目名称：年产10000吨玄武岩纤维及其复合材料
　 二、项目概况：
　 玄武岩纤维及其复合材料是以天然玄武岩矿石为原料，将矿石破碎后加入熔窑中，在1450-1500℃熔融后，通过喷丝板拉伸成连续纤维，并以玄武岩纤维为增强体制成的新型复合材料。玄武岩纤维的特点：1、耐高温（使用温度范围为-269-900℃）、隔音、隔热、抗振动、耐酸碱，使用寿命长；2、对生态无害，阻燃性和防爆性好；3、具有较强的化学惰性，无论在空气中还是在化学介质中都十分稳定；4、玄武岩纤维与玻璃纤维和碳纤维相比投资成本更低廉，且产品附加值高，原材料利用率高（可达90%以上）。5、玄武岩材料可广泛用于国民经济各个领域（军事工业、民用工业和文体工业），可替代钢材，且性能优于钢材,可替代玻璃纤维和部分替代碳纤维。
　　 三、项目生产和技术条件
　 目前，玄武岩纤维及其复合材料在国际上只有俄罗斯和乌克兰生产。我国玄武岩纤维的生产及应用在国内尚属空白。但已经有3家开始与俄罗斯合作。现在市计划委项目办公室已开始与国内有关科研机构和专家，并通过他们与俄罗斯合作，对合作的可能性已进行了多次交流。
1、年产10000吨玄武岩纤维，所需玄武岩矿石12000吨。
2、采取组建合资企业的形式进行合作，俄罗斯、中科院、煤化所以技术入股，关键设备和生产技术可从俄罗斯引进。
　 四、规模与投资
　 项目总投资5亿元，工厂建筑面积4万平方米。其中，年产5000吨玄武岩纤维一期工程项目投资3亿元，二期工程投资2亿元。
　 五、效益分析
　 玄武岩纤维的经济效益估算：1.2吨玄武岩矿石可生产1吨玄武岩纤维，单位生产成本估计1200美元/吨纤维，产品销售价格国际市场估计为7200美元／吨，按年产10000吨计算，销售收入可达7200万美元，年利润6000万美元。

2、宁安项目
　 项目建设内容及规模
　　 建设规模为年产耐碱玄武岩纤维3000吨，主要产品及生产能力为：生产短切纤维薄毡1000吨，无捻粗纱网布1000吨，纺织有捻纱550吨，建筑工程FRP筋450吨。建设内容为全电熔熔窑一座，短切纤维薄毡、纺织有捻纱、无捻粗纱网布、建设工程FRP筋生产线一条，改建现有厂房及库房5000平方米及其它附属设施。

　　投资规模
　　 项目总投资6095.14万元，其中固定资产投资5210.4万元，无形及递延资产投资658.39万元，流动资金投资226.35万元。

　　市场分析
　　 耐碱玄武岩纤维是中国建材院与营口建材院经过五年多时间研制出的一种国际国内首创的无机非金属材料，其科质含量高，工艺先进，处于国内领先地位。耐碱玄武岩纤维与普通玻璃纤维相比具有比重大、强度高、耐腐蚀、使用温度范围大、工艺优良、无污染、对人体接触无害、成本低等特点。耐碱玄武岩纤维及制品广泛应用于石油化工、建筑建材、国防军工、航空航天、能源交通、机械制造、电子、纺织、飞机、轮船、农业生产等领域，可代替木材、钢筋、棉和石棉制品，具有强大的市场竞争力和发展潜力，市场前景十分广阔。

　　经济效益预测
　　 项目建成达产后，年可实现销售收入6000万元，年均利润2342.7万元，销售税金及附加费688.54万元，所得税773.09万元，税后全投资财务内部收益率33.22％，投资利润率37.73％，投资利税率49％，投资回收期4.07年（含建设期1年）。

　　合作方式
　　 合资、合作、独资均可。

　　联系单位：宁安市招商局

3、张家口项目
关于张家口市2002年国民经济和社会发展计划 1
...跟踪落实,提高项目履约率。张家口星际玄武岩开发有限公司年产2000吨无限长玄武岩纤
维生产线项目,年内争取编制完成可研报告。二是集中力量抓好投资规模大、有较强带动力
的续建、新开和争取开工项目,争取...

4、深圳863项目【二十一世纪新材料--玄武岩纤维】【编号：143782】

所属分类: 新型材料 项目来源: 自创
技术持有方姓名: 所在地域: 深圳
是否中介： 否 是否重点项目： 否
技术简介: 玄武岩是一种火成岩，矿藏十分丰富。本院现已成功地开发了用玄武岩制造细纤维、超细纤维及连续纤维的技术。玄武岩纤维在各项机械力学性能、绝热性能、电绝缘性能、吸音性能及化学稳定性等方面都全面超过了玻璃纤维并接近碳纤维。因此被业内人士称为21世纪的新材料，玄武岩纤维及其复合材料的应用市场涉及到数千亿美元的市场规模。该项目正进行产业化运作，其技术处于国际领先水平。
合作方式: 无 信息发布时间: 2003-05-26 上午 09:56:01
总访问次数: 65 本周访问次数: 3

广东2002年度申报项目一览表
序号 项目代码 申请单位名称 项目名称 地区
13 20024423020419 深圳俄金碳材料科技有限公司 玄武岩连续纤维及其复合材料 深圳

联系人:卞致璋 电话号码:010-65762696 E-mail:bzz@chinaglassnet.com

glass@chinaglassnet.com