微晶玻璃生产线可行性分析

一概述

微晶玻璃板是用硅砂、白云石或矿渣等天然矿物原料或固体废弃物加入核化剂与着色剂，经过熔制、成型、晶化、切割与抛光后形成的一种高档装饰或工业用板材，是五十年代末发展起来的新型材料，西方称作玻璃陶瓷 (glass-ceramics)，日本、韩国等国家的烧结法产品称之为结晶化玻璃或结晶石(crystal stone)，国内有的厂家则取名为微晶石或玉晶石。由于它们的机械强度高、耐磨损、耐腐蚀、电绝缘性优良、介电常数稳定、膨胀系数可调、热稳定性好和耐高温，除广泛应用于光学、电子、宇航、生物等高新技术领域作为结构材料和功能材料外，还可大量应用于工业和民用建筑作为装饰材料。

这种新型结晶材料均由玻璃相和结晶相构成，其性质由结晶相矿物组成和玻璃相化学组成及其数量所决定，因而集中了玻璃与陶瓷的特点，性能却超过它们，成为一类新型的材料。

可持续发展战略是一个新的发展观，它倡导人类社会走向生态文明。可持续发展要求在发展中积极地解决环境问题。从以单纯追求经济增长为目标的发展转向经济、社会、生态的综合发展；从以物为本位的发展转向以人为本位的发展；从注重眼前利益、局部利益的发展转向长远利益、整体利益的发展；从物质资源推动型的发展转向非物质资源或信息资源推动型的发展，从而实现以人为目标的自然 - 经济 - 社会复合系统的持续、稳定、健康的发展。由此产生了联合国发展署工业与环境行动中心（ UNEP IE/PAC ）提出的清洁生产（ Cleaner Production ）概念，用以表征从产品生产到产品作用全过程的广义的污染防治途径。

清洁生产是指将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中，涉及到生产全过程和产品整个生命周期全过程的整体过程中。清洁生产可概括为 3R 原则：减量化原则（ Reduce ），要求较少的原料和能源投入来达到既定的经济目的；再使用原则（ Reuse ），较多地体现在制造产品和包装容器的反复使用中；再循环原则 (Recycle) ，就是使物品完成其使用功能后可重新变成可利用的资源，而不是只能被扔掉的垃圾。

作为国家重要产业的建材工业应该在这一涉及人类生存与发展的重大问题上发挥作用，绿色建材的发展与应用，己成为装饰行业的热门话题。

利用高炉矿渣等废弃物生产微晶玻璃同样为清洁生产之列。该产品经人工调制，可呈现宝石的色彩、玉石的灵气、大理石的柔润，优于花岗岩的理化性能。目前国内外的宾馆、机场、地铁站、楼堂馆所等公共高级建筑和公共场所道路、广场已大量采用微晶玻璃来代替花岗岩作装饰材料。此外，由于它具有机械强度高、耐磨、耐腐蚀、热稳定性好等宝贵的理化性能，在工业上可用作耐酸碱、耐磨的工程材料代替铸石等。

长期以来 ,我国侧重于自然资源(即一次资源)的开发利用,而废弃物资源的综合开发利用得不到应有的重视。据不完全统计,我国煤矸石、粉煤灰和尾矿渣已累计堆存分别达20亿吨、6亿吨、40亿吨,且分别以每年1.3、1.2和3亿吨的产生量继续排放和堆存。而粉煤灰综合利用率仅为30%,主要用于水泥原料或筑路、回填等中低技术利用领域,煤矸石与尾矿渣的利用基本处于空白状态。因此，寻求整体高值利用途径,特别是开发高强、高档、低成本微晶玻璃建筑、装饰或工业用耐磨、耐蚀材料,以最大程度地消耗处置这些工业固体废弃物,已成为国内外社会可持续发展和推动清洁生产的优先开发项目。在国家计委和科技部1999年7月发布的“高新技术产业化项目指南”中,微晶玻璃被列为国家资源综合利用和新材料开发的战略发展重点和环保治理重点，被称为跨世纪的新材料。当利用矿渣作为生产微晶玻璃的主要原料时，不仅性能优异，用途广泛，成本低廉，而且对于三废利用，治理环境污染等方面也起了积极的作用，属清洁生产的范畴。所以矿渣微晶玻璃生产线的建设具有明显的经济效益和社会效益。

二、生产工艺过程

微晶玻璃生产工艺因原料不同可分别选用压延法、模压法、浇铸法和烧结法等四种。生产宽 900-1500、厚4-16 mm的大型板材的压延法工艺过程包括：原料制备、熔化、压延、晶化退火、切割掰边、研磨抛光和检验包装等。模压和浇注法易于生产多种品种和大理石花纹产品，尺寸一般在500mm以内，厚度可达20mm 以上。烧结法产品一般为900*1200mm,只能生产花岗石花色。

三、技术经济综合评价

利用工业废弃物为主要原料生产微晶玻璃板，生产线产量远远大于现有的国内外烧结法产品生产线，产品性能更好，成本更低、单位投资更少。利用碎玻璃生产玻晶砖 ,投资更少和成本更低。

随着我国建筑业的规模与档次的逐步提高，人们对建筑物的内外装饰要求趋向高档化，逐步在转向石料化，大理石与花岗岩的市场发展十分迅猛。由于大理石、花岗岩与玉石的价格昂贵，并很难获得高档、大面积、色差小的批量产品，许多高档办公用与民用建筑的装修，不得不依赖于进口。微晶玻璃板恰恰弥补了上述材料的不足，被公认为跨世纪的新一代建筑材料，其主要性能与其它材料对比如表 1所示。由表所列数据可见，微晶玻璃的性能均优于现有各种传装饰材料。而本项目的压延法微晶玻璃又优于烧结法产品，不仅可用作高级建筑的装饰材料，特别是用于要求耐候性好的外墙和耐磨性高的地面，还可用作耐酸碱与耐磨的工业设备内衬或墙地面。

表 1 常用墙地装饰用材性能对比表

四、市场分析

前苏联早在 1962年就建成了年产50万m 2 压延法矿渣微晶玻璃生产线，随后十多年又建设了多条生产线，被广泛应用于包括莫斯科经济成就展览馆等大型公用建筑的装修和工业建筑上。日本、韩国和台湾等地也有若干厂家在批量生产烧结法产品。我国唐山、天津、保定、沈阳、广东等地已相继建成了烧结法生产线，并开始在包括北京中国建设银行、首都国际机新航站、上海国际交流中心、广州地铁等新型建筑上推广使用。由于烧结法生产线的产量都在五到十万平米之间，大中型工程要求数十万平米的订货则不能满足要求；此外由于它的成本较高，难以进入家庭装修市场，也制约了它的发展。而安徽滁州等采用压延法生产微晶玻璃板的小型线则由于技术、管理和资金等方面的原因均末完全成功。因此市场迫切期待高性能低成本的压延法产品大批量问世，以满足工业和民用建筑领域的需要。1999年5月邢台晶牛集团经过长达9年的反复试验，已建成一条年产10万平方米的压延法矿渣微晶玻璃生产线，产品受到广泛的重视。玻晶砖目前国内尚无企业投产，日本批量生产巳有多年。

微晶玻璃不但有着优异的耐磨性能，而且在光泽度、耐候性、耐冲击性、清洁性、安全性等方面均优于天然石材和高档陶瓷墙地砖，是目前公认的一种理想的新型优质建筑装饰材料。前苏联已生产了数百万平米微晶玻璃板用于各大建筑和工业设施中，产生的效益在 60～2200卢布/吨，当产量达280～300万吨时，总经营效益高达3.5～4亿卢布。欧美各国也广泛应用于许多公共建筑装饰和工业设施中。日本的烧结法产品已大量用在新大阪地铁站、东京银座时装大厦、松山市美术馆等众多著名建筑的内外装修上，并大量出口，在香港的零售价高达2700港币/m 2 ；韩国的烧结法产品除在国内使用外，也出口到香港等地，如卖给香港合和中心大厦为250美元/m 2 ；台湾的同类产品也大量用于桥福第一信托大厦、盛香堂大楼、金融大道广场、今日百货公司、亚东医院等数十个建筑装饰上。国产的烧结法微晶玻璃板出口售价只有90～100美元/m 2 ，国内售价在600 ~ 800元/平方米之间。邢台晶牛集团的黑色压延法矿渣微晶玻璃板售价现为500元/平方米，由于质量高于烧结法产品，出现抛光板供不应求的局面，遗憾的是他们只能生产600mm宽的黑色板，年产量不到10万平方米，花色品种不能满足工程需求。

国内目前使用的建筑墙地面装饰板材以陶瓷墙地砖为主，“八五”期间，它的年平均增长率高达 22%， “九五”期间增长率有所下降，目前的总产量约在22亿平米，同全国的总需求相比约过剩20%，但过剩产品主要是一些小厂生产的低档产品，高档产品仍供不应求。如涉外宾馆饭店、高级写字楼、代表地方形象与风格的特色建筑、公共场所等所需要高档陶瓷墙地砖仍依赖于进口。根据国家建材局1999年5月20日公布的“实施细则”规定，到2000年，建陶高档陶瓷墙地砖应占总消费量的20%，即每年需4亿平方米。微晶玻璃的质地、性能、光泽度、视觉效果，完全可以取代常用玻化砖，还能在这2亿平方米高档产品中占有一席之地。此外，一般陶瓷厂很难生产出500 ′ 500mm的大规格产品，而许多高档、庄重、有典型意义的场合，必须使用大规格装饰板方能体现出形象档次和装饰效果，本项目则很容易生产出900 ′ 900mm以上的大板。因此，本项目生产的大尺寸板材同高档陶瓷产品相比，具有较强的优势。

其次，国内的石材市场也存在着很大的潜力，中国石材协会的统计资料表明，我国石材产量的增长率连续十年保持在 15%左右，1994年全国石材工业产值达210亿元，产量达9000万平米，其中花岗岩6000万平米，大理石2000万平米，水磨石1000万平米；最新公布的数据指出，石材产量己达1.35亿平米。国际市场上石材贸易量1993年达到1049.2万吨，石材消费量最大的是发达国家，欧洲是世界第一大市场，占世界总贸易量的50%；东南亚占第二位，出口量占29%，进口量占43%；日本是世界上第一位石材进口国，占世界总贸易量的11.5%；北美洲是第三大石材贸易区，主要是美国和加拿大，美国占世界总贸易量的3.5%，加拿大为7%；中东地区的市场潜力也很大，沙特、黎巴嫩、科威特等国大量从土耳其和西欧进口石材，意大利向中东出口的石材占其总出口量的3.5%。我国的石材产品也大量出口到国际市场，是世界上第二石材出口国，1994年石材出口创汇4.6亿美元，1995年创汇5.2亿美元，1998年出口达7.12亿美元，占整个建材行业出口创汇总额的25%以上。由于许多高档建筑要求更高，我国1998年还进口高档石材2.5亿美元。由于微晶玻璃的主要性能指标均优于天然石材，且色差小、无放射性问题、可超薄、易清洁维护，因而可以在石材市场上占有上千万平方米的份额。该产品曾得到了外商的青睐，希望大量订货。

“实施细则”要求墙体 8200亿块生产中新材应占28%，，即2296亿块，微晶玻璃在此领域也可能大有可为。

总之，微晶玻璃比其它装饰材料具有更强的综合市场竞争力，对比如表 2所示，单项评判排序第一名得10分，第二名得8分，第三名得6分，第四名得4分，排序相同或性能基本一致时，得平均分。

表 2 墙地装饰板材综合评分表

由此可见，从理化性能、价格、各种场合适用性等方面的综合评价来看，压延法微晶玻璃与其它传统装饰材料相比具有很强的市场竞争力。虽然矿渣微晶玻璃作为新型建筑装饰材料 ,用户需要有一个认识了解过程，但一年几十乃至几千万平米在如此巨大的建材市场中是完全不愁销售的。产量太少，反而形不成市场，因为客商见得少，担心不能连续稳定供货，不敢贸然经销。

我国目前在工业上使用的耐磨防护材料以铸石为主，但我国的铸石生产现在仍处于产量低、技术落后、劳动强度大的状态，成本高、能耗大（比先进国家高 50%）、效益低（成品率仅40%），不少企业存在亏损。据中国铸石协会1995年的统计，我国铸石的产量仅6～8万吨，其中板材约30万平米。 另一方面，铸石作为工业耐磨防护材料，其应用前景是较为广泛的。目前冶金行业使用量占全国铸石产量的24%、煤炭行业占22%、电力占23%、石化占20%、建材5%、其它行业6%。上述行业均属于国民经济的支柱产业，是国内外经济今后发展的重要领域，这就为铸石在耐磨领域中的应用奠定了可靠的基础。据中国铸石协会一调查，我国东北、华北、华东等几个主要铸石生产与应用地区，按当前铸石性能和应用范围，约有80%耐磨防护部位应该采用铸石但实际上还未采用，即还有百万平米以上市场份额侍开发。这意味着白白消耗大量钢铁件与贵重材料和浪费大量维修费用，并严重影响设备正常生产。所以，用优质价廉的微晶玻璃代替铸石在此领域的应用潜力是很大的。

从世界铸石生产与应用情况来看，铸石生产国并不多，主要集中在欧洲，亚洲除中国外，仅日本有一家铸石厂，其它地区儿乎没有铸石厂，但铸石的应用范围却遍布各国，欧洲一些铸石生产国约有 30～50%的产品出口。我国铸石出口成本低于欧洲、日本等同类产品的50%，在价格上很有竞争力。

根据国内外铸石应用情况和市场前景，我国铸石工业主管部门确定的发展目标为：“九五”期间生产能力增加到 16万吨，到2010年将达到25万吨。

从以上分析可以看出，我国铸石产量低，技术落后，单线生产规模小，劳动强度大，这样的现状同国家重要工业部门对耐磨防护材料日益增长的需求是极不相称的。微晶玻璃产品的性能将优于铸石板，例如，按冲击韧性计算，用 10～15mm厚的矿渣微晶玻璃板即可代替20～30mm厚的铸石板，而且将在生产工艺技术、成品率、单线生产能力等方面实现大的飞跃，产生较大的规模效益，并在全国的铸石行业起到技术示范作用，所以本项目所生产的微晶玻璃板作为耐磨防护材料，年销售十五万平米是完全有可能的。

矿渣微晶玻璃有着特别优异的抗化学侵蚀能力，能耐所有的有机酸、无机酸、碱类的腐蚀，只是 300 ℃以上的氢氟酸、磷酸或熔融的碱除外。可砌筑大型耐酸池、贮槽、电解槽、造纸工业中的蒸煮锅、酸性水解锅、硫酸吸收塔、氯气干燥塔、反应器、石油化工精制设备的衬里等，还可砌筑防酸气体和液体的地面和墙壁。根据国家规定的工业建筑腐蚀程度分类，分为六大类，涉及化工、医药、有色冶金、煤炭、轻纺、机械、交通运输、食品、钢铁等几乎所有工业部门，其中的大量建筑及其装备都需要进行防腐处理，因此，矿渣微晶玻璃或玻晶砖在工业防腐方面有着广阔的应用前景，完全可以与耐酸陶瓷竞争，而且可以应用于耐酸陶瓷不能满足要求的更加苛刻的场合，有上百万平方米的市场容量。

五、投资与效益分析

本概算全选国产设备，自动化程度适中，压延微晶玻璃项目采用气化煤为燃料，玻晶砖采用轻柴油为燃料。几种典型方案的主要设备明细表如表 3所示。

表 3 矿渣压延微晶玻璃板生产线主要设备明细表

建筑工程要求有宽 33米，长约200米的厂房和相应的水、电等配套实施。

投资估算如表 4所示。

表 4 投资（万元）估算表

注：技术服务费用包括原料分析、样品制作与性能测试、办公费、差旅费、劳务费、管理费、税收、外专费等，不包括技术转让费，技术转让将以技术股形式投入，根据国家规定应在 25-35%的范围内。

上述 3种方案的人员编制分别为200、300、350人左右；流动资金分别为200、400、1000万元左右。

投资效益估算如表 5所示。

表 5 投资效益估算表

注：微晶玻璃售价按 300元/m 2 计算，远低于市场同类产品的价格。

由上述表列数据分析可见，微晶玻璃项目的回收期均小于 2年，如果考虑由于使用固体废弃物的免税因素，效益将更高，经济社会效益十分可观。

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