石墨深加工与石墨烯生产制造项目可行性研究报告终稿5Word下载.docx

1、4、项目建设必须高度重视环境保护、工业卫生和安全生产。环保、消防、安全设施和劳动保护措施必须与主体装置同时设计，同时建设，同时投入使用。污染物的排放必须达到国家规定标准，并保证工厂安全运行和操作人员的健康。5、将节能减排与企业发展有机结合起来，正确处理好企业发展与节能减排的关系，以企业发展提高节能减排水平，以节能减排促进企业更好更快发展。6、按照现代企业的管理理念和全新的建设模式进行规划建设，要统筹考虑未来的发展，为今后企业规模扩大或产品深度加工留有一定的空间。7、认真贯彻工厂设计的“五化”原则。以经济效益为中心，加强项目的市场调研。按照少投入、多产出、快速发展的原则和工厂设计模式改革要求，尽

2、可能地节省项目建设投资。在稳定可靠的前提下，实事求是地优化各成本要素，最大限度地降低项目的目标成本，提高项目的经济效益，增强项目的市场竞争力。8、以科学、实事求是的态度，公正、客观的反映本项目建设的实际情况，工程投资坚持“求是、客观”的原则。9、做好余热利用、环保、劳动保护设计，采取有效措施治理粉尘、烟气和噪声，避免二次污染。同时严格遵守劳动保护条例和防火规范，搞好消防系统设计。10、通过对市场的分析研究以及对项目规划的研究，推荐项目的建设规模、方案，论证项目建设的合理性。1.3研究范围1.3.1拟建设地点本项目建设地点位于江苏省大丰市。1.3.2建设内容与规模本项目利用当地政府优惠政策，购置

3、土地建设石墨深加工与石墨烯生产基地一处，采用成熟先进的工艺技术和生产设备，生产国内、外适销产品：石墨深加工系列产品及石墨烯产品。1、生产线建设规模并购置先进生产设备建设可膨胀石墨深加工生产线、鳞片石墨加工生产线、高纯石墨深加工生产线、球形石墨深加工生产线及石墨烯生产线，拟建生产线设计生产规模为年处理石墨矿400000吨，年产40000吨鳞片石墨、10000吨球形石墨、6000吨高纯石墨、4000吨膨胀石墨，同时以自产高纯石墨为原料进行石墨烯生产，可年产石墨烯产品800千克，根据市场行业预测，项目建成后可实现年产值219800万元。2、生产厂区建设规模根据建设项目及建设地规划要求，本项目拟用地面

4、积333335平方米（500亩），项目建构筑物占地面积217800平方米，室外工程面积115535平方米。项目厂区主要建有石墨矿原料仓储区，废渣堆场区、石墨深加工区、石墨烯生产区、行政办公生活区等，主要建筑物为生产车间、仓库、研发中心楼、食堂宿舍楼、办公楼及其它配套设施，建构筑物总建筑面积232000平方米。主要建设指标及使用功能分布如表1-1所示：表1-1 建设指标表序号项目单位数量或指标备注1总用地面积平方米333335500亩2建构筑物占地面积2178003总建筑面积2320004室外工程1155354.1道路及路面硬化378684.2绿化面积666674.3地上停车场及厂前广场1100

5、05建筑密度65%6容积率0.77绿化率20%8建筑控制高度米289建筑层数层地上1、3、4、610机动车停车位个10011非机动车停车位5001.3.3项目性质本项目为新建项目。1.3.4项目总投资及资金筹措项目总投资90000万元，建设投资72625万元（包括基础建设投资42760万元，设备投资29865万元），流动资金17375万元。所需资金企业自筹70000万元，向银行申请6年期贷款20000万元。项目总投资估算如下表1-3所示：表1-2 项目总投资估算表 单位：万元费用名称投资额一项目总投资90000 建设投资72625 1.1基础建设投资42760 1.1.1工程费用24563 1

6、.1.2工程建设其它费16477 1.1.2.1土地费用10000 1.1.2.2建设期利息2720 1.1.2.3其它费3757 1.1.3预备费1719 1.2设备投资29865 1.2.1设备购置费26900 1.2.2安装费2965 流动资金17375 二资产形成固定资产62625 建筑物资产32760 设备资产无形资产1.3.5建设期根据工程施工工期定额，本工程建筑面积为232000平方米，项目建设期共2年，自2011年10月份至2013年9月份，2014年起达到达产期。1.4主要技术经济指标项目主要技术经济指标见下表。表1-3 项目主要技术经济指标表项目名称数据或指标技术指标建筑指

7、标亩建筑面积1.31.40.701.5建筑系数1.629865项目定员人491经济指标投资指标900007262517375收入费用指标2.1年营业收入2198002.2年税金180442.3年总成本费用1838922.4年利润总额23819财务分析指标3.1税后财务内部收益率18.11%3.2税后财务净现值121343.3税后投资回收期6.453.4资产负债率（LOAR）3.5总投资收益率（ROI）24.83%1.5结论1.5.1专家意见本项目立足于江苏省地区优势地理位置，打造“石墨烯产业基地”，通过充分合理利用水电资源、原材料资源、人力资源等，带动相关产业的发展，形成较大规模的产业群，必将

8、对江苏省经济的发展起到推进作用。本项目坚持走新型工业化道路，注重借力发展，积极培育石墨烯深加工产业，不断壮大先进制造业，加强品牌培育和自主创新，改造提升传统产业，培育新型材料等高技术产业，进一步优化工业结构，促进当地工业迅速崛起。对振兴制造业、发展先进制造技术具有支撑性作用，因此与当地的国民经济和社会发展目标是吻合的。本项目劳动定员491人，用工除管理人员及部分高级技术人员外全部使用当地人员，可解决当地就业人数400人。从各项经济评价指标来看，本项目有较高的投资利润率和投资利税率，财务内部收益率较高，投资回收期较短，资产负债率、流动比、速动比适中，利息备付率远大于1，项目全部计算期内经济运行和

9、财务状况良好。由此可见，本项目的安全系数较大，并能带动地方工业的发展。因此本项目的建设是十分必要的，也是切实可行的。1.5.2建议对本项目来说，要不断加强企业内部的科学管理，不断提高干部和工人的技术水平；还要加强市场和技术信息的掌握，以保证新技术在生产中的应用。建设单位切实做好筹建准备及建设期管理人员的技术培训，力争早日建成，早日投产，早日见效。 第二章 项目背景及必要性分析2.1 项目背景2.1.1 石墨行业发展现状石墨是在高温下形成。分布最广是石墨的变质矿床，系由富含有机质或碳质的沉积岩经区域变质作用而成；石墨在工业上用途很广，用于制作冶炼上的高温坩埚、机械工业的润滑剂、制作电极和铅笔芯；

10、广泛用于冶金工业的高级耐火材料与涂料、军事工业火工材料安定剂、轻工业的铅笔芯、电气工业的碳刷、电池工业的电极、化肥工业催化剂等。鳞片石墨经过深加工，又可生产出石墨乳、石墨密封材料与复合材料、石墨制品、石墨减磨添加剂等高新技术产品，成为各个工业部门的重要非金属矿物原料。具体来说，石墨一般应用于以下领域：1、作耐火材料石墨的一个主要用途是生产耐火材料，包括耐火砖、坩锅、连续铸造粉、铸模芯、铸模洗涤剂等。近20年来，耐火材料工业中两个重要的变化是镁碳砖在炼钢炉内衬中被广泛应用，以及铝碳砖在连续铸造中的应用。使石墨耐火材料与炼钢业紧密相连，全世界炼钢业约消耗70的耐火材料。（l）镁碳砖镁碳耐火材料是6

11、0年代中期，由美国研制成功，70年代，日本炼钢业开始把镁碳砖用于水冷却电弧炉炼钢中。目前在世界范围内镁碳砖已大量用于炼钢，并已成为石墨的一种传统用途。80年代初，镁碳砖开始用于氧气顶吹转炉的炉衬。目前英国用作氧气顶吹炼钢炉衬的材料大部分是镁碳砖，炉衬寿命为1000次一1500次，而日本，炉衬的寿命为2000次一2500次。（2）铝碳砖铝碳耐火材料主要用于连续铸造、扁钢坯自位输管道的保护罩，水下喷管以及油井爆破筒等。在日本用连续铸造生产的钢占总生产量的90以上，英国为60。（3）坩锅及有关制品用石墨制造的成型和耐火的坩锅及其有关制品，例如坩锅、曲颈瓶、塞头和喷嘴等，具有高耐火性，低的热膨胀性，熔

12、炼金属过程中，受到金属浸润和冲刷时亦稳定，高下良好的热震稳定性和优良的热传导性，所以石墨增锅及其有关制品被广泛用于直接熔融金属的工艺中。传统的石墨粘土坩锅用含碳量大于85的鳞片石墨制造，通常石墨鳞片应大于100目（BSS筛），而目前国外在柑祸生产技术中的重要改进是，所用石墨的类型、鳞片大小和质量有了更大的灵活性；其次是用碳化硅石墨柑祸替代了传统的粘土石墨坩锅，这是随着炼钢工业中恒压技术的引进而产生的。采用恒压技术还可以使小鳞片石墨得到应用，在粘土石墨增锅中，含碳量达90的大鳞片石墨约占45，而在碳化硅石墨坩锅中，大鳞片成分的含量仅占30，石墨的含碳量降为80。2、炼钢石墨和其他杂质材料用于炼钢

13、工业时可作为增碳剂。渗碳使用的碳质材料的范围很广，包括人造石墨、石油焦、冶金焦炭和天然石墨。在世界范围内炼钢增碳剂用石墨仍是土状石墨的主要用途之一。3、作导电材料石墨在电气工业中广泛用来作电极、电刷、碳棒、碳管、水银整流器的正极、石墨垫圈、电话零件、电视机显像管的涂层等等。其中以石墨电极应用最广，在冶炼各种合金钢、铁合金时，使用石墨电极，这时强大的电流通过电极导入电炉的熔炼区，产生电弧，使电能转化为热能，度升高到2000左右，从而达到熔炼或反应的目的。此外，在电解金属镁、铝、钠时，电解槽的阳极也用石墨电极。生产金刚砂的电阻炉也用石墨电极作炉头导电材料。电气工业中所使用的石墨，对粒度和品位要求很

14、高。如碱性蓄电池和一些特殊的电碳制品，要求石墨粒度控制在150目325目（0.1mm一0.042mm）范围内，品位90-99以上，有害杂质（主要是金属铁）要求在10以下。4、作耐磨和润滑材料石墨在机械工业中常作润滑剂。润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用，而石墨耐磨材料可以在一200一2000度并在很高的滑动速度下（100m/S）不用润滑油工作。许多输送腐蚀介质的设备，广泛采用石墨材料制成活塞环、密封圈和轴承，它们运转时，勿需加入润滑油，石墨乳也是许多金属加工（拔丝、拉管）时的良好的润滑剂。5、作耐腐蚀材料石墨具有良好的化学稳定性。经过特殊加工的石墨，具有耐腐蚀、导热性好、渗透率低等特

15、点，而广泛用于制作热交换器、反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵等设备。这些设备用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门，可节省大量的金属材料。6、作铸造、翻砂、压模及高冶金材料由于石墨的膨胀系数小，而且能耐急冷急热的变化，可作为玻璃器皿的铸模，使用石墨后，黑色金属得到的铸件尺寸精确，表面光洁，成品率高，不经加工或稍作加工就可使用，因而节省了大量金属。生产硬质合金等粉末冶金工艺，通常用石墨材料制成压模和烧结用的舟皿。单晶硅的晶体生长柑祸、区域精炼容器、支架、夹具、感应加热器等，都是用高纯石墨加工而成的。此外，石墨还可以作真空冶炼的石墨隔热板和底座，高电阻

16、炉炉管、棒、板、格棚等元件。7、用于原子能工业和国防工业石墨具有良好的中子减速性能，最早作为减速剂用于原子反应堆中，铀一石墨反应堆是目前应用较多的一种原子反应堆。作为动力用的原子能反应堆中的减速材料应当具有高熔点、稳定、耐腐蚀的性能，石墨完全可以满足上述要求。作为原子反应堆用的石墨纯度要求很高，杂质含量不应超过几十个PPm（PPm为百万分之一），特别是其中硼的含量应小于O.3PPm。在国防工业中还用石墨制造固体燃料火箭的喷嘴，导弹的鼻锥，宇宙航行设备的零件，隔热材料和防射线材料。8、作防垢防锈材料石墨能防止锅炉结垢，有关单位试验表明，在水中加入一定量的石墨粉（每吨水大约用4959），能防止锅炉

17、表面结垢。此外石墨涂在金属烟囱、屋顶、桥梁、管道上可以防腐和防锈。中国具有丰富的天然石墨资源，特别是晶质的鳞片石墨，储量、产量以及国际贸易量均居世界首位，堪称石墨大国。世界已探明的晶质石墨储量2.3亿吨 ，中国占有1.7亿吨，世界远景储量7亿吨，中国为4亿吨。晶质石墨资源在中国分布广泛，几乎各个省区均有，主要产地在黑龙江、山东、内蒙、湖北等。微晶石墨，中国主要产地是湖南、吉林、内蒙等地。中国虽然具有丰富的石墨资源，但从产业发展上并不是石墨强国。一些高技术含量的天然石墨产品,中国还需从缺乏石墨资源的发达国家进口。在市场上经过初步加工的天然鳞片石墨价格约在300美元/t左右，微粉石墨根据粒度不同价

18、格在5002000美元/t左右，球形石墨的价格约为2030美元/公斤，氟化石墨的价格约在300600美元/公斤。因此通过深加工可以很好地提升石墨的价值。鉴于上述背景，石墨的深加工项目很有潜力，一方面石墨的应用前景将越来越广泛，另一方面深加工领域在国内比较少，具有较高的利润空间。项目方应当迅速利用自己在石墨领域的优势开展石墨深加工项目，在取得自身发展的同时推动我国石墨行业的健康发展。2.1.2 石墨烯发展现状2010年的诺贝尔物理学奖将石墨烯带入了人们的视线。2004年英国曼彻斯特大学的安德烈.海姆教授和康斯坦丁.诺沃肖洛夫教授通过一种很简单的方法从石墨薄片中剥离出了石墨烯，为此他们二人也荣获2

19、010年诺贝尔物理学奖。石墨烯纳米薄片是一种只有一层或几层原子厚度的纯碳原子结构，其C-C键以sp2结合，形成一个密集的蜂窝状晶格结构。由于它具有独特的二维碳纳米结构以及优异的物理属性，使得其在物理学、材料科学以及凝聚态物理等领域引起了人们的广泛兴趣。同时由于它们具有无毒、化学和热学性能优异、导电率大、机械强度大的特性，使得以石墨烯为基础的材料有着广泛的工业应用范围，如可用作吸附剂、催化剂载体、热传输媒体，可制成具有精细结构的电子元件，应用于电池电容器，即使在生物技术方面也可得到应用。特别地，随着碳材料性能的不断改进，使得其逐渐成为能源领域的主导，如在对存储设备要求高的氢储存、燃料电池、太阳能

20、电池以及锂离子电池、电容器等方面应用广泛。石墨烯的分子结构石墨烯是目前已知的最薄的一种材料，单层的石墨烯只有一个碳原子的厚度，这种厚度的石墨烯拥有了许多石墨所不具备的特性。导电性极强：石墨烯中的电子没有质量，电子的运动速度超过了在其他金属单体或是半导体中的运动速度，能够达到光速的1/300，正因如此，石墨烯拥有超强的导电性。超高强度：石墨是矿物质中最软的，其莫氏硬度只有1-2级，但被分离成一个碳原子厚度的石墨烯后，性能则发生突变，其硬度将比莫氏硬度10级的金刚石还高，却又拥有很好的韧性，且可以弯曲。超大比表面积：由于石墨烯的厚度只有一个碳原子厚，即0.335纳米，所以石墨烯拥有超大的比表面积，

21、理想的单层石墨烯的比表面积能够达到2630m2/g，而普通的活性炭的比表面积为1500m2/g，超大的比表面积使得石墨烯成为潜力巨大的储能材料。石墨烯是一种技术含量非常高、应用潜力非常广泛的碳材料，在半导体产业、光伏产业、锂离子电池、航天、军工、新一代显示器等传统领域和新兴领域都将带来革命性的技术进步。目前研究表明，石墨烯可能广泛应用于如下领域：、透明电极工业上已经商业化的透明薄膜材料是氧化铟锡（ITO），由于铟元素在地球上的含量有限，价格昂贵，尤其是毒性很大，使它的应用受到限制。作为炭质材料的新星，石锡的替代材料，石墨烯以制备工艺简单、成本低的优点为其商业化铺平了道路。Mullen研究组通过

22、浸渍涂布法沉积被热退火还原的石墨烯，薄膜电阻为900，透光率为70，薄膜被做成了染料太阳能电池的正极，太阳能电池的能量转化效率为0.26。2009年，该研究组采用乙炔做还原气和碳源，采用高温还原方法制备了高电导率（1425Scm）的石墨烯，为石墨烯作为导电玻璃的替代材料提供了可能。、传感器电化学生物传感器技术结合了信息技术和生物技术，涉及化学、生物学、物理学和电子学等交叉学科。石墨烯出现以后，研究者发现石墨烯为电子传输提供了二维环境和在边缘部分快速多相电子转移，这使它成为电化学生物传感器的理想材料。Chen等采用低温热退火的方法制备的石墨烯作为传感器的电极材料，在室温下可以检测到低浓度NO2，

23、作者认为如果进一步提高石墨烯的质量，则会提高传感器对气体检测的灵敏度。石墨烯在传感器方面表现出不同于其它材料的潜能，使越来越多的医学家关注它，目前石墨烯还被用于医学上检测多巴胺、葡萄糖等。、超级电容器超级电容器是一个高效储存和传递能量的体系，它具有功率密度大，容量大，使用寿命长，经济环保等优点，被广泛应用于各种电源供应场所。石墨烯拥有高的比表面积和高的电导率，不像多孑L碳材料电极要依赖孔的分布，这使它成为最有潜力的电极材料。Chen等以石墨烯为电极材料制备的超级电容器功率密度为10kWkg，能量密度为285Whkg，最大比电容为205Fg，而且经过1200次循环充放电测试后还保留90的比电容，

24、拥有较长的循环寿命。石墨烯在超级电容器方面的潜在应用受到更多的研究者关注。、能源存储众所周知，材料吸附氢气量和其比表面积成正比，石墨烯拥有质量轻、高化学稳定性和高比表面积的优点，使其成为储氢材料的最佳候选者。希腊大学Froudakis等设计了新型3D碳材料，孔径尺寸可调，他们将其称为石墨烯柱。当这种新型碳材料掺杂了锂原子时，石墨烯柱的储氢量可达到61（wt）。Ataca等用钙原子（Ca）掺杂石墨烯，利用第一性原理和从头算起的方法得到石墨烯被Ca原子掺杂后储氢量约为84（wt）；他们还发现氢分子的键能适合在室温下吸放氢，Ca会留在石墨烯表面，有利于循环使用。Ataca的研究结果又一次推动石墨烯储

25、氢向前迈进一步。、复合材料石墨烯独特的物理、化学和机械性能为复合材料的开发提供了原动力，可望开辟诸多新颖的应用领域，诸如新型导电高分子材料、多功能聚合物复合材料和高强度多孔陶瓷材料等。Fan等利用石墨烯的高比表面积和高的电子迁移率，制备了以石墨烯为支撑材料的聚苯胺石墨烯复合物，该复合物拥有高的比电容（1046Fg）远远大于纯聚苯胺的比电客115Fg。石墨烯的加入提高了复合材料的多功能性和复合材料的加工性能等，为复合材料提供了更广阔的应用领域。石墨烯目前仍然处于研究阶段，全球范围内都没有实施大规模量产的先例，这主要是由于制备石墨烯的技术工艺不成熟，还没有达到一致性的品质，而且成品面积都非常小，不

26、能适应工业化应用。目前石墨烯主要的制造方法包括四种，分别是：微机械剥离法、外延生长法、氧化石墨还原法和气象沉积法。尽管石墨烯未全面实现产业化，但高达2000元/克的产品价格和广阔的市场前景更是让各方对石墨烯研究一直没有停止过。各国目前都在积极进行石墨烯的研究和专利布局，如陶氏化学、通用、三星电子株式会社、施乐公司等等国际大牌厂商都在积极推进石墨烯产业的研究，从2004年至今，国际上关于石墨烯的专利申请已经达到了1400余项，主要在石墨烯的制备、能源领域的应用、显示技术方面的应用、石墨烯纳米材料以及石墨烯复合材料等方面。国内目前进行石墨烯研究的主要是各大院校以及研究机构，如北京大学、清华大学、上

27、海交通大学等院校以及如中国科学院国家纳米科学中心等科研机构等。相对国际巨头的专利布局，我国也在进行石墨烯专利的申请，目前国内机构已经取得了150余项国家专利，主要集中在石墨烯的制备和石墨烯复合材料领域。2.2 项目必要性2.2.1 项目是优化石墨行业产品结构的需要我国的石墨资源丰富，近几年石墨的发展速度较快，每年产量递增16%，已成为石墨初加工产品的主要出口国，在国际市场上起着重要作用，据海关统计，我国目前年出口量（原料）均超过20万吨以上，均占世界天然石墨总交易量的1/4。出口原料的价值很低，而进口石墨及石墨制品价格昂贵。如2004年出口石墨（原料类）每t平均价格仅362美元，而同期进口石墨

28、每t价格平均1138美元，进口石墨制品每t价格则高达20667美元，进口价分别是出口价的3倍和57倍，其主要原因在于产品结构及品种的不合理，要扭转局面，最根本的途径就是凭借我国得天独厚的石墨资源优势，提高石墨深加工深度，优化产品结构及品种。随着石墨在各领域的广泛应用和国际市场需求量逐年增长，项目方自身对石墨深加工各种制品的研究工作投入较大，并提出了一整套成本低廉、技术先进、质量上乘的生产工艺及配套设备，各项技术已达到或接近世界先进水平。项目建设采用此研究成果，在生产工艺和装备选型等方面参照此研究内容，从而保证建设项目的各项技术处于世界先进水平，对优化我国石墨行业产品结构具有积极的作用。2.2.2 项目是实现我国石墨烯战略布局的需要石墨烯是由单个碳原子呈六边形排列而形成的一种纳米级材料，其在导电性、韧性等方面的突出特性有望在半导体产业、光伏产业、锂离子电池、新一代显示器等传统领域和新兴领域带来革命性的突破。但目前石墨烯产业