煤矸石煅烧粉磨过程的经济效益分析.pdf

科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald科技创新导报Science and Technology Innovation Herald2022 NO.30 科学研究创新煤矸石煅烧粉磨过程的经济效益分析赵小志1 王亮1,2,3*徐颖1 倪建明2（1.安徽理工大学土木建筑学院 安徽淮南 232001；2.淮北矿业股份有限公司博士后工作站 安徽淮北 235000；3.安徽理工大学环境工程博士后流动站 安徽淮南 232001）摘要：我国排放量最大的固体废弃物中包括煤矸石，煤矸石的循环利用被认为是一种既能解决其处置问题，又能降低材料成本和实现资源可持续利用的生态环保替代方法。本文先假设出所需设备的数量，通过设备的单价，得出设备购置费，然后通过设备购置费来预估项目的建设投资、预备费、铺底流动资金等。每年售卖煤矸石单价x元/t，年销售额为8000t，本项目的企业为小型微利企业，先假定年应纳所得税额小于100万元，所以所得税率为5%。通过动态投资回收期和净现值法验证项目可行性，得出当煤矸石单价定为250元/t时，8年后能回本；当煤矸石单价定为280元/t时，5年后能回本。关键词：煤矸石 动态投资回收期 投资现金流量 净现值中图分类号：TQ172文献标识码：A文章编号：1674-098X(2022)10(c)-0028-05Analysis of Economic Benefit of Coal Gangue Calcination and Grinding ProcessZHAO Xiaozhi1 WANG Liang1,2,3*XU Ying1 NI Jianming2(1.School of Civil Engineering and Architecture,Anhui University of Science and Technology,Huainan,Anhui Province,232001 China;2.Postdoctoral Workstation of Huaibei Mining Co.,Ltd.,Huaibei,Anhui Province,235000 China;3.Postdoctoral Station of Environmental Engineering,Anhui University of Science and Technology,Huainan,Anhui Province,232001 China)Abstract:The largest amount of solid waste in China includes coal gangue.The recycling of coal gangue is considered as an ecologically friendly alternative which can not only solve the disposal problem,but also reduce the material cost and realize the sustainable utilization of resources.In this paper,it firstly assumes the quantity of equipment needed,and then obtains the equipment purchase cost through the unit price of the equipment.Then it estimates the project construction investment,reserve fund,initial working capital,etc.through the equipment purchase cost.The unit price of coal gangue sold every year is x yuan/ton,and the annual sales volume is 8000 tons.The enterprise of this project is a small low profit enterprise.Assuming that the annual income tax payable is less than 1 million yuan,the income tax rate is 5%.Verifying the feasibility of the project through the dynamic investment payback period and the net present value method,it is concluded that when the unit price of coal gangue is set at 250 yuan/ton,the cost can be recovered after 8 years,and when the unit price of coal gangue is set at 280 yuan/ton,the cost can be recovered after 5 years.Key Words:Coal gangue;Dynamic investment payback time;Investment cash flow;Net present valueDOI：10.16660/ki.1674-098X.2203-5640-8242基金项目：淮北矿业集团委托科研项目（项目编号：K2020408）。作者简介：赵小志（1998），女，硕士在读，研究方向为固体废弃物利用。通信作者简介：王亮（1991），男，博士，副教授，研究方向为无机非金属材料。E-mail：。28科技创新导报Science and Technology Innovation Herald科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald2022 NO.30 科学研究创新煤矸石的低利用率和高排放量导致土地资源的占用，造成土壤、大气和水污染，甚至引发地质灾害，不仅威胁人类的健康和生命财产安全，而且对环境和生态系统带来严重负荷1。对煤矸石资源化利用，对于消除煤矸石对于人类居住环境危害、对于加强环境保护及促进节能减排、使煤矸石山占用的土地面积得到释放等具有重要意义2。目前，废弃物煤矸石有多种利用方法，如充当填充材料、制备煅烧高岭土、煤矸石发电、作为铝基化工原料、制备建筑用烧结砖、制备水泥熟料混合料、制备环保材料及混凝土粗骨料等3。煤矸石的主要化学成分为二氧化硅（SiO2）和氧化铝（Al2O3），包括一些其他的氧化物，如氧化钙（CaO）、三氧化二铁（Fe2O3）、氧化钠（Na2O）、氧化镁（MgO）、氧化钾（K2O）、五氧化二磷（P2O5）和三氧化硫（SO3），另外还含有镓（Ga）、钒（V）、钛（Ti）、钴（Co）等稀有元素4。以煤矸石为基本原料，经过加工，可以得到许多有用的可用于工业生产的产品，如氯化铝、分子筛、白炭黑、硫酸铝、造纸涂料、土壤改良剂和提取有价值的金属等5。煤矸石来源广泛，价格低廉，破碎后研磨成粉用于制备高分子复合材料，具有易于加工成型、性能好、价格低、重量轻等特点，粉磨煅烧后的煤矸石可用部分替代白炭黑作为橡胶填充剂。本文旨在对建设一座年处理1万t煤矸石的试验厂进行概念性设计，工程拟建于安徽省淮北市，煤矸石原料来源自淮北矿业集团临涣选煤厂经过遴选后的煤矸石，对煤矸石进行粉磨煅烧进行工业生产，对于社会和环境具有重要意义，对其进行经济评价，验证项目是否具有可行性。1 材料设备成本分析1.1 原材料成本分析煤矸石30元/t，年处理1万t煤矸石，合计30万元。1.2 生产设备成本分析本项目是建造一座年处理1万t煤矸石煅烧、粉磨的小型微利试验厂，所需设备有粉磨设备、煅烧设备和过滤设备，其设备购置费和安装费投资估算如表 1所示。其中，所需设备详细介绍如下。1.2.1 粉磨设备煤矸石的储存与输送选用带式输送机，机器功率4kW，价格约 2 万元。煤矸石的公称直径一般都在10cm以下，选用颚式破碎机，机器总功率为3kW，每台破碎机及其运杂费约1.1万元。磨粉机选用雷蒙磨，综合考虑出料粒度与出料量，选择机器设备满足产能要求，总功率约为45W，设备及其运杂费约7万元。粉磨设备的数量和估价如表2所示。1.2.2 煅烧设备（1）热解炉：流化床材质选用耐热钢，外用保温材料包裹温，单床售价约为10万元。（2）二级燃烧室：一级燃烧室内没有充分燃烧的煤矸石将在二级燃烧室内进行，同时产生高温烟气，选用流态化燃烧炉，计算得到流化床的体积为3.37m，总售价约为5万元。（3）一级燃烧室：部分碳燃烧，提供热解流化床的流化气，主要在一级燃烧室内进行，流化床分三层，总售价约为8万元。流化床的选择借鉴的是低温干馏工艺，从里到外依次选用耐火材料、保温层和钢壳。（4）冷却装置：热解流化床配制1套三级旋风筒，售价约3.9万元，刚出来的高温材料用旋风冷却筒冷却并提前加热空气。二级燃烧室配备三级旋风冷却筒一套，选扩散式旋风筒，共约9万元。（5）预热设备：预热设备有旋风预热器和旋风分离器，其中，一级燃烧室和二级燃烧室配置旋风分离器各1台，用于气固分离，选用扩散式旋风筒，热解炉的各级也需要分别配置1台旋风分离器；旋风预热器通过鼓风的形式加热煤矸石原料，旋风预热器需要配备1套用来处理三级煤矸石。单筒售价约为1.3万元，共计约18万元。（6）风机：热解炉需引风机1台，电机功率7.5kW，约0.3万元/台；鼓风机2台，电机功率18.5kW，约0.4万表1设备投资估算（单位：万元）名称粉磨系统煅烧系统合计设备购置费10.974.785.6安装费2.1814.9417.12合计13.0889.64102.72表2粉磨设备参数名称带式输送机颚式破碎机磨粉机配电柜合计数量11114机器功率/kW4345-52价格/万元2.01.17.00.810.929科技创新导报Science and Technology Innovation Herald2022 NO.30 科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald科学研究创新元/台。合计约1万元。一级燃烧室需引风机1台、鼓风机1台，电机功率37kW，约1.2万元/台，合计约1.5万元。二级燃烧室需引风机2台，合计约0.6万元。1.2.3 其他辅助设备料斗的容积选8m3，二级燃烧室不需要料斗，热解炉和一级燃烧室各需1座，共计2座。提升机和喂料机各两台，每种机器均需在热解炉和一级燃烧室分别放置1台。燃烧系统设备参数和数量及预估总价如表3所示。2 项目效益分析依照 建设项目经济评价方法和参数，对本试验厂进行经济效益评估6。2.1 工程投资估算总图布置、无形资产、递延资产、预备费、流动资金、建设期贷款利息等以设备总价为基础按参考费率估算。（1）拟建项目投资总额为432.09万元。（2）递延费用：按工程费用的5%进行计算，费用为5.9万元。（3）固定资产费用为268.28万元。（4）建设期借款利息：按照建设投资资金和铺底流动资金之和的6%进行计算7，费用为16.14万元。（5）备用金：按照固定资产、无形资产和递延费用之和的10%进行计算，费用为25.71万元。（6）无形资产：按照工程费用的5.5%进行计算，费用为6.49万元。（7）流动资金：按照固定资产费用的10%进行计算，费用为24.27万元，流动资金从项目建成开始，并于运行期末一次回收8。（8）工程费用：各项费用如表 4 所示，费用为244.68万元。2.2 生产成本估算（1）销售费用：销售成本的3%，约为13.18万元。（2）工人基本工资：工人年工资为5万元/人，工人数定为10人，合计50万元。（3）折旧费：按照10年进行计算，残值率为30%，约为29.505万元，计算方法为直线折旧法。（4）维修基金：每3年维修一次，每次费用按照固定资产的5%进行计取，约为13.41万元。（5）资金利息：同建设期利息一样。（6）操作消耗品费用：取维修基金的 10%，约为1.34万元。（7）工厂管理经费：取装置生产成本的10%，约为42.6万元。（8）实验室费用：取工人基本工资的10%，约为5万元。2.3 项目成本经济效益按照项目建设期为1年，计算期为10年。基准收益率：根据方法与参数，建设项目经济评价的基准收益率采用7%9，年产煤矸石8000t，价格为x元/t。（1）年销售收入：0.8x万元。（2）年经营成本=原材料成本+电+实验室维护费用+人工成本，合为140万元/年。（3）年销售税金及附加：取销售收入的0.8%计算。（4）企业应纳所得税：根据国家最新税收政策，自 2019年1月1日起，对于小型微利企业，如年应纳税所得额不超过100万元人民币，减按25%计入应纳税所表3设备参数和价格名称热解炉一级燃烧室二级燃烧室旋风预热筒旋风冷却筒风机提升机给料机料斗配电柜合计数量2118472221-单价/万元10851.3/91.3/90.3/0.4/1.220.90.41-总价/万元208518.112.93.141.80.8174.7表4工程费用详细列表（单位：万元）序号123456789名称建筑物设备管道电气电信仪表给排水采暖通风分析化验设备购置费-98.3539.343.540.1815.741.774.921.97安装费-19.715.74.71-2.9515.7-建筑工程费17.70-2.36-合计17.70118.0255.088.250.1818.6919.874.921.9730科技创新导报Science and Technology Innovation Herald科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald2022 NO.30 科学研究创新得额，按照20%的税率缴纳企业所得税10，所以应纳所得税率为5%。项目经济效益计算结果如表5所示。假定粉磨煅烧改性后的煤矸石按单价250元/t进行计算，按10年计算期进行计算，10年投资现金流量表如表6所示。由动态投资回收期公式11：Pt=T-1+|t=0T-1(CI-CO)t(1+ic)-t|(CI-CO)T(1+ic)-T式中：Pt为动态投资回收期；T为累计折现值出现正值的年份；(CI-CO)t为第t年净现金流量；ic为基准收益率。由净现值法公式：NPV=t=0n(CI-CO)t(1+ic)-t式中：NPV为净现值；(CI-CO)t为第t年净现金流量；n为项目计算期；ic为基准收益率。经 计 算，Pt=9-1+|-3.3122.88=8.14年，NPV=62.77万元。当煤矸石售卖单价为250元/t时，8年后可以回本。假定粉磨煅烧改性后的煤矸石按单价280元/t进行计算，按10年计算期进行计算，10年投资现金流量如表7所示。经 计 算，Pt=6-1+|-5.4442.96=5.13年，NPV=221.36万元。当煤矸石售卖单价为280元/t时，项目5年后开始回本。经济净现值越大，表示项目的经济效益越好，当定价为280元/t时的净现值大于250元/t的净现值，此时，项目的经济效益更好且回本周期更短，因此，该项目具有一定潜在的经济效益。2.4 潜在社会和环境效益该项目的社会和环境效益主要表现在项目完工以后，可以有效地降低煤矸石对于生态环境和社会环境的影响。项目的建成可以提高相关地区居民的生活条件，直接或间接地为社会增加更多的就业机会，可以在一定程度上缓解当前社会就业难问题，地方政府和社会收入来源也能在很大程度上增加。煤矸石粉磨煅烧后的产品用于其他行业生产，可以降低企业的生产成本，如用于部分替代白炭黑，具有良好的社会效益和环境效益前景。3 结语对于新建一座小型煤矸石粉末煅烧实验厂，建筑工程总投资为432.09万元，煤矸石粉末和煅烧系统及其相关辅助设备的总额为102.72万元，通过对煤矸石表5经济效益计算结果（单位：万元）序号11.11.21.3234567项目总投资建设投资铺底流动资金建设期利息年销售收入年总成本年销售税金及附加年利润总额年所得税年税后利润金额416.79327.4324.2716.140.8x1400.0064x0.7936x-1400.0397x-70.7539x-133表6项目的10年投资现金流量表（单位：万元）年份012345678910净现金流量-314.6855.4855.4842.0755.4855.4842.0755.4855.4842.0784.99折现系数1.000.930.870.820.760.710.670.620.580.540.51折现值-314.6851.8548.4534.3442.3239.5528.0334.5432.2922.8843.20累计折现值-314.68-262.83-214.38-180.04-137.72-98.17-70.14-35.60-3.3119.5762.77表7项目的10年投资现金流量表（单位：万元）年份012345678910净现金流量-314.6878.0978.0964.6878.0978.0964.4878.0978.0964.48107.6折现系数1.000.930.870.820.760.710.670.620.580.540.51折现值-314.6872.9868.2052.8059.5755.6842.9648.6345.4535.0754.69累计折现值-314.68-241.70-173.49-120.69-61.12-5.4437.5286.15131.60166.67221.36（下转第38页）31科技创新导报Science and Technology Innovation Herald2022 NO.30 科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald科学研究创新电子杂志,2017,5(1):46-50.4 王乐,刘苏来,蒋宇,等.肿瘤生物样本库的发展现状及探讨J.现代肿瘤医学,2020,28(5):832-835.5 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