第一章  项目的目的意义

一、项目背景

郧西县地处野生黄姜最适宜生长区，是黄姜原产地。据江苏植物研究所唐世蓉专家检测，郧西产黄姜干片中薯蓣皂素最高含量达16.15%，超过墨西哥王牌品种小穗花薯蓣15%的记录，是世界上薯蓣皂素含量最高的薯蓣品种，具有较高的开发利用价值。尤其是自二十世纪七十年代以来，伴随着甾体激素类药物的不断开发和发现，利用薯蓣皂素通过化学合成或生物半合成的方法可开发生产蛋白同化激素、肾上腺皮质激素、性激素三大类上千种关系国计民生的甾体激素药物，被誉为“药用黄金”，日益引起人们的重视。为满足市场的需求，合理利用当地丰富的黄姜植物资源，我县自1976年成立郧西县医药化工厂，开始开发生产薯蓣皂素。在利益的驱动下，野生黄姜遭到掠夺性采挖，频临枯竭，企业生存遭到严峻考验。1983年郧西县委、县政府大胆决策，率先开展野生黄姜人工种植技术研究。在取得十余项科研成果后，得到大面积推广应用。截止2003年，郧西县已建成黄姜人工种植基地29.6万亩。在基地的推动下，黄姜加工企业也快速增加，由原来的1家增加到现在的13家；加工产品也由单一的皂素加工，延伸到双烯、沃氏氧化物、黄体酮、醋酸强的松、酒精、黄姜专用肥、无烟清洁炭、食用菌等，形成了基地+企业+农户+协会+科研的产业发展格局，成为中国最大的黄姜、皂素、甾体激素药集散地和交易中心。2000年被国家农业部授予“中国黄姜之乡”。

鲜黄姜中水份约占70%，干物质约占30%，薯蓣皂素仅占0.7%。30%的干物质中，淀粉约占45—50%，纤维素约占40—45%。生产1吨皂素需用鲜黄姜约143吨，盐酸约18吨；产生COD高达50000mg/ml左右的工业废水约500吨左右，工业废渣8—9吨。

伴随着黄姜产业的不断壮大和人们环保意识的不断提高，皂素工业污染问题，已成为严重制约郧西黄姜支柱产业发展的首要问题，列入郧西县委县政府、黄姜科研工作者、皂素加工企业的议事日程。在国家南水北调工程已经上马的今天，受到各级党政机关、科技工作者、科研人员和当地居民、南水北调工程沿线人民的高度关注。

二、项目提出的意义和必要性

1、郧西及中国中西部经济发展和老、少、边、穷、库区人民脱贫致富的迫切需要

郧西地处鄂西北边陲，中国中西部连接带，秦岭南麓，武当山脉，境内山高坡陡，重峦叠障，沟壑纵横，土地瘠薄，素有“八山一水一分田”之称，是国家级重点贫困县、中国革命老区，南水北调中线调水源头库区，回汉人民混居地。该地区气候异常，自然灾害频繁，素有“十年九灾，十灾九旱”之称，粮食等农作物生长条件差，当地农民靠种粮生活难以维持。但是该地地处大陆性气候与海洋性气候的过渡地带，海拔高差大，气候垂直变化明显，因而植被种类繁多，野生植物资源丰富，黄姜分布范围广。尤其是郧西年平均气温15.4℃，无霜期235.4天，年均降雨量769.6毫升，年日照时数1874.4小时，特别适宜耐寒、耐旱中药材黄姜的生长。为使黄姜造福于民，造福于社会，郧西县自1976年开始发展黄姜产业。目前，郧西黄姜产业已形成“54321”的发展格局（即全县50余万人口，拥有40多万亩可耕种土地，已种植黄姜基地面积近30万亩，年可起挖鲜黄姜20万吨以上，可满足1400吨皂素的生产所需），真正成为郧西人民“抗灾的使者、脱贫的钥匙、致富的希望”。郧西大约有30万农民因种植黄姜而发了家、致了富。郧西周边的陕西、河南、湖南、四川、云南、贵州、江苏等地农民纷纷到郧西引种学习栽培技术，发展黄姜，截止2003年，全国已形成200余万亩种植规模，各黄姜种植地也纷纷建成了皂素加工企业。解决皂素工业污染问题，已成为这一地区提高经济发展速度和加快农民脱贫步伐的重中之重。

2、确保南水北调工程如期峻工，顺利调水的迫切需要

国家南水北调工程已全面动工，根据工程进度要求，在2008年北京奥运会开幕前夕，要确保一江清水按时进京津。为保证调水水质，国家环保总局对调水沿线所有加工企业提出了“三废”排放必须达到国家一级排放标准的要求。而我国所有皂素加企业，全部位于南水北调调水源头，因此合理利用皂素工业废渣生产炭黑，免使南水北调水质遭到污染，对于确保南水北调工程如期竣工，顺利调水，迫切需要。

3、甾体激素药业发展的迫切需要

目前，国内外生产甾体激素所用的皂素主要是薯蓣皂素。薯蓣皂素主要从黄姜、穿山龙、菊叶薯蓣、小穗花薯蓣、蕃麻、剑麻、金边龙舌兰、葫芦芭籽、油茶果等中提取，最具提取价值的是黄姜。世界上皂素主要生产出口国是中国、墨西哥、印度、新加坡四国。中国主要从黄姜中提取，黄姜最适宜生长在郧西及周边地区，也就是在南水北调调水源头库区，眼前面临极大的政策风险。如果皂素工业“三废”污染问题得不到有效解决，随时都有关停的危险。因此，为保证甾体激素药业的生产所需和推动甾体激素药业持续快速健康发展，加快皂素工业废渣的综合利用步伐已势在必行。

4、改善人类生存环境的迫切需要

皂素工业废渣中除含有大量的纤维、半纤维，少量的淀粉、无机盐、维生素、N、P、K及微量元素之外，还含有一定量的盐酸和120^#汽油。郧西每年生产皂素产品近300吨，排放废渣约2600吨。长期以来作为垃圾被处理到垃圾场，露天堆放或焚烧。由于废渣颗粒小、身轻，经风一吹，四处飞扬，不仅存在极大的安全隐患，而且严重污染人类的生存环境，危害人们的身体健康。本项目的实施，不仅可从根本上消除以上危害，还可变废为宝生产炭黑，丰富燃料及工农业原料市场。因此说该项目的实施是改善人类生存生活环境的迫切需要。

第二章  市场分析

一、国内市场分析

1、炭黑产品介绍

炭黑属轻松而极细的无定形炭粉末。是由有机物经不完全燃烧或经热分解而成的不纯产品，色黑，比重1.8~2.1，不溶于各种溶剂。种类很多，根据所用原料的不同，有由天然气制成的气黑，由乙炔制成的乙炔黑，由油类（重油、燃料油等）制成的灯（烟炭）黑和由煤焦油产品（萘或蒽）和天然气或煤气制成的混气炭黑等；根据所用制法的不同，有用槽法制成的槽黑，用炉法制成的炉黑和用滚筒法制成的滚筒（炭）黑等；根据产品的性能，有补强性能高的补强炭黑，补强性能只约为高补强炭黑的一半的半补强炭黑，耐磨性能特别好的高耐磨炭黑和具有良好导电性能的导电炭黑等。各种炭黑的性能略有差异，可作为黑色颜料用于中国墨、油墨、油漆等工业，也广泛作橡胶的补强剂。

2、炭黑在橡胶工业中的应用

炭黑可赋予胶料高弹性、低生热、低透气性及耐热、耐化学稳定性等性能，而且混炼胶的流动性好、半成品尺寸稳定，填充量高，因此炭黑在非轮胎制品中得到了广泛应用。用15份非补强炭黑替代5份补强型炭黑用于生产轮胎的胎肩垫胶和胎侧胶，胶料的物理性能与原配方相当，其中拉伸强度和扯断伸长率略有下降，但定伸应力略有上升，耐磨性、耐挠屈性能略有改善，含胶率可下降30%以上，对成品轮胎无任何不良影响，胶料的工艺性能良好，胶料的挤出性能明显改善，成本明显降低，且可改善轮胎的耐气性。

3、市场状况

炭黑在橡胶工业中用量占89.5%，在涂料工业中占9.5%，其它工业占1%。在中国市场具有巨大的潜力。

据市场调查和统计资料表明：目前炭黑在橡胶工业的用量占炭黑总用量的89.5%。炭黑在专用市场的需求增长速度最快，年增长率为5.5%。预计2004年仅十堰市每年需通用炭黑1.6~1.8万吨，国内炭黑年需求量在95万吨以上。

近年来，随着橡胶制品的陆续问世，国内橡胶加工企业急剧增加。目前，国内有大小橡胶加工企业8000余家，而生产炉法炭黑的原料石油和天然气日趋紧张，炭黑一度成为市场的紧俏商品，供不应求，前景广阔。

4、1998-2003年我国橡胶和炭黑消费量

表1  1998—2003年我国橡胶和炭黑消费量

单位：万吨

注：表中数据为国际橡胶研究组织（IRSG）统计数据。

二、国际市场分析

目前，全球炭黑产能过剩，市场疲弱，但中国与印度市场呈快速增长趋势。

表2  2002年世界主要国家及地区橡胶、炭黑消费量

三、未来市场预测

1、我国汽车、轮胎产量及炭黑需求量增长预测

表3  2004年—2005年我国汽车、轮胎产量及炭黑需求量增长预测

                                                             单位：%

注:表2、表3为国家统计局数据。

2、2005年世界主要国家和地区橡胶、炭黑消费量

 表4  2005年世界主要国家及地区橡胶、炭黑消费量

第三章      技术先进性与工艺可行性分析

一、工艺路线（略）

二、质量标准

等效采用美国材料试验协会标准（ASTMD-1765），达到橡胶用炭黑国家标准（GB3778-94）的要求。

①主要质量指标

DBP吸收值  cm²/100g      30-100

PH值                     7-10

加热减量   %             ≤4.0

100目筛余物, %          ≤0.05

杂质                      无

②应用于橡胶工业中的物理性能指标

145℃×15min的扯断伸长率    556%

拉伸强度                    19.6Mpa

300%定伸应力                7.4Mpa

30Min的扯断伸长率           486%

拉伸强度                    18.2Mpa

300%定伸应力                3.8Mpa

三、国内外同类技术水平及发展趋势

目前，国内外生产炭黑采用的工艺是炉法、槽法、滚筒法，使用的原料是石油、天然气等能源材料，不仅生产成本高，而且生产原料市场短缺。本项目生产炭黑使用的是皂素工业废渣，具有产品成本低，生产原料易得，市场竞争力强等特点，符合世界环保发展要求，产品经东风轮胎厂实验验证，具有良好的加工性、耐挠屈性、高回弹性、高定伸应力、高使用价值，有利于推广应用。

本工艺炭黑与传统法生产炭黑对比表