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碳化矽線切割粉體材料、高階研磨材料
生產專案可行性報告
一. 前言
1. 碳化矽效能和生產
自從美國人阿奇遜在2023年偶然發現sic材料以來，sic已成為人們廣為利用的非氧化物陶瓷材料。因其具有很大的硬度、耐熱性、耐氧化性、耐腐蝕性，它已被確認為一種磨料、耐火材料、電熱元件、黑色有色金屬冶煉等用的原料。現在又被應用在機械工程中的結構件和化學工程中的密封件等。
並已被世人證明這種材料用在包括腐蝕、磨蝕和高溫以及航天等極端條件下是非常成功的。
1.1 碳化矽的晶體結構
sic是以共價健為主的共價化合物，由於碳與矽兩元素在形成sic晶體時，sic原子中s→p電子的遷移導致能量穩定的sp3雜化排列，從而形成具有金剛石結構的sic。因此它的基本單元是四面體。所有sic均由sic四面體堆積而成，所不同的只是平行結合或反平行結合。
1.2. 碳化矽的效能
sic以其高硬度、高磨削能力、耐高溫性、耐氧化性、高達1500℃以上高耐磨性和高耐蝕性而引人注目。高的熱傳導率和低熱膨脹率說明了為什麼這種材料具有如此好的抗熱震穩定性。
3、碳化矽的應用
3.1 sic的主要用途見下表：
散狀、粒狀sic用作切割和磨削用精密和半精密砂輪以及金屬和光學玻璃的精磨和拋光。德國#工廠已生產出sic輻射轉子，在自旋試驗機上達到速度為400～450m／s，同時該廠在汽車瓦斯透平機中已大量使用熱等靜壓sic陶瓷，在汽車發動機中用sic做轉子也已經受了行駛試驗的考驗，目前正準備進入規模生產階段。
以 sialon作為結合相的 sic耐火材料越來越被人們重視，美國和西歐地區及日本等國均在冶金高爐底部、腹部使用sialon結合的sic並取得良好效果，目前這些國家6 0％～70％的高爐均已使用sic爐襯。同時用它作輕薄新型窯具材料可降低窯具製品比，降低能源消耗。它還是核反應堆和熱核反應堆的理想材料；鋁重熔爐採用sic熱交換器可節省燃料38％。
利用sic顆粒瀰散在al2o3基的復相材料（y-tzp）中，能使這種材料表現出很好的高溫效能而應用於發動機的活塞；sic陶瓷還可以應用等靜壓氮化處理工藝而製成功能梯度材料（fgm），使其一面具有金屬功能，而背面具有陶瓷功能，其強度可達到900mpa，斷裂韌性可達到8mpa/m2。據日本最近報道發現有晶內分布型sic／sic奈米復合陶瓷的強度可保持到1500℃左右的溫度，更為驚人的是這種材料的可加工性和金屬材料相似，另外還發現有些si3n4／sic奈米複合材料在1600℃左右顯示出超塑性。
二、 市場綜述分析
碳化矽線切割粉體材料、高階研磨材料是國計民生不可缺少的工業產品,廣泛應用於航天、電子、陶瓷、耐火材料等領域。隨著科技發展用途越來越廣泛，用量也逐年增加，近兩年在太陽能電池極板的切割上用微粉達30000-50000噸/年，目前電子行業線切割用微粉用量20000噸/年左右，研磨用微粉10000噸/年。當前碳化矽的生產量滿足不了市場需求，有30000噸/年缺口。
目前，碳化矽超微粉（d50=3.0-53.0µm、f230---f1200，國際標準#-1996，光電沉降儀測定值）國際市場上的年需求12萬噸，主要需求國家是日本、美國、法國、俄羅斯、南韓，這些國家注重環境保護，生產成本高，以前主要是依靠進口碳化矽特級等或碳化矽砂，回國加工，現在為了降低生產成本，基本上是直接進口成品碳化矽超細粉，其主要用於生產碳化矽陶瓷、高檔耐火澆注料、橡膠工業新增劑、金屬陶瓷的複合材料等。
隨著世界經濟的快速發展，國際市場對碳化矽超細粉的需求量不斷增加。據有關資料**，今後國際市場對碳化矽超細粉產品需求走勢仍趨堅挺。特別是f800以細的產品。
因此要把握住這一良好的契機，大力發展碳化矽超細粉產品立足國內，開拓國際市場，增加出口，擴大產品覆蓋面，碳化矽各類產品的生產銷售前景將會十分樂觀。
近兩年來國外晶元製造商加工廠向大陸轉移以及中國**對於太陽能源的綜合利用的認識，在國內長三角、珠三角以及河南河北大量籌建矽片加工廠，其工程材料線切割專用料就是碳化矽粉體。尤其是現今世界各國及中國**對環境保護的關注以及能源危機對人類的威逼，太陽能產業來勢凶猛。
因此，把握住這一良好的契機，大力發展碳化矽電子工程及工程陶瓷材料，立足國內，開拓國際市場，增加出口，擴大產品覆蓋面，生產、銷售前景將會十分樂觀。
三.碳化矽粉體專案策劃
1. 規模設計
1.1 產品結構：半導體材料線切割、研磨、拋光專用碳化矽粉體材料30-40%；碳化矽超微粉體材料-碳化矽陶瓷粉體材料10-20%。精細機械加工研磨材料30%—40%。
1.2 原材料：主要原材料有碳化矽砂（粉）。
1.3 標準：粉體標準大都採用日本標準（jis標準）、國標（w標準）、行業標準，類似標準還有fepa標準（歐洲用），以及非標（客戶具體需求訂製）。
1.4 工藝思路
本設計根據流體動力學的原理，前期採用目前國內較為成熟的巴馬克綜合配置進行粉碎分級，並結合公司自主研發設計、具有自主智財權的獨創工藝裝置進行生產，然後用水洗、沉降法進行分級得到適宜的目標成品（技術儲備為機械粉碎粗分加沉降分級與機械式強制離心分級相結合以大幅度提高產成品品質及效率），獲得不同粒度段的碳化矽微粉，再根據不同粒度段指標要求進行相應的化學處理，最後進行成品烘乾、篩松、包裝。
1.5 工藝流程
a、原料（碳化矽粒度砂）-----→巴馬克粉碎分級機-----→沉降分級-----→精細分級-----→目標產品分類烘乾、篩松、包裝
2. 環境保護
2.1 設計依據與標準
2.1.1 《建設專案環境影響報告表》
2.1.2 《工業企業設計衛生標準》tj36-79
2.1.3 《大氣環境質量標準》gb3095-82
2.1.4 《工業企業廠界雜訊標準》#-9
2.2 環境治理
2.2.1粉塵**
碳化矽超細粉體在破碎、包裝過程中產生大量的碳化矽游離粉粒，平均每生產一噸超細粉體產品要收回5%，可使用大面積淘汰管沉澱池進行**。
2.2.2雜訊處理
雜訊汙染主要是粉碎分級機運轉過程中的汙染，其它裝置基本噪音，降低雜訊對外界環境的影響，主要措施有：
降低聲源雜訊，選擇機械裝置加工精度高，裝配***的產品；利用建築物、構築物來阻隔聲波，使雜訊最大限度地隨距離而自然衰減。
2.3 廢渣：無廢渣
2.4 上清夜：經沉澱池沉澱澄清壓濾後，再次利用。
廢水：酸洗與鹼洗水經沉澱池中和沉澱後進行過濾，抽到高位恆壓水箱再次利用。
四、投資方案預算
根據我們自身情況，本著節約、資源嫁接的原則，制訂本方案。
在前期對我們來講是乙個資金積累階段，除了原材料、電能耗、客戶佔押資金等一些必須的投資，盡可能利用社會資源，比如，不自備變壓器而採用周邊協議供電；廠房等部分基礎設施採用租賃的方式等等。目的就是把有限的前期投入最大限度的有效利用到專案上來。
1.主裝置名稱及**預算
（1）ff700巴馬克粉碎分級機（定購） 11.5萬/套 1套---11.5萬
（2）沉降溢流強制離心分級收集系統 4.0萬/套 1套---4.0萬
（3）5.0m3/h軟化制水機 2.5萬/套 1套---2.5萬
（4）煤熱烘乾系統 3.0萬/套 1套---3.0萬
（5）超聲波篩松系統 3.0萬/套 1套---3.0萬
（6）國產粒度檢測系統 9.0萬/套 1套---9.0萬
（7）廠房年租金等預算 5.0萬
（8）流動資金預算 40.0萬
合計 78萬
2. 人力資源配置及薪金水平
僅需要磨料行業中專文憑的操作人員8-12人，月薪1200-1800元/人
3. 硬體需求
本專案主廠房建築面積600m2，廠房挑高5-7公尺，廠區面積1500m2（參考）；動力配電120kva；水源**8m3/h。
4. 效益分析
按上述配置核算，綜合粉碎能力為150公斤每小時，根據分號不同比例進行聯動分級。其有效粒度段佔65%左右（其中部分作為高附加值產品進行軟化水處理後進入市場）。目標產品產量為90-100公斤/小時，每天按20小時、每月按22天計算，折合月產能為碳化矽電子工程材料-晶體材料線切割、研磨、拋光專用粉體材料45噸；碳化矽超微粉體材料-碳化矽陶瓷粉體材料2噸。
平均利潤晶體材料線切割、研磨、拋光專用碳化矽粉體材料毛利潤按5000元/噸計算（成本控制在18000-19000元）；碳化矽超微粉體材料-碳化矽陶瓷粉體材料毛利潤按8000元/噸計算（成本控制在22000-24000元），則目標產品月總毛利潤為24萬元人民幣（根據市場開發狀況確定，相對保守一點）。
專案建成投產後，實現年銷售收入900-1000萬元，年淨利潤160-190萬元。
一年內銷售量達到設計能力的80%，0.4-0.6年收回投資。
5、從考察廠房計算，45-60天開始除錯生產。
碳化矽陶瓷及製備工藝
碳化矽 sic 陶瓷，具有抗氧化性強，耐磨效能好，硬度高，熱穩定性好，高溫強度大，熱膨脹係數小，熱導率大以及抗熱震和耐化學腐蝕等優良特性。因此，已經在石油 化工 機械 航天 核能等領域大顯身手，日益受到人們的重視。例如，sic陶瓷可用作各類軸承 滾珠 噴嘴 密封件 切削工具 燃汽渦輪機葉片 渦輪增壓...
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