年产碳化硅6000吨项目可行性研究报告Word格式.docx
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4.6资产与财务状况16
4.7项目技术协作单位情况16
第五章建设规模与产品方案17
5.1建设规模确定的原则和依据17
5.2建设规模及服务种类18
第六章项目选址与建设条件19
6.1项目选址原则与要求19
6.2项目建设用地情况19
6.3项目用地位置20
6.4自然与资源条件20
6.5水资源优势21
6.6社会经济条件22
6.7粮田基本情况22
6.8项目实施的有利条件26
6.9对环境的影响26
第七章工艺技术方案和设备选型27
7.1工艺技术方案27
7.2设备选型29
第八章项目建设方案与建设内容32
8.1项目建设方案32
8.2项目建设内容与规模34
第九章环境保护与安全生产36
9.1环境保护36
9.2安全生产36
第十章组织管理与实施进度38
10.1项目组织管理38
10.2项目实施各阶段的管理方案39
10.3工程招投标方案39
10.4项目建成后的运行管理与机制40
10.5运行经费解决方案41
10.6实施进度41
第十一章投资估算与资金来源44
11.1投资估算44
11.2资金来源45
第十二章效益分析46
12.1经济效益46
12.2社会效益47
12.3生态效益47
第十三章结论与建议48
13.1综合评价48
13.2结论意见48
13.3问题与建议48
第一章废砂浆回收利用项目总述
第一节硅片线切割及项目来源
废砂浆回收利用项目的产生源于近几年来光伏产业的发展。
本项目生产中所用的“废砂浆”原料及生产出来的产品“碳化硅”、正是来源于和应用于光伏产业中的单、多晶硅棒切片工序。
在光伏产业链中,硅片切割是光伏电池生产中一个十分重要的工序,切割出的硅片质量直接影响到整个产业链后续电池的生产以及电池的性能质量。
在实际生产中,硅片生产厂家一般先将废砂浆进行简单的离心或沉降分离,液体部分返回工序再使用一次,其它的难以分离的部分或将其作为垃圾废弃掉,或将其处理给专业废砂浆回收利用厂家。
作为一种十分重要的资源被当做垃圾处理掉,不仅会对环境产生严重的污染,而且浪费了大量的资源,令人惋惜。
随着国家节能降耗,保护环境等可持续发展政策的实施,从废砂浆中回收价值较高的碳化硅项目应运而生,并且越来越受到人们的重视。
近两年中,相关单位和团体都投入了许多精力,对废砂浆回收利用做了大量的研究工作,产生出一些新技术和新工艺,取得了一定的成果。
废砂浆回收处理产生的“碳化硅”产品或再行回用于硅晶片的生产切割过程,或应用于其它工业领域,都会产生出巨大的经济价值和社会效益,对国家、对环境、对个人都是一件十分有意义的事情。
第二节生产原料及产成品
本项目生产时的原料为“废砂浆”,另外还需要“烧碱”、“硫酸”等化工原料。
生产的产品是“碳化硅”等,下面分别对我们生产中接触到的主要物质进行一下简单介绍。
一废砂浆、废切割液及废硅粉的组成
废砂浆是硅光伏产业或半导体工业在硅锭(硅棒)切割生产硅片时产生的一种工业废料,它的组成成分并不十分固定,主要成分有:
碳化硅、聚乙二醇和金属硅粉,另有水分、金属颗粒以及少量表面活性剂、金属螯合剂等。
含碳化硅较多的称为“废砂浆”,一般由65%左右的碳化硅、6%左右的硅粉、1.5%左右的铁等金属颗粒、15%的聚乙二醇和10%左右水份组成。
二碳化硅的性质及光伏产业所用的碳化硅
1碳化硅的性质特点
碳化硅的化学成分是碳化硅,因为它的硬度十分高,人们俗称碳化硅颗粒为碳化硅。
碳化硅在自然界少量伴生于岩石中,没有利用价值。
工业碳化硅的生产是一种高耗能、高污染产业。
碳化硅的制备合成是通过将石英砂(SiO2)与石油焦(C)等原料按一定比例混合后,在隔绝氧气的条件下利用电弧产生的高温反应烧结而成,这一反应过程需要消耗大量的能源,平均每合成一吨碳化硅需消耗高达8000千瓦时的电能,同时上述反应过程会释放出大量的一氧化碳(CO),一氧化氮(NO),二氧化硫(SO2)等有害废气,会对大气环境造成十分严重的污染。
根据碳化硅的生产方式的不同,又可将其分为绿碳化硅和黑碳化硅两大类,绿碳化硅的纯度和硬度较黑碳化硅略高,市场价格也相对较高。
碳化硅的分子式为SiC,是典型的共价键型化合物。
有立方型和六方型两种晶型,立方型称为β—SiC,它是在1800~2000℃温度下形成,属低温产物,硬度稍小,主要用于微型轴承的超精研磨。
六方型称为α—SiC,它是在2000℃以上形成的,硬度较大,一般常用的都是α—SiC。
碳化硅在一个大气压下的分解温度为2400℃,无熔点。
α—SiC碳化硅理论密度是3.18g/cm3,碳化硅粉的自然堆积密度在1.2~1.6g/cm3之间。
碳化硅的莫氏硬度仅次于金刚石,在9.2~9.3之间,威氏显微硬度3300kg/mm2。
由于碳化硅具有相当优异的特性,所以它的应用领域十分广泛。
碳化硅(碳化硅粉)用于制作砂轮、砂纸、砂带、油石、磨块、磨头、研磨膏等。
由于碳化硅的性质特点,最适合半导体工业材料及压电晶体材料方面的切割、研磨抛光等。
尤其是在太阳能电池硅片切割中,国际上绝大多数生产厂家都要用到碳化硅。
利用它具有的高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性、高的高温强度及导热性能良好、抗冲击等特点,碳化硅可用于各种冶炼炉衬等构件、碳化硅坩埚等。
可用于制作耐磨、耐蚀、耐高温等高级碳化硅陶瓷材料。
在航空航天工业碳化硅材料还可以制做火箭发动机喷管、燃气轮机叶片等。
2光伏产业切割用碳化硅
光伏产业中所用的碳化硅主要在硅片切割工序。
由于光伏产业对硅片有特别严格的要求,并且在切割效率和质量方面与碳化硅的选用有着密切的关系,所以,在碳化硅的选择使用方面都十分苛刻。
硅片切割用碳化硅多为绿碳化硅,在粒度选择上相对于不同机型的线切割机来说一般常见的有两种:
1200与1500目(极少数采用800和2000目),且它的粒径范围要求狭窄,晶角要尖锐锋利,绝不能混入大颗粒物质,避免划伤硅晶片。
为了防止金属离子对硅片的玷污,要求碳化硅的纯度要高。
硅片切割用碳化硅国内没有统一标准(有的企业采用日本JZS工业标准),常用指标见表2—2。
表2—2:
光伏切割碳化硅主要技术指标
SiC
SiO2;
Si
Fe2O3
F·
C
CaO
MgO
Na2O
Cr2O3
PH
灼碱
水分
98.5
0.5
0.2
--
-
0.7
0.5
第三节技术经济指标
1、废砂浆利用率
废砂浆中的碳化硅含量在65%左右,根据工艺水平提取率在80%左右总收率为50%左右。
2、酸碱消耗量
生产一吨碳化硅,需要浓硫酸(98%)、烧碱的费用为300元。
3、水、电的消耗量
生产一吨碳化硅要消耗水电费用500元。
4、干燥分级成本
生产一吨碳化硅干燥分级的费用700元。
5、人工成本
5.1到离心工段的人工成本为220元/吨。
5.2到干燥干燥分级的人工成本为371元/吨。
6、包装费用
6.1到离心工段的包装成本为22元/吨。
5.2到干燥干燥分级的包装成本为100元/吨。
6、每吨产品的生产成本
目前,根据工艺技术的差异,生产一吨“碳化硅”的成本:
不干燥不分级的成本=300+500+220+22=1042元/吨;
干燥分级的成本=1020+700+151+100=1971元/吨。
第二章工艺技术方案
第一节废砂浆回收处理工艺技术概况
国内外废砂浆回收提取碳化硅的方法,一般分为两种,即在线回收方式和离线回收方式。
因为在线方式不能将碳化硅中的杂质分离完全,它的应用范围受到极大限制,只有少数硅片切割厂家结合其他方式部分采用。
目前人们采用最多的是离线式回收方式,因为他有在线回收无可比拟的优点。
离线式废砂浆回收提取碳化硅方式,其工艺过程主要包括固液分离、碱处理(除硅)、清水洗涤、酸处理(除金属)、纯净水洗涤、脱水干燥、筛分(气流分)等。
第二节生产工艺流程说明
一工艺流程说明
在废砂浆处理时,首先用水将其稀释后沉淀,经过洗涤后的砂浆加入碱液浸泡反应脱除硅粉,反应完后的废碱液回收回用。
碱洗后砂浆加酸反应,脱除其中金属离子,废酸液回用。
酸洗后砂浆分别用常水与纯净水洗涤,洗涤水集中进行处理,处理后的水作为常水回用。
经过洗涤后的砂浆进入干燥、分级设备进行干燥、分级,分级完成后再用500目的旋振筛进行筛分,筛分后的碳化硅即为“碳化硅”,可以直接销售,也可以添加部分新碳化硅生产出“再生碳化硅”。
第三节主要设备选择
废砂浆回收处理工艺中,特殊设备很少,主要选用常规的器械或者化工通用设备。
对于该工艺中所用的个别设备如“搅拌机”等,可以委托专业机械制造厂进行定制加工,有的设备需要自制。
主要设备设备种类见表。
有一部分设备或是需要自制、或没有统一的型号,其具体选择见下面说明:
1、搅拌机的选择
移动搅拌机必须定制;
其它搅拌机一般选用带摆线针轮减速器的搅拌机;
特殊用途的搅拌机另行选择。
2、硫酸罐、烧碱罐、盐酸罐
浓硫酸罐、烧碱罐可直接使用铁罐;
盐酸罐及其它酸罐必须选用环氧树脂或塑料材质的罐。
3、粉体干燥设备
可选用多级桨叶时干燥设备,干燥效率较高。
4、离心机
选用自动卸料离心机,减少劳动强度
5、分级设备
选用每小时500公斤的分级机两台。
6、振动筛及包装设备
项目
名称
废砂浆
规格型号
叉车
CPC30(CPCD30)×
3
手动液压搬运车
TL-C2t
搅拌机
多种形式
反应池
15m3×
50
存储池
5~20m3多个
硫酸罐
铁罐35m3
烧碱罐
铁罐35m3×
2
干燥设备
每小时1吨
气流分
1t/h
空压机
10t/h
粉体包装设备
H400×
电子磅
100kg
离心机
SGZ1250,2台
粒度分析仪
电阻法,1台
分光光度计
UV-6100PC
电导率仪
液体输送设备
多种泵
筛分设备
旋振Φ1000、超声波
粉体输送设备
纯净水设备
RO―10t/h
供配电设施
350KW
维修配套设备
第三章总图设计
一粉体碳化硅车间总面积2160m2,长120m,宽18m。
内部分为粉体干燥(25m×
18m)、气流分(25m×
18m)、粉体包装(10m×
18m)及碳化硅成品仓库(60m×
18m):
二湿砂车间面积2700m2,长60m,宽45m。
包括投料池、反应池、沉淀分离池、离心分离及湿砂过渡:
第四章劳动定员
1仓库定员:
1人。
主要职责是货物进出仓库管理。
2质检化验研发定员:
2人。
主要职
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