年产3000吨碳化硅微粉的生产线的可行性研究报告——课程设计.doc

北 方 民 族 大 学
课程设计报告

院（部、中心） 材料科学与工程学院
姓 名 学 号
专 业 班 级
同组人员
课程名称 粉体材料工程
项目名称 年产3000吨碳化硅微粉的生产线的可行性研究报告
起止时间　　
成 绩 　
指导教师 　

北方民族大学教务处制
22
第 页
目 录
一、目的和意义 3

二、工艺参数的计算 3

三、设备选择依据 5

3.1 破碎机的选择 6

3.2 粉磨机的选择 6

3.3分级机的选择 7

3.4酸洗、水洗、干燥设备的选择 8

3.5设备配置及工厂布置 9

四、成本核算 11

4.1、主要原料价格的数据 11

4.2、产品市场价 11

4.3、员工分配 11

五、经济效益分析 12

5.1、成本费用分析 12

5.2经济效益分析 16

六、环境保护及措施 17

七、厂址选择的优势 19

八、小结 19

九、参考文献 21
一、目的和意义
碳化硅微粉堆积密度高，研磨能力强，硬度高，切削能力强，粒度分布集中且均匀；具有耐高温,强度大,导热性能良好,抗冲击能力强等特点,可用作高温间接加热材料。碳化硅微粉广泛用在多种行业，可用于晶体的切割和精密研磨，硬质玻璃的精密研磨，单晶硅、多晶硅、砷化钾、石英晶体的线切割，单晶硅片的精密研磨，超硬金属的加工，多种树脂材料的加工，玉器宝石抛光，玻璃，钢铁，塑胶，电子，太阳能切割，耐火材料,航天国防，建筑筑路,服装行业（牛仔布喷砂），美容工具，还适合陶瓷磨块和磨具砂轮的制造。它是太阳能光伏产业、半导体产业、压电晶体产业的工程性加工材料。宁夏碳化硅产量丰富，原料易得，成本低，建设该企业，可拉动当地劳动力的应用及经济效益的提高，有助于国内碳化硅市场的拓展。同时宁夏碳化硅生产采用太西煤，太西煤具有三低（低灰、低硫、低磷）、六高（高发热量、高比电阻、高块煤率、高化学活性、高精煤回收率和高机械强度）的特点，是国内之冠的优质煤。因此，本项目充分利用本地区位优势，采用先进的工艺，成熟的技粉，高效的生产，会带来很好的经济效益等，并由此可以得出这样１个结论术，兴建年产3000吨碳化硅微粉生产线项目，具有明显的社会效益和经济效益。
二、工艺参数的计算
原料来源：尺寸粒径≤20目的碳化硅
总原料用量：3600吨。
纯度：98%
产品粒度：400目、500目、600目、1000目
年产量：3000吨
消耗：1）加工过程原料以2%的量消耗
2）布袋回收物料以10-15%的量消耗
本项目采用先进的生产工艺技术，利用碳化硅粗料为原料，通过破碎，整形，酸洗，研磨，分级等工艺过程，包装为成品。具体过程操作如下：
(1)取碳化硅原料，冲击式破碎机中碎，并筛分至不大于10mm的碳化硅颗粒，并对其进行整形，检查是否合格，重复粉碎，整形；
(2)将上述干燥后的碳化硅颗粒用微粉磨粉机粉碎成d50＝16.9-63.5μm的碳化硅粉，再对其进行酸洗除杂，水洗，干燥； 
(3) 然后用高精涡轮分级机对碳化硅粉进行筛松，分级，分级时，高精涡轮分级机的功率7.5kw。引风机功率37kw，总装功率在45kw左右，产量400-2000kg/h； 
（4）包装成品入库工艺流程图如下：

工艺流程图如下：
粗料
à
检验
筛分
粉磨

破碎
酸洗
水洗
筛松
包装
干燥
成品
整形
检验
分级
筛分

图1 生产工艺流程
本工艺路线的优点，初破碎的原料经过整形至形状均匀，大小一致的颗粒，使其在进行细磨过程中能够容易细磨

三、设备选择依据
碳化硅的莫氏硬度为9.2，选用设备是要注意设备的硬度。破碎，研磨，分级是碳化硅微粉生产最为重要的工艺流程，而这三种设备的选择更生产的关键。
3.1 破碎机的选择
本工艺选择PCL-1350B型冲击式破碎机,主要选择凭据，是依其粉碎介质，进料粒度，及处理量，设备体积等。该机主要优点，具有细碎，粗磨及整形功能，产品呈规则立方体，堆积密度大，受物料水分含量影响小，破碎率高、节能，此外，能耗较其他同类设备低，工作噪音小、粉尘污染少，操作维修安装也十分方便。
表1 PCL-冲击式系列破碎机主要技术参数
型号
最大进料粒度（mm）
电机功率(kw)
处理量 (kg/h)
重量(t)
外型尺寸(cm)
PCL-1250B
60
320-440
300-600
17.5
5300×2900×3200
计算说明：年产3000吨。生产采取年工作320天，日工作两班，每班日实际工作按7.5小时计，则时产量约为625kg
3.2 粉磨机的选择
粉磨机是碳化硅微粉生产最为关键的工艺步骤，因为它直接决定了产品的粒度，故在选择粉磨设备时，我们考虑的关键是其出料粒度的范围，根据产品粒度要求以及产量要求，选择T7826型微粉磨机。该机主要优点，本机采用多级、分级并用应用变频技术进行调节，产品粒度分布均匀、准确、正品率高。操作简便，易于维修保养。使用寿命长。

表2 T7826型微粉磨机技术参数
功率
进料粒度 （mm）
产品细度（目）
粉碎产量(kg/h)
成品率
主机电机

（ KW）
1号分级机电机（ KW）
2号分级机电机（ KW）
44
5.5
7.5
0—5
500—2000
75—300
95%以上
3.3分级机的选择
分级设备选择：JZF-600型高精涡轮分级机，选择依据，主要根据出料粒度以及产量，该分级机较其他分级机最主要的优势在于它能与T7826型微粉磨机配套使用，并设有独特的强分散装置，可以对已团聚的物体进行分散筛松。该设备包括旋风收集器、袋式除尘收集器、高压引风机等。大大节省了设备购置费，并在很大程度上解决了配套问题。

3.5设备配置及工厂布置
1、具体设备。
表5 设备简表
名称
型号
尺寸（mm）
功率（kw）
数量
总金额（万）
纯水处理设备
1T~30T/H
—
3
2
3
提升机
TD160
160×0.9×280
5
4
4.5
电磁振动给料机
GZ系列
350×700
0.35
2
2.2
冲击式破碎机
PCL-1350B
5300×2900×3200
320-440
2
95
微粉磨机
T7826型
9000×3000×5000
57
4
80
碳化硅专用离心机
SGZ-1250MDL
2003×1780×2600
22
2
30
高精涡轮分级机
JZF-600
3000×1000×1800
45
2
30
脉冲袋式除尘器
LFBC-I-24
1730×1060×
3676
3
2
6
全自动粉体包装机（双嘴）
HYG－50系列
800×580×
1350
4
3
4
合计
-
-
-
25
254.7
2、工厂布置图

图2 工厂布置图
四、成本核算
4.1、主要原料价格的数据
粗碳化碳化硅原料价格为5000/吨．
4.2、产品市场价
400目的成品8500元/吨，500目的成品9500元/吨，600目的产品11600元/吨，1000目的成品15000元/吨。
4.3、员工分配
主要有总经理、经理、办公室人员（人事、行政）、车间主任、工程师、财会人员（会计、出纳、审计）、营销人员、市场调查、采购员、检验员、生产调度、叉车司机、生产工人、以及后勤人员（门卫、保洁）等。生产工人主要负责产品粉碎，分级，整形，酸洗，水洗，包装等，上岗前需简单培训。具体人数和工资情况见表6。
表6 员工岗位一览表
序 号
岗 位
人 数
月基本工资
1
总经理
1
8000
2
经理
2
6000
3
办公室人员
2
3000
4
车间主任
1
4500
5
工程师
1
4500
6
营销人员
2
2500
7
市场调查
1
2500
8
财务人员
3
3000
9
采购员
1
2500
10
检验员
2
2500
11
叉车司机
1
2500
12
生产调度
1
3000
13
生产工人
15
2500
14
保安
4
1500
15
保洁
3
1500
16
合计
40
106500
五、经济效益分析
5.1、成本费用分析
①总成本费用：总成本费用是指在项目生产期内发生的为组织生产和销售应当发生的全部成本和费用，通常按年反映，包括生产成本、管理成本、财务费用和销售费用等。
②经营成本：经营成本是指项目总成本费用扣除固定资产折旧费、维修费、无形资产及递延资产摊销和利息支出后的全部费用。
经调查分析加工过程中的原料消耗，一般在２%左右（即在粉碎过程中，流失到大气中或清扫损失的物料），另外还有10-15%的布袋回收尾料，因其在纯度、粒度分布上无法达到粉体产品的要求，所以一般只能作为回收料，其价格为1500元/吨。成品80%以上。
燃料动力：
电力消耗约为263万KW，电价2.6元/KW
水消耗约为8960ｍ3，水价2。6元/ｍ3
③变动成本与固定成本
表7 对于年产3000吨的碳化硅微粉生产成本估算分析如下：
序号
项目
单位
年耗量
单价（元）
金额
（万元）
备注
1
原材料

1860
1.1+1.2
1.1
碳化硅
吨
3600
5000
1800

1.2
包装袋
个
60000
10
60

2
外购燃料和动力

69.88
2.1+2.2
2.1
水
ｍ3
10000
1.5
1.5

2.2
电
万KWH
263
2600
68.38

3
工资及福利

145.7

4
制造费用

35.658
4.1+4.2
4.1
修理费用
年

10.188

4.2
折旧费用
年

25.47

5
生产成本

2112.24
1+2+3+4
注： 1、固定资产折旧费用平均年限法提取（10年无残留）
　　2、维修费＝折旧费的40%
　　3、福利费为工资总额的14%
表8 年度销售收入计算 单位 万元
序号
项目
年度
备注
1
生产负荷
100%

1
销售收入
4116
1.1+1.2+1.3+1.4+1.5
1.1
碳化硅微粉
（400目200吨）
170

1.2
碳化硅微粉
（500目300吨）
285

1.3
碳化硅微粉
（600目500吨）
580

1.4
碳化硅微粉
（1000目2000吨）
3000

1.5
附加产品（540吨）
81

2
增值税（17%）
371.63
2.1-2.2
2.1
销项税
699.72

2.2
进项税
328.08

3
附加税（12%）
44.60

4
增值税及附加税
416.23
2+3
表9 损益估计值 单位 万元
序号
项目
年度
备注

生存负荷
100%

1
产品销售收入
4116

2
销售税金及附加
416.23

3
总成本费用
2112.24

4
利润总额
1587.53
1-2-3
5
所得税（33%）
523.89

6
税后净利润
1063.64
4-5
7
可供分配利润
904.094
6-7.1-7.2
7.1
盈余公积金10%
106.364

7.2
提取公积金5%
53.182

8
全部税金及附加
940.12
2+5
5.2经济效益分析
从表9可以看出，年效益在900万左右，有一个不错的发展前景。若原材料涨价，而平均销售价格不变，设原材料涨到X元/吨时企业不盈利，则有：利润总额=产品销售收入-销售税金及附加-总成本费用，由以上各表计算得当利润=0时，X=9409.8元/吨。即当原材料价格上涨至9409.8元时，企业不盈利。
若原材料价格不变，售价降低，根据本企业的销售产品品种，产品平均销售价格为11627.2元/吨，设销售单价将至X元/吨时，企业不盈利，根据上式，计算的X=7142.6元/吨，即当单位价格降至7142.6元时，企业不盈利。
可以看出，企业可以接受原材料涨价的范围是4409.8元，可以接受产品降价的范围是4484.6元，因此企业生存空间比较大，可以适应市场价格的波动。
由于市场对对新型复合材料的需要很大，因此对超细微粉需求量也会越来越大，我们还可以继续扩大生产，第二年多投放设备，增加冲击式破碎机、碳化硅专用离心机、高精涡轮分级机各一台，以及其它小型配套设备，同时扩建厂区，增招员工，总投入约150万元。这样会带来更大的经济效益，近一步满足市场需求的同时，也增加了人员就业率。
六、环境保护及措施
我厂环境保护工作坚持预防为主、防治结合、综合治理的原则；坚持推行清洁生产、实行生产全过程污染控制的原则；实行污染物达标排放和污染物总量控制的原则；坚持环境保护工作作为评选先进的必要条件，实行一票否定制。 环境保护工作的主要负责人，应对环境保护工作实施统一监督管理，行政一把手是环境保护第一责任人。 配备与开展工作相适应的环保管理人员，掌握生产工艺技术及生产运行状况。
基于碳化硅微粉在生产过程中会产生粉尘、水、噪声等污染，针对这些问题采取以下措施：
1、首先就生产过程中产生的粉尘，不管对人或是环境都有很大的危害。对于工作人员而言，常年在这样的地点工作，计入过多的粉尘或是含硅化合物的粉尘会导致人患有尘肺病，空气浑浊，也不利于生产，粉尘会使转动部件易于磨损，降低机器工作效率和使用寿命，易引发生产过程中的事故。为了保证企业的长期发展，营造良好的工作环境是不可或缺的，有利于吸引人才，这样有利于企业更好的发展，走得更远。
2、根据粉尘产生的源头和过程这两方面来预防和降低粉尘空气中的含量。在生产碳化硅处，安装除尘设备，保证工作环境中的粉尘的含低于国家规定的含量。
3长期工作在噪声的环境同样对人体危害也是很大的，可通过在噪声源处和传播的过程消除或是降低噪声。如对厂房进行隔离，增加吸音材料，并减小噪声源震动，加大企业中树木的种植量，已达到降低噪声污染的目的。
4、该项目排出的废水主要是酸洗过程中产生的，用通过化学沉淀法处理，通过添加药剂处理。药剂可选便宜的石灰。
5、各污染经处理后达到国家规定的环保标准。营造出一个有利于企业长期，更好发展的环境。
七、厂址选择的优势
根据资源丰富，货源多，采购成本低、租地费用低、员工工资相对低，所以选择在河滨工业园区。并且该工业区中有很多大型企业需要使用碳化硅微粉，我们一部分产品就可以在当地出售而且当地政府鼓励和支持建设工作，政策条件比较优惠，并且离北方民族大学碳化硅粉体实验室较为接近，便于交流、改善质量、提高生产率，并为今后的企业发展及扩张有良好的基础。
八、小结
课程设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识建设一个生产碳化硅微粉工厂的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了粉体工程与设备，无机非金属材料等课程所学的内容。
第一，通过本课的课程设计体现出自己单独思考想象的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。为以后步入社会发挥所学打下了良好的基础。

第二，通过此次课程设计，我们对大学的态度有了进一步的改变，对企业的生产线，经营模式，甚至创新创业有了一定认识，培养了我们对资料的查阅，借鉴和整合能力。
课程设计实验的实际效果，队友们通过课程设计实验学习，不仅巩固专业常提到机器的基本原理和测试技术，并培养了独立实验思考能力，而且还能较熟悉地掌握本专业范围内的一般实验程序和获取科学结论的实验方法，使我们具有做毕业设计和从事科学研究的初步能力。
第三，通过课程设计，我们真正体会到什么是团队协作，真正的了解到团队合作的有利之处，真正感受到团队成员为了共同的目标联合在一起时的强大的力量。
此次关于碳化硅生产工厂的设计，我们充分利用了各种资源，图书馆，资料库，网络等等，搜寻了许多前人的方法，通过我们的不断努力，科学的思路，缜密的思维，谨慎的思考和队友们的密切合作，终于把这年产3000吨碳化硅的设计做了出来。通过计算，抛去成本，耗资，在现有市场价的情况下，我们算出在一定区间的原料购进和一定区间的产品卖出中，能够实现盈利，形成规模化生产。
此次设计，我们按照规定，完成了各项任务，在任务中对员紧密合作的同时也产生了一些分歧，对于设备的选购和参数的计算等，直至最后才达成共识，可谓积各思维为一体，充分发挥了主观能动性。
总之，这次的课程设计，让我们学到了很多，了解了很多，受益匪浅。
九、参考文献
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