蓝宝石生产线项目可行性报告

LED级大尺寸蓝宝石单晶生产线项目可行性研究报告江苏无锡爱能光电科技有限公司0LED级大尺寸蓝宝石单晶生产线项目可行性研究报告江苏无锡爱能光电科技有限公司20101204LED级大尺寸蓝宝石单晶生产线项目可行性研究报告江苏无锡爱能光电科技有限公司1目录第一章蓝宝石生产线项目总论3一、项目提要3二、主要的技术和经济指标3第二章项目背景及市场分析5一、项目由来5全球LED市场分析6国内LED市场分析7LED级蓝宝石单晶市场分析8LED级蓝宝石价格趋势9二、项目必要性和建设条件10第三章投资项目地点选址12一、选址的基本思路和原则12二、地址选址12三、项目区建设条件12第四章项目总体方案14一、项目建设的指导思想14二、项目产业定位和规模14三、主要生产技术路线14四、工程建设规划17（一）项目平面布局17（二）工程预算18五、原材料与能源消耗20第五章环境保护和节约能源21一、环境保护211、项目所采用的环境标准212、项目所在地环境分析213、主要污染源、污染物及防治措施224、节约能源24第六章职业安全与卫生及消防设施方案25一、设计依据25二、安全教育25三、劳动安全与工业卫生26四、消防设施及方案27第七章项目组织机构与劳动定员29一、项目组织291、项目建设期组织与管理292、项目运营期的组织与管理30二、劳动定员与培训32第八章项目实施进度与招投标34一、项目实施进度安排341、土建工程342、设备安装调试工程35第九章投资估算与资金筹措36一、投资估算的依据361、建设投资估算36第十章财务评价38一、财务评价381、评价条件382、财务评价383、财务评价结论39第十一章可行性研究结论及建议40一、结论40二、相关财务报表40LED级大尺寸蓝宝石单晶生产线项目可行性研究报告江苏无锡爱能光电科技有限公司3第一章蓝宝石生产线项目总论一、项目提要项目名称756吨/年LED级大尺寸蓝宝石单晶生产线项目；项目总投资4000万元人民币；项目建设场地江苏无锡新区鸿山经济园区；项目工艺路线备料装料拉晶取晶晶体检测钻取晶圆棒项目内容1、认证项目完成目标生产能力所需的生产设备；2、采购形成生产线所需的生产设备；3、完成生产设备所需的基建和辅助设施；4、完成生产线投入生产的环境影响处理和设施；5、生产工艺的实现；6、生产线投入使用实现批量投入生产。二、主要的技术和经济指标技术经济指标序号项目单位数量备注1LED级蓝宝石项目吨/年756产品方案22英寸蓝宝石单晶棒吨/年164主要原材料高纯氧化铝吨/年7793钨坩埚只/年304年工作日天300四班三倒制公共动力月耗量水吨/年1440电万度/年6624压缩空气万M3/年3635废水吨/年14006项目定员人367占地平方米15008建筑面积平方米30009项目总投资万元400010年销售收入（含税）万元39917达产年11年总成本费用（达产年）万元198252达产年12年销售税金万元54599达产年13年所得税万元41569达产年14年利润总额万元124706达产年15年利税总额万元96168达产年16投资回收期年3所得税后财务评价指标成本利润率6407达产年18投资回报率3146达产年LED级大尺寸蓝宝石单晶生产线项目可行性研究报告江苏无锡爱能光电科技有限公司5第二章项目背景及市场分析一、项目由来低碳经济已经进入到高速发展的黄金时期，高能耗的经济发展模式导致高能耗，最终导致最上游的能源提供商有了加价的理由，经济发展速度越快，财富就越快的速度向上游资源控制者聚集，也就有了中东国家坐地暴富，花钱如流水，坐享其成的现状，全球人民辛苦努力为其打工，经济规模越是庞大，为此付出的代价也越大。反之，低碳经济模式下，从最终消费者开始，节约能耗，或者使用节能的各种产品，商业、制造业降低能耗，提高效率，开发利用新型环保能源，其效果将最终传递到能源提供商，降低其利润，使其回到合理的利润空间。中国作为全球的世界工厂，以后将会有更大的可能成为世界的核心动力之一，发展低碳经济的意义对中国来说更为重大。2010年对中国的经济来说最大的主题是调结构，如果能够顺利完成经济结构调整，中国经济将由量的累积实现质的飞跃，中国将不仅仅是世界的工厂，而是真正的世界引擎之一。正是在这种时代背景下，作为低能耗的产品之一的LED灯被作为一种先进的低能耗的照明工具，开始被国家重视起来。而且LED的节能效果非常明显，单体功率一般在0051W，在同样亮度下耗电量仅为普通白炽灯的1/810，同时，半导体照明具有免维护、易控制、启动时间短、结构牢固、接近点光源（有利于灯具设计）、灯具材料选择范围大、低压、无辐射、公共环境使用更安全等特点。LED与其他照明灯具的比较如下表所示名称耗电量W工作电压V协调控制发热量可靠性使用寿命H金属卤素灯100220不易极高低3000霓虹灯500较高高高宜室内3000镁氖灯16W/M220较好较高较好6000日光灯4100220不易较高低50008000冷极灯15W/M需逆变较好较低较好10000钨丝灯15200220不宜高低3000节能灯3150220不宜调光低低5000LED灯极低直流1236V可用220V多种形式极低极高10万表1LED灯与其他灯的比较鉴于半导体照明产业令人鼓舞的发展前景和巨大的节能效果，近年日本“21世纪光计划”、美国“下一代照明计划”、欧盟“彩虹计划”、韩国“GAN半导体发光计划”等政府计划纷纷启动。中国在2003年6月也成立国家半导体照明工程协调领导小组，启动国家半导体照明工程。面对半导体照明市场的巨大诱惑，世界三大传统照明工业巨头飞利浦、通用电气、欧司朗也与半导体公司合作，成立半导体照明企业。目前，半导体照明发光效率高于白炽灯，正以更快的速度拓展其多种应用范围，大尺寸液晶电视背光源、汽车、商业和工业用照明都已逐步成为LED主要应用领域，当前的各个应用领域占LED产业的比例及近期变化如图1所示。2010年的全球市场规模近123亿美元，预计2010年，LED还将超过荧光灯，进入普通照明领域，节能效果将更加显着。全球LED市场分析从全球LED市场形势来看，基本呈现“三国”鼎立的格局，美国、亚洲和欧洲基本垄断了全球的LED市场，尤其是高端市场。从产品发展成熟程度和科技含量来看又可以分为三大梯队第一梯队是日本、欧美为代表的阵营。全球五大LED巨头均属此阵营，包括日亚化学、丰田合成、LUMILEDS、CREE和OSRAM。这个阵营还包括东芝、松下和夏普。这个阵营技术一流，专利丰厚，在超高亮度LED领域耕耘多年，目标市场是通用照明以及汽车照明，属于利润最丰厚的应用层。日本企业会少量兼顾消费类电子产品背光用LED，欧美企业则对消费类电子产品背光用LED毫无兴趣。第二梯队是韩国和台湾厂家，这个阵营的厂家拥有消费类电子完整产业链，关注消费类电子产品背光用LED，其技术与欧日美企业有差距，尤其是通用照明领域。不过它们正在享受高速成长期。图示1全球LED应用领域分布及变化第三梯队是中国大陆厂家，中国大陆厂家规模小，数量分散，技术低下。以封装为例，韩国的封装厂不超过5家，而中国大陆有近千家，很多厂家从事最低技术含量的树脂封装，从事SMD封装的企业屈指可数。近千家封装厂年收入不及一个台湾LED龙头亿光的收入，而亿光跟韩国厂家的差距也很大。中国大陆厂家的技术低下，大多从事四元黄绿光LED生产，主要用于户外景观、装饰或广告。中国大陆虽然是全球最大的消费类电子产品生产基地，但是采购权不在大陆厂家手中，都集中在台湾和韩国厂家手中。消费类电子领域LED市场的高速成长，大陆厂家看得到，吃不到。至于通用照明领域，更是鞭长莫及，技术落后太多。三个梯队中这个梯队的利润率也是最低的。但是中国的投资热情是全球最高的。而且以中后道技术含量较低的为投资主线，仅安徽芜湖一地LED级大尺寸蓝宝石单晶生产线项目可行性研究报告江苏无锡爱能光电科技有限公司7的LED项目需要采购的MOCVD设备超过200台，目前全球两大MOCVD生产商的设备订单已经排到2012年底了。另外LED制造业的专利众多，一不小心就会触及专利壁垒，尤其是日亚化学对专利官司乐此不疲，对中国发展高端的LED市场影响非常大。20082010年全球21家LED磊晶（EPITAXY）厂家收入统计及预测2008（百万美元）2009（百万美元）2010（百万美元）NICHIA（日亚化学）132112331368CREE493543808OSRAM555587618晶电313397653SAMSUNGLED188516928PHILIPS（LUMILEDS）213260418光磊197169220丰田合成204331465东芝182202388SHARP142150368璨圆4465119ROHM807680华上764568新世纪423465广稼6168115三安3178105泰谷304181隆达63162鼎元81101LGINNOTEK206690首尔半导体258319603国内LED市场分析从国内LED市场形势看，国内投资资金充足，而且我国具有丰富的有色金属资源，镓、铟储量丰富，约占世界探明储量的7080左右，这在我国发展半导体照明产业上有资源上的优势。当前国内LED产业基本形成“南方生产，北方代理”的大格局。主要生产厂商集中在四大区域珠江三角洲、长江三角洲、福建、北方区域等区域。七大基地大连、上海、深圳、南昌、厦门、扬州、石家庄的产业格局，其中下游主要集中在珠江三角洲，约九百多家，占全国的70以上。整个2010年的销售产值近1500亿人民币，这一数据是2008年的两倍，并且以每年近30的速度持续增长，仅2007年经济危机时期发展速度放缓到15。目前我国LED已经初步形成从外延片生产、芯片制备、器件封装到集成应用的比较完整的产业链。上游外延片生产企业主要有深圳方大、厦门三安、上海蓝光、大连路美、江西联创、江西欣磊等企业；中游生产企业主要有深圳量子、河北鑫谷、宁波升普、杭州创元、杭州中宙、北京睿源等企业；下游生产企业主要有厦门华联、佛山光电、宁波艾米达、天津天星等企业。其中LED外延和芯片制造是整个产业主要的利润源约占整个产业利润的70左右。但是国内绝大多数LED企业集中在下游，约占1600多家。近年国内LED封装产业发展状况如下LED级蓝宝石单晶市场分析由于LED的制造技术不同，外延基片也不同，主要有蓝宝石、硅、碳化硅以及氮化镓等，蓝宝石和碳化硅作为基底的材料得到较大规模的商业化应用，蓝宝石衬底有许多的优点首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。正是由于蓝宝石电绝缘、透明、易导热、硬度高技术特点及优势，得到更广泛应用，作为集成电路的衬底材料，替代了高价氮化硅衬底而被广泛用于超高速微电子电路；是发光二极管（LED）衬底的首选材料，高利润的高亮LED也基本上使用蓝宝石作为基底，作为照明使用的高亮白光LED也是在蓝光LED的技术基础上加上荧光粉制造的。当前蓝宝石基底材料正在以年复增长率25以上的速度增长，蓝宝石作为基底的LED占目前LED市场的50以上，美国的RUBINCON基本占据了全球大部分蓝宝石材料的供应，而且美国掌握了大部分SIC基底材料销售，这两个国家占据了大部分的基底材料的销售。世界上LED级蓝宝石生产的第二大国是俄罗斯。其他国家基本上是使用进口国（地区）。例如台湾地区虽然近年来LED级蓝宝石产能增长很快，但是目前产能仍然只有26吨每年，而实际用量是36吨每年，产能缺口仍然很大，而且随着LED的增长LED级蓝宝石产能缺口仍然在扩大。蓝宝石在国内产能上升缓慢，而且还受到专利壁垒，但国内大部分外延片LED级大尺寸蓝宝石单晶生产线项目可行性研究报告江苏无锡爱能光电科技有限公司9厂家采用蓝宝石作为基底材料。目前最显著的特点是我国外延基片的产能薄弱，尤其是蓝宝石基片国内主要生产厂家只有河北和四川两地（去年开始浙江也出现一两家，但是产能很小）有而且产能不大，优质的蓝宝石单晶基片更是完全依赖于进口。国内光学级蓝宝石产能较足，但是光学级的蓝宝石并不能应用于LED外延片生长，主要是因为国内光学级蓝宝石主要为提拉法生长的，而提拉法生长的蓝宝石位错较严重，不适合生长外延片。一般LED级蓝宝石位错一般为400600级，而提拉法无法满足这一要求，因此一般用泡生法进行生长蓝宝石单晶。由于泡生法生长的蓝宝石单晶生长周期非常长，一炉的生长周期基本上为712天，设备状况好的情况下一年也只能生产28炉的水平，而且好的设备投资比较高。因此虽然这几年国内LED级蓝宝石单晶产能有所提升，但仍然远远不能满足市场需求。2010年全球的LED级蓝宝石需求量基本上在2000吨左右，而国内的蓝宝石需求量基本在200吨左右。而国内的产能基本为几十吨（河北产能约10吨、四川产能约30吨即100万片左右），远远无法满足市场需求，目前国内市场的空缺基本依赖进口来填补，而且国内的LED级蓝宝石增长速度远不及LED蓝宝石市场的需求增长速度（按目前增长速度LED用蓝宝石每年至少增长40吨以上）。由于蓝宝石市场的紧缺造成目前蓝宝石市场价格急剧上涨，目前蓝宝石价格较2009年同期增加约3倍，较2010年第一季度增加约50。蓝宝石供求关系走势及预测图如下图所示蓝宝石需求关系走势及预测图因此在中国发展LED级蓝宝石单晶意义深远，不仅可以满足LED的市场扩容能力需求，而且对发展中高端LED产品解决了原材料的难题，同时使我国对外国LED级蓝宝石的依赖性大大降低，对我国发展节能产品具有战略意义。对降低我国LED制造成本意义也非常重大。这几点正是本项目的出发点和重大意义。LED级蓝宝石价格趋势目前市场上主体蓝宝石单晶棒仍然是以2英寸为主，当前市场蓝宝石单晶价格为25美金/毫米，而且目前全球市场都在增长，国内更是每年20以上的份额在增长，而各大厂的产能虽然有所扩大但是并不明显，主要是优质蓝宝石生长非常缓慢，生产周期长，因此对蓝宝石市场在未来510内仍然是供不应求的局面，因此价格不会下降，只会上涨。2010年一季度已经出现50的上涨，当前更是2009年同期的3倍多。2007年2009年蓝宝石晶体产品整体价格走势图如下图所示20072009年蓝宝石价格整体走势图二、项目必要性和建设条件本项目采用国际先进的制造LED级蓝宝石工艺，与本项目合作的企业拥有强大的、先进的技术实力和LED级蓝宝石设备成熟制造能力，与国内外多家科研院所有长期稳定的合作关系。面对国内的LED级蓝宝石巨大的产能缺口共同合作，展开这个项目具有重大的意义，同时也能够的在本项目中获得很好的收益。本项目的综合优势如下（一）区域优势无锡高新技术开发区鸿山经济园区，地处长江三角洲腹地，总面积586平方公里，人口56万人。鸿山东邻锡山区鹅湖镇，南连苏州相城开发区，北靠锡山区安镇镇，西接新区梅村街道、硕放街道。鸿山街道水陆空交通便捷，属于上海1小时经济圈范围，南傍京杭大运河、望虞河，西接无锡机场，312国道、沪蓉高速公路、泰伯大道、锡东大道穿境而过，已经规划和正在建设中的京沪高速铁路、通锡高速公路、锡太路、长江东路也在此经过。（二）技术领先优势本项目采用目前世界上最先进的泡生法蓝宝石单晶生长技术，采用设备为国外最先进的泡生法生长单晶炉，从而确保项目的产品成品率高，产品质量好，在国内的生产企业中具备技术的领先性。（三）销售渠道优势本项目选择建设区域具备地理优势，正好位于上游外延片生产商相对集中的黄金三角区，到各大外延片生产商的距离都不超过一天的路程，交通非常便利。同时本项目前期调研过程已经与下游企业建立了一定的合作意向，具备良好的沟通基础。（四）完善的营销和服务体系本项目计划建成后，将会建成面向客户的全面服务体系，主要客户将展开定期沟通和派驻销售代表建立稳固的营销关系。整个企业将以客户为主导的质量经营方针，满足客户的需求。要建设好这样一个LED级蓝宝石生产基地的项目，需要满足以下的建设条件LED级大尺寸蓝宝石单晶生产线项目可行性研究报告江苏无锡爱能光电科技有限公司11一国家政策的支持；LED产业属于国家重点扶持的产业，拥有良好的中央政策支持和地方政府政策支持。早在2003年6月，科技部联合信息产业部、教育部、建设部、中科院、轻工业联合会等单位成立国家半导体照明工程协调领导小组，紧急启动国家半导体照明工程。2006年初，国务院发布了国家中长期科学和技术发展规划纲要，“高效节能、长寿命的半导体照明产品”被列入中长期规划第一重点领域能源的第一优先主题工业节能。2006年10月，国家“十一五”863计划“半导体照明工程”重大项目正式启动。2007年4月，为扶持LED和太阳能光伏行业发展壮大，福建省出台了福建省促进LED和太阳能光伏产业发展的实施意见20072010年，是中国首个出台此类政策的省份。09年9月，国家发展改革委、科技部、工业和信息化部、财政部、住房城乡建设部、国家质检总局联合制定了半导体照明节能产业发展意见。意见提出七方面的政策措施，重点发展技术与装备、照明产品以及服务体系等重点领域，争取到2015年，半导体照明节能产业产值年均增长率在30左右，实现年节电400亿千瓦时，相当于年减排二氧化碳4000万吨。而发展LED级蓝宝石正是实现LED快速增长和应用的重要一环。二具备实现大规模生产所需的技术工艺条件；本项目是采用目前成熟的泡生法加工工艺，这种工艺已经在国外发展成熟，但是国内却技术不够普及，可以说只是掌握在极少数人手里。而且有很多专利技术的壁垒，在中国LED级蓝宝石的产能一直上不去。但是本次项目采用的是国际上著名的乌克兰公司生产的泡生单晶炉，采用全自动的方式生长LED级蓝宝石，成晶率在80以上，达到国际先进水平。对本项目的工艺形成提供技术支持。本项目技术工艺风险很小。三稳定的生产设备条件；本项目主体设备是蓝宝石单晶炉，其他为辅助设备，国际上主要是美国RUBINCON制造的蓝宝石单晶炉和俄罗斯MONOCRYSTAL公司的单晶炉。四水电气等基础设施能够满足生产工艺基础条件；本项目主要基础设施为厂房需要选择在震动较少地带和能够连续稳定的提供电力（本项目日常满负荷运行耗电量为920KVA1200KVA），需要建设独立双回路1200KVA的配电站，其他水质和气体要求不大。五项目建设符合国家环境保护标准；该项目基本没有污染环境的废弃物产生，日常产生的废物仅为生活废水，处理相对比较容易。日常生产固体废弃物为蓝宝石切削粉，数量很少，每个月定期处理就可以，而且可以回收。废气不产生。因此本项目能够符合国家环境保护标准。六项目涉及的资金安全性；本项目由相关投资人共同投资，项目投资人具有良好资金筹措能力，共计投资4000万元，能够满足项目所需的资金，资金来源有保障。第三章投资项目地点选址一、选址的基本思路和原则本项目本着“科学、合理、经济”为基本选址思路和原则。不仅需要将前期投入降至适合的资金投入点，更需要将以后长期的生产稳定作为选址的关键因素之一。根据基本思路确立本项目的选址原则如下1、满足国家有关防火、安全、卫生、环境保护及交通运输等设计规范、规定的技术要求；2、符合当地政府的整体规划和公司整体规划，结合总体规划，建设与发展合理布局；3、符合现有及未来规划公共资源利用最大化；4、成本角度考虑，以最低成本实现生产线投入生产为目的；5、符合生产工艺流程，联系方便，物料输送短捷，平面布局紧凑合理；6、符合特殊工艺要求，周边运输及建设造成地面震动最低化；7、以人为本，有利于生产，有利于管理，有利于生活。二、地址选址根据以上选址基本思路和原则，本项目选择江苏省无锡高新技术开发区鸿山经济园区作为首选地区。三、项目区建设条件1、给排水本项目生产用水主要为生活用水，其他单晶炉冷却水为循环冷却水，用水量很少，可以忽略不计。生活用水预算为3312T/D。合计用水量为4T/D。2、供电本项目主要设备为一级用电负荷，而且主要设备的实际需求容量较大，根据用电需求，需要建设一条1200KVA容量的双回路供电线路。3、热力介质本项目所涉及的热力介质主要为压缩空气、冷却循环水等，压缩空气由公司采购空压机设备提供，冷却水为RO水进行冷却塔风冷循环使用。压缩空气正常供气压力为P068MPA，露点温度45，供气量为60M3/H。冷却循环水供水能力为40T/H，P04MPA，温度为25左右。4、交通运输LED级大尺寸蓝宝石单晶生产线项目可行性研究报告江苏无锡爱能光电科技有限公司13本项目所涉及的物料、原料和设备运输能够满足要求，为避免大型槽罐车运输造成厂房震动需要做好隔离措施，开辟专门的大型货车、槽罐车卸货区，并做好隔振设计。第四章项目总体方案一、项目建设的指导思想本项目涉及利润率高，投资成本高等特点，因此需要确立主要指导思想建设周期短，尽早投产，建设成本与长期稳定运营能力达到最佳平衡点，综合利用现有公共资源以降低前期成本，保障生产工艺能够稳定运行。二、项目产业定位和规模本项目定位为LED产业的最上游环节，即原材料蓝宝石基底单晶棒和衬底片的生产。属于技术密集型和资本密集型的产业。其中专利门槛是制约国内投资资金进入的主要因素。国内LED级蓝宝石产业的特点是严重依赖于国外进口，国产化缺口巨大（目前国内70以上是进口蓝宝石单晶棒）。通过本项目的投资运营将使国产化LED级蓝宝石产能得到很大提高，同时为未来几年中国LED的增长打下扎实的基础。因此该行业竞争对手相对较少，进入门槛很高。本项目的运营解决了LED级蓝宝石增长的制约条件。在相对竞争较少的市场环境下，具备价格及利润空间优势。本项目初步拟定投资为4000万元，资金来源为自有资金。建成投产后满负荷产能为756吨/年。达产后销售产值为3992万元，需求工业用地约3亩，投资强度为20000万元/公顷，符合国家关于工业用地31类（1555万元/公顷）或32类（3105万/公顷）投资额度的限额规定。项目计划在一年内建成并投产。三、主要生产技术路线设计基本原则（1）生产技术选择过程中应当严格执行国家相关设计规范、规程建筑设计防火规范（GB500162006）现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范（GB5023698）工业金属管道施工及验收规范（GB5023597）（2）充分利用现有成熟稳定的工艺技术，选择成晶率高、产品符合LED级蓝宝石单晶需求，制造成本低、利润空间最大化等作为工艺选择原则。（3）设备选型以先进、高效、实用、节能、可靠为原则，选用先进实用设备，尽可能在保证生产产品质量的前提下减少投资，降低成本。（4）自动化程度高，能够实现人为因素影响产品品质最低，专业技能劳动从业人员最低。LED级大尺寸蓝宝石单晶生产线项目可行性研究报告江苏无锡爱能光电科技有限公司15工艺路线选择蓝宝石单晶的长晶方法有很多种，其中最常用的主要有九种，现将其中几种蓝宝石单晶生产工艺介绍如下1、泡生法（KYROPOULOSMETHOD）将原料加热至熔化状态，用籽晶棒接触熔液，籽晶缓慢上升，形成晶头后仅以控制冷却速率方式来使单晶从上方逐渐往下凝固，最后形成整个单晶晶锭。晶身部分靠着温度变化来生长，并拉晶头的同时调整加热电压，使熔化的原料达到最合适的长晶温度范围，让生长速度达到最理想化，因而长出品质最理想的蓝宝石单晶。国外大多数生长蓝宝石的厂商也是采用此方法生长蓝宝石单晶，因此技术也最为成熟。本项目也建议采用这种方法来进行蓝宝石晶棒生长。主要因为影响因素较少；高品质；低缺陷密度；大尺寸；较快的生长率；高产能；较佳的成本效益。泡生法生长蓝宝石单晶原理示意图如下泡生法蓝宝石单晶生长法示意图2、柴氏拉晶法简称CZ法，将原料加热至熔液状态，将籽晶棒接触到熔液，籽晶与熔液的固液界面上温差形成冷却，籽晶与液面以缓慢速度上升，并伴随一定的转速旋转，进而形成单晶晶棒，这种方法常用于硅材料单晶生长。柴氏拉晶法原理示意图如下所示柴氏单晶生长法3、焰熔法利用氢氧气所形成的火焰，将氧化铝粉末加热熔化后，吹向一支氧化铝棒（籽晶）使熔化的氧化铝在籽晶棒顶端形成单晶液滴，单晶液滴逐渐成长为单晶头，控制氧化铝粉末的供给量与调整氢氧气火焰，使单晶的直径不断增大，进而长成一长条圆形的单晶棒。原理图示如下焰熔法原理示意图4、区融法简称FZ法，将棒状的原料在生长炉中以悬吊的方式，由上往下经过一加热环，当棒状原料底端进入加热环中央时，原料底端会因为高温而熔化成滴液熔液，当滴液状熔液产生后，将籽晶接触到滴液状熔液后将籽晶与棒状原料由上而下同方向移动，等棒状原料都经过加热环后就得到单晶棒。FZ法有两个缺点一是熔液与晶体的接面很复杂，所以很难得到较少缺陷的晶体；二是因为需要高纯度的多晶棒作为原材料，才能生长出高纯度的单晶棒，所以很少使用FZ法来生长单晶棒，但由于FZ法可以生长出高纯度单晶棒，所以高功率元件比较适用。原理图如下图所示FZ法原理示意图其他方法这里不做描述，从现有技术来说泡生法生长蓝宝石单晶最为合适，因此本项目也采用这种工艺进行制造蓝宝石单晶。工艺流程图如下LED级大尺寸蓝宝石单晶生产线项目可行性研究报告江苏无锡爱能光电科技有限公司17备料装料拉晶取晶晶体检测钻取晶圆棒蓝宝石单晶工艺流程图整个工艺由高纯度氧化铝为原材料开始，获得晶圆棒为整个工艺的结束。具体描述如下1备料；主要为料选择，要获得LED级蓝宝石就需要高纯度的氧化铝原料，一般需要提供99999纯度的氧化铝粉或氧化铝块，块状料与粉状料一般为85和15或者50和50（这两个比例成型较好，利用率较高）。2装料需要注意料的放置，严禁料与钨坩埚的碰撞，使料能够受热均匀，化料迅速均匀等。3拉晶需要控制生长速率，降温较快，生长速率较快的单晶棒一般颜色呈微黄色，晶锭内有明显的微气孔及夹杂物形成，导致单晶棒品质较差，以及较多的缺陷产生。4取晶取晶工艺主要是为了使单晶棒体与钨坩埚脱离，使蓝宝石单晶完整从钨坩埚中取出。5晶体检测主要是通过强光照射晶棒，确认晶棒中的C平面错排，从而确认从哪个方向钻取蓝宝石晶棒。6钻取晶圆棒通过专用设备按尺寸钻取晶圆棒，一般取2英寸为直径。主要生产设备为了实现该工艺流程需要的主要设备为蓝宝石单晶炉，综合比较目前国内外泡生法蓝宝石单晶炉，采用乌克兰蓝宝石单晶炉性价比最高。现将本项目所需的设备统计如下表所示设备名称数量单价（万元）总价（万元）单晶炉102002000钻床24080割断机11212X定向仪133参考面制作机11616光学显微镜155项目设备统计表四、工程建设规划（一）项目平面布局1、总平面布置原则本项目总体布局以“符合工艺需求、物流路径最优、生产中干扰最小、公共资源利用最好”为布局原则。2、办公及生活用房办公及生活用房主要由以下部分组成总经理办公司、副总办、行政办公区、大小会议室、多媒体培训室、接待室、技术研发中心、档案室、财务部、部门主管办、仓库（原料库、行政仓库、半成品库、成品库、备品备件库）、品保、检验室、维修办公室、动力办公室、设备维修区、包装室、出货区、员工活动中心、餐厅、保安室、前台、休息室、卫生间等。一般仓库、品保、检验室、设备维修区、包装室、出货区、餐厅、保安室、接待室最好安排在一楼。本项目用地符合国家相关标准工业项目建设用地控制指标的规定。3、道路及运输本项目对振动非常敏感，而项目涉及的设备集装箱较大，因此需要综合考虑道路规划和运输方式。也就是必须考虑项目建设期间对设备运输、装卸、安装过程对交通运输、吊装设备的影响，同时也要考虑建设期结束后，原料和公共动力对单晶炉的影响，因此厂房附近的道路要求宽阔，而且厂房周围必须设计减震沟以减少大型运输设备对生产设备的影响。公共动力设备用房和能产生振动波的设备必须与单晶厂房分离。主要设备能够通过干道，辅助设备能够通过所有运输通道。干道能够到达厂区内所有厂房。同时将能产生振动的设施用房和大型运输车辆进行运输的原料储存装置与主厂房隔离，正常生产期间禁止大型车辆进入主厂区，大型运输车从厂区后面另一条主干道进出，彻底与单晶厂房隔离。（二）工程预算1、供电工程本项目供电系统主要负荷为单晶炉、空调系统、金工车床、冷却循环水泵、照明等用电，其中单晶炉为最主要用电系统。初始升温过程最耗电。具体负荷耗电功率预算如下用电设备总耗电量（KVA）数量单台耗电量（KVA）单晶炉6001060单晶空调1101110金工车间空调15115办公楼空调25125空压机50150冷却水泵60106纯水30130照明系统30130用电负荷预算表合计用电量为920KVA，为了保证增加设备和临时用电，因此申请高配站时留有10左右余量，即申请1012KVA容量高配，预计费用约100万元，工期约1个月2个月。日常使用费用约16万元/日（工业用电以087元/度计）。本项目所有到车间的电缆都采用路径最短，使用环境最安全为原则，全部从地下电缆沟进行通电缆。LED级大尺寸蓝宝石单晶生产线项目可行性研究报告江苏无锡爱能光电科技有限公司192、供气工程本项目所涉及供气工程主要为压缩空气。内容涉及设备建设和管道建设。压缩空气主要为拆炉时使用和金工车床使用。具体使用量如下表所示压缩空气使用量用气设备合计用气量数量用气量单位单晶炉11001M/MIN钻晶床04202M/MIN供气工程用量表压缩空气成本主要为电费，其余为维修费用前三年维护费用很低，由于单晶炉仅拆装时使用压缩空气因此同时使用概率较低。3、供水工程本项目供水工程主要分为自来水供应和纯水供应两部分，自来水用量包括了纯水的用量和损耗，自来水按照用途分为工业用水和生活用水，工业用水主要为单晶炉循环水补充和金工用水，生活用水为员工日常用水和清洁用水。其中单晶炉循环水补充为纯水（RO水）。水的总消耗量非常有限,几乎可以忽略,用水量如下表设备名称用水量单位单晶炉40T/D钻床1T/D割断机1T/D人员生活用水2T/D自来水用水量表4、减震工程减震工程主要针对厂区外部震动进行减震和厂区内部震动设备产生的震动进行减震。厂区实行国标JBJ/T1702009的3类或4类标准，即昼间75DB，夜间72DB。因此减震工程主要包括绿化带减震、厂房减震沟减震、设备周围减震沟减震等三道减震措施。减震沟开挖深度为1米，宽度为05米，沟底平铺04米左右深度的沥青或者沙子。工程费用预算为30万，工期估算为2030工作日。5、工程设计图纸本项目涉及图纸需要经过资质设计院进行设计，设计符合国家相关标准及规定，同时符合本项目所涉及的工艺流程及规定。设计费用约20万，工期约3050工作日。6、消防工程本项目主要消防工程为消防专用水管、消防栓设置、消防箱购置、消防器材购置等。预算费用约30万元，施工工期预算为1个月。本项目所涉及的工程规划如下项目内容费用预算（万元）工程设计20供电工程120供气工程20供水工程50减震工程30消防工程5空调系统工程50项目规划统计表五、原材料与能源消耗本项目所涉及的原材料主要为高纯度氧化铝（两种形态粉状和块状，纯度为99999）；辅助材料和能源消耗类为电能、压缩空气等。原材料、辅料和能耗消耗统计如下表所示材料名称月用量月消耗费用（万元）年消耗费用（万元）备注高纯AL2O3065吨195234边角料可回收压缩空气3万立方00主要为电费电能552万度4857629钨坩埚25只125840LED级大尺寸蓝宝石单晶生产线项目可行性研究报告江苏无锡爱能光电科技有限公司21第五章环境保护和节约能源一、环境保护1、项目所采用的环境标准环境空气质量标准（GB30951996）声环境质量标准（GB30962008）地表水环境质量标准（GB38382002）中华人民共和国保护法建设项目环境保护管理条例（国务院【1998】253号）工业企业噪声控制设计规范（GBJ8785）生活饮用水卫生标准（GB574985）工业企业厂界噪声标准（GB1234890）污水综合排放标准（GB897896）工业企业设计卫生标准（TJ3679）2、项目所在地环境分析1、环境空气根据无锡市2011年2月7日环境空气质量报告，空气污染指数为113，首要污染物为可吸入颗粒物，空气质量级别为III1级，符合项目要求。2、地表水根据无锡市环境监测中心站2010年12月13日对无锡市贡湖和锡东两个饮用水源地水质的监测结果，以高锰酸盐指数、氟化物和硝酸盐氮3项指标评价。无锡市饮用水源地水质监测成果表单位毫克/升水源地高锰酸盐指数氟化物硝酸盐氮贡湖36061026锡东水厂29053170评价标准6010103、噪声本项目所在声环境属于2类功能区，噪声执行声环境质量标准（GB30962008）的2类标准，即昼间75DB，夜间72DB。3、主要污染源、污染物及防治措施1）项目建设期主要污染物及防治措施项目建设期主要污染物类型1、固体污染物生活垃圾、建筑废弃物、基建土石等；2、水污染物生活废水等；3、噪声污染设备运行噪声污染。主要防治措施1、废水项目主要产生建设工人的生活废水，主要含有污染物为有机物，生活废水的水质情况为CODCR以350MG/L计，BOD5以200MG/L计，SS以200MG/L计，NH3N以35MG/L计。由此可见生活污水每年产生CODCR0201T/A，BOD50115T/A，SS0115T/A，氨氮002T/A。防治措施采取集中收集无氧发酵，定期有环保槽罐车运出清理。2、固体污染物项目主要产生生活垃圾为工人生活过程产生的垃圾成分为食物废弃物、包装类物品及其他生活废弃物；基建土石以沙质土为主，产生量约1000方2000方。防治措施生活垃圾进行分类、定点、定时由环保单位清理；基建产生基建土石由环保单位运土车运出，定点抛弃。3、噪声污染本项目建设期间主要产生噪声污染为土建设备运行造成噪声污染及建设过程产生的噪声污染。污染强度约8090DB。防治措施提前进行工程施工公示，避免晚上施工，减少噪声影响，在中、高考期间避免噪声超过60DB，确保考生良好的考试环境。2）项目运行期主要污染物及防治措施项目运行期主要污染物1、固体污染物包装废弃物、生活废弃物、污水处理产生污泥等。2、水污染物生活废水、金工钻床、割断废水等。3、噪声污染真空泵等生产设备产生的噪声。4、废气污染物本项目无废气污染物产生。主要防治措施1、废水本项目基本上不产生工业废水，只有少量的生活废水，因此本项目对项目所在地的地表水影响非常小。本项目拟定稳定工作人员36人，日常生活废水排水量为2T/D。年生活废水排放量为720吨。生活废水的水质情况如下CODCR以350MG/L计，BOD5以200MG/L计，SS以200MG/L计，NH3N以35MG/L计。每年生活污水产生污染物的量CODCR为085T/A，BOD5为048T/A，SS为048T/A，氨氮为008T/A。LED级大尺寸蓝宝石单晶生产线项目可行性研究报告江苏无锡爱能光电科技有限公司23防治措施所有废水经过集水池进行收集，并经沉淀分解，然后统一每个月定期进行生化处理，以降低废水中有机物、氨氮等含量，使得排放口废水符合市政排水规范地表水环境质量标准类水体标准。2、废气本项目无废气产生，因此不需要进行特殊处理。3、噪声本项目正式投产运行后，主要噪声为生产设备运行时产生的噪声，产生噪声较强的主要设备为真空泵、变压器、钻床、割断机等。根据类比调查，各声源取噪声强度值表如下声源名称声源强度（DB（A）真空泵85变压器75钻床85割断机85各设备声源强度表车间内声级范围为7585DB（A），最高声级为85DB（A）。防治措施针对噪声较强金工车间进行消声处理，该车间的员工发放防噪声的耳塞。真空泵、变压器等噪声设备与单晶炉车间进行充分隔离，做到单晶炉车间噪声、尘埃等降到最低。充分利用绿化的吸噪声作用，在厂房周边充分利用绿化用地进行绿化植被，使得厂内的噪声对周边环境影响降到最低。4、固废本项目正式投产后产生的固体废弃物主要为职工生活垃圾、蓝宝石切削粉末、废弃包装箱、污水处理产生的污泥。本项目需要员工月36人，生活垃圾人均产生量为05KG/人/D，即总计为657T/A。参考同类项目，预计本项目正常生产过程产生的蓝宝石切削粉末和废包装箱等辅助材料产生量为20KG/D，即总计73T/A；污水处理产生的污泥量为14KG/D，即总计为512T/A。防治措施废包装等辅助材料可利用废物送废品回收站回收；生活垃圾有市环保局送城市垃圾处理中心处理；污水处理产生的污泥属于危险固废（危废编号HW49），由具有危废处理资质的单位进行统一处理。3）环境保护投资估算本项目环境保护投资主要为绿化投资和噪声处理投资，总投资如下表所示项目名称投资额（万元）减震工程20环保投资额估算表4、节约能源1）节能原则本项目建设过程和运行过程全都以节能为行为准则，所选设备都需要为节能型，日常运行中以节能为企业文化。2）节能措施1、所选设备均具有节能型特点，尤其能源消耗最大的蓝宝石单晶炉更是采用具有节能效果的先进设备，该型号设备以精确电源进行单晶炉加热，符合节能原则。2、电机等常开设备需加装变频器等驱动器以降低能耗。3、电、水等增加计量设备，分路详细，能够精确控制，达到节能目的。4、生产中使用冷却循环水，节约水资源。5、树立节约的企业文化，浪费可耻，节约光荣。6、充分利用自然环境调节室内温度，降低空调能耗。LED级大尺寸蓝宝石单晶生产线项目可行性研究报告江苏无锡爱能光电科技有限公司25第六章职业安全与卫生及消防设施方案一、设计依据以GB/T28000职业健康安全管理体系规范、环境管理体系规范及使用指南、质量管理体系作为本项目职业安全与卫生管理的设计根本依据。同时参考同类项目的职业安全与卫生管理体系并结合本项目的实际情况。其他适用本项目的法律法规如下中华人民共和国安全生产法（2002629）建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定（19961017）建筑设计防火规范（GB500162006）建筑物防雷设计规范（GB5005794）压力容器安全技术监察规程（1999版）压力管道安全管理与监察规定建筑灭火器配置设计规范（GB501402005）工业企业设计卫生标准（GBZ12002）工作场所有害因素职业接触限制（GBZ22002）工业管道的基本识别色和识别符号（GB723187）女职工劳动保护规定劳保用品生产管理规定二、安全教育本项目从开始就始终贯彻“安全第一”原则，从成立之初就建立安全相关机制。建设过程必须坚持安全生产不放松，从员工加入本项目开始就进行安全教育，进行岗前培训。项目运行过程中进行定期安全教育培训。采取三级教育机制，主要教育内容如下1、厂级教育劳动安全文化的基本知识，本企业劳动安全卫生规章制度及状况、劳动纪律和有关事故案例等项内容。2、车间级教育本车间劳动安全卫生状况和规章制度，主要危险危害因素及安全事项，预防工伤事故和职业病的主要措施，典型事故案例及事故应急处理措施等项内容。3、班组级教育包括遵章守纪，岗位安全操作规程，岗位间工作衔接配合的安全卫生事项，典型事故案例，劳动防护用品（用具）的性能及正确使用方法等项内容。特殊工种教育压缩空气、维修电工必须经过相应的特殊工种培训方可持证上岗。换岗前教育所有员工更换岗位前必须进行换岗前教育，对新岗位培训同样适用三级培训。管理人员教育定期对管理人员进行相关劳动安全卫生管理制度进行教育。三、劳动安全与工业卫生本项目所涉及的职业危害分析如下1）腐蚀性介质如NAOH等会对人气产生一定的腐蚀性危害。2）噪声危害造成听力衰减，另外会产生耳聋、耳鸣等病症。3）电危害电危害主要有三方面A、雷电危害雷电的短时间放电会造成对电气设备和建筑物的巨大损坏，对人身安全构成巨大的威胁。还可能产生火灾、爆炸事故等。B、静电危害工作人员在未穿防静电工作服时容易产生静电，在操作过程中容易造成易燃物品发生爆炸，引起火灾。C、触电危害生产过程中触电因素很多，主要可以归纳为以下几类电气设备、工作场所、使用工具等不符合安全规定；电气设备检修或实验时没有完善的安全措施；电气线路短路、接地不良、接地故障；进行电气设备操作时，没有遵守安全操作规程。4）机械伤害机械设备运行过程中，造成机械伤害原因很多，主要是联锁保护装置、急停按钮、过载保护装置缺乏或失灵；压力容器、压力管道如温度突然上升等因素造成压力突然上升而安全阀门失效的时候；运行或检修时操作失当或处理不当等。5）坠落、摔伤、击伤等伤害生产设备在卫生清理、检修等过程，由于保护措施不当造成高处坠落、摔倒或击伤等可能。设备、管道等安装检修过程中，由于设施缺陷、安全装置不全或失灵、操作不当、违反操作规定等造成砸伤、压伤、击伤等事故。6）灼伤、烫伤等伤害设备、管道、阀门等缺陷或操作不当，造成化学品液体或热水等泄露、飞溅，当操作人员缺少防护时，造成皮肤、眼镜等伤害。7）车辆危害原料、产品等靠车辆进行运输，如车况、路况、超载、超速、违章作业等发生交通事故，造成车辆伤害。项目对以上可能发生的危害制定以下防护措施1、布局设计本项目本身为典型的环保投资项目，严格执行国家有关设计规范建筑设LED级大尺寸蓝宝石单晶生产线项目可行性研究报告江苏无锡爱能光电科技有限公司27计防火规范（GB500162006）。所有生产厂房内有一条贯穿车间的逃生通道，厂房有至少有两个主要逃生出口，和区外道路相通，便于员工或消防在紧急情况下逃生和抢救。2、厂房设计生产厂房为钢结构，防火等级为一、二级，有腐蚀介质的地方进行防腐蚀处理。建筑结构的安全等级为二级，设计使用年限为50年。抗震设防烈度小于6度，对易燃、易爆的单体按乙类，抗震等级按四级进行设计。3、消防措施按规范设置火灾自动报警系统，设有火灾报警控制器、火灾探测器及手动报警开关等。消防器材及设施必须由专人负责，定点放置，定期检查，保证完好不失效，随时可用。厂区附近必须设有消防水池，并将消防管网引入厂区内，厂区四周需设有独立的消防管网，管网上间隔设置室外消火栓，消火栓间距不超过120米。建筑物内设有室内消火栓。室内配备一定数量的二氧化碳、干粉灭火器。4、工艺设备措施工艺设备上尽可能按照无害化进行设计，控制有害物排放量。设计中尽量选用低噪声设备。此外，装置外面尽量做好绿化，美化厂区环境，衰减噪声。对噪声较大的环境，尽量做好个人防护措施（耳塞、耳罩等）和接触噪声时间，减少噪声危害。对设备、管道及其附件表面温度超过50时采取节能隔热措施，使之不对环境造成影响，其外表温度超过60均需要进行防烫伤处理。车间所有设备、管道、加热槽等都必须有可靠防静电接地。移动设备必须有防漏电保护装置，以防电伤害事故发生。为防止设备安装、运行、检修过程引起机械伤害，应严格按照各重要设备有关安全规定进行管理、使用、检验和维修。所有危险部位需设置安全标示，所有高温管道必须预涂警戒色，所有转动部位需装防护装置。本项目清洗中使用的碱是腐蚀性物质，容易造成化学灼伤，需做好防护措施，规定合理的流程，选择合理的设备、管道和材料。保证作业场所空间宽裕，畅通。5、改善劳动强度设备安装、检修宜使用起重辅助设施，液体物料宜使用管道输送，固体半成品、成品车间内输送应该使用手推车，产品包装使用半自动化，以改善劳动条件，减轻劳动强度。6、建立完善的安全管理制度建立安全管理制度，加强员工职业培训和安全教育，提高职工的技术水平和安全意识。对特殊工种需要经劳动部门培训并取得上岗证后才可上岗操作。四、消防设施及方案本项目消防的设施及方案的制定依据为根据中华人民共和国消防法，消防工作以预防为主、防消结合的方针。1、消防给水布设消防供水为独立接入点，接水管口径为DN100；根据平面图现场用水考虑消防用水和