年产5万吨高纯度超细纳米二氧化硅微粉可行性研究报告

第一章总论11项目名称、建设单位、技术依托和拟建地址项目名称年产5万吨高纯超细二氧化硅微粉生产线建设项目项目建设单位有限公司项目法人技术依托单位学院拟建地址12研究工作依据、原则和范围121研究工作依据（1）国家发改委产业结构调整目录；（2）国家化工行业发展相关政策；（3）国家高纯超细二氧化硅微粉生产标准；4）南阳市经济发展规划；5）工业企业建筑设计标准；（6）工业企业设计卫生标准；（7）工业企业躁声控制设计规范；（8）污水综合排放标准；（9）项目建设单位提供的相关资料。122研究工作原则（1）贯彻资源综合利用，体现生产与环境的协调统一，适应可持续发展要求，顺应循环经济发展方向。（2）合计设计并力求先进，技术可靠，经济合理。（3）设计从实际出发，因地制宜，合理利用资源。（4）贯彻国家有关节能减排的政策和法规，工程项目以节能环保、安全同时考虑，尽量综合利用，减少生产对环境和职工造成的危害。123研究工作范围根据国家有关设计规范、规定对建设项目申请报告阶段的工作范围和深度要求，本编制单位对该项目的建设条件进行了实地查勘，对项目概况及建设的必要性、建设用地与相关规划、内容与规模，工艺技术与工程方案、资源利用和能源耗用、节能，环境保护、项目组织与实施进度安排、投资估算与资金筹措、经济和社会效益等方面进行综合分析，重点分析和论述项目建设的必要性、内容及方案，投资估算与资金筹措及经济和社会效益，为项目决策和建设提供可靠和准确的论证。13项目建设的必要性人类使用的计量尺度范围已经从漫长的毫米MM时代，度过了微米0001MM时代，当今已进入了一个疯狂与神奇的高纯超细时代。高纯超细的含义是十亿分之一109M，以高纯超细冠名的技术，是指在1300高纯超细的尺度范围内，对原子一分子进行观察、操纵和加工的技术。用高纯超细技术研制的材料为高纯超细材料。近年来，高纯超细技术的异军突起引起了世界各国的广泛关注。各国专家评论认为，这种新兴高技术的突破与发展，将会迅速改变物质产品的生产方式和人们的生活方式，并影响到人类社会的方方面面。利用高纯超细技术研制的功能材料，颗粒尺度细微至高纯超细级，其光、电、磁、热等物理、力学性能，表面原子比等明显高于传统材料。这种特殊的结构，形成了许多优于传统材料的特殊性能，可广泛应用的领域。比如，一是可用作助燃剂。高纯超细材料表面具有无序性，活性高，因而催化和氧化作用特别强，在固体火箭燃料中加入适量的高纯超细微粒，燃烧效率可提高100倍，能使导弹的射程增加几倍；二是可改善脆性材料传统陶瓷韧性差、难以加工，而高纯超细陶瓷还可增强坦克复合装甲的抗弹能力可作隐身材料。高纯超细隐身材料对红外光和雷达的吸收率特别高，把这样的物质涂在目标表面可大大降低反射信号强度，从而起到隐身作用。目前，一些军事强国正在竞相研制高纯超细微型武器。如利用高纯超细技术研制的袖珍侦察器在信息化战场可令对手防不胜防，这些间谍极其微小，很难被发现，它们装备由敏感的微型摄像机、窃听器和感应器等，可以大面积散布，通过网络感知外界各种信息；它们能够深入虎穴，将微型智能侦查系统植入昆虫体内，并进行操纵用以收集情报，甚至引导己方导弹实施攻击；“麻雀卫星”大量布撒在不同的轨道上组网，可连续监视地球上任何角落，即使少数小卫星失灵，卫星网也不会受到影响。高纯超细技术应用于军事领域的成功事例除上所述，还有很多、许多，此处不再赘述。在民用方面，当前高纯超细技术主要应用在医疗、医药、化妆品、精细化工、电子部件、燃料电池等领域，这是因为这些领域附加值高，或者因为所获得用以往的其它材料无法实现的性能。如医疗、医药方面利用高纯超细粒子识别有害细菌的新方法十分灵验，这种方法可以在几分钟内发现一个细菌单细胞，因此，在它们数量很少时就检测出来显得十分重要。然而，当前普遍使用的检测方法需要先对细菌进行培养，细菌数量比较多时才能检测出来。这种新型检测方法使用本公司生产的二氧化硅高纯超细粒子，每个粒子含数千个荧光染色分子，而且每个分子附着一个特定细菌抗体上。这些高纯超细粒子被加入到含有检测样本如较细牛肉的融液里。如果存在要寻找的细菌，这些高纯超细粒子就会迅速粘着在细菌上。然后通过离心分离。但是那些早已附着在细菌上的染色分子，会发出荧光，指明细菌所在。目前西方国家正在研究只对癌细胞集中发挥药效的超微高纯超细粒，以及可在人体内向患病处移动进行治疗的高纯超细机器。现在使用的大多数抗癌药物不仅对癌细胞起作用，也对正常细胞起作用，因此，对有的患者副作用很大。如果把药只送到癌细胞那里，就会降低副作用。为达到这个目的，利用高纯超细技术，把药装入直径约100高纯超细的微胶囊中，递送到患部。高纯超细胶囊最开始随着血流在血管中移动，但是因为胶囊最终都集中在恶性肿瘤周围释放出药物，这样的结果是，不仅抑制了副作用，而且还可以期待以小剂量产生治疗上的奇效。神奇的高纯超细技术，世界各国争相开发。其共同特点是建立高纯超细技术的研发基础，探索如何利用高纯超细技术。美国从2000年开始推进高纯超细技术战略，把高纯超细技术确定为战略技术，推进建立研究开发的基础，而另一方面又积极地推进高纯超细技术的产业化。美国计划从今年10月起，用4年时间提供总额为37亿美元扶持金，用于扶持高纯超细技术产业化。在日本2004年度的国家科学技术预算中，用在高纯超细技术和材料方面的约为940亿日元，这笔资金主要用于开发采用高纯超细材料的半导体和电子部件，人工脏器和人工感应器，新高纯超细材料加工技术，以及在高纯超细领域运用生物机能的技术等。欧盟、瑞士、新加坡、韩国、中国等，都在以电子领域为中心，推进高纯超细技术的实际应用。为了不错过新的商机，在关注国防竞争的同时，我国已将高纯超细技术研究列入国家“攀登计划”、“863计划”和“火炬计划”。我国在微粉技术和高纯超细技术方面，比起西方国家起步不算太晚，而且已经取得了许多可喜的成果。如利用高纯超细技术制成的“世界首颗高纯超细眼球”很快被来内地考察的香港首富李嘉诚看中。用石墨绘制出了世界上最小的高纯超细地图。用国产的高纯超细材料，制成了微型直升机、微马达、微传感器等。由于客观条件的限制，肯定还有许多不为人知的成果。总之，高纯超细技术的实用化已进入读秒阶段，它在未来的应用将远远超过计算机工业或基因工业。高纯超细技术和信息通讯技术、生物技术一样被定为支撑下一代产业的技术。因此，大力开发和发展高纯超细技术，对国家和本地区来说，不仅具有深远的战略意义，而且还可以制造巨大的经济效益和社会效益，推动本地区经济的快速发展。14项目建设内容规模和环保节能141建设内容规模建设原料预处理车间、洗涤车间、乳化车间、干燥车间、仓库、综合办公大楼及职工宿舍楼等建筑面积301850平方米及相关设施。购置振筛、净化、烘干、检测等设备206台（套）。年产5万吨高纯超细二氧化硅微粉。142环保节能施工期间原有的植被将会受到短期破坏，随着项目建设，将对新征地重新规划布置，修建道路、水面，扩大绿化面积，建设新的景点，不仅使原有植被得到恢复，而且还会增加植被的覆盖面积及其观赏价值。本项目方案设备均采用高效、节能型设备。设备冷却水采用循环水。厂房全部采用钢结构，透明采光板，充分利用自然采光，有效的利用了天然能源。建筑照明灯具选用节能灯具。变压器选用低能耗变压器，并采用补偿装置提高系统功率因素。采用合理的工艺路线，减少物流运输次数和运输量，从而节约了能源。15项目实施计划与组织定员项目建设期12个月，2010年5月至2011年4月建成并投入使用。有限公司年产5万吨高纯超细二氧化硅微粉建设项目为劳动与技术型密集型行业，建成后，设专职管理人员40人，车间人员720人，技术人员50人，销售人员70人，辅助勤杂人员40人等，共920人。16投资估算与资金筹措和效益分析161投资估算与资金筹措本项目建设，估算总投资120500万元，全部由企业自筹解决。162效益分析该项目建成后，有良好的经济社会效益，年产5万吨高纯超细二氧化硅微粉，可新增销售收入250000万元；还可安排900多人的劳动力就地就业，项目的经济社会效益十分显著。17结论与建议171结论有限公司投资，年产5万吨高纯超细（高纯超细）二氧化硅微粉项目，无论从场地方面、投资方面、原材料方面、技术方面，还是从经济效益方面来看都是可行的、合算的。项目实施及投资后，生产出高纯超细氧化锌高纯超细在磁、光、电、化学、物理学、敏感性等方面具有一般氧化锌产品无法比拟的特殊性能和新用途，在橡胶、涂料、油墨、颜填料、催化剂、高档化妆品以及医药等领域展示出广阔的应用前景。此项目具有良好的经济效益和长远的社会效益，因此，项目是可行的。172建议（1）争取政府在政策、金融等方面的支持，为企业发展创造一个稳定、积极、良好的社会、文化和产业环境。（2）重视技术引进、吸收、应用和创新，提高研发能力，提高产品综合利用效益。（3）加快前期准备工作，积极落实项目资金，科学组织，提高管理水平，争取项目尽早实施，创造应有的社会与经济效益。第二章项目背景和市场预测21项目背景硅作为半导体基础原料，无论在过去、现在还是未来的电子与科技发展中，都曾经、正在并且也必将发挥着越来越重要的基础作用，特别是当今IT业的飞速发展，为传统的硅原料的生产与供应提出了更大、更高的要求，推动高纯超细二氧化硅微粉的生产与需求。二氧化硅作为硅原料的核心原料在硅原料的生产与供应中起着不可替代的重要基础作用。它所具有的独特的物理、化学特性，使得其在航空、航天、电子、机械以及当今飞速发展的工T产业中占有举足轻重的地位，特别是其晶体形状和晶格变化规律，使其具有耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀、压电效应、谐振效应以及其独特的光学特性，使得其在许多高科技产品中发挥着越来越重要的作用，如工T行业的核心技术产品计算机芯片、光导纤维、电子产业的谐振器、新型电光源、高绝缘的封装材料、航空表面材料、军工技术产品、特种光学玻璃、化学分析仪器等等，都离不开这些基础原料。值得说明的是，虽然二氧化硅资源在储量上不是问题，但作为IT产业的基础原料，其纯度、分子链结构以及其晶体不安定规律等多方面仍然成为硅原料生产与供应的主要矛盾和焦点。从某种意义上说，其纯度和稳定性已经严重影响和制约了工T业的进一步发展。使得IT产业在产品质量的提高和技术创新上受到了一定的制约和限制。球形硅微粉主要用于大规模集成电路封装，在航空、航天、精细化工、可擦写光盘、大面积电子基板、特种陶瓷及日用化妆品等高新技术领域也有应用，市场前景广阔。专家预计，到2010年仅我国对球形硅微粉的需求即达2万一3万吨，高纯硅微粉为10万吨，年均增长率均超过20。世界对球形硅微粉的需求量将超过30万吨，价值数百亿元。随着我国微电子工业的迅猛发展，大规模、超大规模集成电路对封装材料的要求越来越高，不仅要求其超细，而且要求高纯度，特别是对于颗粒形状提出球形化要求。但制备球形硅微粉是一项跨学科高难度工程，目前世界上只有美国、日本、德国、加拿大和俄罗斯等少数国家掌握此技术。大学自行研制的“一种用天然石英粉制造高纯超细硅微粉的方法”，获得国家知识产权局专利申请。该专利技术以价格低廉的天然优质石英矿物为基本原料，采用液相法技术，在特殊的合成和催化的光学特性，使得其在许多高科技产品中发挥着越来越重要的作用，如工T行业的核心技术产品计算机芯片、光导纤维、电子产业的谐振器、新型电光源、高绝缘的封装材料、航空表面材料、军工技术产品、特种光学玻璃、化学分析仪器等等，都离不开这些基础原料。值得说明的是，虽然二氧化硅资源在储量上不是问题，但作为IT产业的基础原料，其纯度、分子链结构以及其晶体不安定规律等多方面仍然成为硅原料生产与供应的主要矛盾和焦点。从某种意义上说，其纯度和稳定性已经严重影响和制约了工T业的进一步发展。使得IT产业在产品质量的提高和技术创新上受到了一定的制约和限制。球形硅微粉主要用于大规模集成电路封装，在航空、航天、精细化工、可擦写光盘、大面积电子基板、特种陶瓷及日用化妆品等高新技术领域也有应用，市场前景广阔。专家预计，到2010年仅我国对球形硅微粉的需求即达2万一3万吨，高纯硅微粉为10万吨，年均增长率均超过20。世界对球形硅微粉的需求量将超过30万吨，价值数百亿元。随着我国微电子工业的迅猛发展，大规模、超大规模集成电路对封装材料的要求越来越高，不仅要求其超细，而且要求高纯度，特别是对于颗粒形状提出球形化要求。但制备球形硅微粉是一项跨学科高难度工程，目前世界上只有美国、日本、德国、加拿大和俄罗斯等少数国家掌握此技术。大学自行研制的“一种用天然石英粉制造高纯超细硅微粉的方法”，获得国家知识产权局专利申请。该专利技术以价格低廉的天然优质石英矿物为基本原料，采用液相法技术，在特殊的合成和催化4000吨的能力湖北荆化实业股份有限公司引进武汉大学新研制的低应力环氧塑封料球形硅微粉技术，将形成4000吨年生产能力。22市场预测221形势分析高纯超细二氧化硅微粉技术在我国是一项刚刚起步的新兴技术。此技术生产的高纯超细二氧化硅是极其重要的高科技超微细无机新材料之一。产品粒径在L00NM以下，由于其表面积大，吸附力强，表面能大，因此，该微粉具有特殊的性能，在众多科学领域及产业内，独具特性，有着不可取代的作用。随着高新技术水平产业化的发展，对硅材料SI02微粉，特别是高纯度硅SI02微粉，高纯超细二氧化硅微粉的需求量急剧增长，高纯超细二氧化硅素有“工业味精”材料之美誉，广泛应用于汽车、建筑、纺织、化工、食品、航天、航空、仪器仪表、医药、卫生等领域，发达国家利用率已达64。我国利用率不到10，市场前景很好。我国研究生产的高纯超细硅粉及高纯超细级二氧化硅微粉己引起西方国家的广泛关注。因为这种高科技新产品在我国已成为现代国防、核工业、航天、航海、光导、电器、精细化工等多种高科技领域的重要原料。广泛应用于现代化武器，超音速飞机、导弹、核武器及放大几十万倍的显微镜，测定几亿分之一的计时仪、电子计算机、人造地球卫星、宇宙飞船，高科技导航、遥控、遥测、电子电讯折射计、红外线分析窗口光谱、摄谱仪、电子封装、电脑芯片、电讯光缆等工业。由于高纯超细二氧化硅的优越性能，它几乎完全替代了的行数各工业所使用的含硅原料。例如玻璃棒SIO2很脆易碎，但是，当拉成细丝时，它却失去了脆性，这种丝抗拉力强度很高，是同直径A3钢筋的75倍。再如用高纯超细二氧化硅制成的特种高级涂料，由于具有很强的耐酸碱的特性，使海上航行的军舰、海轮的壳体器件提高抗海水的腐蚀能力45倍。对硅石SIO2的深加工，日、美两国不仅在技术上处于领先水平，而且在高纯、超细产品方面一直垄断着国际市场。在微电子封装硅SIO2微粉的生产上，日本独领风骚。虽然其硅石石英原料全部依赖从我国和印度进口，但其硅微粉产量却占世界总产量的90以上。日本新日铁化学工业公司的产品SIO2纯度达9999。其铀、钍含量为01X1090199M，己用于LM16M集成电路封装。并且日本与美国、德国共投资10亿美元于2000年完成了256M015UM计算机贮存技术，在芯片技术中环氧塑封组分70以上是高纯超细二氧化硅微粉填料。我国每年要花费6600万美元从国外进口高纯超细二氧化硅微粉从日本进口的价为1吨12万美元人民币。90年代后期“九五”计划，国家把电子工业列入“国民经济支柱产业”的重要地位，仅电脑和网络方面的投资就达5000亿元，仅此一项原材料二氧化硅微粉缺口约超过5万吨。在国际市场上仅在亚洲地区韩国、新加坡、港、台等需求的硅粉一直靠我国供应，年需求量3万吨以上。而且我国目前的硅微粉2000目以上出口，仅2万吨左右。综上所述，高纯、超细的二氧化硅微粉在国内外都是供不应求的。因此积极开发此项目是具有广阔前景的。222国内外市场前景2005年硅微粉主要进口国别统计数据2005年进口国别2005年进口量吨进口金额美元进口单价美元吨日本78572168542527600德国634923044660331300美国112191703806225190马来西亚31381189884431920合计3056673668934从国内市场看，2006年国内需求量2280吨，市场缺口2180吨。今年需求量将达2882吨，而国内生产能力不超过300吨，缺口量约2582吨。到2010年，国内对高纯超细二氧化硅的需求将超过5000吨，即使四川新光硅业年产1000吨高纯超细二氧化硅生产线建成使用，市场仍有缺口3700吨，全部依靠进口。国家支持中西部特区发展硅材料工业。因此，在南阳建年产5万吨高纯超细二氧化硅项目，国内市场前景广阔。从国际市场看，国际市场高纯超细二氧化硅需求量在以每年1012的速度增长，按此增长速度预测，今年全球高纯超细二氧化硅需求量将达31500吨，2010年将达60000吨，缺口超万吨以上。亚太地区特别是日本、新加坡、韩国等地，都是高纯超细二氧化硅的主要需求地，其中韩国完全依靠进口。这给处在亚太地区的中国高纯超细二氧化硅产业了巨大商机。南阳交通便捷，产品运输成本低，在南阳建高纯超细二氧化硅项目，产品可部分进入国际市场。223市场定位前面所述，目前国内企业包括合资企业所需光纤材料，IC封装材料基本上靠进口，我公司准备投产的超细高纯电子级硅微粉每年靠进口3000吨，而且还以每年20的速度递增，如果按投产后每年生产500吨，还不能满足国内市场的六分之一的需求量，因而市场前景广阔。根据该项目的产品定位在定型硅IC封装材料上，因而决定其市场定位在国内和国际两个市场，目前以国内市场为主，同时开拓国际市场。224市场预测国内IC封装材料用户群，主要两大块一是国内集成电路生产厂、封装厂，大、中、小集成电路产量超过20亿只；另一块是合资企业，如深圳意法意大利和法国合资年封装集成块也超过50亿只。全国总产量超过70亿只。近年来国家投巨资发展集成电路，如上海投750亿发展芯片，北京首钢也投资上百亿发展集成电路，他们都将大量需求封装材料，全国预计超过8000T。225市场销售随着国际市场的发展，随着SIO2产品系统开发，品质的不断提升，以及贸易自由化的发展趋势，在项目上市后产品的销售思路和方式上，我们将采取多种营销战略如代理出口、白营出口、建立国内营销网络、国际区域性代理、经销等以迅速占据一定的市场份额。争取多赢局面，与各方面的用户建立共同发展的新格局。第三章产品方案及生产规模31产品特性高纯、超细、微高纯超细级硅微粉是由高纯石英砂经特种加工而成，熔点1713，AB结构的转换点温度为573，无解理，只具有贝壳状断口。它具有极好的化学稳定性，高绝缘耐压能力，击穿电压3234KVMM，低的体膨胀系数等等。这些优良的性能，使它在电子信息产业、电力工业、涂料工业、轻工业等许多方面都其有十分广阔的应用前景。由于二氧化硅具有优良的物理性能和化学稳定性，是集成电路、微电子产品、塑封材料优选的填充料，也是电力输送变电设各干式化灌封材料的主要填充料。用硅微粉做填充料的塑封和灌封材料，可以使封装后的产品具有良好的抗温度变化，变形极小和高的绝缘耐压等突出特点。按硅微粉的制造工艺及使用性能的不同，又可将其分为结晶型硅微粉及熔融性硅微粉。结晶型硅微粉主要用于电子产品，熔融型硅微粉主要用于微电子产品。32技术指标二氧化硅SIO2分子量6006非金属矿，白色块状晶体莫氏硬度6570折光指数145一146耐火度1650一1770，耐低温340由于SIO2硅原子和氧原子的排列结构非常特殊且很牢固，因此有很高的硬度和很好的稳定性、电绝缘性，是化工和工厂产业重要的基础原料。33本产品技术说明本项目主导产品为高纯超细高纯超细硅微粉，主要技术指标达到1、外形为白色粉末。2、无味。3、与盐酸硝酸无作用，不溶于水。4、硬度莫氏75、粒径10微米05微米。6、纯度SIO29999。为了实施该项LA，我们已于5年前就着手了该项目范围内的大量前期工作，进行了多次反复试验，顺利通过了中试生产，同时得到了韩国露亚贸易进出口公司经对邮送样品，通过技术检验后问我公司的传真求货以及中南进出口公司的销售合作请求。作为该项目的实施主体，中国科学院成都分院研发的该产品“电子硅微粉IC封装材料”为我国在该产业领域填补了一项空白，具有专门技术，独特的加工工艺，提供的技术标准是国内外都没有的，具有不可替代性。除达到电子级外，还解决了最具诱惑力的变相硅替代硅晶棒材料的高科技难题科目的实验研究，并获得成功。用这种硅单晶可直接做成任意大小英寸芯片，作为开发生产的第二代产品的技术储备，一旦投入工业化生产，将极大地拓展定型硅粉的用途，满足前沿科技产业领域和军事工业，航空航天领域以及改变我国信息产业，光电产业产品原料10依赖进口的局面，促进和发展我国工厂产业赶超世界发达国家水平，为我国科学发展计划，保持可持续性发展战略，实现科技强国做出重大贡献和具有极高的社会价值和经济价值。34生产规模总体计划建设一个年产5吨的高纯超细二氧化硅微粉厂，项目工程总投资1205亿元。第四章工艺技术方案41技术方案论证二氧化硅俗称白炭黑，化学式SIO2，是一种重要的精细无机化工产品。目前，国内外的现行工艺己实现工业化的主要有两种一种是以水玻璃为原料的沉淀法，一种是以四氯化硅或三氯氢硅为原料的气相法。1沉淀法沉淀法多为酶法，目前国内外工业上应用较广。酶法中有硫酸法、盐酸法和硝酸法，其他还有氨法、炭化法。除硫酸法外，其他方法都因技术不完善，质量不能完全满足要求而未被广泛采用，硫酸法成本低，技术成熟，原料为地球上储量十分丰富的石英砂，为国内外大多数厂家所采用。工艺流程为磁选压滤均化干燥包装就沉淀法白炭黑工艺流程叙述如下1反应将符合要求的原料硫酸和水玻璃按一定的比例，分别用泵按一定程序打入反应器中进行反应。反应过程中，严格控制反立物料的PH值、反应时间、反应温度和搅拌速度以保证成品颗粒均匀。2压滤反应好的白炭黑要有足够的时间进行反应成熟化，然后打入自动压滤机进行压滤和水洗，滤饼用平带输送至均化池。3均化干燥和包装经过滤后含固量约17一18的白炭黑滤饼，在均化池中被均化成能用管道输送的糊状料浆，然后由泵送入干果塔进料槽，再由干燥塔进料泵打入飞、干燥塔进行干燥，得粉状白炭黑成品，含水量约为37。由干燥塔底部出来的白炭黑成品送入袋式收集器，再经其底部螺旋卸料器和星形卸料器至产品袋式收集器，然后进入产品储仓。产品储仓中的白炭黑经下料斗至自动包装机，包装成袋装产品入库。沉淀法的反应原理是用无机酸和硅酸钠在加热条件下反应生成硅酸，经脱水反应而成，二氧化硅所用的酸可以是H2SO4、HCI、HNO3、CO2等，工艺条件简单，操作条件稳定，但产品较粗、活性小、补偿强能差。化学反应式NA2ONSIO2H2S04NSI02NA2S04H202气相法气相法主要有两种，一种是砂子与氯化氢气体反应，生成四氯化硅或三氯氢硅，其蒸汽在净化的氢气和氯气的火焰上水解而制成气相法二氧化硅。化学反应式SICL12H202燃烧SI024HCI另一种是将硅砂和焦炭在电弧炉上加热至2000，便其化还原，再于空气中氧化而得的电弧气相法。化学反应式CH3SICI32H23O2燃烧SI023HCI2H20C023工艺优劣分析目前国内生产高纯超细二氧化硅微粉白炭黑主要采用气相法，气相法制得的二氧化硅产品纯度高，灼伤损失少、聚集体疏松，但由于工艺复杂，产品成本高，生产的产品价格也较高每吨售价为89万元人民币，投资大、能耗高而限制了其应用范围，故其量为白炭黑总产量的10左右。而普通沉淀法虽然采用廉价原料，但也只能生产颗粒较粗的微粉，产品粒径在3045NM之间，达不到超精细微粉的级别，难以满足市场的需要。国外已经开始研究其它方法生产氧化硅及其它系列微粉，主要采用电弧、离子溅射等方法，但由于技术、条件等方面的限制，还未形成规模生产。另外，由于西方国家限制向中国转让微粉生产技术，因此靠进口技术来解决传统工艺路线是行不通的。目前国内一些厂家所使用的氧化硅微粉，仍从国外进口日本的高纯超细级氧化硅微粉售价达人民币12万元吨，由于价格昂贵，导致使用量减少，限制了在众多领域的发展与进步。为了满足市场需要，本公司自选项，寻求了一种先进的工艺路线直接提纯法，采用价廉易得的原材料生产高纯超细二氧化硅微粉，以满足应用领域日益扩大的需要。42技术标准一、执行美国标准，也就是国际上通用标准。二、IC封装分部级别，分别用于不同的产品。I、用于一般家电芯片封装材料技术标准SI02995FE203100PPMCA0007NA002粒径15微米3、用于大规模芯片封装材料技术标准SI02995FE20320PPMCA0002AI0002粒径1005微米43技术的可靠性技术来源可行，定型硅IC封装材料主要是四大关键技术一是超微技术；二是超纯技术；三是球型技术；四足与超纯有关的水处理，辅助处理技术。SIO2其莫氏硬度达7，比铁硬45，要加工成微米高纯超细不太容易。根据技术可靠性有效证明的需要，我公司提供以下证明资料1、电子级定型硅IC封装材料技术标准2、产品样品3、地矿部成都检测中心检测报告4、设备、工装仪器仪表清单5、水电气设施及辅助设施，环保要求等资料佐证项目技术和工艺流程的可行性。通过进一步对比考察，对样品进行重测，更进一步证实了合成高纯超细硅微粉技术是可靠的，生产是可行的。不仅技术有独到之处，而且对SIO2的变相研究已有重大突破，为项目及产品的深度开发，产品品质的提升，铺平了道路。44技术成熟程度本项目是根据市场需求，使用大学的专利技术开发的项目，采用的是直接提纯法，改良了国内外传统的沉淀法，本技术路线合理、可行，工艺成熟、稳定，本项目产品通过了分析测试中心的检测，各项技术指标均达到企业技术标准。45生产工艺流程本工艺具有工艺流程短，设备数量少，易于操作和控制，产品质量稳定，建厂周期短，对环境无污染等优点。其具体工艺流程为矿石经过颚式破碎机中进行粗粉碎后，进入单层振筛机进行筛分，然后筛下物进入槽擦洗机进行清洗，清洗后的粉料进入超微粉碎机进行超细粉碎，然后进入旋风分级机中进行进一步分离，达到细度要求的粉料在湿式弱磁选机和湿式强磁选机中除去杂物，接着对粉料进行烘干，然后通过高频等离子机在高温下使硅砂还原，再在空气中氧化，从而得到成品。由工艺流程可以看出，本方法是介于气相法和沉淀法之间的一种方法。第五章原材料、动力供应及技术力量51主要材料来源511主要材料SIOZ产地河南南阳市，含硅量98以上，白度80度，是品味极高的硅矿产资源，其储量均在亿吨以上。己探明的高品质水晶硅产在方城县袁店乡罗汉山石英矿，储量在760万吨以上，镇平县仙竹山枣园石英矿储量在650万吨以上，当地有石英石加工厂为我们提供合格的产品。因此，原料来源没有问题。512主要辅料国内都可以供应，但其中有的需二次提纯。52动力供应动力供应要求装机容量10000KW，计算负荷8000KW。53技术力量本项目的技术人员是多年从事硅基材料的开发研究和从事粉体研究开发的院士、专家、教授。第六章项目选址及建厂条件61资源条件南阳市有九个县区有石英矿资源，总储量亿吨以上，作过正式地质勘探工作的有两处。一处为方城县袁店乡罗汉山石英矿，矿石平均品味为9883，储量为760万吨。另一处为内乡县板厂，分让河村、龙王庙、木锨沟三个矿点，水晶级石英矿324万吨，一般SIO2品味98以上，仅此两处便可开采百年以上。南阳市水、电资源丰富，本市发电量50多亿度，23电力富余，需外调。该市白河上游建有三十亿立方米的大型水库一座，地下水资源十分丰富，可以确保该项目建设及建成后生产生活用水的需求。62外部建设条件南阳是对外开放的历史文化名城。地处面三山而带群湖，枕伏牛而蹬汉江的南阳盆地中心。是豫西南政治、经济、文化、交通、商贸中心。跨越南北的焦枝铁路和由西向东经南阳信阳至合肥的宁西铁路使南阳市成为我国东西南北的又一交汇中心。横贯东西的312国道穿市而过。许一平一南高速公路，南邓高速公路也已建成通车。因而市区内外公路网四通八达，南阳北京、南阳上海、南阳广州、南阳西安、武汉、南京等地长途客运汽车畅通无阻。南阳飞机场多条航线的开通，更使南阳与外界的距离大大缩短。63企业概况有限公司成立于2009年11月，是经过工商部门正式注册的具有法人单位的实体，注册资本1000万元；法人代表柳永富；企业类型有限公司；经营范围矿产品加工。本项目总共920人，其中管理人员40人，车间人员720人，技术人员50人，销售人员70人，辅助勤杂人员40人。公司拟开发建设的年产5万吨高纯超细二氧化硅微粉及原料基地项目，受南阳市政府、区政府高度重视，己将其列入市重点工程，在卧龙区将工业园区500亩土地划给公司作为生产、办公及生活区使用。64气象条件卧龙区属北亚热带大陆型季风气候，四季分明，气候温和，事宣农、牧、鱼全面发展，农副产品种类繁多，是全国粮食生产基地，优质小麦基地，优质粉丝生产基地，根据南阳气象条件提供的气象资料如下1年平均气温166C2极端最高气温4263极端最低气温1324年平均湿度705年平均风速18米秒6最大风速18米秒7年平均降雨量8105MM8日最大降雨量1460MM9最大冻土深度120MM10最大积雪深度190MM11地下水位6度12地震烈度6度65厂址拟选择方案依据该项目在原料产地比较近的地方，其供电、交通、通讯、燃气、供水等基础设施完善，汽车运输要求比较方便，便于原材料产品的运输等条件。本项目拟选定在南阳龙升工业园区。项目占地面积该项目工程占地250亩。第七章公用工程71总平面布置1总平面布置原则A、充分利用场地设备及装置，力求投资省、见效快。B、合理用场，节约用电。C、充分依托地势环境和辅助设施。D、应满足防火防爆及卫生等安全防护要求。2总平面布置从东到西依次排列原料灌区、生产区、成品灌区一字排开。本方案在现场有场地见缝插针，占地面积小，布局紧凑，符合有关消防、安全等规范。72道路围墙设计作为现代化工厂，应使厂内、外交通运输相适应。根据项目建设规模，厂区内道路系统的布置应有足够的宽度使运输车辆能够方便快捷的到达每个辅助车间，并形成环形路网。新建道路分主干道和次干道及支道三种，连接厂区主要出入口的道路主干道宽20米，生产车间之间次干道宽8米，车辆和行人较少的道路以及消防道路宽5米。道路路面应铺设适于车辆通行混凝土路面带盖板明沟，路肩宽度1米，有足够的排水系统，路面应平坦。道路骨架分明，联系方便。各路面转弯符合运输需要，同时满足消防安全的要求。围墙高35米、宽024米，两垛相距5米。73给排水1给水该项目生产装置和生活用水如下生产用水334M3D，其中循环回用水250M3D生活用水200M3D水源仍采用深井水，只需打四眼机井就能满足需要。2排水该项目生产废水和生活污水经沉淀处理，采用砖混明沟加盖板排出。74管网敷设1管道敷设原则管道敷设就符合工艺流程，走向顺畅，检修方便，不影响人车通行。2管道敷设方式工艺管道采用地沟中间桁架结构排列，上面盖沟通槽板，使工艺管线不裸露外面，很有隐蔽性，为消防安全打下良好基础。75绿化系统设计厂区按照花园式布置，以点、线、面结合的原则，沿路边为面状，沿建筑物为线状和局部点状结合，进行绿化布置，使建筑物掩映在绿树丛林之中。除去必要的广场道路之外，绿化面积尽可能扩大，以形成优美的环境。第八章原材料消耗及成本核算81原材料消耗成本分析是按生产5万吨高纯超细二氧化硅微粉实物计算。物价指数及人员工资水平等是按南阳地区2009年12月市场行情参考进行计算的。序号项目单位单价（万元）单耗成本（万元/吨）1半成品吨01550002添加剂吨04126540403助剂1吨070428004助剂2吨04028005助剂3吨050315006电度000018108019447水M30000510508气M3000022004009包装70010其它991小计（可变成本）1922511工资及附加（800元/7200人月）12设备折旧（按10年折耗）543213大修费72014工厂管理61814415贷款利息617516销售费用及其它213913小计（固定成本）278475782成本核算生产1万吨高纯超细二氧化硅微粉成本4707257万元年生产总成本5470725723536285第九章节能91节能概述我国是能源大国，居世界第三位，但能源开发缓慢，浪费现象严重，远远不能适应国民经济飞速发展的需要，能源利用率仅30左右，是日本的50，美国的60，这说明我国在能源利用上还很落后，节约能源潜力巨大，因此，本项目在设计过程中十分重视节约能源和提高能源利用率。能源是人类生存必不可少的物质，在工业现代化的今天，人们对能源的重视程度超过了以往任何时候，一方面，能源使用的合理与否，关系剑牛产利生活的经济成本高低；另一方面，能源的节约关系到人类社会的长远发展，因为现在我们所使用的能源主要是煤炭和石油等不可再生能源，所以合理的选择能源的利用方式，均可能节约能源足非常重要的。92节能措施1选择节能型电气设备；2选择节能型供水设备，经常对水系统检修，控制跑冒滴漏等现象的发生；3实行科学管理，降低能耗，避免浪费；4采用软性措施，加强和巩固员工的节水节能意识，从根本上解决浪费问题第十章环境保护101采用的环境质量标准及排放标准1环境质量标准GB30951996环境空气质量标准GB38382002地表水环境质量标准GBL234892工业企业厂界噪声标准GB508492农田灌溉水质标准GB309693城市区域环境噪声标准GBL484893地下水质质量标准GBL51895土壤环境质量标准2三废排放标准GB89781996污水综合排放标准GB162991996大气污染物综合排放标准GBL455493恶臭污染排放标准GBL34890工业企业厂界噪声标准GB90781996工业炉窑大气污染物排放标准102主要污染源及污染物一、废气1、本项目主要的能源是用电，要求供电能力达到500千伏安以上，包括生产用电和办公用电。2、职工区用天然气作为民用，每小时在3立方米以下。3、不用燃煤，冬天取暖使用空调。4、由于生产过程中使用盐酸，因此废水中有盐酸雾，挥发出的盐酸以管道收集后经水塔吸收，然后经15M高排气筒排入大气。二、废水工业废水、生活污水排量及处理办法洗涤废水产生量约10吨吨产品，产生总量约10万吨年，专门建立净化系统，生产去离子水供清洗车间及最后产品的环节用，清洗后的水经中和絮凝沉淀经超滤反渗透工艺处理后回用于生产工艺最后的排放。一年约25000吨的排放量。生产循环用水集污池工业废水处理装置量子净化器生产消防溢流水紫外线光谱杀菌器达到三类地表水标准排放或回用。生活污水的排放量约每年60000吨，经格栅初沉淀厌氧池好氧池二沉淀工艺处理后排放。外排水质可达到GB89781996污水综合排放标准表四中的二级标准。三、噪音来源及处理办法超高速气流粉碎机的噪音主要来自于空气压缩机、引风机和粗粉碎机，其最大分贝在70分贝左右，压缩机单独布置在一个房间里，粗粉碎机的噪音在允许范围以内。另外，厂房中粉碎车间作适当的隔音处理，因此在车间的门外就能使其达到50分贝以下，既不构成对厂内的噪音，更不构成对公共场所及居民区的噪音污染。其余设备没有噪音。四、固体废物本项目生产过程中所用的原矿含有99的二氧化硅，是本产品所需要的原料，杂质在其中不到1，其中主要含铁，以三氧化二铁的形式存在，因此总的固体杂质物每年仅在20吨左右。本项目设计工艺从环保和生产成本考虑，采用循环使用，完全回收的方案。首先是将配比的清洗液反复使用多次；其次，在洗脱液中的铁离子饱和后，对高浓度FE2液，采用蒸发、浓缩、冷却、结晶、过滤的处理工艺，得到氯化亚铁，氯化亚铁可以作为副产品，售价在300400元吨；第三，其余母液可再次循环回收。员工产生的生产垃圾纳入开发区生活垃圾处理系统，检修过程中产生的含油面纱、废机油和污水处理过程中产生的废树脂等交有资质单位统一处理。103环境保护设施工艺方案由于本工程对环境无污染，生产无噪声，产品无毒害，生产中的部分烟尘保证达到环境要求标准。104预期效果1、环境空气质量状况该项目选址区其大气环境质量现状较好，能满足环境空气质量标准GB30951996二级质量标准要求。2、地面水环境质量状况该项目生产过程中除少量的生活污水及循环溢流水的外排，该河段目前水体水质符合地表水环境质量标准GB38382002类标准。3、声环境质量该项目建设期能够满足城市区域环境噪声标准GB309693二类区标准要求。综上所述，本项目“三废”排放量很少，且经过治理，投产后所产生“三废“对环境影响不会很大，可以达到国家规定的有关标准。105环境监测环境监测委托当地环境监测站定期监测。环境监测项目主要有大气SO2、CO、H2S排水COD、SS、CN、FE3、NA、CA2、H、CI等离子厂界噪声106环境保护投资环境保护投资单列出来，预计投资5000万元。第十一章劳动安全与工业卫生111安全与工业卫生的原则必须坚决贯彻“安全第一、预防为主”的方针，在工程设计和生产中切实落实国家有关安全生产、防火规范。一方面在设计和建设中采取严格防范措施，另一方面对职工进行岗前培训，持证上岗，要求在生产管理中切实注意安全，以保证职工的人身安全与良好的工作环境。112生产操作环境本项目的原料、中间产品和最终产品，大多属无毒、无腐蚀、无气味的无机非金属矿物化学品，因此，在生产过程中，由于设备和管道密封不严而导致工艺介质的泄露，都不会污染操作环境，也不会危害人身安全。113人体有害的物质1添加剂本品略有刺激和腐蚀性。若直接摄入会刺激眼和呼吸道，腐蚀鼻中隔皮肤和眼直接接触可引起灼伤；误服可造成消化道灼伤，粘膜糜烂、出血和休克。2粉尘当人体吸入一定量的粉尘时，可引起肺部感染，长期吸入可使人得职业矽病，使人丧失劳动能力。3其它危害因素用电设备因意外事故或操作不当，有可能造成触电，此外像楼梯、平台、水池等因不当心失足而造成事故。噪声对人体有害，长期接触强烈噪声，可损害人的听觉系统，造成听力下降，对神经系统的损害主要表现在头痛、头晕、心悸等神经衰弱综合症，同时还可以引起食欲减退等消化系统疾病。114职业安全卫生防护措施生产装置在总图布置上应按建筑设计防火规范的要求，设置必要的防火间距和消防环行通道，防止火灾事故蔓延。生产装置应尽量采用露天布置，以利于易爆气体的扩散稀释，防止积聚。爆炸性生产场所内的电器、灯具均为隔爆型，在该场所内严禁烟火。输送化工介质的管道和设备外壳应可靠接地，防止静电积聚造成事故。操作工人及工程抢险人员应配备防毒面具，预防突发事故。运转设备应加隔离罩，楼梯上人平台应设扶手栏杆，不加盖或护栏时水池深度应不大于15米。在高噪声环境工作的操作人员配备降噪耳塞，醚醇合成设置区配备洗服器、洗手池等。车间配备各种防护用品、胶皮手套、胶鞋、防护眼镜、防毒面具及隔离式氧呼吸仪。车间设置安全员，负责安全和工业卫生工作，负责保管、检查和更换防毒面具及安全教育、安全监护检查工作。115安全卫生投资安全防护20万元安全教育费用5万元紧急事故处理10万元合计35万元第十二章消防121采用的标准和规范GBJL687建筑设计防火规范HGJZ89O化工企业静电接地设计规程GB5005892爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50160一92化工企业设计防火规范122火灾危险性类别该项目生产所涉及到的原料和产品的火灾危险性见下表物料名称爆炸下限爆炸上限比重处理量火灾危险类别矿石原料607627960乙半成品原料455625345乙成品25301730乙123设施和措施根据项目的生产特点、火灾危险类别，设置消防设施如下1水消防系统根据项目规模及厂区占地面积，同一时间内的火灾次数定为1次，消防用水量最大为25T90MZH。为了满足消防要求，需敷设管道安装20个消火栓。产品区8个，生产区8个，原料区4个。消防供水管道直径为LOOMM，沿道路环形敷设。2灭火器材容易发生火灾的生产厂房罐区配备灭火器材以及时扑灭初起火灾。配备情况见下表序号厂房或装置名称火灾危险类别灭火器型号灭火器数量1原料区乙干粉502成品区乙干粉603生产区乙干粉70合计180124防止电气火灾爆炸的措施1合理布置电气设备A、室外变配电站与建筑物、堆场、贮罐物防火间距应满足建筑设计防火规范GBJL687的规定。B、装置的变配电室应满足石油化工企业设计防火规范GB50160一92的规定。C、爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB5005892规定。2接地爆炸危险区域的接地要比一般场所要求高，应注意以下几个方面在导电不良的地面处，交流电压380V及以下和直流额定电压在440V及以下的电气设备金属外壳应接地。在干燥环境，交流额定电压127V及以下，直接电压为110V及以下的电气设备金属外壳应接地。安装在己接地的金属结构上的电气设备应接地。在爆炸性危险环境内，电气设备金属外壳应可靠接地。单项设备的工作零线应与保护零线分开，相线和工作零线均装设短路保护装置，并装改双极闸刀开关，操作相线和工作零线。在爆炸危险区域，最小单相短路电流不得小于该段线路熔断器额定电流的5倍，自动开关瞬时动作电流脱扣器整定电流的15倍。在爆炸危险区域，如采用不接地系统供电必须装配能发出信号的绝缘监视器。电气设备的接地装置与防止直接雷击的独立避雷针的接地装置应分开设置。3保证安全用电的措施安全供电是保证石油化工企业的安稳长满优生产的重要环节，严密的组织措施和完善的技术措施是安全供电的有效措施。组织措施主要内容有操作票证制度；工作票证制度；工作许可制度；工作监护制度；工作间断、转换和终结制度；设备定期切换、试验、维护管理制度；巡回检查制度。技术措施主要内容有停送电联络签；验电操作程序；停电检修安全技术措施；带电与停电设备的隔离措施；安全用具的检验规定。电气设备运行中的电压、电流、温度与参数不超过额定允许值，电气设备表面温度一般不应超过125，应保持电气设备清洁，要经常进行清扫，以免堆积的脏污和灰尘导致火灾危险。在爆炸危险区域内，导线允许载流量不应低于导线熔断器额定电流的125倍，自动开关延时脱扣器整定电流的125倍，1000V以下鼠笼式电动机干线允许载流量不应小于电动机额定电流的125倍，1000V以下的线路应接短路电流热稳定进行校验。通风装置必须采用非燃烧性材料制作，结构应坚固，连接应紧密。通风系统内不应有阻碍气流的死角。吸入的空气不应有爆炸性气体或其他有害物质。运行中电气设备通风、充风系统内的正压不低于0196KPA，当低于O1KPA时应自动断开电气设备的主要电源或发出信号。通风过程排出的废气，一般不应排入爆炸危险区域。对闭路通风的正压型电气设备及其通风系统，应供给清洁气体以补充漏损，保持通风系统内正压。用于事故排风系统的电动机的开关，应设在便于操作的安全地点。125消防设施费用水消防系统及灭火器材300万元。第十三章企业组织与劳动定员131高纯超细二氧化硅微粉生产线根据生产情况，本项目采用三班三运转，设专职管理人员40人，车间人员720人，技术人员50人，销售人员70人，辅助勤杂人员40人等共920人。132人员来源及培训所有工人采用招聘制，公开、公平，面向社会。所有生产人员上岗前都应进行安全教育，掌握生产过程的安全常识，避免发生中毒、爆炸等恶性事故，进行技术操作的岗位，必须进行技术培训，