年产600吨氮化铝粉体工厂设计

制备方法及工艺选择 方 法 优 点
氮化铝生产方法优缺点比较
铝粉直接氮化法
原料丰富，工艺简 单 ，制备成本低
碳热还原法
工艺过程简单, 粉 体质量高 工艺可控，粉体质 量高 反应速度快，合成 时间短，生产效率 高，成本低
缺 点 铝粉转化率低 ，产 物易结块 ，产品粒 径粗大，质量稳定 性差 成本较高，反应温 度较高，合成时间 较长 有机铝价格较高， 产量低 反应难以控制，粉 体质量低
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目录
前期调研
制备工艺 及工艺选 择
物料衡算 及设备选 择
工厂布置 及技术经 济
制备方法及工艺选择
制备方法
铝粉直接氮化法就是将铝粉在高温氮气中直接 化合生成氮化铝的过程。其反应方程式为： 2Al+N2=AlN
碳热还原法是将氧化铝粉和碳粉混合均匀后在 氮气中加热获得氮化铝的方法。反应方程式为： 3Al2O3+3C+N2=2AlN+3CO
目录
前期调研
制备方法 及工艺选 择
物料衡算 及设备选 择
车间布置 及技术经 济
目录
前期调研
制备方法 及工艺选 择
物料衡算 及设备选 择
车间布置 及技术经 济
前期调研
引言
随着电子产品逐渐向高性能、微型化以及轻薄化发展， 散热技术已经成为制约电子设备发展的关键因素之一。为了 避免材料散热性能差造成设备的使用性能及寿命降低，发展 导热性能优异的材料是其关键所在。
谢谢！
请各位老师的多多指正！
物料衡算及设备选择 原料：氧化铝、氮气以及碳粉
物料衡算
配比：氧化铝：碳粉 =2:1
氮气流量=1.5L/min 3Al2O3 + 3C + N2 = 2AlN 27×2+16×3 X X=746.34t 质量：氧化铝 949 t 氮化铝 600 t 8 600t + 3CO
2×(27+14)
碳粉
氮气
工厂布置及技术经济
项目种类 工厂建设费用 设备费用 其他 原料成本 工人工资 车间经费 企业管理费 税费 利润 费用（万元） 960 929 250 3654 1265 300 1800 1080 901
技术经济一览表 总费用(万元）
固定成本
2139
产品成本
7019
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工厂布置及技术经济
经济效果评价
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前期调研
市 场 需 求 量
氮化铝的市场需求及生产量 市场需求量：统计资料表明，随着电子行业的飞速发展 及其应用范围的不断扩大，氮化铝市场需求量年平均增长率 高达70%，预计将达到130亿美元。
产 量
产量：氮化铝因制备比较困难，产量一直较低，世界上最大的氮化铝 生产商日本德山公司在2002年的产量是240吨。
经济效果评价主要包括投资回收率以及投资回
收期两个指标。投资回收率为净收入与总投资之
比，投资回收期为将投产开始投资的全部资金回 收所要的年数。计算如下： 投资回收率=年净收入/总投资×100% =901/2139×100%=42.12% 投资回收期=总投资/年净收入 =2139/901=2.38年
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475 t
8.0×103L
物料衡算及设备选择 以球磨机选择为例： 球磨机 球磨机1 型号 1800*2000 工艺参数
处理量 1.5t 出料粒度 0.001-0.01 mm 电机功率 15kw
现有球磨机一览表
单价(万元) 6.88
处理量1.2t
球磨机2
1200*2400
出料粒度0.074-0.01 mm 电机功率 15kw 处理量0.65t-1.0t
=1.4×10.9=15.26台，故取16台为宜。
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物料衡算及设备选择
设备一览表
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目录
前期调研
制备工艺 及工艺选 择
物料衡算 及设备选 择
工厂布置 及技术经 济
工厂布置及技术经济
工厂车间
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工厂布置及技术经济 原料车间 设备 球磨机 振动筛
车间布置
尺寸规格 拟定占地尺寸 Φ1800×2000 3m×4m 2075×1278×1120m 3m×4m m
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制备方法及工艺选择
制备方法
化学气相沉积法是采用无机物(氯化铝)或有机物 (烷基铝)为原料，与氨气反应生成AIN的过程。反应方 程式分别为: AlC13+NH3=A1N+3HCl Al(C2H5)3+NH3=A1N+3C2H6
自蔓延高温合成法实质就是铝粉的直接氮化，它充 分利用了铝粉直接氮化为强放热反应的特点，将铝粉于 氮气中点燃后，利用与之间的高化学反应热使反应自行 维持下去合成。 5
热导率 20-30 热导率 100-230
热膨胀系 数7.4
力学性能 良好
氧 化 铝
氮 化 铝
热膨胀系 数4.4
力学性能 良好
电学性能 良好
电学性能 良好
1
前期调研
导电性
电阻率 >1014 Ω·cm
氮化铝的结构、性能及用途
导热性
绝缘 材料
散热 基片
理论导热系 数 为 320 ， 工业实际制 备为100230
拟定设备与墙之间距离取1.5m，设备之间长度安全距
离取2m，宽度距取1.5m。 球磨机以及振动筛分三排布置，每排七台设备，故原 料车间的长度为1.5+（3+2）×6+3+1.5=36m，宽度为1.5+ （4+1.5）×2+4+1.5=18m,故设备部分车间尺寸为长36m、 宽18m，面积为648m2。 13
车间分布图
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工厂布置及技术ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ济 1
技术经济
技术经济 2 3 3、产品利润 生产利润是指 销售额扣除产品成 本以及企业应该上 缴的税金后的剩余 16 金钱。
1、固定成本 2、产品成本 原料成本、工人 工厂建设费用设 备费用、征地费用、 工资、车间经费以 管理费用以及施工 及企业管理费等 设备费用等
7.50
球磨机3
1500*1800
出料粒度0.074-0.4 mm 电机功率 12kw
8.80 9
物料衡算及设备选择
设备选则
通过对三台球磨机比较，型号为1800*2000的球磨机 处理量最大，出料粒度更细，价格最便宜，选择球磨机1。 理论台数=每天总处理量/每台球磨机的处理量 =4661.1×3.5/1500=10.9台 实际台数=1.4×理论球磨机台数
化学气相沉积法
自蔓延高温合成法
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制备方法及工艺选择
碳热还原法分为两步： 第一步 Al2O3+3C=2Al+3CO
碳热还原法
第二步
工艺流程图如下：
2Al+N2=2AlN
氮化铝粉体 碳粉
配 比
球磨
通氮气
通空气
筛分
氮化
除碳
包装
检验
筛分
球磨
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目录
前期调研
制备方法 及工艺选 择
物料衡算 及设备选 择
工厂布置 及技术经 济
工厂布置及技术经济 车 原料加工 烧结 成品加工 间
车间面积一览表
辅助车间
办公及生活 区
原料仓库 原料加工车间 烧结车间 成品加工车间 成品仓库 实验室 维修车间 其他 办公楼 生活区
面 积（m2） 270 648 837
270 378 270 250 64 375 1957.5
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工厂布置及技术经济
优良的光学性能
光学性能
压电 元件
热交换 材料
热膨胀系 数
热膨胀系数为 4.4，与硅相当
高硬度
氮化铝硬度 (HV)为 12Gpa
工具 陶瓷
耐热 材料
稳定性
在非氧化气氛 下 , 加 热 到 2000℃,AIN 仍 保持稳定
氮化铝晶体属于六方晶系，具有纤锌矿结构，晶胞分子数Z=6， 氮与铝的配位数为4。具有原子量小,结构简单,简谐性好等特点。