年产600吨氮化铝粉体工厂设计剖析课件.ppt

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1、目录前期调研制备方法及工艺选择车间布置及技术经济物料衡算及设备选择目录前期调研制备方法及工艺选择车间布置及技术经济物料衡算及设备选择前期调研1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。氧化铝氮化铝热导率20-30热膨胀系数7.4力学性能良好电学性能良好热导率100-230热膨胀系数4.4力学性能良好电学性能良好绝缘材料散热基片耐热材料工具陶瓷压电元件热交换材料2光学性能优良的光学性能热膨胀

2、系数热膨胀系数为4.4，与硅相当导热性理论导热系数为320，工业实际制备为100-230导电性电阻率>1014Ω·cm稳定性在非氧化气氛下,加热到2000℃,AIN仍保持稳定高硬度氮化铝硬度(HV)为12Gpa氮化铝的结构、性能及用途前期调研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。3氮化铝的市场需求及生产量市场需求量产量产量：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。前期调研市场需求量：统计资料表

3、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。供不应求制备工艺及工艺选择目录前期调研物料衡算及设备选择工厂布置及技术经济4制备方法制备方法及工艺选择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+3CO5制备方法制备方法及工艺选择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

4、生成AIN的过程。反应方程式分别为:AlC13+NH3=A1N+3HClAl(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。6氮化铝生产方法优缺点比较制备方法及工艺选择方法优点缺点铝粉直接氮化法原料丰富，工艺简单，制备成本低铝粉转化率低，产物易结块，产品粒径粗大，质量稳定性差碳热还原法工艺过程简单,粉体质量高成本较高，反应温度较高，合成时间较长化学气相沉积法工艺可控，粉体质量高有机铝价格

5、较高，产量低自蔓延高温合成法反应速度快，合成时间短，生产效率高，成本低反应难以控制，粉体质量低7碳热还原法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第二步2Al+N2=2AlN工艺流程图如下：氮化铝粉体碳粉筛分氮化除碳球磨筛分检验通氮气通空气球磨包装配比制备方法及工艺选择目录前期调研物料衡算及设备选择工厂布置及技术经济8物料衡算物料衡算及设备选择质量：氧化铝949t碳粉475t氮气8.0×103L3Al2O3+3C+N2=2AlN+3CO27×2+16×32×(27+14)X600tX=746.34

6、t氮化铝600t原料：氧化铝、氮气以及碳粉配比：氧化铝：碳粉=2:1氮气流量=1.5L/min现有球磨机一览表物料衡算及设备选择以球磨机选择为例：球磨机型号工艺参数单价(万元)球磨机11800*2000处理量1.5t6.88出料粒度0.001-0.01mm电机功率15kw球磨机21200*2400处理量1.2t7.50出料粒度0.074-0.01mm电机功率15kw球磨机31500*1800处理量0.65t-1.0t8.80出料粒度0.074-0.4mm电机功率12kw9设备选则物料衡算及设备选择10通过对三台球磨机比较，型号为18

7、00*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=1.4×10.9=15.26台，故取16台为宜。设备一览表物料衡算及设备选择11目录前期调研制备工艺及工艺选择工厂布置及技术经济物料衡算及设备选择工厂车间工厂布置及技术经济12氮化铝工厂生产区办公及生活区仓库生产车间辅助车间办公区生活区原料车间烧结车间成品车间维修车间车间布置工厂布置及技术经济13拟定设备与墙之间距离取1.5m，设备之间长度安

8、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