高效、智能、全自动机械化

多晶硅破碎机可行性分析报告

目录

第一部分总论

第二部分多晶硅破碎机技术的超前性、先进性以及可行性

第三部分多晶硅破碎机的社会效益与经济效益

第四部分项目前景及市场分析

第五部分设备、厂房、人员

第六部分投资、利润及服务

第一部分项目总论

●技术领域

本项目主体是:全自动机械化多晶硅破碎机，属于对多晶硅棒料机械破碎领域。

●背景技术

多晶硅是优良的半导体材料，广泛用于太阳能发电电池板。是光伏产业中最主要的原材料。从还原炉出来2.8m长的U形硅棒，要形成光伏产业中太阳能发电的电池板，就必须进行粗加工，即把长度:1.8m~2.4m，直径:Oslash;80±30mm~Oslash;200±30mm硅棒,破碎成粒度为Oslash;120mm以下的碎块或颗粒,再由铸锭炉铸成Oslash;800mm的硅锭，然后切割成太阳能电池板，以供光伏发电之用。

多年来国内多晶硅行业，一直依靠人工用钢锤镶嵌硬质合金进行手工破碎。

这种一直沿用的手工破碎方法，即直接采用碳化钨锤砸敲击碎;即使在多晶硅技术较发达的西方国家，也同样采用手工破碎。由于人工敲击:受体力和严重粉尘污染的限制，效率极为低下。从而阻滞了硅棒破碎的产能，严重阻碍了硅棒转化到光伏产业的发展。基此，全自动、机械化、高效智能的硅棒破碎机呼之欲出!国内破碎机械行业也纷纷开发与研制。

目前，投放市场的有《沈阳理工大学》研制的"锤式破碎机"。四川圆锥破碎机。其工作原理是:通过步进电机控制冲击锤行程、冲击锤在离合器的控制下，提升与下落，进而达到对多晶硅棒料冲击与破碎目的。通过在徐州"中能"的现场操作实验，其工作效率达不到理论计算值。最终只能放弃，继续沿用人工破碎。

市面上还有诸如多晶硅破碎器，均采用人工手持单缸冲击，如此等等。无论产量与效率，都达不到多晶硅行业对多晶硅破碎的要求。

常州市劲普自动化设备有限公司,通过对传统颚式破碎机的改造投放市场，号称多晶硅破碎机，但其并不能处理1.8m~2.4m,直径Oslash;80~Oslash;150硅棒。要用这种颚式破碎机,首先还得对多晶硅长棒料进行预破碎，因此仍然不能实现多晶硅的机械化全自动破碎。

综上所述，开发研制高效、智能、全自动机械化多晶硅破碎机是大势所需。

第二部分

多晶硅破碎机技术的超前性、先进性以及可行性

一、破碎机械的工作原理及其分类

破碎机械物料破碎的方法虽然类型繁多，但按照施力方法不同，有挤压、弯曲、冲击、剪切和研磨等方法。在破碎机械中，往往是几种施力同时存在,施力情况很复杂，在某一台破碎机械中也只有一种或二种主要施力。

由于物料颗粒的形状不规则，而且物性不同，所以采用的破碎方法也不同，利用机械力破碎物料按施加外力不同有如下几种方法:

1、压碎

破碎机械将物料置于两块工作面之间，施加压力后，物料因压应力达到其抗压强度而破碎，这种方法一般使用于破碎大块物料。

2、劈碎

破碎机械将物料置于一个平面及一个带尖棱的工作平面之间，当带尖棱的工作平面对物料挤压时，物料将沿压力作用线的方向劈碎。劈裂的原因是由于劈裂平面上的拉应力达到或超过物料拉伸强度极限。物料的拉伸强度极限比抗压强度极限小很多。

3、折碎

物料受破碎机械弯曲应力作用而破碎。被破碎物料承受集中载荷作用的二支点简支梁或多支点梁。当物料的弯曲应力达到物料的弯曲强度时，即被折断而破碎。

4、冲击破碎

物料受破碎机械冲击力作用而破碎，由于其破碎力是瞬时作用的，其破碎效率高、破碎比大、能量消耗少。

冲击破碎有如下几种情况:

(1)运动的物体对物料的冲击

(2)高速运动的物料向固定工作面冲击

(3)高速运动的物料互相冲击

(4)高速运动的工作体向悬空的物料冲击

二、按照构造与工作原理的不同，常用的破碎机械有如下几种类型

1、鄂式破碎机

是依靠活动颚板作周期性的往复运动，把进入两鄂板间的物料压碎。

2、锤式破碎机

物料受高速回转的锤头的冲击和物料本身以高速向固定衬板冲击而使物料破碎。

3、圆锥破碎机(旋回破碎机)

靠内锥体的偏心回转，使处在两锥体间的物料受到弯曲和挤压而破碎

4、反击式破碎机

物料受高速运动的板锤的打击，使物料向反击板高速撞击，以及物料之间相互撞击而破碎。

5、辊式破碎机

物料落在两个相互平行而旋回相反的辊子间(相向转动)，物料在辊子表面的摩擦力作用下，被扯进转辊之间，受到辊子的挤压而破碎。

三、破碎方案的确定

多晶硅棒的性质:灰色金属光泽。密度2.32~2.34。熔点1410℃。沸点2355℃。溶于氢氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和石英之间，室温下质脆，切割时易碎裂。综上所述，根据多晶硅自身特质:硬与脆，这就给设计带来一些难度。由于多晶硅棒料的尺寸是直径150mm,长2500mm的圆柱，硬度非常高，而且在破碎的过程中必须保证不能被污染。经过谷工及协作单位多位专家的反复论证，大家一致认为:冲击破碎是对多晶硅棒破碎的最佳选择。

四、高效、智能、全自动多晶硅破碎设备超前性、先进性以及可行性

●高效、智能、全自动多晶硅破碎设备，是谷工机械工作室多位专家经过三年多的悉心研究论证，针对江苏徐州中能硅业科技发展有限公司、内蒙古盾安光伏科技有限公司、湖北宜昌南玻硅材料有限公司、四川乐山永祥多晶硅有限公司的生产规模及要求，分别开发、研制出适合不同企业的多晶硅破碎生产线。

从根本上终结了多晶硅破碎，单一依靠人工体力劳动的这项世界难题!

所谓的全自动智能机械化，主要是指:从机械手上料，多晶硅棒料的输送，多晶硅棒料的破碎、以及碎料输送、智能筛分等、直到碎料的标准包装，除了部分设备的生产衔接需要人工辅助外，全程基本实现了机械化自动破碎。

●本设计的技术方案是:一种全自动机械化多晶硅破碎机，包括，宽度可调的多晶硅长短棒料储备机构、出料口振动器、喂料机构、短棒料储备槽、短棒料推进气缸、滚轮提升机构、滚轮输送机构、破碎机主体模具、联动的冲击气缸、卸料槽、开合气缸、电磁传感器、光电传感器、电磁接近开关;其中，所述预设数量的硅棒料，码放在棒料储备机构内，该机构内可码放1.8m~2.8m的长棒料;置于该棒料储备机构出口处的出料口振动器启动，将硅棒料输送至位于提升机构上面的喂料机构;并由提升机构提升至喂料机构所需高度;在喂料机构推力推动下，由紧靠喂料机构的滚轮输送机构，将硅棒料调直校平后，送至位于与滚轮输送机构联接的破碎机主体模具中;当光电传感器检测到破碎机主体模具已充满硅棒料时，电磁传感器启动在破碎机主体模具周围的联动的冲击气缸，各冲击气缸在电磁传感器的控制下，以强大冲击力，冲击硅棒，并击碎硅棒;电磁传感器随机启动开合气缸，卸料至卸料槽。

该多晶硅破碎机还包括，短棒料储备槽，该短棒料储备槽可码放长度200mm-500mm的短棒料;

所述的短棒料储备槽，位于与上述棒料储备机构方向垂直的一侧，该短棒料储备槽将短棒料，通过一短棒料推进气缸输送，至所述的滚轮提升机构中，由提升机构将硅棒料按预设高度提升至喂料机构;再继续与所述棒料储备机构相同的后面工序。

所述的联动的冲击气缸，由外侧破碎气缸，顶侧破碎气缸，里侧破碎气缸组成，所述气缸分别位于破碎机主体模具的外侧、顶侧、里侧。

所述的破碎机主体模具，内置有下侧滚动钢珠和上侧滚动钢珠，支撑着硅棒料。

●本设计的有益效果是:高效、智能、全自动机械化多晶硅破碎机:纯气动执行，工作过程无油、无水、无污染，低压启动(0.6MP)，高频冲击(冲击频率30Hz)。1.8m~2.4m的棒料仅在10秒钟之内击碎完成。破碎过程不产生粉尘。破碎冲击头接触面碳化钨合金，不会造成多晶硅污染。根据不同的硅棒尺寸及疏松程度，配合不同的M头或月牙与M组合式冲击头，达到用户指定的破碎粒度。设备操作简单，安全可靠。整体布局结构紧凑、智能高效，与晶棒及多晶硅碎粒接触面均采用超音速火焰喷涂工艺处理过的优质304。对多晶硅粒度的污染几乎为零，可使多晶硅粒度的纯度高达99.9999%!。

综上所述，本设计从根本上已经完全颠覆了传统破碎机的破碎理念。无论是结构理念、外观理念，还是破碎理念。

我们之所以称作智能、高效:技术的关键点就是采用多点破碎!这是针对硅棒料突破性的设计理念!经过开发与研制切实可行，安全科靠，是多晶硅行业进行硅棒破碎的最佳选择。

第三部分

多晶硅破碎机的社会效益与经济效益

●本工作室研制开发的全自动机械化多晶硅破碎机，是中国破碎机械行业一个新的突破，从而拓宽了破碎机械的纵深发展。从现有数据分析，多晶硅的需求成快速上升趋势，国家也投入了大量的资金，所以当今社会急需多晶硅破碎机。

●本工作室研制开发的全自动机械化多晶硅破碎机，其特点是:从根本上屏弃对多晶硅棒料一直沿用人工破碎的手工操作，使用机械代替人工破碎操作。实现智能、高效、全自动、机械化作业。提高了生产效率，保证了产品质量，节约了生产成本和人力资源成本。洁净安全、效益显著。

第四部分

项目前景及市场分析

据中国投资咨询网《2011-2015年中国多晶硅产业投资分析及前景预测报告》数据显示，中国多晶硅产量2005年60吨、2006年287吨、2007年1156吨、2008年达4000吨、2009年1.5万吨、2010年投产企业超过28家，产量突破4.5万吨;在当前的政策和经济环境下，预计2010-2014年多晶硅供应量的复合年增长率为16%，2014年将达到29万吨。

近几年来，随着石化能源价格的迭创新高，新能源的开发与利用逐渐为世人所关注，尤其是太阳能的开发与利用。在德国、西班牙、美国、日本等发达国家，随着光伏太阳能技术的逐渐成熟，光伏太阳能的开发与利用成本不断的降低，以及国家出台了包括财政补贴在内的光伏太阳能开发与利用的产业扶持政策，全球范围内的，光伏太阳能开发与利用逐渐进入高潮，由此也引发了市场对多晶硅的需求，多晶硅价格也由30-40美元公斤一路飙涨到最高500美元公斤。由此，国内外多晶硅生产厂商纷纷推出改扩建规划，多晶硅产能迅速增长。

2011年初，工信部正式发布了《多晶硅行业准入条件》。政策"靴子"终于落地，多晶硅行业面临洗牌。

目前全球气候变暖对人类生存和社会发展提出严峻的挑战，加强节能减排，大力发展新能源显得越来越重要。其中发展太阳能光伏产业是所有新能源产业最为"低碳经济"的最直接体现。预计在各国政府政策强力推动下，光伏产业将进入快速发展时期。作为半导体、太阳能电池重要原材料的多晶硅产品，在光伏产业的快速发展过程中，发展潜力大，未来前景广阔。

基于以上的数据分析，多晶硅破碎设备是一个前所未有的朝阳产业!不但填补了多晶硅破碎在世界业内的空白，而且也为中国多晶硅破碎设备打开了巨大的市场缺口。市场前景以及经济效益与社会效益真可谓:不可限量，前景非常广阔!

第五部分

设备、厂房、人员

1、设备投资产值:一亿规模，设备投资300万元~500万元;

2、厂房2000㎡、生产用地5000㎡(含厂房);

3、人员80~100人左右。

第六部分

投资、利润及服务

1、流动资金:1000万左右;

2、按投资规模保守的估算利润在:150%~200%左右;

3、正常运作获得利润后，根据股份可连续投资进行大的进一步运作。

4、、总投资:2000万左右;

5、服务项目:

(1)根据不同的客户群体及资金实力，设计合理的破碎设备及生产线，设计费58万。主要内容包括:用户指定产品的生产设备及该产品的工艺流程。每台设备的人员配备等相关配套设计。

(2)仅要求提供技术咨询，咨询费28万元。咨询主要内容:根据用户所生产的产品，拟规划厂房大小、厂房设施、设备规格及组成、投资费用、人员配备。

(3)如需要全方位的技术服务，即提供设计合理的破碎设备及生产线。服务费:280万元。服务的主要内容包括:依据用户要定型生产的产品，合理设计生产线一到两条。无论从产品设计、工艺工装、人员培训等，采取一条龙务。直到用户生产出合格产品后，服务终止。

(4)对于特殊规格及特殊要求的产品，另议。

(5)项目合作及技术或资金入股可面谈。

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