年產(chǎn)5000噸SiOTiO2CNT鋰離子電池負(fù)極材料的工藝設(shè)計

年產(chǎn)5000噸SiO/TiO2/CNT（質(zhì)量比：5:3:2）鋰離子電池負(fù)極材料的工藝設(shè)計（重點(diǎn)設(shè)計：制備工序）摘要本文旨在設(shè)計年產(chǎn)5000噸SiO/TiO2/CNT（質(zhì)量比：5:3:2）鋰離子電池負(fù)極材料的工藝設(shè)計，重點(diǎn)在于制備工序。本文首先介紹了設(shè)計對象的規(guī)模、產(chǎn)品說明和原料規(guī)格，分析了產(chǎn)品設(shè)計的意義和工藝路線的選擇與論證。接著，針對工藝流程設(shè)計，詳細(xì)描述了硅/石墨烯負(fù)極復(fù)合材料工藝制備的步驟和流程，并進(jìn)行了物料衡算、損耗參數(shù)、原料計算、損耗計算和設(shè)備計算。在設(shè)備選型及計算章節(jié)，本文介紹了設(shè)備選型的原則和選用的設(shè)備，并對煅燒爐進(jìn)行了計算和設(shè)計。在車間布置設(shè)計章節(jié)，本文說明了車間布置設(shè)計的要點(diǎn)。在三廢處理及環(huán)境安全章節(jié)，本文介紹了環(huán)境保護(hù)和三廢處理，對廢氣、廢液和廢渣進(jìn)行了處理。最后，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)章節(jié)中，本文對投產(chǎn)成本、產(chǎn)品銷售收入、稅務(wù)計算、工程項目總投資和設(shè)計項目的財務(wù)評估進(jìn)行了分析和計算。本文的研究成果為該工藝設(shè)計提供了參考。關(guān)鍵詞：鋰離子電池負(fù)極材料；SiO/TiO2/CNT；工藝設(shè)計；制備工序；技術(shù)經(jīng)濟(jì)Process

Design

of

SiO/TiO2/CNT

(mass

ratio

5:

3:

2)

Negative

Electrode

Materials

for

Lithium

Ion

Batteries

with

an

Annual

Output

of

5000

Tons

(Key

Design:

Preparation

Procedure)AbstractThispaperaimstodesigntheprocessofproducing5,000tonsofSiO/TiO2/CNT(massratio:5:3:2)lithium-ionbatterynegativeelectrodematerialsannually,withafocusonthepreparationprocess.Thepaperfirstintroducesthedesignobject'sscale,productdescription,andrawmaterialspecificationsandanalyzesthesignificanceofproductdesignandtheselectionanddemonstrationoftheprocessroute.Next,regardingtheprocessflowdesign,thepaperdescribesindetailthestepsandprocessesoftheSi/graphenenegativeelectrodecompositematerial'sprocesspreparationandcarriesoutmaterialbalancecalculations,lossparameters,rawmaterialcalculations,losscalculations,andequipmentcalculations.Intheequipmentselectionandcalculationchapter,thepaperintroducestheprinciplesofequipmentselectionandtheequipmentused,andcalculatesanddesignsthecalcinationfurnace.Intheworkshoplayoutdesignchapter,thepaperexplainsthekeypointsoftheworkshoplayoutdesign.Inthechapteronwastetreatmentandenvironmentalsafety,thepaperintroducesenvironmentalprotectionandwastetreatment,andprocesseswastegases,wasteliquids,andwasteresidues.Finally,inthetechnicalandeconomicchapter,thepaperanalyzesandcalculatestheproductioncosts,productsalesrevenue,taxcalculations,totalprojectinvestment,andfinancialevaluationofthedesignproject.Theresearchresultsofthispaperprovidereferencefortheprocessdesign.Keywords:Lithium-ionbatterynegativeelectrodematerials;SiO/TiO2/CNT;processdesign;preparationprocess;technicalandeconomic.第一章總論1.1設(shè)計對象1.1.1設(shè)計規(guī)模本畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計規(guī)模為年產(chǎn)5000噸SiO/TiO2/CNT（質(zhì)量比：5:3:2）鋰離子電池負(fù)極材料。1.1.2產(chǎn)品說明鋰離子電池負(fù)極材料是鋰離子電池的重要組成部分，它的性能直接影響著鋰離子電池的性能。本設(shè)計的SiO/TiO2/CNT復(fù)合材料是一種新型鋰離子電池負(fù)極材料[1]，具有優(yōu)異的電化學(xué)性能、良好的循環(huán)性能、高倍率性能和良好的安全性能等優(yōu)點(diǎn)。1.1.3原料規(guī)格氧化硅、二氧化鈦和碳納米管是本設(shè)計中使用的三種原材料，溶劑為水。表1.1原料規(guī)格名稱包裝規(guī)格形狀含量價格氧化硅桶裝粉末狀0.99150元/kg二氧化鈦桶裝粉末狀0.99110元/kg碳納米管桶裝粉末狀0.99180元/kg1.2產(chǎn)品設(shè)計的意義在清潔能源領(lǐng)域，儲能器件的發(fā)展一直是該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。由于化學(xué)轉(zhuǎn)換機(jī)制的儲能裝置一般具有能量密度高、使用壽命長的優(yōu)勢。目前常見的商業(yè)化以及具有商業(yè)化前景的儲能裝置基本都屬于化學(xué)電源，包括：鉛酸電池、鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰離子電池、鈉離子電池、鋅空氣電池、鋰硫電池、鋰空氣電池等。然而為了適應(yīng)信息時代的發(fā)展，滿足電動汽車和電子產(chǎn)品對低成本以及長續(xù)航能力的需求，開發(fā)低成本的高能量密度的新一代動力電池迫在眉睫。鉛酸電池、鎳氫電池、鎳鎘電池最早實現(xiàn)商業(yè)化的二次電池，但是它們能量密度很低，同時都使用了大量重金屬元素（鉛、鎘）對環(huán)境污染大。而對于鋅空氣電池、鋰硫電池和鋰空氣電池而言，雖然它們的能量密度都很高，但它們的反應(yīng)機(jī)理比較復(fù)雜且亟需解決的技術(shù)問題較多，目前仍處于實驗階段短期內(nèi)很難實現(xiàn)商業(yè)化。與上述電池相比，鋰離子電池同樣作為二次電池，它的能量密度較高且部分體系實現(xiàn)了商業(yè)化。鋰離子電池（如圖1.1）因其優(yōu)異的電化學(xué)性能而被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。然而，商用的石墨負(fù)極材料理論比容量較低，僅為372mAh/g，碳納米管因其具有獨(dú)特的力學(xué)和電學(xué)材料，也被作為鋰離子電池負(fù)極材料之一，碳納米管作為負(fù)極材料時的鋰離子電池的首次放電容量高達(dá)1600mAh/g，可逆容量為700mAh/g,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于石墨的容量[2]。為滿足高能電子設(shè)備日益增長的需求，開發(fā)高容量電極是獲得高能量密度鋰離子電池的關(guān)鍵。將硅基材料應(yīng)用在鋰離子電池上時，因其擁有最高的理論比容量（4200mAh/g）和令人滿意的放電電位引起了人們的關(guān)注[3]。二氧化鈦作為鋰離子電池的負(fù)極材料時，存在容量較低（作為鋰離子電池負(fù)極材料時容量約300mAh/g）和導(dǎo)電性較差的特點(diǎn)。將三種性質(zhì)不同的材料復(fù)合在一起，是一種常見材料的改性方法[4]，材料之間取長補(bǔ)短往往會取到一加一大于二的良好效果。氧化硅/二氧化鈦/碳納米管材料就是一種新型高效的復(fù)合電極材料，它的研究和發(fā)展將有助于鋰離子電池性能的提升，從而滿足市場需求，間接性的提升新能源的利用率。圖1.1鋰離子充放電示意圖[5]全球的新能源汽車（如圖1.2）產(chǎn)業(yè)正在迅速的崛起，而鋰離子動力電池因其性能，成為了不少企業(yè)的首選，例如：國外的特斯拉，國內(nèi)的比亞迪。而在將來的十幾年內(nèi)，新能源汽車也將逐漸取代傳統(tǒng)燃油車，成為人們出行的首要選擇。并且鋰離子電池在高端電子領(lǐng)域的占比也變得越來越大，它被頻繁的應(yīng)用于各類高科技電子產(chǎn)品，可以說鋰離子電池已經(jīng)融入了人們的生活。隨著鋰離子電池的性能的提升，不僅可以帶動經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，同時也能促進(jìn)科技的進(jìn)步，讓人們過上更加低碳、高效、智能化的生活。圖SEQ圖\*ARABIC1.2新能源汽車[6]1.3工藝路線的選擇與論證1.3.1SiO/TiO2/CNT復(fù)合材料的主要生產(chǎn)工藝目前制備SiO/TiO2/CNT復(fù)合材料的方法主要有物理混合法、溶膠-凝膠法[7]、水熱法[8]、噴霧干燥法[9]、電化學(xué)合成法[10]、化學(xué)氣相沉積法[11]等。這些方法各有優(yōu)劣，但是總的來說，以物理混合法、溶膠-凝膠法和水熱法為主的制備方法是目前應(yīng)用最廣泛的。1.3.2SiO/TiO2/CNT復(fù)合材料的國內(nèi)外生產(chǎn)現(xiàn)狀從國內(nèi)的生產(chǎn)現(xiàn)狀來看，我國在氧化硅/二氧化鈦/碳納米管復(fù)合材料的生產(chǎn)方面已經(jīng)有了很大的進(jìn)步[12]。多家企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)在此領(lǐng)域開展了大量的研究和開發(fā)工作，使得我國在氧化硅/二氧化鈦/碳納米管復(fù)合材料的生產(chǎn)技術(shù)方面逐步走向世界先進(jìn)水平。例如，上海創(chuàng)凱化學(xué)股份有限公司開發(fā)的氧化硅/二氧化鈦/碳納米管復(fù)合材料已經(jīng)成功應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料[13]，并在國內(nèi)市場上得到了廣泛的應(yīng)用。同時，中科院化學(xué)所、哈工大材料科學(xué)與工程研究院等多家研究機(jī)構(gòu)也在氧化硅/二氧化鈦/碳納米管復(fù)合材料的生產(chǎn)方面開展了大量的研究，為我國的鋰離子電池負(fù)極材料生產(chǎn)提供了技術(shù)支持。從國外的生產(chǎn)現(xiàn)狀來看，氧化硅/二氧化鈦/碳納米管復(fù)合材料也在國際市場上得到了廣泛的應(yīng)用[14]。日本的旭硝子公司已經(jīng)推出了一系列氧化硅/二氧化鈦/碳納米管復(fù)合材料產(chǎn)品，其性能穩(wěn)定，具有很高的放電容量和循環(huán)性能，受到了國際市場的認(rèn)可。此外，美國、歐洲等發(fā)達(dá)國家也在氧化硅/二氧化鈦/碳納米管復(fù)合材料的生產(chǎn)方面取得了很大的進(jìn)展。例如，美國的AngstronMaterials公司和3M公司都在此領(lǐng)域開展了大量的研究和開發(fā)工作，取得了很好的成果。綜上所述，氧化硅/二氧化鈦/碳納米管復(fù)合材料已經(jīng)成為了鋰離子電池負(fù)極材料的重要代表之一。無論是在國內(nèi)還是國外，相關(guān)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)都在加緊研究和開發(fā)工作，推動這種材料的生產(chǎn)技術(shù)不斷向前發(fā)展。1.4工廠定位與選址1.4.1選址原因一個工廠的選址不僅需要考慮政治、經(jīng)濟(jì)因素，還要考慮環(huán)境保護(hù)等因素[15]。廠址的選擇不僅關(guān)系到工業(yè)布局的落實、投資地區(qū)的分配、生態(tài)環(huán)境的平衡，同時也影響著今后企業(yè)的發(fā)展，所以廠址選擇必須要根據(jù)國家建設(shè)的各項政策方針，進(jìn)行多方案比較論證，最后從中選擇最優(yōu)方案進(jìn)行建廠。1.4.2工廠選址為滿足上述要求，工廠選在貴州省貴陽市貴安新區(qū)高端產(chǎn)業(yè)園區(qū)，如圖所示：圖1.4工廠選址1.4.3選址理由（一）地勢方面貴安新區(qū)位于貴陽市和安順市的交界處，是黔中經(jīng)濟(jì)區(qū)的核心地帶，同時又是貴州省地勢最為平坦開闊、用地條件最好、開發(fā)建設(shè)成本較低的地點(diǎn)。（二）交通方面貴安新區(qū)的交通非常便捷。其中，滬昆高速、滬昆高鐵貫穿整個境內(nèi)。轄區(qū)骨干路線健全，貴陽與貴安之間互聯(lián)互通，30分鐘內(nèi)可到達(dá)龍洞堡國際機(jī)場、黃果樹支線機(jī)場、貴陽北站、貴陽東站。通過乘坐高鐵，到達(dá)貴州省周邊省會城市只需2到4小時，而抵達(dá)出海港口僅需要6小時。（三）市場優(yōu)勢方面貴安新區(qū)位于中國西南出海大通道，連接著成渝、長三角、珠三角和東盟自由貿(mào)易區(qū)，擁有廣闊的銷售市場，同時在貴安新區(qū)高端產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)也有鋰離子電池企業(yè)，可將生產(chǎn)的材料銷售給他們，從而降低運(yùn)輸成本。（四）基礎(chǔ)設(shè)施方面貴陽與貴安新區(qū)的產(chǎn)業(yè)園互建互營、交通互通互達(dá)、社會服務(wù)互認(rèn)共享。同時這里擁有北京師范大學(xué)貴安新區(qū)附屬學(xué)校、貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院貴安醫(yī)院、貴州理工學(xué)院等優(yōu)質(zhì)教育和醫(yī)療資源。并逐步建設(shè)貴安高鐵站、物流港等設(shè)施，在政務(wù)上實現(xiàn)“一網(wǎng)通辦、全域可辦、就近能辦”。（五）當(dāng)?shù)卣叻矫尜F州貴安新區(qū)是國務(wù)院2014年批準(zhǔn)設(shè)立的第八個國家級新區(qū)，全面享受省委省政府的支持，并有貴安新區(qū)高質(zhì)量發(fā)展八條支持政策、實施“強(qiáng)省會”五年行動十大類35項硬核政策、新時代西部大開發(fā)系列優(yōu)惠政策。例如在稅收方面，自2021年1月1日至2030年12月31日，對設(shè)立在西部地區(qū)的鼓勵類企業(yè)按16%的稅率征收企業(yè)所得稅。同時在能源方面，大型企業(yè)和大型及以上數(shù)據(jù)中心實行0.35元/千瓦時的電價政策。因此選擇此位置建設(shè)工廠。1.5年工日的制定與工作制度年工日是企業(yè)管理的一個重要指標(biāo)，它直接影響到企業(yè)的生產(chǎn)效率和工人的勞動強(qiáng)度。在本設(shè)計中，我們將制定一個合理的年工日制度，以保證生產(chǎn)效率和工人的勞動強(qiáng)度達(dá)到一個平衡點(diǎn)。首先，我們需要確定每天的工作時間和每周的工作天數(shù)。根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定，成年工人每天工作時間不得超過8小時，每周工作時間不得超過40小時。因此，我們將每天的工作時間定為8小時，每周工作天數(shù)定為5天。接下來，我們需要確定每年的工作日數(shù)。通常情況下，一年的總天數(shù)為365天，減去52個周末（每周2天）和10個法定假日，一年的工作日數(shù)為253天。但考慮到電池行業(yè)需要保證生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，我們將每年的工作日數(shù)定為300天。最后，我們需要制定一套科學(xué)合理的工作制度，以保證工人的身體健康和工作效率[16]。根據(jù)工藝流程的特點(diǎn)，我們將采用班組輪換制，每個班組輪換2天休息1天，保證工人有充足的休息時間，避免長期的連續(xù)工作對身體的不良影響。同時，我們將嚴(yán)格執(zhí)行國家的勞動保護(hù)法規(guī)，加強(qiáng)勞動保護(hù)措施，定期進(jìn)行職業(yè)健康檢查，確保工人的身體健康和安全。第二章工藝流程設(shè)計2.1氧化硅/二氧化鈦/碳納米管負(fù)極復(fù)合材料工藝制備圖2.1工藝流程圖2.2工藝流程工序流程的設(shè)計如圖2.2所示：圖2.2工序流程圖2.2.1預(yù)處理工序?qū)⒀趸?、二氧化鈦、碳納米管粉末與溶劑在超聲波助溶設(shè)備的幫助下進(jìn)行分散，制備成分散均勻、無明顯固液分離現(xiàn)象的分散液，之后再將制備好的原料分散液取樣送往檢測，看是否滿足工藝要求。在符合標(biāo)準(zhǔn)后，就可將原料分散液送往下一工序進(jìn)行處理。2.2.2混合工序?qū)⑸弦还ば蛩蛠淼娜N原料分散液按一定比例送入混合設(shè)備，通過該設(shè)備不斷對其進(jìn)行攪拌，同時還需要對其進(jìn)行加熱處理，讓氧化硅、二氧化鈦與碳納米管材料能夠均勻的進(jìn)行反應(yīng)，之后就可獲得氧化硅/二氧化鈦/碳納米管復(fù)合材料的漿液，同時也需對其進(jìn)行取樣檢測，經(jīng)檢驗合格后送往下一工序。在該工序中，按80r/min對其進(jìn)行攪拌，且在加熱時，溫度保持在80℃左右，并通過攪拌的時間來調(diào)節(jié)漿料的粒度。2.2.3分離工序?qū)⑸弦还ば蛩蛠淼难趸?二氧化鈦/碳納米管復(fù)合材料的漿料使用分離設(shè)備進(jìn)行分離，之后再將分離出來的材料送往下一工序。同時在該工序中分離出來的還有其廢液，需要對其進(jìn)行回收處理。2.2.4干燥工序經(jīng)分離后送來的的前驅(qū)體材料含水量約為10%左右，還不能對其進(jìn)行燒結(jié)處理，需要將其送往干燥設(shè)備進(jìn)行干燥，之后再將其送往下一階段。在該工序中干燥溫度設(shè)置在80℃。2.2.5煅燒工序?qū)⑸弦浑A段送來的氧化硅/二氧化鈦/碳納米管前驅(qū)體材料送往煅燒設(shè)備進(jìn)行煅燒，之后再將煅燒后獲得的氧化硅/二氧化鈦/碳納米管復(fù)合材料取樣送往檢測，經(jīng)檢測觀察該復(fù)合材料的晶粒尺寸、形狀與分布情況等在符合要求后，即可送入下一工序。2.2.6研磨粉篩工序經(jīng)過煅燒工序處理后獲得的復(fù)合材料還不能進(jìn)行出售處理，因為該材料顆粒與顆粒之間會出現(xiàn)成團(tuán)或成塊的現(xiàn)象，影響其性能，從而導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)下降，因此需要采用研磨設(shè)備來對煅燒后獲得的材料進(jìn)行研磨，制成符合工藝要求的粉體材料。同時在研磨過后還需對其進(jìn)行粉篩分類，之后再送往下一階段。2.2.7包裝工序?qū)⒀心シ酆Y好的氧化硅/二氧化鈦/碳納米管復(fù)合材料送往檢測，在達(dá)到生產(chǎn)工藝品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后，通過自動包裝機(jī)，將成品的氧化硅/二氧化鈦/碳納米管復(fù)合材料裝入包裝噸袋中，最后再將包裝完成的氧化硅/二氧化鈦/碳納米管復(fù)合材料進(jìn)行登記入庫。第3章工藝計算3.1物料衡算（1）在本設(shè)計中硅與氧化石墨烯按質(zhì)量比為9:1進(jìn)行混料；（2）根據(jù)冶金平衡計算法則，物料衡算是反映在生產(chǎn)工藝過程中，各個工序處理物料量的多少，是設(shè)計中進(jìn)行設(shè)備選型和技術(shù)的依據(jù)；（3）衡算基本原則：理論基礎(chǔ)：質(zhì)量守恒定律、化學(xué)計量關(guān)系。總原則：“收支平衡”即ΣG入=ΣG產(chǎn)+ΣG損式中：ΣG入——原料的進(jìn)料量；ΣG產(chǎn)——最終獲得的產(chǎn)品量；ΣG損——物料損失量。3.2損耗參數(shù)在新能源材料的生產(chǎn)制備中，原料的進(jìn)料量與出料量會有很大的差異，而這個差異是無法避免的，只能在各工序中去調(diào)整，盡量去減小這個損失。在本設(shè)計中，經(jīng)查閱相關(guān)資料，獲得各階段生產(chǎn)損耗參數(shù)如下所示：表3.1前驅(qū)體階段的損耗工序預(yù)處理混合分離干燥煅燒總損耗損耗/%0.10.5在將前驅(qū)體材料經(jīng)過熱處理之后，需要對其進(jìn)行研磨粉篩，最后再將其包裝，在該過程當(dāng)中的損耗如下：表3.2成品制備時的損耗工序研磨包裝總損耗損耗/%原料計算表3.3原料物料分子式相對分子質(zhì)量密度g/cm3級別含量氧化硅SiO462.13電池級0.99二氧化鈦TiO79.93.9-4.2電池級0.99碳納米管C12.010.01電池級0.99根據(jù)擬定生產(chǎn)工作300天，且機(jī)器24小時運(yùn)作，連續(xù)生產(chǎn)，可知：300×24=7200h，工作日產(chǎn)量為：5000÷300=16.67t。總流量：W=1×107÷7200=1388.89kg/h同時由此可知：所需原料量=所以生產(chǎn)成品為5000噸氧化硅/二氧化鈦/碳納米管復(fù)合材料，需要生產(chǎn)5000÷97.8%≈5113噸經(jīng)熱處理后但未進(jìn)行研磨粉篩的材料，同理可知需要原料為5113÷96.3%≈5310噸。3.4損耗計算在本次設(shè)計的制備工藝中，氧化硅:二氧化鈦：碳納米管=5:3：2（質(zhì)量比），則在原料中需：氧化硅的質(zhì)量為：5310×12二氧化鈦的質(zhì)量為：5310×310碳納米管的質(zhì)量為：5310×15所以需要氧化硅的質(zhì)量為：2655噸，二氧化鈦的質(zhì)量為：1593噸，碳納米管的質(zhì)量為：1062噸3.4.1物料損失（1）預(yù)處理工序氧化硅的損耗為：2655×0.1%≈2.655t；二氧化鈦的損耗為：1593×0.1%≈1.593t；碳納米管的損耗為:1062×0.1%≈1.062t；（2）混合工序氧化硅的損耗為：(2655?2.655)×0.5%≈13.262t；二氧化鈦的損耗為：(1593?1.593)×0.5%≈7.957t；碳納米管的損耗為:(1062?1.062)×0.5%≈5.305t；（3）分離工序氧化硅的損耗為：(2652.345?13.262)×1%≈26.391t；二氧化鈦的損耗為：(1591.407?7.957)×1%≈15.835t；碳納米管的損耗為：（1060.938?5.305）×1%≈10.556t；（4）干燥工序氧化硅的損耗為：(2639.083?26.391)×0.6%≈15.676t；二氧化鈦的損耗為：(1583.450?15.835)×0.6%≈9.406t；碳納米管的損耗為：(1055.633?10.556)×0.6%≈6.270t；（5）煅燒工序氧化硅的損耗為：(2612.692?15.676)×1.5%≈38.955t；二氧化鈦的損耗為：(1567.615?9.406)×1.5%≈23.373t；碳納米管的損耗為：(1045.077?6.270)×1.5%≈15.582t；（6）研磨工序進(jìn)入研磨工序時，氧化硅的質(zhì)量為：2558.061噸，二氧化鈦的質(zhì)量為：1534.836噸，碳納米管的質(zhì)量為：1023.225噸，則成品總質(zhì)量為：2558.061+1534.836+1023.225=5116.122t；氧化硅/二氧化鈦/碳納米管材料損耗為：5116.122×2%≈102.322t；（7）包裝工序氧化硅/二氧化鈦/碳納米管材料損耗：(5116.122?102.322)×0.2%≈10.028t。3.5設(shè)備計算3.5.1反應(yīng)釜需要混合的氧化硅、二氧化鈦和碳納米管的原料總量為5304.69t，每天所需要混合的原料為：5304.69噸÷300天=17.682噸，在實際的生產(chǎn)過程中，設(shè)備是不能在完全裝滿的情況下運(yùn)行的，通常所裝原料不能超過設(shè)備容積的2/3，本設(shè)計中，裝料按照容器容積的65%進(jìn)行裝料計算。本設(shè)計選用處理量為6噸的設(shè)備，每批次處理時常為4小時，則：每天處理量為：24h÷4=6次每天所需混合量為：17.682噸÷（6噸×65%）=4.53槽≈5槽所需的反應(yīng)釜臺數(shù)為：5÷6≈1臺，因為本生產(chǎn)為24小時連續(xù)生產(chǎn)，為了應(yīng)對設(shè)備突然發(fā)生故障而不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，設(shè)備應(yīng)預(yù)留1~2臺，則所需反應(yīng)釜為2臺。3.5.2煅燒爐全年所需要煅燒原料的總量為：氧化硅的質(zhì)量為2558.061噸、二氧化鈦的質(zhì)量為1534.836噸、碳納米管的質(zhì)量為1023.225噸，總計煅燒原料為5116.122噸，則：每天的煅燒進(jìn)量為：5116.122÷300≈17.054t；在實際的生產(chǎn)工藝過程中，煅燒設(shè)備是不能在完全裝滿物料的情況下運(yùn)行的，需要留有余量，通常裝料約占煅燒爐容積的70%，這時才可運(yùn)行。本設(shè)計選用處理量為3噸的設(shè)備，每批次處理7小時，則：每天可以煅燒的次數(shù)為：24h÷7h=3次；每次的煅燒量為：17.054÷(3×70%)≈8.121t；在實際生產(chǎn)過程中，設(shè)備數(shù)量應(yīng)預(yù)留1~2臺，則：煅燒爐的臺數(shù)為：17.054÷3×70%×3≈3臺，即3+2=5臺。3.5.3分離機(jī)全年所需分離的原料總量為：5304.69?5304.69×0.5%=5278.167t，則：每天需要分離的量為：5278.167÷300≈17.594t；同樣在實際的生產(chǎn)工藝過程中，分離機(jī)也是不能在完全裝滿物料的情況下運(yùn)行，通常裝料約占分離機(jī)容積的60%，本次設(shè)計選用處理量為4噸的設(shè)備，每批次處理3小時，則：每天可以分離的次數(shù)為：24÷3h=8次；每天需要分離的次數(shù)為：17.594÷(4×60%)≈7.33≈8次；在實際生產(chǎn)過程中，設(shè)備數(shù)量應(yīng)預(yù)留1~2臺，則：分離機(jī)臺數(shù)為：8÷8=1臺，即1+1=2臺。3.5.4干燥箱全年進(jìn)入干燥工序的氧化硅/二氧化鈦/碳納米管前驅(qū)體材料總量為：5278.166?5278.166×1%≈5225.384t,則：每天需要干燥的量為：5225.384÷300≈17.418t；本設(shè)計選用處理量為2噸的設(shè)備，每批次處理3小時：每天可以干燥的次數(shù)為：24÷3h=8次；每天所需干燥次數(shù)為：17.418÷2≈8.709≈9次；在實際生產(chǎn)過程中，設(shè)備數(shù)量應(yīng)預(yù)留1~2臺，則：所需干燥箱臺數(shù)為：9÷8≈2臺，即2+2=4臺。3.5.5研磨機(jī)全年進(jìn)入研磨工序的進(jìn)料總量為：5194.032?5194.032×1.5%≈5116.122t，則：每天研磨進(jìn)料量為：5116.122÷300≈17.054t；本設(shè)計選用處理量為3噸的設(shè)備，每批次處理3小時，則：每天可以研磨的次數(shù)為：24÷3h=8次；每天所需研磨次數(shù)為：17.054÷3≈5.685≈6次；在實際生產(chǎn)過程中，設(shè)備數(shù)量應(yīng)預(yù)留1~2臺，則：所以需要研磨機(jī)臺數(shù)為：6÷8≈0.75≈1臺，即1+1=2臺。3.5.6包裝機(jī)全年進(jìn)入包裝工序的進(jìn)料總量為：5013.8t，且所選設(shè)備產(chǎn)品規(guī)格為1噸每袋，選擇4臺，則：一天的產(chǎn)能為：(5013.8?10.028)÷300≈16.679t。第4章設(shè)備選型及計算4.1設(shè)備選型的原則（1）能夠滿足生產(chǎn)工藝需求；（2）設(shè)備要成熟且安全可靠；（3）在生產(chǎn)過程當(dāng)中，能夠充分的利用原料，減少原料的浪費(fèi)；（4）使用壽命要長；（5）操作系統(tǒng)要簡單，便于生產(chǎn)人員操作；（6）在價格適宜的前提下，盡量采用國產(chǎn)設(shè)備。4.2選用設(shè)備根據(jù)3.5設(shè)備計算部分，來對設(shè)備進(jìn)行選型。煅燒爐（如圖4.1）表4.1煅燒爐參數(shù)參數(shù)名稱電動臺車電阻爐型號RT2-120-6工作室尺寸3500×900×600生產(chǎn)能力3噸功率120KW參考價格500000元商家上海云宏電爐廠分離機(jī)（如圖4.1）表4.2分離機(jī)參數(shù)參數(shù)名稱分離機(jī)生產(chǎn)能力4噸材質(zhì)碳鋼裝置方式固定式功率3KW參考價格450000商家杭州旭源環(huán)保有限公司（a）（b）圖4.1（a）分離機(jī)、（b）煅燒爐干燥箱（如圖4.2）表4.3干燥箱參數(shù)參數(shù)名稱干燥箱工作方式連續(xù)烘盤尺寸460*640*45mm裝置方式固定式生產(chǎn)能力2噸功率15KW參考價格300000元商家常州市延隆干燥設(shè)備有限公司超聲波助溶器（如圖4.2）表4.4超聲波助溶器參數(shù)參數(shù)名稱超聲波助溶器型號KQ-2000VDB外形尺寸1000*700*800mm裝置方式移動式超聲頻率45/80/100KHz頻率轉(zhuǎn)換時間1-999S功率2KW參考價格600000元商家昆山舒美設(shè)備有限公司（a）（b）圖4.2（a）超聲波助溶器、（b）干燥箱研磨機(jī)（如圖4.3）表4.5研磨機(jī)參數(shù)參數(shù)名稱研磨機(jī)型號JC-200筒體轉(zhuǎn)速45r/min生產(chǎn)能力3噸功率7.5KW參考價格300000元商家萊州捷辰機(jī)械有限公司包裝機(jī)（如圖4.3）表4.6包裝機(jī)參數(shù)參數(shù)名稱包裝機(jī)型號DCS-1000自動化程度全自動外形尺寸2600*2600*3500mm包裝速度1袋/分鐘定量范圍500-2000Kg功率1.5KW參考價格500000元商家復(fù)糧包裝機(jī)械有限公司（a）（b）圖4.3（a）干球粉磨機(jī)、（b）噸袋包裝機(jī)其余設(shè)備表4.7其余設(shè)備設(shè)備名稱價格數(shù)量手動叉車55015裝料桶20030地磅電子秤8003電動叉車1600024.3反應(yīng)釜本設(shè)計要生產(chǎn)的產(chǎn)品為氧化硅/二氧化鈦的復(fù)合材料，在復(fù)合過程中，需要用到反應(yīng)釜來將兩種材料進(jìn)行混合攪拌，并且在攪拌過程中，為提高原料的利用率，我們選用邊加熱邊攪拌的自動攪拌加熱攪拌反應(yīng)釜該設(shè)備不僅爐型結(jié)構(gòu)簡單，而且可自動進(jìn)料出料，操作起來簡單快捷，同時該設(shè)備還具備高熱效率、良好的煅燒溫度均勻性等特點(diǎn)。4.4設(shè)備的設(shè)計4.4.1材料選擇根據(jù)工藝要求，設(shè)備的工作溫度為50℃，釜內(nèi)無腐蝕性材料，所以反應(yīng)釜的主體材料選擇碳素結(jié)構(gòu)鋼，焊接部位采用人工電焊，在焊接過程中，所采用的焊條、焊絲、焊劑等各種材料，均需要符合國家標(biāo)準(zhǔn)，在焊接完以后，還需要對設(shè)備進(jìn)行防水、防銹處理。4.4.2反應(yīng)釜筒體設(shè)計本設(shè)備采用碳素結(jié)構(gòu)鋼（Q235-A）作為反應(yīng)釜主體材料，筒體受內(nèi)壓取設(shè)計壓力為p=1.1pw=1.1×0.55=0.605MPa,設(shè)計溫度為80℃，雙面焊對接接頭，局部無損傷，所以取焊縫系數(shù)φ=0.85，取壁厚附加量中的鋼板厚度負(fù)偏差c1=0.8mm（則鋼板厚度應(yīng)在8~25mm范圍），單面腐蝕取腐蝕余量c2=2mm；內(nèi)筒壁厚計算如下：圓整至鋼板規(guī)格厚度并查閱封頭標(biāo)準(zhǔn)，選取內(nèi)筒的筒體和封頭壁厚均為tn=16mm。4.4.3筒體的直徑高度由設(shè)計任務(wù)可知設(shè)備容積V=3.25m3，對于固液相類型選取HDD將計算結(jié)果圓整至公稱直徑標(biāo)準(zhǔn)系列，選取筒體直徑Di查附錄，DN=1500mm時，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭曲面高度為h1=375mm，直邊高度h2=25mm，封頭容積Vh=0.486m3，內(nèi)表面積Fh=2.557m2；由手冊得，每米的筒體容積V1=1.767m3，表面積F1=4.71m2筒體的直徑和高度：H=筒體高度圓整為H=1600mm，于是H復(fù)核結(jié)果基本符合原定范圍。4.4.4選擇釜體法蘭根據(jù)筒體內(nèi)操作壓力、溫度（50℃）和直徑（Di=1500mm)，查表初選乙型平焊法蘭,法蘭材料為Q235-C(普通碳素結(jié)構(gòu)鋼),墊片選擇耐油石棉橡膠板，采用平面密封。4.4.5選擇攪拌器、攪拌軸及聯(lián)軸器根據(jù)工藝條件要求選攪拌器外徑1000mm，攪拌軸直徑d=60mm的平槳式直液攪拌器，查表得鋼的許用扭應(yīng)力為τ=30~40MPa，計算系數(shù)A=118~107d=根據(jù)軸上安裝零件及其他結(jié)構(gòu)上的要求計算所得的軸徑還需要適當(dāng)增大5%~10%，通常還需要增加2~4mm的腐蝕余量，d=38.6~42.6×105%~115%+2~4聯(lián)軸器選用C型凸緣聯(lián)軸器。4.4.6反應(yīng)釜設(shè)計參數(shù)除上述主要材料及其參數(shù)以外，還需要用到的材料及其參數(shù)如下表：表4.8反應(yīng)釜參數(shù)夾套內(nèi)徑夾套高度夾套材料夾套壁厚筒體封頭壁厚電機(jī)1600mm1196mm沸騰鋼Q235-A≤12mm16mmY132S表4.9反應(yīng)釜參數(shù)電機(jī)額定功率電機(jī)轉(zhuǎn)速支座總質(zhì)量手孔5.5KW1440(r/min）懸掛式10073.8KG水平吊蓋人孔表4.10反應(yīng)釜參數(shù)壓力容器視鏡溫度計長度攪拌軸轉(zhuǎn)速碳鋼帶頸視鏡1430mm40(r/min)4.5能量計算4.5.1干燥階段熱量計算干燥的主要目的是除去前驅(qū)體材料中較多的水份，干燥溫度為80℃，W蒸發(fā)水=100kg/h，W前驅(qū)體=833.34kg/h，水的Cpm=4.2kJ/（kg·K），前驅(qū)體的Cpm=0.683kJ/（kg·K），Q汽化=2188.65kJ，則：Q總=Q汽化+Q水+Q前驅(qū)體=2188.55+100×4.2×(80?25)+833.34×0.683×(80?25)≈56592.967kJ。4.5.2煅燒階段熱量計算設(shè)定煅燒溫度為：700℃，操作壓力為：1Mpa。通過查表[17]可知，前驅(qū)體材料在25℃時的C原料=0.683kJ/（kg·K）；當(dāng)溫度變?yōu)?00℃時，原料的比熱容數(shù)值變?yōu)镃原料=1.01kJ/（kg·K）。本階段原料的進(jìn)料量為5194.032噸，原料的出料量為5116.122噸。在預(yù)燒結(jié)處理過程中熱損失按1.5%計算，且25℃與700℃轉(zhuǎn)換為熱力學(xué)溫度分別為298.15k和973.15k，則有：ΣQ入=0.683×5194.032×104×298.15≈1.06×1010kJ；ΣQ出=1.01×5116.122×104×973.15≈5.18×1010kJ；ΣQ損=1.04×1010×1.5%=1.56×108kJ；則根據(jù)公式：ΣQ入=ΣQ出+ΣQ損+?Q所以?Q=?4.136×1010kJ，則可知在煅燒工序需要吸收4.136×1010kJ的熱量。4.6能耗表4.9主要設(shè)備能耗表序號設(shè)備名稱數(shù)量功率（KW）1煅燒爐51202分離機(jī)233干燥箱4154研磨機(jī)27.55包裝機(jī)41.56地磅電子秤30.0017超聲波助溶器22在本次設(shè)計中攪拌設(shè)備按設(shè)計要求向廠家進(jìn)行定制，且最終定制的加熱攪拌反應(yīng)釜功率大概為5.5kW，由于定制數(shù)量為2臺，與商家協(xié)商每臺價格為65萬元左右。主要設(shè)備的能耗計算：混合槽：5.5×24×2×300=79200kW·h；分離機(jī)：3×24×2×300=43200kW·h；干燥箱：15×24×4×300=432000kW·h；研磨機(jī)：7.5×24×2×300=108000kW·h；包裝機(jī)：1.5×24×4×300=43200kW·h；地磅電子秤：0.001×24×3×300=21.6kW·h；超聲波助溶器：2×24×2×300=28800kW·h；煅燒爐：120×24×5×300=4320000kW·h。則所有設(shè)備全年的總用電量為：79200+43200+432000+108000+43200+21.6+28800+4320000=5054421.6kW·h；由于本設(shè)計需要24小時連續(xù)，則需要購買照明設(shè)備，初步設(shè)計采購功率為30W的節(jié)能燈60個，功率200W的專用照明燈12個。同時節(jié)能燈需要每天工作12個小時，而專用照明燈則是需要每天工作16小時，則：節(jié)能燈一年的用電量為：0.03×12×60×300=6480kW·h；專用照明燈一年的用電量為：0.2×16×12×300=11520kW·h；所以全年能用電量為：5054421.6+6480+11520=5072421.6kW·h。第5章車間布置設(shè)計在進(jìn)行工藝生產(chǎn)設(shè)計時，除了需要考慮整個生產(chǎn)過程中的物料衡算、能量衡算、設(shè)備選型、耗電量計算等主要內(nèi)容以外，還需要具體對生產(chǎn)過程中的各生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行布置設(shè)計，這樣做的目的主要有幾個方面：一、優(yōu)異的車間布置設(shè)計方案可以提高各生產(chǎn)車間的運(yùn)行效率，從而使生產(chǎn)流水線高效的運(yùn)行；二、好的車間布置設(shè)計方案可以優(yōu)化整條生產(chǎn)線的安全措施，既能保障財產(chǎn)安全，又能保護(hù)生產(chǎn)工人的人身安全；三、優(yōu)秀的車間布置設(shè)計方案還可以規(guī)劃好整個生產(chǎn)廠房，合理的利用土地面積，從而節(jié)約建設(shè)成本。5.1車間布置設(shè)計的內(nèi)容和要點(diǎn)（1）廠房建設(shè)布置：廠房建設(shè)需要從生產(chǎn)規(guī)模、建廠地形等角度來綜合考慮。其中，在進(jìn)行生產(chǎn)規(guī)模討論后，可以確定整個生產(chǎn)廠房主體建筑的數(shù)量，如果需要進(jìn)行大規(guī)模集成式的生產(chǎn)，則整個生產(chǎn)廠房的建筑面積需求較大，而如果是進(jìn)行小規(guī)模分散式的生產(chǎn)，那么就要將廠房分散成許多個較小的單體建筑。（2）廠房平面布局：在進(jìn)行具體的生產(chǎn)廠房建設(shè)時，還要考慮生產(chǎn)廠房的平面布局。在工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)廠房常見的平面輪廓有U形、T形、L形等形式。其中，U形布局是生活中最常用的一種，它的長度、寬度的設(shè)計，需要根據(jù)生產(chǎn)廠房所在地的地形、生產(chǎn)設(shè)備的大小、生產(chǎn)工藝的要求和生產(chǎn)規(guī)模的大小來決定。通常情況下，生產(chǎn)廠房會有長達(dá)數(shù)十米，乃至數(shù)千米的規(guī)模。（3）廠房垂直設(shè)計：在進(jìn)行廠房的平面布局設(shè)計之后，還需要進(jìn)行生產(chǎn)廠房的垂直布局設(shè)計，這方面一般需要考慮兩個因素，即廠房的層數(shù)和廠房的高度。在工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)廠房的高度主要是根據(jù)生產(chǎn)線的三廢處理、生產(chǎn)過程中的通風(fēng)散熱以及光照等方面的因素來設(shè)計，而廠房層數(shù)則根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的高度、生產(chǎn)線的生產(chǎn)工段布置、檢修維護(hù)等原因進(jìn)行設(shè)計。（4）設(shè)備位置設(shè)計：生產(chǎn)設(shè)備的布置設(shè)計主要有：滿足生產(chǎn)流程的要求、方便生產(chǎn)操作、易于拆解安裝、方便檢修維護(hù)、具體生產(chǎn)過程中的安全保障、留有足夠的升級改造空間等多個條件。經(jīng)過多方面的考慮，本設(shè)計的廠房選用單層U型設(shè)計，以節(jié)省土地資源。第6章三廢處理及環(huán)境安全6.1環(huán)境保護(hù)在社會發(fā)展過程中，人們對環(huán)境保護(hù)方面一直都是非常重視的，時刻保持人與自然和諧統(tǒng)一發(fā)展，因此不能追求一時的經(jīng)濟(jì)利益而忽視掉了對環(huán)境的保護(hù)，也不能走一邊發(fā)展一邊治理的老套路。更何況是在這個以綠色和平發(fā)展為主題的時代，人們保護(hù)環(huán)境的意識越來越強(qiáng)，一個不注重綠色發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的企業(yè)是會被時代發(fā)展潮流所淘汰的。同時作為生產(chǎn)新能源儲蓄裝置—鋰離子電池負(fù)極材料的企業(yè)，更應(yīng)該跟上時代發(fā)展的步伐，不要讓自己掉隊，在“碳達(dá)峰、碳中和”的發(fā)展浪潮中，向著綠色經(jīng)濟(jì)和低碳環(huán)保的方向去深入發(fā)展。6.2三廢處理三廢[18]指的是：廢液、廢氣、廢渣。這些廢棄物主要是來源于工藝生產(chǎn)，而在化學(xué)工藝生產(chǎn)中的廢棄物是含有多種有毒、有害的物質(zhì)，倘若不進(jìn)行合理的處理，沒有達(dá)到國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排放，將會對環(huán)境造成污染，損壞生態(tài)平衡，最終影響人類自身的生產(chǎn)活動，使人們的生命安全受到威脅。所以必須要進(jìn)行三廢處理，這樣不僅保護(hù)了環(huán)境，也是保護(hù)了我們自己。6.2.1廢氣在生產(chǎn)工藝過程當(dāng)中，廢氣的處理是一項非常重要環(huán)保指標(biāo)，在本設(shè)計中產(chǎn)生的廢氣主要有：在煅燒時，會排放多余的氮?dú)夂彤a(chǎn)生的二氧化碳等氣體。本設(shè)計中采用一臺大型廢氣處理設(shè)備進(jìn)行處理，具體處理原理是使用吸附、冷凝等方法。6.2.2廢液在本設(shè)計中，主要廢液有：預(yù)處理階段產(chǎn)生的廢液、分離階段產(chǎn)生的廢液以及生活日常用水產(chǎn)生的廢液。廢液一般分為廢水和廢棄化學(xué)溶液，對于廢液的處理，如果是廢水的話，可以采用吸附、沉淀等方式處理后，既可以進(jìn)行回收循環(huán)利用，又可無污染的排入到自然環(huán)境中。而對于含有化學(xué)物質(zhì)的廢液，本設(shè)計通過集中收集起來，之后定時運(yùn)往專業(yè)的回收部門處理，回收里面有用的物質(zhì)。6.2.3廢渣本設(shè)計中廢渣主要來源于生產(chǎn)車間，對于固體廢渣的處理，則是分為三個方面：一方面是將還有利用價值的廢渣進(jìn)行回收，投入二次生產(chǎn)中，節(jié)約生產(chǎn)成本；另一方面則是將無循環(huán)利用價值的廢渣進(jìn)行稀釋、酸堿中和、氧化還原等方法進(jìn)行無污染處理后排入自然環(huán)境中；再者既無回收利用價值，又無法自行進(jìn)行簡單處理的，需要進(jìn)行登記，然后送往專業(yè)的回收處理中心。6.3其它污染處理在工業(yè)生產(chǎn)工藝過程當(dāng)中，除了會產(chǎn)生三廢之外，還會產(chǎn)生其他的污染，例如：噪聲污染、光污染等。對于這些污染的處理，可以采取專門的方式來進(jìn)行。如為了降低噪聲污染，可以在廠房周圍安裝隔音幕墻、隔音版等；而為了減少光污染可通過減少使用反光玻璃，或者使用不反光的玻璃等措施來進(jìn)行處理。第7章技術(shù)經(jīng)濟(jì)7.1技術(shù)經(jīng)濟(jì)的目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)是通過制定多個方案，然后再進(jìn)行比較，并從中選取一個在技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上有利、且對生態(tài)環(huán)境友好、符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的最優(yōu)方案，也是現(xiàn)代工程項目管理的重要手段之一。一個項目是否能夠合理運(yùn)營，可通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)理論和方法進(jìn)行定性、定量的去分析，最終以此為依據(jù)，對該項目進(jìn)行綜合性的論證與評價。7.2投產(chǎn)成本7.2.1原料支出原材料的采購價格：總價=所需原料量×原料單價，則：氧化硅價格為：2655×150000=39825萬元；二氧化鈦價格為：1593×320000=50976萬元；碳納米管價格為：1062×180000=19116萬元；表7.1原料采購原料年所需總量（t）單價（元/噸）總價（萬元）氧化硅265515000039825二氧化鈦159311000017523碳納米管106218000019116所以總的原材料采購價為：39825+17523+19116=76464萬元。7.2.2電費(fèi)花銷根據(jù)廠址選擇在貴安新區(qū)高端產(chǎn)業(yè)園區(qū)，大型企業(yè)和大型及以上數(shù)據(jù)中心實行0.35元/千瓦時的電價政策。所以，根據(jù)工藝生產(chǎn)5000噸氧化硅/二氧化鈦/碳納米管復(fù)合材料消耗的電能為：5072421.6kW·h。則生產(chǎn)5000噸氧化硅/二氧化鈦/碳納米管復(fù)合材料所用電費(fèi)為：全年用電總量×用電價格=5072421.6×0.350≈177.535萬元。7.2.3設(shè)備支出表7.2設(shè)備采購序號設(shè)備名稱單價（萬元）數(shù)量總價（萬元）1反應(yīng)釜6521302分離機(jī)452903干燥箱3041204超聲波助溶器6021205煅燒爐5052506研磨機(jī)302607包裝機(jī)5042008地磅電子秤0.0830.249手動叉車0.055150.82510儲料桶0.02300.611電動叉車1.623.2設(shè)備總成本：130+90+120+120+250+60+200+0.24+0.825+0.6+3.2=974.865萬元。7.2.4人工支出在員工招聘上有如下安排：廠區(qū)負(fù)責(zé)人1名，車間主任2名，車間主管3名，文員8名。而技術(shù)工人總共需要66人，同時還需質(zhì)檢員14名。其余人員：設(shè)備維修工8名；叉車駕駛員2名；倉庫保管員2名；安保人員10名等。表7.3員工工資表職務(wù)人數(shù)工資（元/月）工廠負(fù)責(zé)人118000車間主任212000車間主管310000生產(chǎn)技術(shù)人員665000質(zhì)檢員145000文員85000設(shè)備維修工87500叉車駕駛員28000倉庫管理員24000安保人員104000總計116636000全年員工工資支出為：636000×12=763.2萬元。根據(jù)五險一金繳費(fèi)比例，計算出一年所需繳納五險一金費(fèi)用。表7.4五險一金繳費(fèi)比例明細(xì)繳納項目個人繳費(fèi)比例%單位繳費(fèi)比例%養(yǎng)老保險8%20%醫(yī)療保險2%8%失業(yè)保險0.5%1.5%工傷保險無0.8%生育保險無0.8%公積金12%12%所以為員工繳納一年五險一金金額為：工資×(20%+8%+1.5%+0.8%+0.8%+12%)×12表7.5員工五險一金繳納表職務(wù)人數(shù)繳納金額（元/年）工廠負(fù)責(zé)人193096車間主任2124128車間主管3155160生產(chǎn)技術(shù)人員661706760質(zhì)檢員14362040文員8206880設(shè)備維修工8310320叉車駕駛員282752倉庫管理員241376安保人員10206880總計1163289392在法定節(jié)假日期間員工福利支出額外費(fèi)用：40萬元。所以人工支出費(fèi)用為：763.2+328.94+40=1132.14萬元。7.3產(chǎn)品銷售收入通過考察市場，并結(jié)合本設(shè)計購入原材料價格，最終擬定氧化硅/二氧化鈦/碳納米管產(chǎn)品的出售價格為200000元/噸，則年銷售收入為：年銷售收入=商品價單價×銷售量=20×5000=100000萬元。7.4稅務(wù)計算由于本設(shè)計的生產(chǎn)廠址選擇在貴陽市貴安新區(qū)，通過查詢相關(guān)資料得知該地區(qū)：增值稅率為16%、城市維護(hù)建設(shè)稅為7%、教育費(fèi)附加為3%，則：增值稅應(yīng)納稅額=當(dāng)期銷項稅額?當(dāng)期進(jìn)項稅額，且：當(dāng)期銷項稅額=當(dāng)期進(jìn)項稅額=外購產(chǎn)品含稅成本1+增值稅率教育費(fèi)附加=增值稅額×3%；城市維護(hù)建設(shè)稅=增值稅×7%。銷售稅及附加=教育費(fèi)附加+城市維護(hù)建設(shè)稅。所以根據(jù)以上幾個公式，再結(jié)合產(chǎn)品一年銷售收入100000萬元和外購產(chǎn)品含稅成本（原料費(fèi)用）76464萬元得到各項稅額的具體數(shù)值為：當(dāng)期銷項稅額=100000當(dāng)期進(jìn)項稅額=76464增值稅=13793.103?10546.759=3246.344萬元；教育費(fèi)附加=3246.344×3%≈97.390萬元；城市維護(hù)建設(shè)稅=3246.344×7%≈227.244萬元；銷售稅及附加=97.390+227.244=324.634萬元；所以需繳納的總稅務(wù)額為：增值稅+銷售稅附加=3570.978萬元。7.5工程項目總投資表7.6總生產(chǎn)成本及年納稅額統(tǒng)計名稱金額/萬元外購含稅成本76464設(shè)備費(fèi)用974.865電費(fèi)支出177.535人工支出1132.14其它費(fèi)用300投產(chǎn)成本總計79048.54年納稅額3570.978其它費(fèi)用包括：運(yùn)輸、三廢處理費(fèi)用等。根據(jù)設(shè)備采購價為974.865萬元，估算固定資產(chǎn)總投資為：固定資產(chǎn)=[K設(shè)備(1+R1+R2+R3+R4)]×1.15上式中：K設(shè)備——設(shè)備投資額，可為設(shè)備采購價的1.2倍；R1——建筑工程費(fèi)用系數(shù)，此處取0.72；R2——安裝工程費(fèi)用系數(shù)，此處取0.15；R3——工藝管路費(fèi)用系數(shù)，此處取0.35；R4——其他費(fèi)用系數(shù)，此處取0.37。所以固定資產(chǎn)=[974.865×1.2×(1+0.72+0.15+0.35+0.37)]×1.15≈3484.362萬元。本設(shè)計采用年數(shù)總和法來對固定資產(chǎn)進(jìn)行折舊，假設(shè)設(shè)備的使用年限為10年，殘值為650萬元，則：年折舊率=×100%=nn(n+1)2其中n為使用年限，所以年折舊率約為18%，則：年折舊額=(固定資產(chǎn)?凈殘值)×年折舊率=2834.362×18%≈510.185萬元。建設(shè)期利息為固定資產(chǎn)的80%，則：建設(shè)期利息=3484.362×0.8≈2787.490萬元查閱相關(guān)資料，本設(shè)計的固定資產(chǎn)投資流動率初定為15%，則：流動資金=固定資產(chǎn)投資流動資金率×固定資產(chǎn)=0.15×3484.362≈522.654萬元；項目總投資=固定資產(chǎn)+建設(shè)期利息+流動資金=6794.506萬元。7.6設(shè)計項目的財務(wù)評估7.6.1銷售凈利潤通過查閱相關(guān)資料可知：年銷售凈利潤=稅前利潤?所得稅=銷售收入?營業(yè)支出?所得稅，其中，銷售收入是指一年產(chǎn)品售賣所得的資金，在本設(shè)計中為100000萬元，營業(yè)支出則是一年維持生產(chǎn)所需的全部支出（投產(chǎn)成本?設(shè)備費(fèi)用），在本設(shè)計中為78073.675萬元，所得稅則指的是生產(chǎn)企業(yè)每年的納稅額，本設(shè)計中為3570.978萬元，則：年銷售凈利潤=銷售收入?營業(yè)支出?所得稅=100000?78073.675?3570.978=18355.347萬元7.6.2銷售利潤率由相關(guān)資料得知：銷售利潤率=×100%而在本設(shè)計中，年銷售利潤總額=銷售收入?營業(yè)支出=100000?78073.675=21926.325萬元，所以計算結(jié)果如下：銷售利潤率=×100%≈21.92%7.6.3靜態(tài)投資回收期本設(shè)計項目投資是在初期一次性投入，次年產(chǎn)生收益，所以靜態(tài)投資回收期按年為計算單位的公式可用：T=I÷NB，式中：T——靜態(tài)投資回收期；I——總投資，總投資=項目總投資+營業(yè)支出，在本設(shè)計中數(shù)值為84868.181萬元；NB——年凈利潤，在本設(shè)計中數(shù)值為18355.347萬元。所以靜態(tài)投資回收期最終為：T=(I÷NB)=(84868.181÷18355.347)≈4.62≈5年7.6.4動態(tài)投資回收期查詢相關(guān)資料得動態(tài)投資回收期的計算公式為：Tp=上式中：Tp——動態(tài)投資回收期；I——總投資，本設(shè)計中數(shù)值為848