工業(yè)硅工藝流程

1、.1項目主要建設(shè)內(nèi)容主要建設(shè)內(nèi)容為：建設(shè)生產(chǎn)廠房8000平方米，供水系統(tǒng)、環(huán)保系統(tǒng)等配套設(shè)施用房10000平方米，廠區(qū)道路及停車場等4800平方米，廠區(qū)綠化3400平方米。購置和制作生產(chǎn)所需的冶煉爐、精煉爐、除塵系統(tǒng)等生產(chǎn)設(shè)備326臺（套），監(jiān)測、化驗及其他設(shè)備9臺套。年產(chǎn)高純工業(yè)硅5萬噸，其中：1101級高純工業(yè)硅4萬噸，3N級高純工業(yè)硅6000噸，4N級高純工業(yè)硅4000噸。1、產(chǎn)品方案目前，國內(nèi)外工業(yè)硅市場1101級以下（不包括1101級）產(chǎn)品基本處于供大于求的狀況，且短時期內(nèi)不會有很大變化。結(jié)合全油焦生產(chǎn)工藝產(chǎn)品產(chǎn)出比例，本項目產(chǎn)品方案為：年產(chǎn)高純工業(yè)硅5萬噸，其中：1101級高純工業(yè)

2、硅4萬噸，3N級高純工業(yè)硅6000噸，4N級高純工業(yè)硅4000噸。2、技術(shù)方案1）國內(nèi)外現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展趨勢冶金級工業(yè)硅由于生產(chǎn)技術(shù)簡單，全世界生產(chǎn)企業(yè)眾多，產(chǎn)量較大，供需基本保持平衡，且耗能高、附加值低，屬國家限制類行業(yè)。目前國外有工業(yè)硅生產(chǎn)廠家30多家，主要集中在美國、巴西和挪威三國，占世界生產(chǎn)能力的65%，最大生產(chǎn)廠家主要有挪威的?？?、巴西的萊阿沙、美國的全球冶金，電爐變壓器容量大多在10000KVA60000KVA，通用爐型為30000KVA，小于10000KVA的電爐基本停用。其發(fā)展趨勢是礦熱爐大容量化，由敞開式的固定爐體向旋轉(zhuǎn)、封閉爐體發(fā)展，自焙電極的應(yīng)用、爐氣凈化處理、新型還原劑的

3、開發(fā)與應(yīng)用、爐外精煉技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用、生產(chǎn)過程中的計算機管理和控制。其特點是電爐容量大、勞動生產(chǎn)率高、單位產(chǎn)品投資少、有利于機械化、自動化生產(chǎn)和控制環(huán)境污染。我國工業(yè)硅生產(chǎn)起步于上世紀的50年代，目前仍在生產(chǎn)的廠家約有300多家，電爐400多臺，產(chǎn)能約為90120萬噸/年，產(chǎn)量約為7090萬噸。且大部分分布在福建和云、貴、川等小水電資源豐富的地區(qū)，受季節(jié)性影響較大。其突出特點是電爐容量小、臺數(shù)多，廠家多而分散，操作機械化水平低、勞動生產(chǎn)率低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)，化學(xué)級工業(yè)硅產(chǎn)量低（不到產(chǎn)量的1/8），且能源消耗、原材料消耗和生產(chǎn)成本偏高（行業(yè)內(nèi)稱為“三高”）。從電爐變壓器容量看，我國以3200Kva

4、至6300kVA的電爐為主要爐型，2006年國內(nèi)已建成的10000kVA工業(yè)硅電爐僅有9座，25500kVA工業(yè)硅電爐僅有3座，平均爐容為2500KVA。從爐型看，我國工業(yè)硅生產(chǎn)企業(yè)大多采用敞開式固定爐體。因而我國工業(yè)硅發(fā)展受到產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、技術(shù)落后、能耗高、自動化控制技術(shù)不成熟、還原劑開發(fā)落后、產(chǎn)品品質(zhì)普遍偏低等因素的制約。近年來，經(jīng)過部分廠家對工業(yè)硅的新工藝、新技術(shù)消化吸收和試驗總結(jié)，在技術(shù)上已經(jīng)取得了重大突破。如無木炭全油焦生產(chǎn)工藝，碳素電極生產(chǎn)新工藝和冶煉設(shè)備的低頻電源、二次低壓補償、復(fù)合板水冷銅瓦、電機調(diào)節(jié)器、大截面水冷電纜、旋轉(zhuǎn)爐體和低熱輻射砌爐方法等新技術(shù)設(shè)備朝著高效節(jié)能和容量

5、的大型化、控制的自動化、管理的現(xiàn)代化發(fā)展。在產(chǎn)品品位上，采用行之有效的工藝技術(shù)將逐步減少低附加值產(chǎn)品生產(chǎn)，提高產(chǎn)品等級，生產(chǎn)化學(xué)級及高純工業(yè)硅。2）生產(chǎn)方法高純工業(yè)硅系連續(xù)作業(yè)過程，無論是國內(nèi)還是國外都用碳熱法，即以硅石和碳質(zhì)還原劑為原料，在埋弧電爐中由電熱法冶煉生產(chǎn)的。工業(yè)硅冶煉化學(xué)反應(yīng)比較復(fù)雜，但最基本的反應(yīng)是：SiO2+2CSi+2C0生產(chǎn)方法的區(qū)別主要在碳質(zhì)還原劑、碳質(zhì)電極和爐型的選擇上。近年來，經(jīng)過國內(nèi)部分廠家對工業(yè)硅的新工藝、新技術(shù)消化吸收和試驗總結(jié)，在技術(shù)上已經(jīng)取得了重大突破。如無木炭全油焦生產(chǎn)工藝，碳素電極生產(chǎn)新工藝和冶煉設(shè)備的低頻電源、二次低壓補償、復(fù)合板水冷銅瓦、電機調(diào)節(jié)器

6、、大截面水冷電纜、旋轉(zhuǎn)爐體和低熱輻射砌爐方法等新技術(shù)、新設(shè)備，工業(yè)硅生產(chǎn)朝著容量的大型化、控制的自動化、管理的現(xiàn)代化發(fā)展。本項目采用“全油焦”生產(chǎn)方法。即冶煉用還原劑全部由石油焦，而不用木炭、焦炭或煤。其原料路線具體是：將硅石從公司礦山運回后，通過人工挑選，再將合格硅石用水清洗除去泥土等雜質(zhì)，再用破碎機破碎至20100mm,然后篩分，再水洗除去碎石、石粉等，經(jīng)稱量后與石油焦按照一定比例混勻，將混勻后的合格料送至冶煉爐進行冶煉除雜，生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。3）技術(shù)來源及特點商南中劍公司是國內(nèi)第一家用“全油焦”生產(chǎn)工業(yè)硅的企業(yè)，自主研發(fā)的“全油焦”生產(chǎn)方法和工藝，屬國內(nèi)首創(chuàng)，完全具有自主知識產(chǎn)權(quán)，在國內(nèi)同

7、行業(yè)中處于領(lǐng)先地位。已得到陜西省發(fā)展和改革委員會陜發(fā)改產(chǎn)業(yè)函200662號文確認，符合經(jīng)國務(wù)院批準國家發(fā)改委2005年12月2日發(fā)布的第40號公告產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2005年本），屬國家鼓勵發(fā)展的產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品經(jīng)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局國家進出口商品檢驗局認證實驗室天津地質(zhì)研究院地質(zhì)礦產(chǎn)測試中心檢測，純度達到99.99%（4N級）。利用該方法和工藝生產(chǎn)的高純工業(yè)硅產(chǎn)品，不僅質(zhì)量穩(wěn)定，達到“2202級”、“1101級”和“3N”、“4N”以上高規(guī)格的國際標準，而且降低了產(chǎn)品的能耗。更為重要的是全部用石油焦替代木炭作為還原劑從根本上解決了企業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境建設(shè)中“嚴禁伐木燒炭”之間的突出矛盾，

8、既保證了企業(yè)生產(chǎn)所需的原料，又有效的保護了自然生態(tài)環(huán)境，從根本上解決了企業(yè)長期發(fā)展的戰(zhàn)略問題?！叭徒埂鄙a(chǎn)方法和工藝具有以下特點：一是配方科學(xué)，確保固定碳含量高且穩(wěn)定，使石油焦中的C和硅石中的SiO2最大限度的發(fā)生氧化、還原反應(yīng)，破環(huán)和降低碳化硅的形成和一氧化硅的排放，從而提高了產(chǎn)品產(chǎn)量、保證了質(zhì)量的穩(wěn)定性。二是采用和掌握了低電流高電壓操作技術(shù)，不但降低了無功功率，使有功功率提高了10%，最大限度地發(fā)揮了電爐的功率因素，溫度高、化料快，使每噸產(chǎn)品電耗由14000度降低到12000度，而且使電極消耗由原來的130Kg/t降低到100Kg/to三是采用空心電極、加厚爐壁，由電極頂部在冶煉的同時用

9、自制的特殊設(shè)備在保持高溫的同時加入氧氣等氣體，在爐內(nèi)直接精煉，使產(chǎn)品一步達到99.9%（3N）以上級別。四是采用特殊的爐外精煉方法，使硅水中的鐵、鋁、鈣等除雜率分別提高到20%、40%、75%以上，保證了高等級硅的產(chǎn)出率，每爐4N產(chǎn)品的比例為40%以上，剩余產(chǎn)品硅含量均在99.7%以上，所有產(chǎn)品均達到國際標準以上。該項目所用的全油焦高純工業(yè)硅生產(chǎn)技術(shù)，是對我國工業(yè)硅生產(chǎn)技術(shù)在生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)的創(chuàng)新，填補了國內(nèi)空白，有利于我國產(chǎn)出物（噸）投入物料硅石（噸）石油焦（噸）石墨電極（噸）電（萬度）水（噸）1101#2.081.080.071173N級0.250.220.010.234N級0.17合計2.51

10、.30.081.220硅太陽能電池行業(yè)的整體提升。4）工藝流程有機硅行業(yè)及多晶工藝流程簡述：該項目采用的工藝技術(shù)路線是：首先將合格硅石用水清洗除去泥土等雜質(zhì)，經(jīng)破碎機破碎至20100mm，然后篩分，再水洗除去碎石、石粉等，經(jīng)稱量后與石油焦按照一定比例混勻，將混勻后的合格料送至冶煉爐進行冶煉除雜，硅液形成后通入空氣增加透氣性以進一步除雜，一部分硅液冷卻后直接產(chǎn)出1101#及3N產(chǎn)品，一部分硅液送至特制硅包通氧進行精煉，精煉后的硅液在送入精煉爐進一步精煉、加氧增壓分離除雜，冷卻后產(chǎn)出4N級高純工業(yè)硅產(chǎn)品，經(jīng)精選、清洗，最后破錠包裝入庫。精煉工藝：為使精煉過程順利完成，本工藝采用氧氣和空氣混和底吹的方式，底吹氧的透氣磚安裝在包底中，透氣磚內(nèi)有較多的細銅管，氧氣和空氣從細銅管中吹向硅熔液實施精煉，空氣在吹氧結(jié)束后亦通過透氣磚向硅熔液中形成正壓。精煉過程需要攪拌，攪拌采用壓縮空氣攪拌，其目的是為了改善渣金屬元素相反應(yīng)的動力學(xué)條件，加速造渣，盡快脫除雜質(zhì)，減少熱損失和硅液粘包。工藝簡述：從氧氣站和空壓站輸送來的氧氣和壓縮空氣經(jīng)計量由耐熱橡膠管輸人硅包底部散氣磚中與剛出爐的硅液進行反應(yīng)，脫除雜質(zhì)Ca和Al。在出爐前2-3min,先向包底通人壓縮空氣，以防止硅