工业硅

工业硅是指在工业生产中有广泛用途的硅产品的统称。 包括：硅铁、金属硅、硅锰、硅铝、钡锰钛铁、硅锰钒铁、硅铝钡铁、硅铝铁、硅钙、硅钢板、铝硅合金、镍铬镍硅热电偶丝、锰硅合金、稀土硅钙钡、硅钙合金、硅钡合金、硅铬合金、镁硅合金、锗硅合金、硅钴、硅青铜、铁硅合金、锌硅合金、硅钛铁合金、镍硅合金、铝镁、硅合金、铜硅合金等等 工业硅冶炼的原料 冶炼工业硅的原料主要有硅石、碳质还原剂。由于对工业硅中铝、钙、铁含量限制严格，对原料的要求也特别严格。 硅石中SiO299.0%，Al2O30.3%，Fe2O30.15%，CaO0.2%，MgO0.15%；粒度为1580mm。 选择碳质还原剂的原则是：固定碳高，灰分低，化学活性好。通常是采用低灰分的石油焦或沥青焦作还原剂。但是，由于这两种焦炭电阻率小，反应能力差，因而必须配用灰分低，电阻率大和反应能力强的木炭（或木块）代替部分石油焦。为使炉料烧结，还应配入部分低灰分烟煤。必须指出，过多或全部用木炭，不但会提高产品成本，而且还会使炉况紊乱，如因料面烧结差而引起刺火塌料、难以形成高温反应区、炉底易开成SiC层、出铁困难等。不能，自己看看吧。金属硅的附加产品:包括硅微粉,边皮硅，黑皮硅，金属硅渣等。其中硅微粉也称硅粉、微硅粉或硅灰，它广泛应用于耐火材料和混凝土行业 金属硅的用途：金属硅（Si）是工业提纯的单质硅，主要用于生产有机硅、制取高纯度的半导体材料以及配制有特殊用途的合金等。 （1）生产硅橡胶、硅树脂、硅油等有机硅 硅橡胶弹性好，耐高温，用于制作医疗用品、耐高温垫圈等。 硅树脂用于生产绝缘漆、高温涂料等。 硅油是一种油状物，其粘度受温度的影响很小，用于生产高级润滑剂、上光剂、流体弹簧、介电液体等，还可加工成无色透明的液体，作为高级防水剂喷涂在建筑物表面。 （2）制造高纯半导体 现代化大型集成电路几乎都是用高纯度金属硅制成的，而且高纯度金属硅还是生产光纤的主要原料，可以说金属硅已成为信息时代的基础支柱产业。 （3）配制合金 硅铝合金是用量最大的硅合金。硅铝合金是一种强复合脱氧剂，在炼钢过程中代替纯铝可提高脱氧剂利用率，并可净化钢液，提高钢材质量。硅铝合金密度小，热膨胀系数低，铸造性能和抗磨性能好，用其铸造的合金铸件具有很高的抗击冲击能力和很好的高压致密性，可大大提高使用寿命，常用其生产航天飞行器和汽车零部件。 硅铜合金具有良好的焊接性能，且在受到冲击时不易产生火花，具有防爆功能，可用于制作储罐。 钢中加入硅制成硅钢片，能大大改善钢的导磁性，降低磁滞和涡流损失，可用其制造变压器和电机的铁芯，提高变压器和电机的性能。随着科学技术的发展，金属硅的应用领域还将进一步扩大金属硅的主要产区:金属硅主要分布在西南地区的云南，四川，贵州，广西，华中的湖南，湖北，华东的福建地区，东北地区主要是黑龙江的黑河，临江地带，吉林和辽宁，内蒙古，其中陕西青海等地也有厂家生产。而且，由于纯度往往不够玻璃的要求，所以也不能年产5万吨高纯工业硅项目投资吉林2011年-03月-18日来源: 吉林省政府网字体显示：大 中 小 1 项目简介1.1 项目背景1.1.1项目提出背景工业硅又称金属硅，是指以含二氧化硅为主的硅矿石和碳质还原剂等为原料，经过高温熔炼制成的含硅量9899.9%以上的产品。工业硅是信息、新能源、新材料产业最基础的功能性材料，是硅产品产业链中的一个极为重要的上游产品。以其为基础衍生的工业产品，品种繁多，涉及的领域广泛，被誉为“魔术金属”、“工业味精”，其主要应用领域有四方面：一是用作冶炼铝材和钢材的添加剂。二是用于合成各种有机硅材料。三是经提纯后生成电子级高纯工业硅和太阳能级高纯工业硅。四是用于制造半导体硅、硅陶瓷、碳化硅、氮化硅等新材料。以工业硅为起点的产业链不但数量多、关联产业众多，而且链环长，层次高，科技含量大，是我国经济结构调整的主导方向之一。高纯工业硅是工业硅中的高档产品，被誉为现代工业中的“大米”、光伏产业的“粮食”，是信息产业和新能源产业最基础的原材料，是半导体工业、电子信息产业、太阳能光伏电池产业的最主要、最基础的功能性材料。生产高纯工业硅的主要原材料是硅石，珲春市及周边俄罗斯、朝鲜硅石资源丰富，品位高。为了合理有效开发利用优势资源，根据市场需求，拟引进资金和技术，建设高纯工业硅项目。1.1.2市场前景1、国际市场工业硅消费主要在4个领域：铝业占工业硅消费50%；钢铁业占工业硅消费15%；有机硅占工业硅消费30%；光伏电子产业占工业硅消费5%。目前，国际工业硅市场供需保持相对平衡，供需差量在较小的幅度内不断变化。世界的工业硅材料工业生产高度集中，目前国外有工业硅生产厂家34个，主要集中美国、巴西和挪威三国，占世界（除中国）工业硅生产能力的65。最大生产厂家主要有挪威的埃尔科姆公司、有布莱曼格尔、沙尔登和塔姆斯哈温三家大型工业硅生产厂家，产能11万吨。在法国、西班牙和南非拥有家工厂的大西洋铁合金公司，产能22万吨、美国地球冶金公司，拥有维吉尼亚工厂等工业硅生产企业，产能15万吨。2、国内市场中国是世界工业硅生产量、出口量最大的国家，主要出口到日本、韩国、香港地区、英国、泰国。消费量也在逐年增加。我国工业硅消费主要在4个产业：1、铝业占工业硅消费60%；2、钢铁业占工业硅消费15%；3有机硅占工业硅消费20%；3、光伏电子产业占工业硅消费5%。2005年，中国共生产工业硅73.2万吨，国内消费26.45 吨，出口54，5万吨，进口7.8万吨。2006年，共生产工业硅80.1万吨，比2005年增长9.5%，国内消费28.5吨，比2005年增长7.9%。其中铝业消费18.5万吨，钢铁行业消费4万吨，有机硅行业消费5.5万吨，光伏电子行业消费0.5万吨，出口61.3吨，进口9.7万吨。中国工业硅生产企业数量多，最多时有400多家，目前仍有300多家，但总体规模小，技术落后，产品以低档次的441、553和中档的3303、2202为主，近几年，随着装备技术的提高，少数企业也能生产1101、3N、4N级产品。我国工业硅生产企业主要布局在云南、贵州、四川，黑龙江、吉林、内蒙古、福建和陕西，由于云贵川水电资源丰富，价格低廉，这三个省的工业硅生产企业占到中国工业硅生产企业的半数以上。3、细分市场分析工业硅中的化学用硅是需求最大、发展最快、应用最广的一个领域，全球目前每年以8%10%的速度增长。用有机硅行业举例，有机硅主要的原材料就是化学级工业硅，占其生产总成本的30%左右，作为新型材料，由于有机硅产品有许多优良特性，广泛应用于人们生活的各个领域。主要产品有有机硅单体和聚合物硅油、硅橡胶、硅树脂等。2005年全球达到102亿美元的市场规模，预计未来几年仍保持5%8%的增速；国内近3年有机硅的需求增长更是高达29%，预计2015年前仍将保持20%以上的增长速度。为满足有机硅行业发展的需求，中国氟硅有机材料工业协会理事长岳润栋建议，“十一五”期间企业要加大对科技的投入，逐步形成国家、企业、社会投资共同研发的格局，加快化学级工业硅的发展。应用于电子行业的化学级工业硅（高纯工业硅）是一种优良的半导体材料，是国家鼓励发展的集成电路所需的多晶硅、单晶硅的原料。由于用于物理法生产多晶硅的原料4N级高纯工业硅获得困难，使物理提纯工艺难以实现，从而使整个光伏产业链呈现出“下大上小”的金字塔格局，2005年国内太阳能级的需求量达到2882吨，而实际产量不足70吨。有资料表明，2010年国内用于太阳能级的高纯工业硅将达到4300吨以上，我国集成电路和太阳能电池对高纯工业硅的需求快速增长，2005年集成电路产业需要电子级高纯工业硅约1000吨，太阳能电池需要高纯工业硅约1400吨；到2010年，电子级高纯工业硅年需求量将达到约2000吨，太阳能级高纯工业硅年需求量将达到4300吨以上；全球需求量将达到8.6万吨以上，缺口5万吨以上。冶金级工业硅的主要用途是作为有色金属合金的添加剂，起到提高基体金属强度、硬度和耐磨性的作用，其中最大的用途是作为铝合金的添加剂，约占工业硅总量的60%以上。由于汽车等交通工具不断轻量化，冶金用硅的需求量也在不断上升。另外，随着我国汽车、摩托车及家电行业的迅速发展，国内市场对铝硅合金及工业硅派生产品也将需求迅速增长。从表面看，目前工业硅供大于求,实质是低档次产品供大于求，而高档次产品（1101级以上）仍然是供不应求，国际市场依然如此。表面供大于求的现象不会维持太久。从国家产业政策方面来分析，政府为了促进产业升级、保护环境、节能降耗，一边推行企业准入制度，一边提高电价，还租逐渐取消出口退税、增收出口关税、提高出口关税。产政策执行的结果是一些矿热炉容量小的企业被强制关停，一些技术落后、能耗高的且无资金实力的企业在市场竞争的作用下也逐渐退出该行业。2005年以来工业硅价格一路上涨的现象正是国家产业政策作用的结果。4、价格走势及预测近几年，国际中低档工业硅价格呈U型变化，高档工业硅价格基本保持稳定，并略有上扬，当前国内1101价格为1.6万元2.4万元，3N级工业高纯工业硅5万12万元，4N级工业高纯工业硅20-38万元。预计2011年后中低档工业硅价格同2010持平，化学级以上工业硅价格将不断攀升。因此，该项目所生产的化工级工业硅的市场需求量大，具有广阔的市场前景。1.1.3项目建设的必要性和有利条件1、具有得天独厚的区位优势在珲春建设高纯工业硅项目可以充分利用珲春市所处的区位优势。珲春市位于吉林省东南部的图们江下游地区，地处中、朝、俄三国交界地带，是东北亚地区的几何中心，是图们江地区开发的前沿区和核心区。拥有三个国家级一类口岸和一个二类口岸，是吉林省对外进出口的纽带和桥梁，可以为项目产品面向东北，辐射全中国，出口俄罗斯、朝鲜、日本、韩国及欧美创造有利条件。2、具有便捷的交通优势珲春市交通条件便利，已初步构成了与内地及东北亚各国紧密相连的陆、海、空立体交通运输网络。陆运方面，长春珲春高速公路已于2010年全线贯通，珲春与省会长春和州府延吉分别纳入“四小时经济圈”和“一小时经济圈”，经济要素流通速度大幅提高。连接东宁的省界公路已经建成，吉林珲春客运专线铁路项目已经启动建设，预计2012年通车；全长218公里的珲春-东宁铁路已经批复可研，正在搞前期设计；珲春甩弯子到朝鲜训戎里的铁路也进入项目前期可研编制阶段。海运方面，已开通的海运航线有珲春-扎鲁比诺（俄）-束草（韩）、珲春-罗津（朝）-釜山（韩）、珲春至日本新泻等跨国陆海联运航线，珲春至敦贺航线已进行航线考察，从朝鲜的罗津港到上海、宁波的“内贸外运跨海联运”航线已经运行，进一步拉近了珲春和国内沿海城市的距离。空运方面，延吉机场距珲春96公里。国际航线有延吉韩国首尔，每周是30多个班次；正在争取开通延吉日本新泻；延吉俄罗斯海参崴等航线。国内有飞至北京、上海、天津、青岛、烟台、沈阳、大连、长春、广州等航线。所有这些都充分表明珲春已成为我国向东北亚进出的重要交通要道。3、具有政策优势在珲春建设高纯工业硅项目，除享有享受国家赋予的行业相关优惠政策、西部大开发、东北老工业基地改造、边疆少数民族、国家级边境经济合作区等优惠政策外，还将享受珲春边境经济合作区的特殊扶持政策。1.2 项目建设内容及产品规模1.2.1项目主要建设内容主要建设内容为：建设生产厂房8000平方米，供水系统、环保系统等配套设施用房10000平方米，厂区道路及停车场等4800平方米，厂区绿化3400平方米。购置和制作生产所需的冶炼炉、精炼炉、除尘系统等生产设备326台（套），监测、化验及其他设备9台套。1.2.2产品规模年产高纯工业硅5万吨，其中：1101级高纯工业硅4万吨，3N级高纯工业硅6000吨， 4N级高纯工业硅4000吨。1.2.3生产方案1、产品方案目前，国内外工业硅市场1101级以下（不包括1101级）产品基本处于供大于求的状况，且短时期内不会有很大变化。结合全油焦生产工艺产品产出比例，本项目产品方案为：年产高纯工业硅5万吨，其中：1101级高纯工业硅4万吨，3N级高纯工业硅6000吨， 4N级高纯工业硅4000吨。2、技术方案1）国内外现状和技术发展趋势冶金级工业硅由于生产技术简单，全世界生产企业众多，产量较大，供需基本保持平衡，且耗能高、附加值低，属国家限制类行业。目前国外有工业硅生产厂家30多家，主要集中在美国、巴西和挪威三国，占世界生产能力的65%，最大生产厂家主要有挪威的埃肯、巴西的莱阿沙、美国的全球冶金，电炉变压器容量大多在10000KVA60000KVA，通用炉型为30000KVA，小于10000KVA的电炉基本停用。其发展趋势是矿热炉大容量化，由敞开式的固定炉体向旋转、封闭炉体发展，自焙电极的应用、炉气净化处理、新型还原剂的开发与应用、炉外精炼技术的发展和应用、生产过程中的计算机管理和控制。其特点是电炉容量大、劳动生产率高、单位产品投资少、有利于机械化、自动化生产和控制环境污染。我国工业硅生产起步于上世纪的50年代，目前仍在生产的厂家约有300多家，电炉400多台，产能约为90120万吨/年，产量约为7090万吨。且大部分分布在福建和云、贵、川等小水电资源丰富的地区，受季节性影响较大。其突出特点是电炉容量小、台数多，厂家多而分散，操作机械化水平低、劳动生产率低，产品质量不稳，化学级工业硅产量低（不到产量的1/8），且能源消耗、原材料消耗和生产成本偏高（行业内称为“三高”）。从电炉变压器容量看，我国以3200Kva至6300kVA的电炉为主要炉型，2006年国内已建成的10000kVA工业硅电炉仅有9座，25500kVA工业硅电炉仅有3座，平均炉容为2500KVA。从炉型看，我国工业硅生产企业大多采用敞开式固定炉体。因而我国工业硅发展受到产业结构不合理、技术落后、能耗高、自动化控制技术不成熟、还原剂开发落后、产品品质普遍偏低等因素的制约。近年来，经过部分厂家对工业硅的新工艺、新技术消化吸收和试验总结，在技术上已经取得了重大突破。如无木炭全油焦生产工艺，碳素电极生产新工艺和冶炼设备的低频电源、二次低压补偿、复合板水冷铜瓦、电机调节器、大截面水冷电缆、旋转炉体和低热辐射砌炉方法等新技术设备朝着高效节能和容量的大型化、控制的自动化、管理的现代化发展。在产品品位上，采用行之有效的工艺技术将逐步减少低附加值产品生产，提高产品等级，生产化学级及高纯工业硅。2）生产方法高纯工业硅系连续作业过程，无论是国内还是国外都用碳热法，即以硅石和碳质还原剂为原料，在埋弧电炉中由电热法冶炼生产的。工业硅冶炼化学反应比较复杂，但最基本的反应是：SiO2+2CSi+2CO生产方法的区别主要在碳质还原剂、碳质电极和炉型的选择上。近年来，经过国内部分厂家对工业硅的新工艺、新技术消化吸收和试验总结，在技术上已经取得了重大突破。如无木炭全油焦生产工艺，碳素电极生产新工艺和冶炼设备的低频电源、二次低压补偿、复合板水冷铜瓦、电机调节器、大截面水冷电缆、旋转炉体和低热辐射砌炉方法等新技术、新设备，工业硅生产朝着容量的大型化、控制的自动化、管理的现代化发展。本项目采用“全油焦”生产方法。即冶炼用还原剂全部由石油焦，而不用木炭、焦炭或煤。其原料路线具体是：将硅石从公司矿山运回后，通过人工挑选，再将合格硅石用水清洗除去泥土等杂质，再用破碎机破碎至20100mm，然后筛分，再水洗除去碎石、石粉等，经称量后与石油焦按照一定比例混匀，将混匀后的合格料送至冶炼炉进行冶炼除杂，生产出合格产品。3）技术来源及特点商南中剑公司是国内第一家用“全油焦”生产工业硅的企业，自主研发的“全油焦”生产方法和工艺，属国内首创，完全具有自主知识产权，在国内同行业中处于领先地位。已得到陕西省发展和改革委员会陕发改产业函200662号文确认，符合经国务院批准国家发改委2005年12月2日发布的第40号公告产业结构调整指导目录（2005年本），属国家鼓励发展的产品和生产工艺，产品经国家质量技术监督局国家进出口商品检验局认证实验室天津地质研究院地质矿产测试中心检测，纯度达到99.99%(4N级)。利用该方法和工艺生产的高纯工业硅产品，不仅质量稳定，达到“2202级”、“1101级”和“3N”、“4N”以上高规格的国际标准，而且降低了产品的能耗。更为重要的是全部用石油焦替代木炭作为还原剂从根本上解决了企业生产与生态环境建设中“严禁伐木烧炭”之间的突出矛盾，既保证了企业生产所需的原料，又有效的保护了自然生态环境，从根本上解决了企业长期发展的战略问题。“全油焦”生产方法和工艺具有以下特点：一是配方科学，确保固定碳含量高且稳定，使石油焦中的C和硅石中的SiO2最大限度的发生氧化、还原反应，破环和降低碳化硅的形成和一氧化硅的排放，从而提高了产品产量、保证了质量的稳定性。二是采用和掌握了低电流高电压操作技术，不但降低了无功功率，使有功功率提高了10%，最大限度地发挥了电炉的功率因素，温度高、化料快，使每吨产品电耗由14000度降低到12000度，而且使电极消耗由原来的130Kg/t降低到100Kg/t。三是采用空心电极、加厚炉壁，由电极顶部在冶炼的同时用自制的特殊设备在保持高温的同时加入氧气等气体，在炉内直接精炼，使产品一步达到99.9%（3N）以上级别。四是采用特殊的炉外精炼方法，使硅水中的铁、铝、钙等除杂率分别提高到20%、40%、75%以上，保证了高等级硅的产出率，每炉4N产品的比例为40%以上，剩余产品硅含量均在99.7%以上，所有产品均达到国际标准以上。该项目所用的全油焦高纯工业硅生产技术，是对我国工业硅生产技术在生产领域内的创新，填补了国内空白，有利于我国有机硅行业及多晶硅太阳能电池行业的整体提升。4）工艺流程工艺流程简述：该项目采用的工艺技术路线是：首先将合格硅石用水清洗除去泥土等杂质，经破碎机破碎至20100mm，然后筛分，再水洗除去碎石、石粉等，经称量后与石油焦按照一定比例混匀，将混匀后的合格料送至冶炼炉进行冶炼除杂，硅液形成后通入空气增加透气性以进一步除杂，一部分硅液冷却后直接产出1101#及3N产品，一部分硅液送至特制硅包通氧进行精炼，精炼后的硅液在送入精炼炉进一步精炼、加氧增压分离除杂，冷却后产出4N级高纯工业硅产品，经精选、清洗，最后破锭包装入库。精炼工艺：为使精炼过程顺利完成，本工艺采用氧气和空气混和底吹的方式，底吹氧的透气砖安装在包底中，透气砖内有较多的细铜管，氧气和空气从细铜管中吹向硅熔液实施精炼，空气在吹氧结束后亦通过透气砖向硅熔液中形成正压。精炼过程需要搅拌，搅拌采用压缩空气搅拌，其目的是为了改善渣金属元素相反应的动力学条件，加速造渣，尽快脱除杂质，减少热损失和硅液粘包。工艺简述：从氧气站和空压站输送来的氧气和压缩空气经计量由耐热橡胶管输人硅包底部散气砖中与刚出炉的硅液进行反应，脱除杂质Ca和Al。在出炉前2-3m in，先向包底通人压缩空气，以防止硅液灌人透气孔，当硅液达1/3硅包深度时，即可开启氧气进行氧化精炼。待出完炉堵眼后并完成精炼，(铝、钙等含量达要求值以下)即可关闭氧气，并将砖包由出炉小车拉至浇铸间进行浇铸，倒完硅液后继续通人压缩空气3-5m in，防止散气孔的堵塞，稍后即可拔去热耐橡胶管，并扒去硅渣，等待出下一炉。工艺流程图（如下所示）：5）主要物料消耗主要物料消耗定额表产出物（吨）投入物料硅石（吨）石油焦（吨）石墨电极（吨）电（万度）水（吨）11012.081.080071173N级0.250.220010. 234N级0.17合计2.51.30081.2201.3 经济和社会效益预测本项目建成达产后，可实现年销售收入18.2亿元、利润4.5亿元、税金2.2亿元。1.4 项目总投资及筹资方案本项目总投资6亿元。其中：固定资产投资4.8亿元，流动资金1.2亿元。项目建设所需投资全部招商引资。1.5 合作方式本项目可以采取独资、合资、合作等方式进行建设。1.6 需外方投资方式资金。1.7 项目建设地点珲春边境经济合作区。1.8 项目进展情况已完成项目建议书。2、项目单位概况2.1 基本情况招商单位：珲春边境经济合作区管理委员会法定地址