1200吨多晶硅项目可行性建议书

1、关于筹建年产1200吨多晶硅项目的可 行 性 报 告霍林郭勒工业园区管委会二八年七月十七日目录第一章 总 论11.1 概述11.2 项目的建设条件31.3 本项目设计方案51.4 项目的综合经济效果6第二章 多晶硅市场分析82.1 多晶硅的产品市场82.2 原料、辅助材料及动力.112.3 企业竞争能力分析12第三章 多晶硅项目的基本方案133.1 概述133.2 设计产能及生产配置133.3 生产工艺17第四章 土建工程及辅助设施214.1 主要土建工程有(合同签定之后再行设计)：21第五章 环境保护、消防、节能、劳动安全及卫生防护225.1 污染物排放及治理措施225.2 消防235.3

2、节能235.4 劳动安全及卫生防护23第六章 投资概算256.1 概述256.2 编制依据256.3 投资分析256.4 结合概算与总概算26第七章 技术经济277.1 概述277.2 综合经济评估28第一章 总 论1.1 概述1.1.1 本项目制作依据受内蒙古霍煤源源硅业科技有限公司之委托制作。1.1.2 项目提出的前景1.1.2.1 多晶硅市场的需求 多晶硅的用途多晶硅通称为高纯硅，是制备半导体单晶硅的原料。工业上通常把多晶硅及单晶硅统称为高纯或超纯硅，以别于单质硅。其主要用途如下：一、用于整流器件：目前有各种容量的硅整流器，已取代了或部分取代以前的直流电源，如直流发电机、铅蓄电池、汞整流

3、器与硒整流器等；二、用于二极管：其它晶体管及集成电路，基本上取代了过去各种类型的电子管；三、用于可控硅整流元件：已广泛用于电子技术部门；四、用于各种无线电器材：计算机及自动化元件上的检波器和高频振荡转化器；五、用于太阳能电池：将太阳能转换电能；估计太阳能电池的用硅量约占整个硅用量的5%；六、用于原子能电池：将放射性废物的辐射能转变为电能；七、用于探测元件：放射性强度测定仪中采用；八、用于红外线测试设备：用作红外透镜或滤色片；九、用于光电池：以硅为基底的pn型光电池效率高；十、硅及其它半导体材料：还广泛用作热敏电阻、光敏电阻、温差电偶、半导体铁磁体以及半导体致冷器等方面。 国内外市场对多晶硅的需

4、求随着光伏产业的迅猛发展和欧洲太阳能市场的迅速扩大，太阳能电池对多晶硅需求量增长迅速。从2006年开始太阳能级和半导体级多晶硅需求均有缺口，其中太阳能级产能缺口更大。从长远来看，考虑到未来石化能源的短缺和各国对太阳能产业的大力支持，多晶硅的需求仍将持续增长。预计到2010年，全球多晶硅的缺口量将高达26200吨。由于多晶硅供给严重不足，导致全球多晶硅价格不断上涨，目前国内已达275万元/吨。 多晶硅市场的质量要求由于杂质的存在大大影响多晶硅的物理及化学性能，因此目前多晶硅市场对多晶硅纯度的要求较高：太阳能级的一般要求58个9，即99.999%以上，电子级的一般要求911个9，即99.99999

5、99%以上。这不仅给制备工艺提出了难题，也给制造环境提出了更高的要求。也正因为如此，现在在国内能生产多晶硅的厂家寥寥无几。1.1.2.2 项目进行的优势内蒙古霍林河煤业集团公司、内蒙古源源能源集团公司和浙江湖州新元泰微电子有限公司有着一般企业无法比拟的优势，有内蒙古源源能源集团公司配置科学合理的煤、电、硅产业，以及浙江湖州新元泰微电子有限公司良好的技术条件和管理经验，人员素质高，资源优势等客观条件好。多晶硅项目完成后还可以进一步加工成各种电子元器件以及单晶硅，在单晶硅的基础上还可以进行ic的刻制成各种ic芯片，产业链不仅长，而且产业分支多，这样可以使企业保持旺盛的发展势头，获得更好的经济效益。

6、1.1.3本项目的主要内容新建一座年产1200吨多晶硅的还原车间，其中包括： 采用改良西门子法生产多晶硅的还原车间 三氯氢硅净化除杂车间 氢气净化车间 化验室 变电所 办公楼及附属配置1.1.4 项目的基本原则充分利用内蒙古源源能源集团公司低成本的煤及电力资源和未来铝工业园区内危险品站台，在工业园内建厂，以节约投资，提高工作效率。1.2 项目的建设条件1.2.1 生产工艺条件 由内蒙古源源能源集团公司供应成本低廉的电力，由浙江湖州新元泰微电子有限公司负责多晶硅厂的建设及专有的生产技术，以及聘用多晶硅生产工艺师和熟悉多晶硅生产的相关技术和操作人员及管理人员，以保证先进的技术经济指标和优良的产品质

7、量。1.2.2 电力供应条件 在内蒙古源源能源集团公司经过一次变压(66kv)后，传输到铝工业园区的霍煤源源硅业科技有限公司后经二次变压(380v)，直接进行生产多晶硅。1.2.3 主要原材料供应条件 1200吨多晶硅所需的17820吨三氯氢硅、780万立方米氢气、20公斤钼丝以及500公斤硅初棒等全部外购1.2.4 其它建设条件新增42m300m多晶硅还原厂房及12对多晶硅还原炉，即可生产24个硅棒，以及扩散炉一套。新增35m1.5m原料库。新增18m145m三氯氢硅除杂净化、精制车间及净化、精制设备一套。新增18m110m氢气净化车间及净化设备一套。新增42m65m酸洗车间及酸洗设备两套。

8、新增35m100m废气、废物回收车间及回收设备一套。新增42m65m烘干车间及烘干设备三套。新增42m65m切断车间及裁切机两套。新增42m65m铸造车间及铸锭炉一套。新增35m45m来料化验室及成品化验室各一间，来料及成品检测设备若干。新增55m90m成品库。1.3 本项目设计方案1.3.1 生产规模和产品 设计生产规模为多晶硅1200吨/年 产品质量：全部产品硅含量纯度均99.9999999% 硅铸锭及硅片1.3.2 项目工程布局 多晶硅还原车间(包括扩散设备)：设置于厂区中西部，与上下游车间紧凑建设，便于中间品与产品的运输； 三氯氢硅精制车间与氢气净化车间并列建设，通过管道将三氯氢硅及氢

9、气输送到还原车间的化学蒸发沉积反应器(即还原炉)内进行还原； 沉积出的多晶硅棒，要运抵酸洗车间进行酸洗，然后到烘干设备里进行烘干，在裁切机上裁切成所需长度尺寸，然后进行铸造，铸造成所需尺寸的硅棒，进实验室进行检测，然后合格品包装、入库、待出货； 将还原阶段产生的废物输送到废物回收车间进行回收再利用，以提高原材料的利用率。1.3.3 生产工艺流程 采用改良西门子法生产多晶硅。 设计建12对还原炉生产多晶硅，以提高电能利用率。 其工艺流程详见第三章。1.3.4 环境保护 本项目工程高度重视环境保护，生产过程中几乎不产生废渣，废液通过回收、氢化等手段可以回收利用，因此几乎也不产生废液，废气主要是氢气

10、，可以回收利用，以提高氢的利用率。少许废气通过烟气净化系统粉尘净化率可达99%以上，经过净化后的各种污染物均可达到或低于gb16279-1996大气污染综合排放标准要求。1.3.5 项目实施方案 本项目从批准并签定合同之日起6个月内投产。设备、物料、结构制作，土建同时进行以提高速度，争取尽早投产。1.4 项目的综合经济效果1.4.1 项目总投资12亿元人民币(产能1200吨/年)1.4.2 项目的经济效益年效益：13.7948亿元人民币(按现行价格计算1200吨/年产量)，10个月即可收回全部投资。1.4.3 主要技术经济指标 电流效率： 98% 交流电耗： 300000kwh/t.si 化学

11、蒸发沉积反应器内温度： 10501150 每对还原炉日生产能力： 330kg/台.d1.4.4 综合评价本项目多晶硅产品市场巨大，工艺技术先进、成熟、可靠。投产后可以根据市场需求逐步扩大产能及上下游产品(如三氯氢硅、单晶硅以及太阳能电池等)，形成优良的产业链，发挥规模效益的优势，并在生产中不断创新进一步提高经济指标和经济效益，增强企业市场的竞争力。本项目最大限度的利用内蒙古源源能源集团公司成本低廉的煤和电，和浙江湖州新元泰微电子有限公司的先进技术和管理经验，投资预算合理，见效快，回报期短，利税高，具有较强的抗风险能力。 综上所述，由于该项目具有较高的经济效益和社会效益，具有相当好的市场和极为有

12、利的资源，具有较强的竞争优势和抗风险能力，因此是可行的，应尽快投入建设，抓住发展机遇，早日投产。第二章 多晶硅市场分析2.1 多晶硅的产品市场2.1.1 多晶硅的性质多晶硅具有灰色金属光泽。密度2.322.34g/cm3。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。加热至800以上即有延展性，1300时显出明显变形。常温下不活泼，高温下与氧、氮、硫等反应。高温熔融状态下，具有较大的化学活泼性，能与几乎任何材料作用。具有半导体性质，是极为重要的优良半导体材料，但微量的杂质即可大大影响其导电性。电子工业中广泛用于制造半

13、导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。多晶硅可作拉制单晶硅的原料。多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如，在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面，远不如单晶硅明显；在电学性质方面，多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著，甚至于几乎没有导电性。在化学活性方面，两者的差异极小。2.1.2 多晶硅的用途由于多晶硅具有上述各种特征，因此广泛应用在各个领域。尤其是太阳能电池、电子工业方面，作为影响其

14、全部性能的主要材料来使用。多晶硅的主要应用领域见下图：多晶硅是半导体工业、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。主要用做半导体的原料，是制做单晶硅的主要原料，可作各种晶体管、整流二极管、可控硅、太阳能电池、集成电路、电子计算机芯片以及红外探测器等。2.1.3 多晶硅的市场需求当前国际多晶硅产业概况：晶体硅材料（包括多晶硅和单晶硅）是最主要的光伏材料，其市场占有率在90以上,而且在今后相当长的一段时期也依然是太阳能电池的主流材料。多晶硅材料的生产技术长期以来掌握在美、日、德等3个国家7个公司的10家工厂手中，形成技术封锁、市场垄断的状况。多晶硅的需求主要来自于半导体和太阳

15、能电池。按纯度要求不同，分为电子级和太阳能级。其中，用于电子级多晶硅占55左右，太阳能级多晶硅占45，随着光伏产业的迅猛发展，太阳能电池对多晶硅需求量的增长速度高于半导体多晶硅的发展，预计到2008年太阳能多晶硅的需求量将超过电子级多晶硅。国内多晶硅产业概况:我国集成电路的增长，硅片生产和太阳能电池产业的发展，大大带动多晶硅材料的增长。太阳能电池用多晶硅按每生产1mw多晶硅太阳能电池需要1112吨多晶硅计算，我国2004年多晶、单晶太阳能电池产量为48.45mw，多晶硅用量为678吨左右，而实际产能已达70mw左右，多晶硅缺口达250吨以上。到2005年底国内太阳能电池产能达到300mw，实际

16、能形成的产量约为110mw，需要多晶硅1400吨左右，预测到2010年太阳能电池产量达300mw,需要多晶硅保守估计约4200吨，因此太阳能电池的生产将大大带动多晶硅需求的增加。2005年中国太阳能电池用单晶硅企业开工率在2030，半导体用单晶硅企业开工率在8090，都不能满负荷生产，主要原因是多晶硅供给量不足所造成的。预计多晶硅生产企业扩产后的产量，仍然满足不了快速增长的需要。2005年全球太阳能电池用多晶硅供应量约为10448吨，而2005年太阳能用硅材料需求量约为22881吨，如果太阳能电池用多晶硅需求量按占总需求量的65%计，则太阳能电池用多晶硅需求量约为14873吨，这样全球太阳能电

17、池用多晶硅的市场缺口达4424吨。2005年半导体用多晶硅短缺6000吨，加上太阳能用多晶硅缺口4424吨，合计10424吨，供给严重不足，导致全球多晶硅价格上涨。目前多晶硅市场的持续升温，导致各生产厂商纷纷列出了扩产计划，根据来自国际光伏组织的统计，至2008年全球多晶硅的产能将达49550吨，至2010年将达58800吨。预计到2010年全球多晶硅需求量将达85000吨，缺口26200吨。从长远来看，考虑到未来石化能源的短缺和各国对太阳能产业的大力支持，需求将持续增长。根据欧洲光伏工业联合会的2010年各国光伏产业发展计划预计，届时全球光伏产量将达到15gw（1gw=1000mw），设想其

18、中60%使用多晶硅为原材料，如果技术进步每mw消耗10吨多晶硅，保守估计全球至少需要太阳能多晶硅5万吨以上。2.1.4 多晶硅的价格分析由于多晶硅生产技术只掌握在世界上极少数几家研究机构或者生产厂家的手里，因此多晶硅的市场价格几近处于垄断状态。由于多晶硅的消耗不断增大，所以多晶硅的价格不断上涨，目前含税市场价大约在275万元左右。2.2 原料、辅助材料及动力.多晶硅生产所需的原料为三氯氢硅，由唐山中友硅业有限公司直接提供，价格稳定，供应可靠。也不排除在未来一段时间内内蒙古霍煤源源硅业科技有限公司自己生产三氯氢硅。其它辅助材料如氢气、钼丝、石墨、硅棒等市场供应充足。多晶硅还原炉所用电能由内蒙古源

19、源能源集团公司供应，电力充足，价格适宜。2.3 企业竞争能力分析 项目在短时间内(6个月左右)建成投产，采用成熟、世界先进的生产技术，聘用多晶硅工艺师及相关人员在短时间内产出纯度为99.9999999%的多晶硅，甚至可直接生产出更高品位的产品，可很快进入市场。企业优势：能源煤、电。多晶硅联合价格优势技术经济直接生产出高品位多晶硅，指标处于国际先进水平管理人员素质高，管理严谨科学地缘交通运输便利具有规模优势因此企业有较强的市场竞争力。第三章 多晶硅项目的基本方案3.1 概述 根据内蒙古霍煤源源硅业科技有限公司的初步规划，暂定在内蒙古霍林郭勒工业园区内首先建造产能为1200吨/年的多晶硅生产厂。3

20、.2 设计产能及生产配置 设计产能1200吨/年 厂区生产配置见平面示意图3.2.1 多晶硅还原车间 多晶硅还原车间长度为300m，宽度为42m，其主要配置如下： 12对化学蒸发沉积反应器1台 温控仪1台 电动平板车1台(q=2t) 三氯氢硅含量控制设备1台 氢气含量控制设备1台 工具若干3.2.2 三氯氢硅精制车间三氯氢硅精制车间长度为150m，宽度为18m，其主要配置如下： 筛板精馏塔1座多晶硅厂平面示意图 温控仪2台(顶温和釜温各1台)3.2.3 氢气净化车间氢气净化车间长度为110m，宽度为18m，其主要配置如下： 氢气脱水、除氧装置1台3.2.4 回收车间回收车间长度为100m，宽度

21、为35m，其主要配置如下： 多级冷凝分离装置1台3.2.5酸洗车间酸洗车间长度为65m，宽度为42m，其主要配置如下： 酸洗设备2套3.2.6烘干车间烘干车间长度为65m，宽度为42m，其主要配置如下： 烘干设备3套3.2.7切断车间切断车间长度为65m，宽度为42m，其主要配置如下： 裁切机2台3.2.8铸造车间铸造车间长度为65m，宽度为42m，其主要配置如下： 铸锭炉1套3.2.9 来料化验室来料化验室长度为45m，宽度为35m，其主要配置如下： icpoes检测仪1台3.2.10 成品化验室成品化验室长度为45m，宽度为35m，其主要配置如下： icpms检测仪1台3.2.11 辅助车

22、间辅助车间可根据需要建设，主要为各生产车间维修服务。其中包括电气、机械、控制等维修人员休息室及备件库等。3.2.12 其它办公、生活、消防、安全环境等设施根据需要建设。3.2.13 多晶硅厂人员配置（生产单位：131人，其它待定）总工程师：1人工艺工程师：5人多晶硅还原车间：12人原料库：15人三氯氢硅除杂净化、精制车间：9人氢气净化车间：9人酸洗车间：9人废气、废物回收车间：12人烘干车间：18人切断车间：12人铸造车间：12人来料化验室及成品化验室：各4人成品库：9人厂部及其它待定：安全、保卫、生活、福利等。3.3 生产工艺本项目的多晶硅生产主要用改良西门子法，在化学蒸发沉积反应器内加氢还

23、原三氯氢硅，三氯氢硅还原后在加热的初棒上沉积出多晶硅棒。3.3.1原料及辅助材料3.3.1.1 三氯氢硅每年约需17820吨三氯氢硅，其质量应符合内蒙古霍煤源源硅业科技有限公司使用要求，由唐山中友硅业有限公司提供。3.3.1.2 氢气每年约需780万m3的氢气、质量符合gb/t3634-1995标准中一级品以上标准要求，由国内氢气生产厂供应。3.3.1.3 钼丝每年约需20公斤钼丝，其质量要求由内蒙古霍煤源源硅业科技有限公司提出，由国内钼丝生产厂供应。3.3.1.4硅初棒每年约需500公斤硅初棒，其质量要求由内蒙古霍煤源源硅业科技有限公司提出，由国内硅初棒生产厂供应。3.3.2 生产工艺流程3

24、.3.2.1 工艺流程选择及工艺流程简述本项目生产多晶硅采用改良西门子法工艺，其工艺流程简述如下：改良西门子法是生产多晶硅的主要方法之一，大体可分为5个工序，即精制、还原、尾气回收、氢化和后处理：精制工序采用多级分馏塔对三氯氢硅进行精制，除去sicl4及硼、磷等有害杂质。还原工序是在化学蒸发沉积反应器（还原炉）内加氢还原三氯氢硅，先在还原炉中预先放置初始硅棒，利用特别的启动装置来对初棒进行预热，然后对初棒直接通电加热，三氯氢硅还原后在初棒上沉积出多晶硅棒。尾气回收工序对来自还原炉的三氯氢硅、四氯化硅和氢气等进行分离、净化和回收。氢化工序是在高压反应器内把四氯化硅转化成三氯氢硅再返回还原炉。后处

25、理工序对最终多晶硅产品进行酸洗、烘干、破碎、净化、铸锭、包装。该工艺涉及的主要化学反应式如下：还原氢化改良西门子法的特点是加强尾气的干法回收，对尾气进行加压多级冷凝分离处理。分离出来的三氯氢硅、氯化氢、氢气返回系统利用，分离出来的四氯化硅加氢反应转化成三氯氢硅后返回还原炉。这样可以使氯化氢和氢气得到循环使用，则氯化氢和氢气只需要补充生产中损耗量即可，从而大大降低物料消耗，并可将“三废”量减少到最低程度。其工艺流程见下图。多晶硅还原还 原 尾 气 干 法 回 收氢化sihcl3精制sihcl3hclh2sicl4多晶硅生产工艺流程3.3.2.2 主要操作技术条件 电流效率： 98% 化学蒸发沉积

26、反应器内温度： 105011503.3.2.3 工艺制度用改良西门子法生产多晶硅必须连续作业，生产操作人员为三班三运转工作制，每班工作八小时，年工作日为365天。3.3.3 主要技术经济指标3.3.3.1 产品产量与质量产量：多晶硅1200吨/年产品质量：硅含量为：99.9999999%3.3.3.2 主要技术经济指标 化学蒸发沉积反应器：1台 初始硅棒数： 12对 电流效率： 98% 化学蒸发沉积反应器内温度： 10501150 每对还原炉日生产能力： 330kg/台.d主要原材料、动力消耗： 三氯氢硅： 17820吨/年 氢气： 780万m3/年 钼丝： 20公斤/年 硅初棒： 500公斤

27、/年第四章 土建工程及辅助设施4.1 主要土建工程有(合同签定之后再行设计)：4.1.1 多晶硅还原车间厂房及还原炉槽基础等。厂房为300m长， 42m宽，砖混结构防风沙，防尘等级极高，内置一台化学蒸发沉积反应器。4.1.2 三氯氢硅精制车间为防风沙，防尘等级极高的砖混结构，150m长，18m宽。4.1.3 氢气净化车间为防风沙，防尘等级极高的砖混结构，110m长，18m宽。4.1.4 回收车间氢气净化车间为防风沙，防尘等级极高的砖混结构，100m长，35m宽4.1.5 酸洗车间、烘干车间、切断车间、铸造车间为相连建筑，仍为防风沙，防尘等级极高的砖混结构，长总计260m，宽42m。4.1.6

28、来料化验室、成品化验室均为防风沙，防尘等级极高的砖混结构，长度为45m，宽度为35m。4.1.7 辅助车间、办公、生活、消防、安全环境等设施待定第五章 环境保护、消防、节能、劳动安全及卫生防护5.1 污染物排放及治理措施5.1.1 三废5.1.1.1 废气本项目由于防尘性极高，且在还原阶段产生的废气经多级冷凝分离都回收重新利用。只有少些氯化氢经回收，销售给消费氯化氢的厂家。其它工序产生的废气和可以通过净化系统吸收净化，除尘效率可达99%。经净化后的废气和粉尘均达到和低于gb16297-1996大气污染综合排放标准的要求5.1.1.2 废水多晶硅生产过程不产生废水，部分系统的冷却水全部循环使用。

29、5.1.1.3 废渣多晶硅生产过程中不产生废渣。5.1.2 环境影响评估本项目采用改良西门子法工艺，主要生产过程中不产生“三废”，在生产过程中产生的极少量的废气和粉尘通过系统净化设备处理后均符合国家排放标准，不会对厂区及周围环境质量产生不利影响，而且将会逐步改善厂区周围的环境质量。5.2 消防本工程项目不影响周边的建筑物防火等级，生产火灾危险为丁类。多晶硅还原车间的还原炉内为气相硅，可在厂房内设置足够数量的干粉灭火器，室外可采用高压水消防系统。5.3 节能本工程项目采用世界上目前较为先进的化学蒸发沉积反应器，属突破性专有技术，节能效果明显，技术经济指标具国内及世界先进水平。其它各种设备也选用高

30、效节能设备。5.4 劳动安全及卫生防护5.4.1 劳动安全本项目工程设计为防止生产设备事故对生产和人身的危害，采取了相应的劳动安全防护措施，在安全方面达到了冶金企业安全生产规程的标准。多晶硅车间要求对人能触及到的物体都必须与大地绝缘，不允许在地电位。地面采用绝缘地面，管道与建筑之间没有绝缘断接头。与生产相关的各类设备都设置防护罩，以防烫伤事故发生，以确保安全生产。5.4.2 卫生防护本项目涉及到危害人体健康的主要因素为化学品的蒸气及用电安全。化学品的存储及使用都具有严格的规程，如果没有不当操作，不会对操作人员造成危害。用电操作相应的采取了完善的绝缘措施以防漏电、触电、短路事故的发生。本项目设计

31、虽然采取完善的劳动安全及卫生防护措施，但在生产过程中必须加强管理，遵守岗位安全操作规程，才能保证达到安全技术和卫生防护标准要求。第六章 投资概算6.1 概述本项目是内蒙古霍煤源源硅业科技有限公司1200吨/年多晶硅工程，投资范围包括：多晶硅还原车间、原料库、三氯氢硅除杂净化、精制车间、氢气净化车间、酸洗车间、废气、废物回收车间、烘干车间、切断车间、铸造车间、来料化验室及成品化验室、成品库。总投资概算12亿元人民币。6.2 编制依据6.2.1 土建及安装制做工程参考2002年硅工业概算指标，材料预算按东北地区现行价格计算。6.2.2 设备费按现行价格询价，运杂费按市场价计取。6.2.3 其它费用参考2005年多晶硅工业工程建设费用定额指标执行。6.3 投资分析本项目投资按比例分析见下表：单位：万元序号工程费用名称建筑工程设备及安装制做工程技术转让其它总价值