中國粉體網(wǎng)訊 工業(yè)硅作為有機(jī)硅、光伏,、硅合金等領(lǐng)域的核心原材料,，在我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中具有重要地位,。目前工業(yè)硅的生產(chǎn)是將硅石及碳基還原劑在電弧爐內(nèi)加熱，硅石被碳基還原劑還原生成工業(yè)硅液體和一氧化碳（CO）氣體,，CO氣體通過料層逸出,。同時在硅水包底部通入氧氣、空氣混合氣體,，以除去鈣,、鋁等其他雜質(zhì)。工業(yè)硅液體經(jīng)鑄錠,、破碎,、分級后得到成品。
生產(chǎn)工藝
從生產(chǎn)工藝的角度來看,，根據(jù)碳質(zhì)還原劑的使用不同,，工業(yè)硅的生產(chǎn)可以分為全煤工藝、半煤半焦工藝等,。全煤工藝使用洗精煤作為碳質(zhì)還原劑,，半煤半焦會使用木炭、煙煤,、石油焦等作為還原劑,。雖然木炭的還原性較好，但不環(huán)保,，所以未來發(fā)展方向是以全煤為主,。
工業(yè)硅生產(chǎn)工藝流程圖
工業(yè)硅對硅石原料的要求
硅石的潔凈度：雜質(zhì)含量越高，爐口料面明顯發(fā)粘,，爐口透氣性不好,，料面溫度升高且發(fā)紅，熱量損失大,，從而電耗升高,；因此硅石的精選和水洗是減少硅石帶入雜質(zhì)，節(jié)能降耗的主要措施之一,。
據(jù)了解,，對于生產(chǎn)優(yōu)級工業(yè)硅的硅石，其氧化物雜質(zhì)含量應(yīng)達(dá)到Fe2O3小于0.15%,，Al2O3小于0.20%，CaO小于0.15%,。如果生產(chǎn)超優(yōu)質(zhì)工業(yè)硅,，對氧化物雜質(zhì)的控制更嚴(yán)格，F(xiàn)e2O3小于0.1%,，Al2O3小于0.15%,，CaO小于0.10%,，并對硅石中硼(B)磷(P)還有嚴(yán)格要求。
硅石的熱穩(wěn)定性和抗爆性：加入電爐的硅石要有足夠的熱穩(wěn)定和良好的抗爆性,。否則會因為受熱很快破裂且表面迅速剝落,，導(dǎo)致電爐透氣性變差，電爐上部爐料粘結(jié),，熱量損失增大,，電耗升高，因此選用時要考慮此現(xiàn)象,。
硅石的粒度：粒度過小,，使得爐料透氣性差，粒度過大未反應(yīng)的硅石沉入爐底或進(jìn)入硅溶液中造成渣量增多,，使得電耗升高,，因此需要控制硅石的粒徑范圍在50-120mm。
生產(chǎn)現(xiàn)狀
我國工業(yè)硅生產(chǎn)現(xiàn)狀呈現(xiàn)多方面特點,。產(chǎn)量方面,，2024年新疆的產(chǎn)能占全國產(chǎn)能的37.66%，其次是云南和四川,，產(chǎn)能分別占18.64%和13.38%,，再者內(nèi)蒙古和甘肅也占據(jù)比較重要的比例，產(chǎn)能占比分別是6.65%和4.61%,。
2024年工業(yè)硅產(chǎn)能地區(qū)分布圖（%）
爐型結(jié)構(gòu)上,，地域集中且中小爐型偏多，2021年底,，擁有25000kVA及以上冶煉爐的硅廠較少,，新疆、云南等地大爐數(shù)量有限,，其他低產(chǎn)量地區(qū)多為配備小爐的小規(guī)模廠家,，隨著行業(yè)發(fā)展，落后產(chǎn)能面臨淘汰與技改,。
冶煉工藝上,，“全煤冶煉”因木炭供應(yīng)受限、成本上升而漸受青睞,，低硫低灰分煤雖有優(yōu)勢,，但高結(jié)焦性和高揮發(fā)分帶來料面透氣性差等問題，需調(diào)整原料配比和爐體參數(shù),，已有項目成功應(yīng)用并降低成本,、電耗，新上大爐型多傾向該工藝,。
生產(chǎn)環(huán)節(jié)中,，自動化程度低,，眾多流程依賴人力，隨著工廠規(guī)模擴(kuò)大,，低效率,、高成本問題凸顯。環(huán)保措施簡陋,，多數(shù)廠家采用正壓布袋除塵,，缺乏脫硫脫硝設(shè)施，澆鑄收塵困難,，污染物排放不達(dá)標(biāo),，行業(yè)面臨整頓與技術(shù)革新。用水方面,，以往采用新水開式循環(huán),，水耗高、易結(jié)垢,，生產(chǎn)廢水外排，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重,，在缺水地區(qū)問題更突出,。
先進(jìn)技術(shù)
大型礦熱爐關(guān)鍵技術(shù)
大型礦熱爐爐體可采用自動旋轉(zhuǎn)式半封閉結(jié)構(gòu)。爐體旋轉(zhuǎn)使?fàn)t料均勻,，擴(kuò)大反應(yīng)區(qū),，降低原料消耗和搗爐勞動強(qiáng)度,；八邊形全不銹鋼拱形煙罩,，便于電極檢修，提升微硅粉質(zhì)量,；管式電爐短網(wǎng)與水冷電纜組合，降低溫度,、減輕重量；壓力環(huán)式把持器與柱塞式座缸,，保障電極直徑合理,，克服電極升降不穩(wěn)定問題,。
旋轉(zhuǎn)布料技術(shù)
與傳統(tǒng)布料工藝相比,，使用旋轉(zhuǎn)布料器后，簡化了爐頂?shù)牟贾�,，減少了料管的使用數(shù)量，節(jié)約了投資,。同時，爐內(nèi)大范圍冒火現(xiàn)象明顯改善,，設(shè)備能快速往需要布料的位置加料,，爐殼溫度明顯降低,，冷卻強(qiáng)度隨之下降，電耗降低,，節(jié)約了電能，提高了產(chǎn)量,。此外，使用布料器后,，加料時不用打開爐門，減少了搗爐機(jī)作業(yè),，改善了爐前生產(chǎn)條件。
出硅口自動開爐眼技術(shù)
部分廠家采用自動開爐眼機(jī)器人,，由操作人員遙控進(jìn)行工序微調(diào)，控制系統(tǒng)具備故障檢測等功能,。自動開眼使?fàn)t眼更規(guī)則,，出硅更流暢,，降低跑眼幾率，減輕勞動強(qiáng)度,，避免人員燙傷。
負(fù)壓除塵與脫硫脫硝耦合冶煉煙氣治理技術(shù)
“全煤冶煉”工藝產(chǎn)生的煙氣需凈化處理,，負(fù)壓系統(tǒng)配合除塵可實現(xiàn)有組織排放,。目前主流治理工藝有多種,，推薦“高活性氫氧化鈣干法脫硫+負(fù)壓布袋除塵+SCR中低溫催化脫硝工藝”。
定點澆鑄+移動錠模+集中除塵集成技術(shù)
通過自行走澆鑄車定點澆鑄,，移動錠模承接液態(tài)硅,，配合集中除塵,，解決澆鑄過程中難以收塵的問題。
軟水閉式循環(huán)+廢水處理回用技術(shù)
電爐冷卻水采用軟水閉路有壓循環(huán),，空冷器冷卻，系統(tǒng)補(bǔ)水量極少,。工業(yè)硅生產(chǎn)廢水分類處理，清凈廢水用于硅石沖洗,，其他廢水處理后回用于濁環(huán)水系統(tǒng)或廠區(qū)清潔、綠化,，實現(xiàn)生產(chǎn)廢水近零排放,，循環(huán)利用率超95%,。
小結(jié)
作為光伏產(chǎn)業(yè)、新能源產(chǎn)業(yè),、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的支撐原料，工業(yè)硅產(chǎn)業(yè)具有不可撼動的地位和廣闊的發(fā)展前景,。而目前該行業(yè)普遍爐型偏小、工藝技術(shù)落后,、環(huán)保措施簡陋、能耗居高,，亟待進(jìn)行技術(shù)改造和革新。未來新上的工業(yè)硅項目要積極響應(yīng)國家政策，走大型化,、智能化、綠色低碳化發(fā)展之路,。
參考來源：
徐龍.直流電弧爐工業(yè)硅冶煉過程的傳熱特性研究
李秦燦等.工業(yè)硅行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
戴靜.當(dāng)前我國工業(yè)硅市場現(xiàn)狀及發(fā)展前景
鄭紅梅等.工業(yè)硅生產(chǎn)工藝及節(jié)能探討
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/九思)
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