【文章內(nèi)容簡介】 業(yè)硅的供求矛盾急驟上升,需求工業(yè)硅大國不得不把需求市場轉(zhuǎn)向中國及一些電力豐富的發(fā)展中國家。如日本是世界需求工業(yè)硅量最大的國家之一,近幾年隨著它的冶金、電子及化學等工業(yè)的高速發(fā)展,工業(yè)硅的需求量越來越大,日本原來有五家公司從事工業(yè)硅生產(chǎn),擁有產(chǎn)能6萬噸/年,由于電力緊缺,在上世界八十年代后相繼倒閉,所需工業(yè)硅全部依賴進口,其主要是從中國進口。日本原來工業(yè)硅的主要供應伙伴是美國、挪威和加拿大,這些國家由于電力問題及經(jīng)濟競爭的矛盾,對日本的供貨量加以限制,于是在不得已的情況下,日本將工業(yè)硅產(chǎn)品的需求目標轉(zhuǎn)向中國。我們國家中東部地區(qū)由于電力緊張,對高能耗企業(yè)的供電進行限制,工業(yè)硅生產(chǎn)根本無法進行。盡管西部地區(qū)近些年新增了一些工業(yè)硅項目,但在枯水季節(jié)受到電的制約,只能半開半停、停停打打。國內(nèi)生產(chǎn)工業(yè)硅的廠家雖然較多,但90%左右是年產(chǎn)幾百噸和上千噸的小廠,只有10%左右的廠家具有一定的規(guī)模。據(jù)統(tǒng)計,我國大大小小的工業(yè)硅企業(yè)達670多家,而2010年的實際產(chǎn)量僅125萬噸。但從國內(nèi)市場情況來看,工業(yè)硅的市場前景也十分樂觀,隨著我國鋼鐵、汽車、電子、化工行業(yè)乃至航空、航天等國防工業(yè)的高速發(fā)展,其工業(yè)硅的需求量年遞增在14%左右。由于產(chǎn)量有限,遠遠不能滿足國際國內(nèi)市場的需求,如不擴大其生產(chǎn)能力,供求矛盾更顯突出,既不利于國際間的貿(mào)易,也不利于國內(nèi)工業(yè)硅行業(yè)的發(fā)展,這是個值得引起認真重視的貿(mào)易市場。再就是從政治經(jīng)濟形勢上分析,隨著我國改革開放的更進一步深入發(fā)展,我們國家加入WTO已有好幾年了,這將使我國的企業(yè)順理成章地按國際的標準體系、市場需求、價格標準和營銷慣例來組織生產(chǎn)活動和推動技術進步,從而也進一步激發(fā)了中國人民自力更生、艱苦奮斗、自強不息,加速國民經(jīng)濟建設的進程。在政治環(huán)境的影響下,刺激著經(jīng)濟的發(fā)展,一些國家正在考慮從中國這個具有強大生命力的大國進口急需的工業(yè)品及工業(yè)生產(chǎn)原材料,其中工業(yè)硅便是主要物資之一。美國也取消了對中國進口工業(yè)硅的限制,正在從我國大量購進工業(yè)硅產(chǎn)品。美國是消費工業(yè)硅的大國,也是進口工業(yè)硅的大國,每年工業(yè)硅的需求量在3035萬噸。日本每年工業(yè)硅進口量為20萬噸左右。綜上分析可以推斷,發(fā)展工業(yè)硅產(chǎn)品無論是國內(nèi)市場還是國際市場都有廣闊的前景。加之本項目具有可靠的技術保證和得天獨厚的資源優(yōu)勢,發(fā)展前景必然可觀。第五章 項目建設條件分析本項目選址在某兵團霍爾果斯口岸工業(yè)園區(qū)B區(qū)（某工業(yè)園）內(nèi)。項目選址本著節(jié)省占地、縮短運距、方便管理、充分利用原有公用工程設施的原則,項目選址符合規(guī)劃要求,完全能滿足項目的需要。在地貌上，工程區(qū)屬于伊犁河北岸Ⅱ級階地和山前沖洪積扇疊置、交匯地段，其上堆積風積砂（沙垅沙丘）。地形由北向南傾斜，～?！?。六十四團境內(nèi)有大小河流15條（不包括伊犁河），兵團霍爾果斯口岸工業(yè)園區(qū)B區(qū)六十四團地表水源主要為伊犁河和三道河?；魻柟购訛橹袊?、哈薩克斯坦界河，非團內(nèi)水系，是灌溉的主要引水來源。該河水源以融雪及地下水位主。三道河、二道河屬團內(nèi)水系，也是農(nóng)場灌溉主要引用水源，河水補給均為泉水，一般無洪水。黑水溝、庫魯斯臺溝、小雅爾蘇、大雅爾蘇是由泉水匯聚而成的水溝。兵團霍爾果斯口岸工業(yè)園區(qū)B區(qū)地處中緯度地帶，氣候受溫帶天氣系統(tǒng)的控制，光照充足，冬夏冷熱懸殊，晝夜溫差大。地處亞歐大陸腹地，距離海洋遙遠，干旱少雨，屬典型的大陸型氣候?！妫?，℃，平均降水量150390mm之間，年均蒸發(fā)量1900mm，年均日照時數(shù)2950h，，全年無霜期160170d左右，常年主導風向為東北風，— m/s，最大風速可達25m/s。某煤炭資源十分豐富，儲量大，分布廣，品種齊全，占全國煤炭預測儲量的四成，有著巨大的開發(fā)潛力，其大規(guī)模的儲量和煤質(zhì)完全可以建設國家特大型煤電基地。2010年15月，某生產(chǎn)原煤2998萬噸，%。在自治區(qū)能源十一五規(guī)劃中，某將加快煤炭資源的開發(fā)。十一五期間將有2－3個5000萬噸級的大型煤電化基地和一批1000萬噸級的煤炭基地在某誕生，5年后，深加工和轉(zhuǎn)化創(chuàng)造工業(yè)增加值300億元。到2015年，某煤炭產(chǎn)能達到4億噸以上，外運5000萬噸。硅石是生產(chǎn)工業(yè)硅的主要原料,本項目擬采用硅石作為硅質(zhì)原料?？稍跀M建廠址伊寧市霍城縣兵團霍爾果斯口岸工業(yè)園區(qū)B區(qū)三道河產(chǎn)業(yè)園附近外購，硅石由汽車輸送進廠。表51為幾個主要硅石供應礦區(qū)的硅石質(zhì)量情況。表51 硅石主要硅石平均化學成份(%)LOISiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OSO3Cl從上表看到擬用的硅石SiO2含量達90%以上，是較好的硅質(zhì)原料，為原料中摻入部分高Al2O3的粉煤灰創(chuàng)造了條件。 石油焦作為工業(yè)硅生產(chǎn)的主要還原劑,質(zhì)量要求:固定碳≥83%、揮發(fā)酚815%、灰份≤%、水份≤3%、硫份≤%。石油焦是煉油廠提煉各類成品油后排放的一種廢油碴,貨源來路廣、質(zhì)量可以保證。洗精煤也是作為工業(yè)硅生產(chǎn)的一種輔助還原劑,投產(chǎn)后配套建設套洗精煤裝置。另還可從外省洗煤企業(yè)組織供貨,貨源充足,質(zhì)量、數(shù)量均可保證。后期根據(jù)鐵合金市場的情況建設年產(chǎn)60萬噸蘭炭生產(chǎn)線。六十四團境內(nèi)有大小河流15條（不包括伊犁河），規(guī)劃考慮采用伊犁河作為水源，規(guī)劃在工業(yè)區(qū)建設工業(yè)水廠，為工業(yè)企業(yè)提供原水。根據(jù)兵團霍爾果斯口岸工業(yè)園區(qū)B區(qū)和當?shù)氐碾娏ο到y(tǒng)，工業(yè)園區(qū)用電戰(zhàn)略定位為：以自發(fā)電為主，外供電為輔。六十四團團域內(nèi)三道河處有一座110kV變電站，為區(qū)域中心變電站，其接受霍爾果斯電網(wǎng)及伊犁電網(wǎng)聯(lián)合供電，再統(tǒng)一配送至區(qū)域各變電站，至工業(yè)園區(qū)距離約5km。 三道河產(chǎn)業(yè)園區(qū)B區(qū)西側(cè)為110kV變電站，距離園區(qū)~5km。110kV供電線路可供電容量滿足5萬kW以內(nèi)。因此，本項目電力供應主要立足于本項目的自備電站，該熱為本項目提供了可靠的電力保證。霍爾果斯口岸距伊寧市90公里，距烏魯木齊市670公里。距哈薩克斯坦雅爾肯特市35公里，距哈薩克斯坦原首都阿拉木圖378公里。團場道路系統(tǒng)發(fā)達，東聯(lián)西出，十分便捷，精伊霍鐵路、G30高速公路以及312國道、榆三公路橫貫東西。榆三公路西通63團與霍都公路接壤，東通霍城縣?；舳脊坟灤┕I(yè)園四區(qū)南北，南至六十三團，北至霍爾果斯口岸，對外交通十分便利。本項目所在地是中國向西開放、進入中亞、突破美日東部遏制與封鎖的重要區(qū)域，戰(zhàn)略地位不僅對某而且對全國來說也是十分重要的。加強與中亞、以至西亞、南亞的經(jīng)濟貿(mào)易和聯(lián)系已經(jīng)成為國家戰(zhàn)略的重要組成部分。國家已經(jīng)投入巨資和政策改善當?shù)氐陌l(fā)展環(huán)境和民生狀況，支撐戰(zhàn)略的實施。隨著伊犁周邊交通運輸網(wǎng)絡體系的日益完善，未來經(jīng)貿(mào)合作前景更加廣闊。多年來,自治區(qū)政府對投資者提供了一系列的優(yōu)越條件,制定了一系列的優(yōu)惠政策,招商引資,鼓勵投資者投資興業(yè),在土地使用、稅收等方面給予照顧,在經(jīng)濟發(fā)展環(huán)境、社會治安等方面實行嚴格管理,給業(yè)主創(chuàng)造了良好的投資環(huán)境。公司之所以迅猛發(fā)展,除自身強化管理和不斷開拓創(chuàng)新外,與當?shù)攸h委、政府及有關部門的大力支持和扶持是分不開的,其最重要的關鍵性因素之一就是具有一個十分寬松的投資發(fā)展環(huán)境。工業(yè)硅生產(chǎn)過來傳統(tǒng)的冶煉工藝是采用木炭、木片等輔助原料作為主要還原劑,每年需砍閥大量的林木（每生產(chǎn)一噸工業(yè)硅約需2噸木炭、木片）,不利于環(huán)境保護,造成生態(tài)環(huán)境的嚴重破壞。工業(yè)硅生產(chǎn)工藝技術在不斷創(chuàng)新,以廉價的玉米棒、松樹球等替代木炭、木片作為還原劑生產(chǎn)工業(yè)硅獲得成功,生產(chǎn)出各種品級的工業(yè)硅,取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益:一是降低了生產(chǎn)成本,使企業(yè)在激烈的市場競爭中求得了生存和發(fā)展。二是變廢為寶,給農(nóng)民創(chuàng)造了新的增收途徑,增加了農(nóng)民的收入。三是保護了生態(tài)環(huán)境,為當?shù)貙崿F(xiàn)綠色環(huán)保、旅游環(huán)保創(chuàng)造了有利的條件。再就是工業(yè)硅生產(chǎn)除雜質(zhì)（工業(yè)硅質(zhì)量對雜質(zhì)的含量要求非常嚴格,要求嚴格控制含量指標）,過來采用的是氯氣除雜質(zhì),污染十分嚴重,有毒有害氣體排放對大氣和職工身心健康造成嚴重的影響。工業(yè)硅產(chǎn)品雜質(zhì)含量指標大大降低,產(chǎn)品質(zhì)量保持在出口特優(yōu)級品的指標,產(chǎn)品質(zhì)量達到了化學級、電子級工業(yè)硅的要求,產(chǎn)品深受國內(nèi)外用戶的青睞,產(chǎn)品遠銷日本、韓國、東南亞、歐美等十多個國家和地區(qū),要求供貨的商家絡繹不絕,產(chǎn)品出現(xiàn)了供不應求的局面。在工業(yè)硅冶煉中煙氣（即爐氣）是工業(yè)硅生產(chǎn)主要揚塵點,在煙氣的治理上,公司內(nèi)部進行了研究、改進和提高,研制出適合工業(yè)硅冶煉除塵的“正壓反吸大布袋除塵法”。企業(yè)已完成工業(yè)性適應生產(chǎn),證明有明顯的先進性、適用性和除塵效果,除塵效率達到99%以上,環(huán)保效益十分明顯,這在企業(yè)的升級改造項目實施過程中可以實施運用。第六章 技術方案工業(yè)硅礦熱電爐技術采用礦熱爐爐內(nèi)冶煉,硅石、石油焦、玉米棒、松樹球和精洗煤等原材料在配料站按冶煉工藝要求進行稱量配料,混勻后,通過上料系統(tǒng)、布料系統(tǒng)及下料管加到電爐內(nèi),供電冶煉。電爐為連續(xù)還原冶煉,連續(xù)出硅出渣。出爐的硅水鑄錠成形,經(jīng)精整破碎加工后,產(chǎn)品散裝或包裝出廠,大量的爐渣需進行水淬處理。本項目產(chǎn)品方案為年產(chǎn)工業(yè)硅90萬噸,同時副產(chǎn)有:硅渣、碳化硅、硅微粉。本項目采用的生產(chǎn)技術方案是電爐冶煉法生產(chǎn)產(chǎn)品和爐外吹氧精煉法,環(huán)保處理采用正壓反吸大布袋除塵法。工業(yè)硅的電爐冶煉法:此生產(chǎn)方法至1958年我國第一臺工業(yè)硅爐建成投產(chǎn)至今已經(jīng)40多年的不斷實踐和改進,工藝技術在國內(nèi)已相當成熟,本章不再敘述。工業(yè)硅產(chǎn)品爐外吹氧精煉法:此生產(chǎn)工藝在國內(nèi)已經(jīng)廣泛應用,技術已相當成熟。此項目的環(huán)保處理工藝:工業(yè)硅生產(chǎn)屬干無渣冶煉,生產(chǎn)中無廢渣、污水,對環(huán)境的污染非常小,而有影響的主要是煙、塵。本項目采用的是公司自發(fā)研制的,非常適合工業(yè)硅冶煉除塵的正壓反吸大布袋除塵法,企業(yè)已完成工業(yè)性適應生產(chǎn),證明有明顯的先進性、適用性和除塵效果,現(xiàn)已在公司工業(yè)硅冶煉爐中全面裝配,經(jīng)省環(huán)保部門檢測,已達國家I級排放標準,除塵效率達到99%以上。電爐法冶煉工業(yè)硅的基本原理是在電弧加熱的高溫區(qū)用碳還原二氧化硅中硅。其主要反應有:SiO2+C Si+CO2本項目工業(yè)硅冶煉操作的工藝流程包括爐料準備、電爐熔煉、硅的精制和澆鑄,除去熔渣夾雜而進行的破碎包裝。在爐料配制之前,所有原料都要進行必要的處理。硅石采用人工破碎至塊度不大于100mm,采用水洗滾筒篩篩出小于5mm的碎塊和泥土等雜質(zhì)。因為碎塊在爐膛上都熔融,從而降低了爐料的透氣性,使生產(chǎn)過程難以進行。石油焦有較高的導電系數(shù),破碎至塊度不大于10mm,還要控制石油焦的粉末量。因其在爐膛口上直接燃燒,會造成還原劑不足。工業(yè)硅生產(chǎn)中,洗煤完全可以取代木炭。精洗煤,固定炭達68%,揮發(fā)分為21%,灰分含量10%,Fe2O3含量%,Al2O3含量%,CaO含量%。經(jīng)生產(chǎn)實踐,采用此種洗煤是可行的。松樹球和玉米棒在生產(chǎn)中主要是增加爐料的透氣性,玉米棒是用裁材機和削片機加工的。松樹球和玉米棒的用量要視爐況來決定。爐料的配比是根據(jù)生產(chǎn)所要求的產(chǎn)品級別來確定的,石油焦和洗煤的比例對爐料的工作電阻來確定。爐料各組分經(jīng)稱量后,將爐料混合均勻,待搗爐后,將混勻的爐料集中加入爐內(nèi),保持一定的料面高度,加料均勻。工業(yè)硅生產(chǎn)爐內(nèi)的狀況也不是永恒不變的,電爐內(nèi)是以電能轉(zhuǎn)換成熱能,然后再用熱能直接加熱物料而產(chǎn)生化學反應的過程。所以爐內(nèi)的電氣特性是非常重要的,熔煉實行閉弧操作,保持高爐溫,提高熱效率,提高電爐利用率。熔煉采用一定時間的燜燒和定期集中加料的操作方法進行。正常情況下爐料難以自動下沉,生產(chǎn)需強制沉料。爐況容易波動,較難控制。因此,在生產(chǎn)中必須正確判斷,及時處理。每4小時出一次爐,進行精煉澆鑄,破碎挑渣整理入庫。（一）電爐操作熔煉是在埋弧狀態(tài)下連續(xù)進行的。為生產(chǎn)出恒定均質(zhì)的金屬硅,需要實行最佳的電爐操作,在爐膛內(nèi)電流的流經(jīng)路線及各路線的電流量的分布對爐膛內(nèi)各區(qū)的溫度分布和整個熔煉過程的進行有著重要的影響,要注意保持三相電能的負荷平衡,這樣才能提高產(chǎn)量,保證質(zhì)量,降低電耗。（二）加料和搗爐要使硅的熔煉電爐達到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的目的,除了要有良好的電爐參數(shù),精良的原料,合理的配比之外,操作也是十分重要的因素。合理的加料對料層結(jié)構(gòu)、電極在爐內(nèi)的穩(wěn)定性和熱能的充分利用起著主導的作用。生產(chǎn)中,加料和搗爐是結(jié)合進行的。要根據(jù)熔煉過程的不同情況和特點,適時地完成加料、搗爐作業(yè)。為了保持爐內(nèi)有良好的透氣性,需要進行扎眼和搗爐。小搗爐根據(jù)爐況進行,大搗爐一般一小時左右一次,搗爐要快要透,搗爐搗出的塊料推向爐心,搗爐過程中不能邊搗爐邊加料。一個電極區(qū)、一個電極區(qū)進行搗爐的操作是不可取的,必須集中統(tǒng)一搗爐、統(tǒng)一加料,這樣才能保持較高的熔煉溫度。穩(wěn)定電爐操作最重要的因素是保持料層中恒定的溫度分布,如果爐膛溫度分布受到破壞,電爐操作會受到嚴重干擾。生產(chǎn)中爐料的粒度和均勻程度,加料和出爐以及爐膛料面的處理都會影響電極運行。電極移動過大、過強的搗爐都會造成電爐操作不穩(wěn)定。（三）閉弧操作閉弧操作是將電極適當?shù)芈袢霠t料中,以半熔融爐料為阻抗體,在電極和熔融爐料之間產(chǎn)生電弧。要想做到閉弧操作,首先就要考慮投料方法。投料方法有一次投料法、分次投料法、多次投料法。除一次投料法是明弧操作外,其他方法都是可以做到閉弧操作。化學硅生產(chǎn)中,采用分次投料法,料層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,電耗低,爐齡長。操作中要處理好如下幾個問題:一是要選擇好合適的電氣參數(shù),使電極插入料層深度適當。二是要想辦法控制好爐料的比電阻。三是爐料粒度對硅的冶煉有重要影響,粒度過大和過小對爐況都不利。閉弧操作的優(yōu)點是:（1）爐內(nèi)料層結(jié)構(gòu)能形成一個完整的體系,爐料依次下沉。（2）弧光不外露,料面上輻射熱損失大大減少,保持高爐溫,熱效率提高,從而增加產(chǎn)量、提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低電耗。（3）能使電極消耗量達到平衡穩(wěn)定,避免發(fā)生電極折斷事故。（4）料面的溫度比較低,使料面上的設備受到的熱輻射較輕,延長了設備的壽命,提高了電爐設備的利用率。（5）粉塵較少,可以使爐面操作有一個較好的環(huán)境。電爐無論大小,只要采取適當措施,都可以做到閉弧操作,獲得理想的生產(chǎn)效果。（四）配電技術