【導(dǎo)讀】本項(xiàng)目由商南中劍實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司承辦。公司位于陜西省商南縣縣城南。312國(guó)道旁，占地291畝，建筑面積24200平方米，注冊(cè)資金1000萬(wàn)元，現(xiàn)有總資產(chǎn)7756萬(wàn)元，資產(chǎn)負(fù)債率56%；公司生產(chǎn)的主要產(chǎn)品質(zhì)量均達(dá)到或高于化工級(jí)高純工業(yè)。韓國(guó)及歐美等國(guó)家和地區(qū)并占有一定市場(chǎng)份額，供不應(yīng)求，是市、縣重點(diǎn)出口創(chuàng)匯企業(yè)。公司自行研發(fā)的“全油焦生產(chǎn)。法”高純工業(yè)硅生產(chǎn)工藝屬國(guó)內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)先技術(shù)。信用單位；同年被農(nóng)業(yè)部評(píng)為“走出去”戰(zhàn)略先進(jìn)企業(yè)。2020企業(yè)總資產(chǎn)為2731萬(wàn)元、固定資產(chǎn)凈值。250萬(wàn)元，創(chuàng)匯46萬(wàn)元。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人為公司董事長(zhǎng)兼總經(jīng)理蔡華憲。漢族，1956年12月出生，大專學(xué)歷，經(jīng)濟(jì)師，共產(chǎn)黨員。商洛市人大代表、商南縣工商聯(lián)。1999年、2020年被商洛地。市政府注重在西安經(jīng)濟(jì)圈的新格局中確立商洛的發(fā)展定位，在“十一五”發(fā)展規(guī)劃綱要中提出“依?？蛇_(dá)%，屬國(guó)內(nèi)罕見(jiàn)。遠(yuǎn)景儲(chǔ)量650萬(wàn)噸以上，可保證

　　

【正文】 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(bǔ)償、復(fù)合板水冷銅瓦、電機(jī)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) 、新 設(shè)備 ，工業(yè)硅生產(chǎn) 朝著容量的大型化、控制的自動(dòng)化、管理的現(xiàn)代化發(fā)展。 本項(xiàng)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(yùn)回后，通過(guò)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(jī)破碎至 20— 100mm， 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(jìn)行 冶煉除雜 ，生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。 （三）技術(shù)來(lái)源 及特點(diǎn) 商南中劍公司 是國(guó)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(guó)內(nèi)首創(chuàng)，完全具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在國(guó)內(nèi)同行業(yè)中處于領(lǐng)先地位。 已得到陜西省發(fā)展和改革委員會(huì)陜發(fā)改產(chǎn)業(yè)函〔 2020〕 62 號(hào)文確認(rèn)，符合經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)國(guó)家發(fā)改委 2020 年 12 月 2 日發(fā)布的第 40 號(hào)公告《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（ 2020 年本）》，屬國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品經(jīng)國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局國(guó)家進(jìn)出口商品檢驗(yàn)局認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室天津地質(zhì)研究院地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)試中心檢測(cè)，純度達(dá)到 %(4N級(jí) )。 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(dá)到“ 2202 級(jí)”、“ 1101 級(jí)”和“ 3N” 、“ 4N” 以上 高規(guī)格 的 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)， 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(yán)禁伐木燒炭”之間的突出矛盾，既保證了企業(yè)生產(chǎn)所需的原料，又有效的保護(hù)了自然生態(tài)環(huán)境， 從根本上解決了企業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展的戰(zhàn)略問(wèn)題。 “全油焦”生產(chǎn)方法和工藝具有以下特點(diǎn)： 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(wú)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 12020 度，而且使電極消耗由原來(lái)的 130Kg/t 降低到100Kg/t。 三是 采用空心電極、加厚爐壁，由電極頂部在冶煉的同時(shí)用自制的特殊設(shè)備在保持高溫的同時(shí)加入氧氣等氣體，在爐內(nèi)直接精煉，使產(chǎn)品一步達(dá)到 %（ 3N）以上級(jí)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(jí)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 %以上。 所有產(chǎn)品均達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)以上（詳見(jiàn)企業(yè)內(nèi)控指標(biāo)）。 中劍公司 高純工業(yè)硅 企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)： Q/SNZJ01 名稱 牌號(hào) 主要化學(xué)成分（ %） 年產(chǎn)量 （噸） 主要 應(yīng)用范圍 Si 不小于 雜質(zhì)不大于 Fe A1 Ca B p c 特級(jí) SiT1 300 電子用硅 優(yōu) 級(jí) SiT2 1000 電子用硅 合格 SiY 2500 化學(xué)用硅 五是研究和制定了一套《全油焦生產(chǎn)操作規(guī)程》，規(guī)范了用電、搗爐、加料、電極、控制等方面的操作。 該項(xiàng)目所用的全油焦高純工業(yè)硅生產(chǎn)技術(shù)，是對(duì)我國(guó)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(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，有利于我國(guó) 有機(jī)硅行業(yè)及 多晶硅太陽(yáng)能電池行業(yè)的整體提升。 （ 四 ） 工藝流程 工藝 流程簡(jiǎn)述 該項(xiàng)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(jī)破碎至 20— 100mm， 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(jìn)行 冶煉 除雜， 硅液形成后通入空氣增加透氣性以進(jìn)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(jìn)行精煉， 精煉后的硅液在送入精煉爐進(jìn)一步精煉、加氧增壓分離除雜， 冷卻后產(chǎn)出 4N 級(jí) 高純工業(yè)硅 產(chǎn)品，經(jīng)精選、清洗，最后破錠包裝入庫(kù)。 精煉 工藝 為使精煉過(guò)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(xì)銅管，氧氣和空氣從細(xì)銅管中吹向硅熔液實(shí)施精煉，空氣在吹氧結(jié)束后 亦通過(guò)透氣磚向硅熔液中形成正壓。 精煉過(guò)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(dòng)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(jiǎn)述 ： 從氧氣站和空壓站輸送來(lái)的氧氣和壓縮空氣經(jīng)計(jì)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(jìn)行反應(yīng)，脫除雜質(zhì) Ca和 Al。 在 出爐前 23m in，先向包底通人壓縮空氣， 以防止硅液灌人透氣孔，當(dāng)硅液達(dá) 1/3硅包深度時(shí)，即可開(kāi)啟氧氣進(jìn)行氧化精煉。待出完?duì)t堵眼后并完成精煉， (鋁、鈣等含量達(dá)要求值以下 )即可關(guān)閉氧氣，并將磚包由出爐小車?yán)?澆鑄間進(jìn)行澆鑄，倒完硅液后繼續(xù)通人壓縮空氣 35m in，防止散氣孔的堵塞，稍后即可拔去熱耐橡膠管，并扒去硅渣，等待出下一爐。 工藝 流程圖 （如下所示） 高純工業(yè)硅 生產(chǎn)工藝流程圖 （ 五 ） 物料消耗定額表和 物料平衡表 主要 物料消耗定額 （見(jiàn)下表） 水洗后合格硅石 水洗、除雜 破碎 稱量配料 合格石油焦 冶煉爐冶煉 冷卻 硅包 精煉分離 硅液 硅液 分級(jí) 硅液 3N 及 1101產(chǎn)品 4N 產(chǎn)品 包裝、入庫(kù) 分級(jí) 硅液 空氣 氧氣 氧氣 增壓 主要物料消耗定額表 物料平衡（見(jiàn)下表） 物料平衡表 投 入 產(chǎn) 出 序 號(hào) 物料名稱 數(shù)量（ t/a） 備 注 序 號(hào) 物料名稱 數(shù)量（ t/a） 備 注 1 硅石 75000 水洗后合格 1 1101 級(jí) 高純工業(yè)硅 25000 2 石油焦 39000 2 3N 級(jí) 高純工業(yè)硅 3000 3 石墨電極 2400 3 4N 級(jí) 高純工業(yè)硅 2020 4 空氣 100250 按 O2 量計(jì)算 4 硅渣 280 利用、出售 5 硅粉 20700 出售 6 CO2 氣體 165600 排放 7 煙塵 70 排放 合計(jì) 216650 合計(jì) 216650 產(chǎn)出物（噸） 投入物料 硅石（噸） 石油焦（噸） 石墨電極（噸） 電（萬(wàn)度） 水（噸） 1101＃ 0． 07 1 17 3N 級(jí) 0． 01 0. 2 3 4N 級(jí) — — — — 合計(jì) 0． 08 20 二、主要設(shè)備方案 （ 一 ） 主要 設(shè)備選型 由于該項(xiàng)目生產(chǎn)技術(shù)屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，根據(jù)生產(chǎn)工藝技術(shù)路線和工藝技術(shù)對(duì)設(shè)備的要求，除常規(guī)設(shè)備需購(gòu)置外，大部分設(shè)備均由建設(shè)單位購(gòu)置部件、零配件按生產(chǎn)需要進(jìn)行制作。 電爐 系統(tǒng) 按照 《國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（ 2020 年本）》 ，商洛屬貧困地區(qū)，礦熱爐變壓器容量最低為 。 為了改善勞動(dòng)條件，便于煙氣凈化處理和節(jié)省能耗， 按照國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策規(guī)定，結(jié)合工藝要求和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 經(jīng)多方案比選， 本項(xiàng)目擬選用 矮煙罩半封閉電爐 6臺(tái) 。 爐體內(nèi)襯選用節(jié)能型的自焙碳磚，爐殼內(nèi)側(cè)選用新型保溫隔熱材料 — 硅酸鋁纖維氈，同時(shí)還選用輕質(zhì)耐火磚 和輕質(zhì)碳磚作為絕熱材料，從而大大提高了冶煉爐的保溫性能和使用壽命。 矮煙罩 頂不采用不銹鋼制作，以減少磁場(chǎng)的產(chǎn)生， 側(cè)壁開(kāi)有爐門(mén)，用于搗爐、扎氣眼和人工加料， 四周裝有 水 冷卻管 ，頂端開(kāi) 有 電極孔和煙道孔。 變壓器 容量為 。 主要參數(shù)如下： 爐膛直徑： 6000mm 爐壁厚度： 1000mm 爐膛深度： 2200mm 極心 圓 直徑： 2200mm 矮煙罩高度： 2300mm 變壓器容量： 電 極 系統(tǒng) 電極：根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和工藝要求， 電極 選用 用 外徑 Φ780mm的空心 石墨電極 的特級(jí)品 。 電極把持器 :主要有兩種，一種是錐形環(huán)式把持器， 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作容易，但不能保證銅瓦均勻地接觸電極，已產(chǎn)生偏流、打弧現(xiàn)象，是功率損失增大，有時(shí)還造成壓放卡阻等，從而帶來(lái)運(yùn)行和維修方面的問(wèn)題。另 一種是壓力環(huán)式把持器 ， 由壓力環(huán)和波紋膨脹箱 （或油箱） 組成，壓力環(huán) 從箱體上徑向配置的波紋膨脹箱（或油箱）與銅瓦數(shù)相對(duì)應(yīng)，能一對(duì)一的徑向頂緊銅瓦，使銅瓦均勻的接觸電極，改善了錐形把持器的缺陷 。 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，本項(xiàng)目選用壓力環(huán)式把持器。 壓力環(huán)壓力： 8Mpa 電極壓放裝置： 采用液壓機(jī)械抱閘，即每個(gè)抱閘由四塊閘瓦、四組蝶型彈簧、四個(gè)油缸 及抱閘箱體組成。 電極升降和壓放均采用全液壓控制（操作平穩(wěn)， 結(jié)構(gòu)緊湊 ）， 故需設(shè)液壓站。 直 冷式鍛造紫銅瓦 : 直冷式鍛造紫銅瓦 是紫軋銅經(jīng)鍛壓成型、整體加工而成，這種銅瓦能確保內(nèi)圓直徑與電極直徑匹配，并保證內(nèi)外圓同心。銅瓦采用直接鉆 孔加工而成冷卻 水通道的冷卻方式。 搗爐機(jī) 搗爐機(jī)有全液壓、半液壓、機(jī)械三種。由于機(jī)械搗爐機(jī)和半夜壓搗爐機(jī)的操作慣性大易造成斷電事故，而且機(jī)械磨損嚴(yán)重造成設(shè)備事故多，從而增加了維修費(fèi)用。全液壓搗爐機(jī)動(dòng)作穩(wěn)定 、力量大，只要設(shè)計(jì)參數(shù)合理，特別是液壓系統(tǒng)的壓力和隔熱裝置完善，全液壓搗爐機(jī)完全可滿足生產(chǎn)的要求。故 本項(xiàng)目選用全液壓型搗爐機(jī)。主要參數(shù)如下 ： 大臂進(jìn)出長(zhǎng)度 : 3200mm 大臂進(jìn)出速度 : 220— 270mm/s 大臂搗爐最大角度： 50176。 大臂搗爐升降速度： 30— 50mm/s 小車行走速度： 250— 300mm/s 電爐變壓器 為了提高 電爐變壓器的輸出能力，減少電能損失，同時(shí)又不影響工業(yè)硅爐的功率因素，選用的電爐變壓器阻抗電壓要低、超負(fù)荷能力要強(qiáng)，且散熱效果好油溫不高。因此本項(xiàng)目選用 有載調(diào)壓強(qiáng)油水冷卻 變壓器 。主要參數(shù)如下： 型號(hào)： HCSSP212500/110 標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)： 產(chǎn)品代號(hào)： L1480AC200L1250AC90/ACS 一次側(cè)電壓： 110KV 二次側(cè)電壓范圍： 128116V 過(guò)載能力： ≮ 20% 常用二次電壓： ～ 152V 接線方式： △ /△ — 12 二次側(cè)出線方式： 側(cè)出線 冷卻方式 : 強(qiáng)油水冷 抗阻電壓： ≤ 7% 調(diào)壓方式： 有載電動(dòng) 低壓配電柜： 一套 （詳見(jiàn)主要設(shè)備一覽表） 三、主要工程方案 主廠房 由 變壓器跨、冶煉（或電爐）跨和精煉（或澆鑄）跨等三跨組成。 主要工藝尺寸如下表所示。 變壓器跨 ：一層，框架結(jié)構(gòu)，占地面積 180 平方米，建筑面積 150 平方米； 冶煉跨 ：三層，框架、密封結(jié)構(gòu)，占地面積 1814 平方米，建筑面積 5544平方米； 精煉跨 ：一層，框架、密封結(jié)構(gòu)，占地面積 264 平方米，建筑面積 264平方米； 除塵廠房 : 一層，鋼屋架結(jié)構(gòu)，占地面積 540 平方米，建筑面積 540平方米； 冷卻水機(jī)房：一層，磚混結(jié)構(gòu)，占地面積 280 平方米，建筑面積 280平方米； 水泵房：一層，排架結(jié)構(gòu)，占地面積 180 平方米，建筑 面積 150平方米； 低壓配電室：一層，磚混結(jié)構(gòu)，占地面積 320 平方米，建筑面積 320平方米； 包裝車間：一層，框架結(jié)構(gòu)，占地面積 500 平方米，建筑面積 500 平方米； 成品庫(kù)房：一層，框架結(jié)構(gòu)，占地面積 1000 平方米，建筑面積 1000平方米； 機(jī)修車間：一層，磚混結(jié)構(gòu)，占地面積 360 平方米，建筑面積 360 平方米； 原料棚：輕鋼結(jié)構(gòu)，占地面積 3600 平方米，建筑面積 3600平方米。 主廠房工藝尺寸表 名 稱 跨度 /m 長(zhǎng)度 /m 高度 /m 軌面標(biāo)高 /m 備 注 變壓器跨 5 5 8． 2 — 每間跨長(zhǎng)度 5m 冶煉跨 14 22 5