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        4. 淺談中國的工業硅產業升級

          金屬硅粉,金屬硅,金屬硅粉生產廠家,工業硅粉--東營漢尊新能源科技有限公司   2019-08-08 11:02:00 作者:SystemMaster 來源: 文字大小:[][][]
          摘要:簡要介紹了中國工業硅產業現狀和升級的必要性;論述了通過推進產業結構調整,重視工業硅生產節能,搞好煙氣治理,加大科技投入,搞好技術進步和科技創新,適當采用較大容量工業硅爐,發展循環經濟用好廢渣廢料等加快產業升級的具體途徑。

          中國的工業硅生產,從無到有,經過50多年的發展,現在已成為產能、產量和出口量均居世界首位的工業硅生產大國。但多年來中國工業硅生產和出口基本是處于盲目發展和無序競爭狀態,企業生產和產品出口的效益欠佳,這種狀態必須在國家不斷加強和改善宏觀調控下,經過各方面的努力和產業升級迅速得到改變。下面概要談幾點這方面的個人想法和意見,借大家參考。

          1. 中國的工業硅產業現狀和升級的必要性
          中國的工業硅生產始于1957年,至今已50余年。從上世紀50年代末到70年代末,我國的工業硅生產是國內自產自用,達到了自給自足。我國的工業硅從1980年開始出口,之后隨著出口量的迅速增加,全國的工業硅生產迅猛發展。到80年代末,我國工業硅年出口量達到10萬t以上,90年代末達到20萬t以上,2007年出口量增加到近70萬t?,F在我國工業硅的產能產量和出口量已均居世界首位。
          我國工業硅的年產量已達到約120萬t。工業硅出口的國家和地區數近60個,年出口量已相當于西方發達國家總消費量的一半以上。中國的工業硅生產和出口,對世界硅業和相關產業發展都有著舉足輕重的影響。

          我國是世界工業硅生產大國和出口大國,這一點毋庸置疑。但并不是工業硅出口強國。多年來,工業硅生產和出口的效益一直欠佳。上世紀90年初以來,我國出口工業硅的價格一直嚴重偏低,經常是比國際市場正常價低20~30%,嚴重者競低到50%。2007年下半年以來,特別是2008年初以來,我國工業硅出口價格有相當幅度的提高。2007年我國工業硅出口全年的平均離岸價是1381美元/t,今年1~5月的平均離岸價已上漲到2001美元/t。但與此同時,國際市場工業硅價格也在迅速上漲,同期美國和歐盟的工業硅現貨價也從2200美元/t左右上漲到3500美元/t左右。

          我國工業硅出口長期價格偏低的原因,除美國、歐盟等長期對我國工業硅出口實行反傾銷之外,也與我國工業硅項目的盲目擴張,低水平重復建設和互相降價的無序競爭有關。2004年以來,國家出臺了一系列宏觀調控政策,對包括工業硅在內的高耗能、高污染的資源性產品行業,不斷加強和改善了宏觀調控。在國家不斷加強宏觀調控力度下,應該說工業硅項目低水平重復建設的勢頭,已受到一定遏制,落后生產能力開始被淘汰,節能環保意識有所增強。但不能不看到在取得這些初步成效的同時,長期盲目擴張積累的問題,仍很突出,整個硅業要真正遏制盲目擴張的勢頭,消除無序競爭,還有很多工作要做。

          進入2008年以來,國家從1月1日起對出口工業硅開征10%的出口關稅,從7月1日起,對全國銷售電價平均每千瓦時提高2.5分錢。這些宏觀調控政策措施,都直接對我國硅業發展產生重要影響。今年2月份以來,我國湖南、貴州、廣東、江西等省區和四川、陜西、甘肅、云南等省區相繼遭受歷史罕見的低溫、雨雪、冰凍災害和特大地震災害。這些災害不僅使國家和人民的生命財產遭受嚴重損失,也使這些地區相當數量的工業硅企業遭受不同程度的破壞,生產和貿易受到不利影響。國家不斷加大的宏觀調控力度和相繼遭受的自然災害,對我國工業硅產業發展,既是嚴重挑戰,也是良好的發展機遇。

          長期的低水平重復建設和無序競爭,不僅造成出口效益不佳,也造成企業經營和設備裝置落后,技術管理水平難于提高。為了使我國硅業擺脫目前的困境,使我國硅業成為參與國際競爭的優勢產業,成為保證國民經濟和高科技快速發展的穩固的基礎產業,我們必須在國家不斷加強和改善宏觀調控下,重視和加快落實各項產業升級的具體措施和步驟,搞好工業硅的產業升級。

          2. 產業升級的途徑

          2.1 推進工業硅產業結構調整

          在國家宏觀調控不斷加強的情況下,在受災企業重建中,各企業的情況不同,效益會有升有降,這正是產業結構調整的有利時機。硅行業的各企業會逐漸認識到加快產業結構調整的必要性,增強自覺性,會加快淘汰落后生產能力,加快淘汰小容量工業硅爐的速度。會逐漸實現產業結構由高消耗向高效率,由粗加工向精加工的轉變。在產業結構調整中,也應加快推進企業重組,企業聯合的步伐,以便形成若干企業集團。有實力的企業集團可以資產、資源、品牌等為紐帶,實現跨地區跨行業的重組,促進產業的集約化、大型化。在產業結構調整的同時,還應推進中小企業與大企業形成分工合作關系,推進生產要素的合理流動和配置。只有逐漸把企業做大做強,才能提高我國硅業的競爭力,才能更好地集中力量搞好對國外反傾銷的應對應訴,解決國際市場上對我國工業硅出口的價格歧視。

          2.2 重視工業硅的生產節能

          節能減排已逐漸成為宏觀調控的重要手段。大力推進節能和降耗,提高能量利用效率,這應該是工業硅產業提升中的一項長期的戰略任務,需要擺在十分重要的位置。工業硅生產的能耗有多個方面,但主要表現在電耗方面,特別是冶煉工藝過程的電耗。
          通常情況下,熔煉每噸工業硅一般要耗電12000~14000 kwh,所需電耗的費用往往要占到整個成本的40%或更多。努力降低生產中,特別是熔煉過程中的電耗,是必須首先引起重視的方面。在工業硅生產中,在有了適合的生產工藝和設備,有了符合要求的原材料之后,就應該十分重視保持熔煉中的碳平衡問題。使進入反應區的爐料中C和SiO2的分子比等于2,這樣才能在熔煉過程中不出現過剩的SiC的SiO2,達到高產低耗。在實際生產中,要使進入反應區的爐料中C與SiO2的分子比經常等于2,是相當困難的,單靠準確的計算爐料,認真的配料和混料,認真的加料和搗爐是很不夠的,還必須提高爐前操作者的技術操作水平,使爐長班組長和實際操作者能通過自身良好的技術素質和操作經驗及時發現和準確判斷熔煉過程中出現的碳量過?;虿蛔?,并慎重地及時加以調整。

          要在工業硅熔煉中降低電耗,還要注意解決好排出CO和捕收SiO,搗爐和減少散熱等一些矛盾。工業硅熔煉時,在SiO2還原過程中產生大量CO。這些CO氣體只有迅速離開反應區,SiO2的還原才能進行。但在熔煉過程中,同時還生成大量SiO氣態產物。與CO氣體混在一起的SiO,如隨CO氣體同時迅速排出爐面,將造成硅和熱能的大量損失,導致硅的產量降低,能耗增大。所以對工業硅熔煉而言,既要迅速排出CO,又要阻止SiO的散失,這是實際操作中必須解決好的一對矛盾。在工業硅熔煉中,還需通過搗爐,強制爐料下沉。實行搗爐,就要挑開料面,破壞閉弧狀態,造成大量熱能擴散和輻射到周圍空間,使能量損失,又危害環境。搗爐是工業硅熔煉必不可少的爐前作業,又是增大能量損失和SiO逸散,降低產品產量,增大能耗的一項有害作業。我們必須認清此項作業正反兩方面的作用,做到既要適時恰當地搗爐,又要減少散熱。

          2.3 搞好煙氣凈化和粉塵的回收利用

          在工業硅熔煉過程中,反應區生成大量SiO氣態產物,其中的一部分要從料面逸出,并與空氣中的氧反應,迅速生成粒徑小于1 μm的SiO2微粒,隨爐氣排出爐外。這種SiO2微粒顆粒細(最小者0.01 μm)。密度小,粘結性強,附著力大,不易沉降,容易污染環境,損害人的健康。從保護環境和履行社會責任看,工業硅企業必須對電爐煙氣進行治理,減少,乃至消除煙塵的排放。

          工業硅爐煙氣粉塵,與其他污染物相比,還有另一突出特點: 因為這種粉塵粒度細,純度較高(一般SiO2含量90~94%,高者達到98%),這決定了它在建材、化工等諸多領域有重要的應用價值,而且已在工業和工程中得到實際應用。從工業硅爐煙氣中回收的SiO2粉塵量,視爐況而定,一般生產每噸硅可回收SiO2微粉0.3~0.5 t。以前這種回收物是作為廢物棄掉,現在已成為建筑、化工等多方面很有價值的新材料。

          現在關于工業硅爐煙氣治理和粉塵回收的技術已很成熟,干法袋式除塵技術,已在生產中得到廣泛的實際應用。各工業硅企業無論從貫徹節能減排方針,保護環境,履行社會責任來看,還是從自身發展,增加企業效益,搞好廢物回收利用和新產品開發來看,都應該十分重視煙氣治理和粉塵的回收工作。
          工業硅企業在減排方面,除了要集中力量搞好工業硅爐的煙氣治理和粉塵的回收之外,還應關注到在硅石、木炭、石油焦等原料和產品硅的破碎、篩分、輸送過程中產生的粉塵,做好這方面粉塵的凈化回收工作。

          2.4 加大科技投入,推進技術進步和科技創新

          工業硅根據用途主要分為冶金用硅和化學用硅兩大類。冶金用硅主要用于生產鋁硅合金等冶金領域?;瘜W用硅則用于生產有機硅,半導體材料和太陽能級硅等方面。從世界范圍看,冶金用硅和化學用硅基本各占一半。但從上世紀90年代后期以來,歐盟和美國的化學用硅已超過冶金用硅量,而且這種趨勢仍在繼續發展,即化學用硅量占的比例越來越大。這就是說,經濟的發展和科技的不斷進步對工業硅的種類和產品質量的要求越來越多,越來越高。隨之要求工業硅生產對原料的精選,工藝條件的改進,精煉方法的創新等都必須注入新的技術??茖W技術在產品中的含量,只有不斷增加,才能適應新的發展需要。上世紀90年代中期之前,我國的工業硅產品,主要是553.441級硅,大部分作為冶金用硅出口和使用。上世紀末以來,我國各工業硅企業和相關單位,在原料精選,工藝設備改進和精煉方法創新等方面,逐步加大科技投入,現在已能根據多方面用戶要求,生產出2202、1101等多種級別的產品,某些企業還能生產出含P量含B量很低的硅,滿足電子行業需要的電子級硅以及含硅量99.99%或99.99%以上的太陽能級硅等。在提高產品質量擴大產品品種方面,我國通過加大科技投入和科技創新已獲得良好效果。今后要繼續提高產品質量擴大產品品種,要搞好節能減排,擴大優質礦物和還原劑來源,降低產品成本,提高工業硅產業國際競爭力等,都必須重視和加大科技投入,搞好技術進步和科技創新。

          2.5 適當采用較大容量工業硅爐

          在不斷加強宏觀調控中,對一些經過兼并重組的企業或企業集團或其他具備能源和原材料供應條件的地區,如果確有擴產需要,研究開發和適當建設若干臺20000~30000 kVA或更大一些容量的工業硅爐是需要的。這對采用某些先進技術,對煙氣治理,煙塵和能量的回收利用,對節約投資和減少占地面積,對整個硅業的長遠發展都是有益的。但對已經投產和正常運行中的6300 kVA級和10000 kVA左右容量的中小型工業硅爐,除那些在近幾年盲目擴張中設計不規范,粗制濫造,生產指標很差的中小型爐必須淘汰之外,而對那些精心設計或投產后經過認真研究改進,已取得好的電單耗等技術經濟指標的中小型工業硅爐,只要具備生產需要和條件,應該繼續生產,不必作為落后生產能力加以淘汰。

          從宏觀調控和管理方面看,鼓勵和支持大容量工業硅爐的開發建設是必要的,但不斷追求爐容量的大型化和不分好壞同時淘汰中小型工業硅爐是不可取的。把節能減排各項指標的好壞作為爐子取舍的標準比單純從爐容量大小上進行取舍要好得多。

          我國幅員廣大,各地的原材料和能源等的質和量都存在差異,而中小型爐與大容量爐相比更具靈活性,更便于停、開爐和利用某些分散的剩余電力和季節性水電。另外,從工業硅應用的多樣性來看,用于生產多晶硅和單晶硅等高科技領域所需的工業硅,實際消費量并不大,但對原材料質量的要求卻比較高,生產這方面需要的工業硅,也要求用生產冶金用硅同樣的大容量工業硅爐來生產,實際上也會遇到困難。所以,一般要求采用大容量工業硅是對的,但不管生產哪一種工業硅,都認為和生產硅鐵一樣,都必須采用多大容量的工業硅是欠妥的。

          2.6 發展循環經濟,搞好廢渣廢料等的回收利用

          發展循環經濟,加強資源節約,提高資源的利用效率,才能不斷增強工業硅產業的持續發展能力。工業硅生產中的冷卻用水,硅塊破碎中不能滿足成品粒度要求的碎硅,硅石、還原劑破碎、篩分后不符合粒度要求的碎料等,都應該直接或經過一定的處理后,返回到生產流程中使用。有的工業硅企業已經把經過水洗后的碎木炭末與石油焦碎煤等一起以水玻璃為粘結劑制團,經烘干后作為還原劑使用。工業硅爐大修時從爐膛內清出的碳化硅等物料,有的可直接返回爐內應用,有的可銷售到鋼鐵方面應用。

          硅石破碎后不符合粒度要求的碎料,有些因雜質含量高或影響爐料的透氣性,因而不適于在工業硅熔煉中應用,但可以銷售或應用到一些新的“沙產業”。這些硅石碎料有的可以和石英砂一樣,應用在汽車機型、缸體、缸蓋等的鑄造中,還可以用于制作具有強度高,透水性好的透水磚,應用于鋪設花壇,停車場,運動場乃至馬路等場所的地面等。

          在工業硅熔煉過程中,在反應區會生成大量SiO氣態產物,其中的一小部分,會從料面逸出,并與空氣中的氧反應,生成SiO2微粉,在凈化系統要回收這些SiO2微粉。上面已經講過這些微粉可作為產品應用。在反應區同時還生成大量CO氣體,要從料面迅速排出。在從料面冒出的原始爐氣中,CO的含量通??蛇_到60~75%,同時還含有5~10%的H2氣,(H2是經CO+H2O→CO2+H2反應生成)。在工業硅爐密閉狀態很好的情況下,原始爐氣沒被外部大量空氣混合時,回收這種含有CO和H2的原始爐氣,可用于化學工業,進行各類有機合成,如生產石蠟、烯、甲木醇、乙二醇等。一般情況下,回收的氣體還可隨時根據用戶需要用作燃料。

          在一般工業硅爐密閉狀態不是很好的情況下,從料面逸出的CO、H2等氣體以及爐料中還原劑的揮發份,爐料中的過剩碳量等都會在料面與空氣中的氧反應燃燒,之后放出大量能量,怎樣回收和利用這些能量,這是工業硅生產節能工作中一項蘊藏極大潛力的方面。這些能量回收后,可用于發電和很多其他需要熱能的地方。這些能量回收得好,可相當于煉硅輸入電能的約25%。

          3. 結語

          我國作為世界工業硅生產和出口大國,多年來的生產和出口效益欠佳,為了改變這種落后狀況,我們必須在國家不斷加強和改善宏觀調控下,加速工業硅產業升級的步伐,按照科學發展觀的要求,搞好節能減排和資源節約,加大科技投入,加快整個產業經濟增長方式從數量型向效益型的轉變,走出一條科技含量高,經濟效益好,資源能源消耗低,環境污染少,人力資源優勢得以發揮的新型發展之路。
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