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        4. 我國的工業硅貿易和生產節能

          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 11:03:38 作者:SystemMaster 來源: 文字大小:[][][]
          摘 要:分析介紹了目前我國工業硅的貿易狀況和生產節能中必須重視的碳量平衡問題。談了碳量平衡的重要性,也談了怎樣才能達到碳量平衡和熔煉過程中還必須做好的幾個方面。
          關鍵詞:工業硅貿易、生產節能、碳量平衡

          我國的工業硅生產,從1957年第一臺爐投產至今已整整50年。50年來,從最初的自產自用,自給自足,到開始出口后的無序競爭,迅猛發展,又到國家不斷加強宏觀調控,盲目發展勢頭不斷受到遏制,節能減排逐漸受到重視,經歷了不同的發展階段。近幾年的硅業年會上,我從不同方面,曾談過個人的某些看法和建議。下面僅就我國工業硅貿易現狀和生產節能中某些問題,談談情況和看法,供大家參考。

          1. 我國工業硅的貿易現狀
          我國的工業硅從1980年開始出口,到現在只有20幾年。工業硅的年出口量,從最初的100多噸。已增加到60多萬噸。出口的國家和地區從一個已增加到近60個。我國工業硅的產能、產量和出口量已均居世界首位?,F在我國的工業硅出口量,已相當于西方發達國家總消費量的一半以上,對世界硅業和各相關產業的發展都有著舉足輕重的影響。近期的我國工業硅貿易概括來說,有如下幾個特點。

          1.1 盲目發展的勢頭受到一定遏制,但出口量仍在迅速增長
          近些年來,隨著我國國民經濟的持續,快速發展,某些高能耗,高污染的資源性產品行業,受利益驅動違反國家有關法律法規和產業政策規定,紛紛新建擴建生產能力,甚至大量建設國家明令淘汰和禁止發展的生產裝置,低水平重復建設的情況不斷出現。針對這種情況,2004年以來,國家相繼出臺了一系列宏觀調控政策。工業硅行業和鋼鐵,電解鋁、水泥、鐵合金等行業一樣,都是被重點調控的行業和部門之一。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,整個行業環保和節能降耗的意識有新增強。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。仍有某些地方和企業,還在上新項目。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。

          從近幾年我國的工業硅出口情況看,增幅仍然不小。我國的工業硅出口,2004年為54.51萬t,2005年為53.61萬t,兩年的出口量基本持平。但2006年達到61.35萬t比2005年增長了14.6%,2007年上半年又比2006年同期增長了16.3%。

          1.2 出口價格有一定提高,但仍遠低于國外正常價,效益仍很差
          我國工業硅出口價格一直偏低,特別是上世紀90年以來,由于歐盟、美國以及后來的澳大利亞等對我國出口工業硅長期征收高額反傾銷稅,日本千方百計壓低我國工業硅出口價,再加上我國國內低水平重復建設和競相降價的無序競爭,使我國出口的工業硅價格一直嚴重偏低。我國出口的工業硅經常是比國際市場正常價低20-30%,嚴重者競低到50%。

          2004~2006年期間,美國現貨進口價和歐盟的現貨價基本是波動在1500~1700美元/t之間,而同期我國工業硅出口的平均離岸價是在1040~1080美元/t之間,明顯的嚴重低于國際市場價。2007年以來,我國出口工業硅價格有所提高,2007年1~6月我國出口工業硅的平均離岸價為1214美元/t,這比2006年全年的平均離岸價提高了12%。2007年6月份我國出口工業硅的平均離岸價為1248美元/t,這與2006年同期相比是提高了19%。雖然近期我國出口工業硅價格有相當的提高,但同期美國和歐盟的現貨進口價也在提高,2006年末美國和歐盟的現貨進口價在1650~1700美元/t之間,到了2007年二季度未,也提高了接近2000美元/t,長幅也約為18%。如果考慮到同期人民幣的升值和美元的貶值,不難看出,我國工業硅出口效益仍然是很差的。

          1.3 出口量增長的同時,內需增長加快
          上世紀80年代之前,我國生產的工業硅是國內自產自用。80年代初開始出口以后,出口量迅速增長。80年代末我國出口的工業硅已達到10萬t以上,90年代末已超過20萬t,由于出口量的迅速增長,我國所產工業硅已大部分用于出口,用于國內的已占一小部分。2005年我國出口工業硅53.61萬t,用于國內的工業硅只有20多萬t。即我國所產工業硅用于國內的部分只占總產量的三分之一左右。

          進入20世紀以來,我國的電解鋁產量和消費量增長迅猛。2001~2006年期間,我國的原鋁產量以年增產100萬t以上的速度在增長。2001年我國產原鋁300多萬t,到2006年已達到935萬t.我國的原鋁產量連續6年保持世界第一。硅在鋁產品中,主要是用于鑄造鋁合金,也有一部分用于變形鋁合金。由于原鋁和鋁消費量的迅速增長,硅在鋁合金方面的消費量增長也在加快。

          有機硅工業是消耗工業硅的另一個大領域。經過近二十年來的開拓創新,我國的有機硅工業已步入高速發展期。我國的甲級氯硅烷生產裝置的規模和生產技術已接近國外先進水平。我國有機硅工業的巨大進步,打破了國外公司對我國的技術封鎖和市場壟斷。近幾年星火化工廠,新安化工集團公司,吉林石化公司等骨干企業都加快了發展步伐。在這種新形勢下,國外的道康寧公司等有機硅生產企業,也開始在中國落戶。有機硅工業的這些變化,都為工業硅國內用量的快速增長創造了條件。

          近一年來,新光硅業,中硅高科等高新企業經過艱苦努力和頑強拚搏,已掌握了千噸級多晶硅生產技術,打破了美、德、日等國在這方面的壟斷。新光硅業1000多t多晶硅項目投入運行后,其產品可用于8~12英寸的電子級多晶硅,太陽能電池用多晶硅,可控硅用多晶硅三大系列。我國多晶硅和太陽能級硅生產領域的開拓和不斷擴大,都將推動國內工業硅應用的快速增長。

          1.4 高科技含量產品的比例在增大

          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合金等冶金領域,化學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的消費量基本各占一半。但從上世紀90年代后期以來,歐盟和美國的化學用硅量已超過冶金用硅量,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,科學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,工藝設備條件改進和精煉方法創新等方面做了大量工作,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磷小于50PPm的低磷硅,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。高科技含量產品的比例在不斷增大。因為各地區各企業產品的品級和科技含量不同,所以售價和實際效益也不同?,F在我國各地區和各企業雖然售價都偏低,但實際售價卻相差很大,有的地區間的售價,每噸就相差300~400美元。企業之間的價差就更大。

          2. 工業硅的生產節能

          大力推進節能降耗,提高能源利用效率,這對工業硅生產來說是一項長期的戰略任務,必須擺在十分突出的位置。工業硅生產的能耗,主要表現在電耗方面,生產每噸工業硅一般要耗電12000~14000kwh,所需電費往往要占到整個成本的40%或更多。如何降低生產中特別是熔煉過程的電耗,這是必須首先引起重視的方面。

          2.1 關于熔煉過程中的碳平衡
          工業硅生產,當具備了一些基礎條件,如有了適合工業硅生產的工藝和設備,有了符合要求的原材料之后,進一步需要十分重視的問題,就是如何達到和保持熔煉中的碳平衡問題。所謂碳平衡,就是在熔煉過程中,使進入反應區的爐料中C和SiO2的量要達到和保持一個恰當的比例。具體地說,就是要使爐料中C與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。否則,如果進入反應區的爐料中C和SiO2的分子比大于2,且小于3,熔煉過程中就會有多余的SiC出現,造成爐底上漲,惡化爐況,如果進入反應區的爐料中C和SiO2的分子比等于3,所得的熔煉產物將全都是SiC而沒有Si,如果進入反應區的爐料中C與SiO2的分子比小于2,則會有多余的SiO2出現,也會造成爐底上漲,出爐困難等異常爐況。所有這些碳量不平衡情況的出現,都會造成硅產量的降低和電耗增大。

          2.2 怎樣達到碳量平衡
          實際生產中,加到爐缸上部的爐料,在預熱和逐漸下沉到反應區的過程中,要有燃燒和飛揚等損失,所以加到爐料中的還原劑,即各種含碳原料,必須有一定的過剩量。由于硅石和還原劑的成分經常是波動的,特別是木炭的含水量變化更大。生產中的爐況,也隨時都在變化。因此,實際所需爐料的過剩碳量,也需不斷變化。

          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,進入反應區的爐料,只要其中C與SiO2的量偏離分子比等于2,就會有多余的SiO2或SiC出現,長時間不調整,就會出現異常爐況,造成產量降低,電耗和原材料消耗增大。

          及時發現和準確判斷熔煉過剩中出現的碳過?;虿蛔?,在機械化自動化程度低的小容量工業硅爐上主要是靠爐前操作者來完成,目前在我國這種情況還比較多,爐前操作者根據電流表指針擺動情況,電極升降情況,料面粘性,料面冶煉情況,料面火焰,出爐口硅流和渣的顏色等,能夠判斷出反應區碳量是過剩還是不足。判斷的及時和準確與否,是爐前操作者技術水平的重要標志,也是爐前操作者的一項重要任務。發現并能準確判斷熔煉中出現的碳量不足或過剩,對爐前操作者很重要,但更重要的是及時調整。在碳量過剩(或不足)的情況不是很嚴重時,可通過改變配料比來進行調整,如使用幾種還原劑,可只改變一種還原劑的量來調整。這種調整需時稍長,但不易造成爐況嚴重波動。在碳量過剩(或不足)的情況比較嚴重時,可通過另外加硅石(或還原劑)的辦法來調整。這樣見效可能比較快,但外加硅石(或還原劑)的量和辦法要恰到好處,否則會引起爐況大的波動。

          及時調整配碳量,使進入反應區的爐料中C與SiO2的分子比經常保持等于2,這對維持正常爐況,保證節能降耗十分重要。也正因如此,所以配碳量的調整更應十分慎重,應防止判斷失誤,造成爐子運行紊亂。

          2.3 還需做好的幾個方面

          要在工業硅熔煉中降低電能消耗,還需注意解決好幾個矛盾。

          (1) 排出CO和捕收SiO
          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的還原才能繼續進行。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,將造成硅和能量的大量損失,導致硅的產量降低,能耗增大。所以對工業硅熔煉而言,即要迅速排出CO,又要阻止SiO的散失,這是必須解決好的一對矛盾。

          為使SiO在爐內繼續參加生成SiC和Si的反應,不大量逸出爐外,工業硅爐必須是現在這種普遍采用的閉弧式爐,即在反應區上部保持有一定的料層高度。這除了有利于捕收SiO之外,還有利于回收CO和SiO氣體所帶走的能量,有利于降低產品能耗。

          只有利于SiO的捕收,而不考慮CO的迅速排出也不行。因為那將影響SiO2的還原和還原速度,影響硅的產量和能耗。在實際生產中,要解決好這對矛盾,就必須恰當地照顧好兩個方面:即必須在反應區上部保持適當的料層高度,又要使料層有良好的透氣性,使SiO能繼續參加反應,CO又能較快排出。

          (2) 搗爐和減少散熱
          為保證還原過程連續不斷地順利進行,需要反應區上部的爐料幾乎是連續不斷地向反應區下沉,但根據工業硅爐料和反應過程的特點,料層卻不能完全自動下沉,需通過搗爐使其強制下沉。實行搗爐,就要挑開料面,就要破壞閉弧狀態,造成大量熱能擴散和輻射到周圍空間。搗爐是工業硅熔煉必不可少的爐前操作,但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個方面的作用,做到既要適時恰當地搗爐,又要盡量減少散熱。
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