冶煉工業(yè)硅存在的主要問題

冶煉工業(yè)硅存在的主要問題張志凌;梁可【摘要】闡述了還原劑的替代品、微硅粉的應(yīng)用、煙氣的余熱利用、工業(yè)硅人工精整、成本降低、提高產(chǎn)品質(zhì)量等冶煉工業(yè)硅存在的主要問題.【期刊名稱】《有色金屬設(shè)計(jì)》【年(卷)，期】2011(038)004【總頁數(shù)】3頁(P5-6,9)【關(guān)鍵詞】工業(yè)硅;還原劑;微硅粉;煙氣;余熱利用【作者】張志凌;梁可【作者單位】昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司，云南，昆明,650051;昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司，云南，昆明,650051【正文語種】中文【中圖分類】TF645我國工業(yè)硅的技術(shù)及裝備在近年來有了長足的發(fā)展，取得了可喜的成就，但還存在著一些問題制約著工業(yè)硅的發(fā)展。工業(yè)硅生產(chǎn)中，還原劑要求較嚴(yán)格，除了固定碳和灰分含量外，對(duì)碳質(zhì)還原劑的物理性能的基本要求是:反應(yīng)活性好、比電阻高、不易發(fā)生石墨化、粒度適宜、有一定的機(jī)械強(qiáng)度。木炭的孔隙率最大，而且有許多直孔，適于氣體通過，它在很高溫度下結(jié)晶程度也無大的增長，所以在還原條件下，有較高的比電阻和反應(yīng)能力，顯然木炭是最能滿足冶煉硅要求的碳質(zhì)還原劑，也是目前企業(yè)普遍采用的主要還原劑。為保護(hù)森林資源，限制了工業(yè)硅生產(chǎn)大量使用木炭的可能性，同時(shí)木炭也造成工業(yè)硅生產(chǎn)成本的提高，因此一些企業(yè)開始用部分石油焦和洗精煤替代木炭，還有一些企業(yè)使用全石油焦或全洗精煤冶煉工業(yè)硅，但在25.5MVA以上的大型電爐，還沒有使用全石油焦或全洗精煤冶煉工業(yè)硅的經(jīng)驗(yàn)，所以對(duì)大型電爐替代木炭的還原劑還需研究試驗(yàn)。微硅粉為硅鐵、工業(yè)硅電爐冶煉煙氣收下的煙塵，近年來隨著我國硅鐵、工業(yè)硅產(chǎn)量的增加，并且環(huán)保除塵設(shè)施逐步完善，使微硅粉產(chǎn)量大幅增加。微硅粉的市場(chǎng)多集中在國外，國外對(duì)微硅粉的研究已經(jīng)有幾十年，對(duì)微硅粉研究比較系統(tǒng)。近年來，由于國外經(jīng)濟(jì)等原因，對(duì)微硅粉的需求量減少，國內(nèi)微硅粉的市場(chǎng)還沒有充分開發(fā)，使得微硅粉出現(xiàn)了滯銷。因此，微硅粉的研究、開發(fā)與利用關(guān)乎我國工業(yè)硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展的未來。工業(yè)硅電爐煙氣量大，1臺(tái)25.5MVA電爐煙氣量達(dá)到14萬m3/h，煙氣溫度高，—般在500~800°C，若采用余熱鍋爐，其每臺(tái)電爐可產(chǎn)蒸氣18~25t/h，配套3000kW發(fā)電機(jī)組，每冶煉1t工業(yè)硅，可余熱發(fā)電800~1200KWh，可見，該部分煙氣余熱具有較好的利用價(jià)值。我國在上世紀(jì)就在民和鎂廠工業(yè)硅電爐上使用余熱鍋爐，由于工業(yè)硅電爐煙氣量及煙氣溫度波動(dòng)大，煙塵有極強(qiáng)的粘附力，所以使用效果不好。現(xiàn)今，我國余熱鍋爐技術(shù)有了長足的發(fā)展，部分工業(yè)硅電爐已經(jīng)開始在建設(shè)余熱鍋爐，余熱鍋爐采用膜式水冷壁、激波清灰裝置等技術(shù)。由于工業(yè)硅澆鑄時(shí)表皮含雜質(zhì)高，錠內(nèi)含有夾渣，在精整時(shí)由人工去除。因?yàn)闄C(jī)械破碎工業(yè)硅，不合格粒度量大（一般約為10%），嚴(yán)重影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，所以現(xiàn)企業(yè)均采用人工破碎，不合格粒度量少（一般約為3%）。人工破碎能力約為2t/人.d，若一個(gè)5萬/a工業(yè)硅企業(yè)，需精整人員約80人。人工精整使企業(yè)勞動(dòng)密集，機(jī)械化程度降低。水發(fā)?；I(yè)硅在歐洲部分工廠使用，其機(jī)械化程度高，可進(jìn)一步提高硅的凈潔度，是一種先進(jìn)的精整工藝，國內(nèi)應(yīng)大力開發(fā)利用。工業(yè)硅生產(chǎn)已經(jīng)進(jìn)入微利時(shí)代，降低成本是企業(yè)生存的關(guān)鍵，表1是某企業(yè)制造成本的比例。電費(fèi)在制造成本中占有最大比例，表1中電價(jià)以0.36元/kWh計(jì)算，某些地區(qū)電價(jià)更高，其電費(fèi)所占比例還將更高。電價(jià)每增加0.01元/kWh，制造成本增加約120元/t，增加比例約1%，所以新建企業(yè)的廠址選擇應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)氐碾妰r(jià)，企業(yè)可以與當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)爭(zhēng)取更優(yōu)惠的電價(jià)。工業(yè)硅冶煉為高能耗、高電耗，每生產(chǎn)1t工業(yè)硅，冶煉電耗約在12000kWh,動(dòng)力電耗在500-900kWh，節(jié)電一直是設(shè)計(jì)和企業(yè)追求的目標(biāo)。如永昌硅業(yè)將冶煉電耗從行業(yè)準(zhǔn)入水平12000kWh降到11600kWh，若電價(jià)以0.36元/kWh計(jì)算，僅此項(xiàng)可降低成本144元/t。還原劑在工業(yè)硅冶煉中也占有很大比例，還原劑有木炭、洗精煤、石油焦、木質(zhì)疏松劑。我國工業(yè)硅生產(chǎn)企業(yè)一直使用木炭作為主要的還原劑，對(duì)木炭的需求量極大，生產(chǎn)1t木炭約需6t木材，需要砍伐大量的森林。隨著環(huán)境保護(hù)和生態(tài)建設(shè)的加強(qiáng)，國家對(duì)森林資源的禁伐，木炭的采購越來越困難，其價(jià)格也大幅增加，現(xiàn)已漲價(jià)至2500元/t。洗精煤要求灰份低，運(yùn)輸距離遠(yuǎn)，所以價(jià)格也與木炭?jī)r(jià)格相近。石油焦為石油加工的副產(chǎn)物，易采購，價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定，現(xiàn)價(jià)格在2000元/t左右。從降低成本的角度來看，每t產(chǎn)品多使用100kg石油焦替代木炭，其成本可降低50元。電極成本在工業(yè)硅冶煉中占第3位，現(xiàn)國產(chǎn)炭素電極價(jià)格約在20000元/t,進(jìn)口炭素電極價(jià)格約在26000元/t,是國產(chǎn)電極的1.3倍。國產(chǎn)電極在質(zhì)量上基本已經(jīng)過關(guān)，采用國產(chǎn)電極，可大幅降低生產(chǎn)成本。另外，降低電極消耗也是降低成本的重要途徑，例如永昌硅業(yè)噸產(chǎn)品電極消耗由行業(yè)平均水平100kg降低到60kg，僅此就可降低成本800元。⑸冶煉1t工業(yè)硅約需3t硅石、2t還原劑，可見物料的運(yùn)輸及倒轉(zhuǎn)對(duì)企業(yè)的成本也起著一定的影響，若運(yùn)輸及倒轉(zhuǎn)不得當(dāng)，會(huì)增加成本費(fèi)用，并且使物料破損，特別是木炭，使物料的消耗量增加。我國工業(yè)硅產(chǎn)業(yè)表現(xiàn)為高附加值、高純化學(xué)級(jí)工業(yè)硅產(chǎn)品國內(nèi)產(chǎn)量低，不足5萬t，而大量的冶金級(jí)工業(yè)硅卻是產(chǎn)能過剩。工業(yè)硅產(chǎn)品隨著產(chǎn)品品質(zhì)的不同，價(jià)格有較大的差距，提高工業(yè)硅產(chǎn)品品質(zhì)，將會(huì)給企業(yè)帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益。要產(chǎn)出高品質(zhì)的工業(yè)硅產(chǎn)品，必須保證硅石、還原劑的品質(zhì)，而且有良好的操作。而且爐外精煉的應(yīng)用也是必不可少的，爐外精煉主要分為氯化精煉和氧化精煉2種。前者由于在處理過程中會(huì)造成環(huán)境污染，現(xiàn)企業(yè)已經(jīng)很少采用。而氧化精煉也能有效地除去工業(yè)硅中的主要雜質(zhì)鋁和鈣，且工藝設(shè)備