工业硅项目建设投资可行性研究报告书.doc

1 总 论
1.1概述
1.1.1项目概况
项目名称: 1万t/a工业硅工程。
内容: 建设工业硅冶炼生产线及相关辅助生产设施。
拟建规模：工程项目年产1万t工业硅。
建设地点：黔江区正阳镇群力居委。
1.1.2承办单位概况
单位名称：
单位地址：
重庆黔永硅业有限公司逐步在渝东南地区培育和发展硅产业，谋略做大做强硅业、深化硅产业链。公司坚持“立足基地，做大做强硅业；面向全国，深化硅产业链”的发展战略，秉承“精诚合作,共谋发展”的创业精神，开拓创新，打造全国知名的硅材料基地。公司1万t/a工业硅冶炼项目建成投产后，将采用无木炭法生产工业硅的新工艺和新技术，既可降低生产成本，同时可保证产品质量，实现公司经济利益和社会效益同步协调发展。
1.1.3 建设地点概况
重庆市黔江区位于重庆市的东南边缘，地处武陵山腹地，东临湖北省的咸丰县，西界彭水县，南连酉阳县，北接湖北利川市，是渝、鄂、湘、黔四省市的结合部，素有“渝鄂咽喉”之称，是重庆市主要的少数民族聚居地之一，地理座标在东经108度28分至108度56分，北纬29度4分至29度52分之间。东西宽45分明，南北长90公里。全区幅员面积为2398.7平方公里。项目选址距离黔江主城区约12公里，距离冯家镇约5公里，距离319国道二级路（黔酉公路）约1公里，距离正阳火车站约4公里，原辅料及产品可直接通过319国道转运火车站（渝怀铁路），交通十分便利。
1.2项目简介
年产1万吨工业硅（以化学级为主），设计方案为6300kVA和12500kVA工业硅矿热炉各一台，12个月内2台电炉点火投产。
1.3 工程建设的必要性和可能性
1、丰富的矿产资源和良好的投资环境。黔江区境内及周边区域（彭水、秀山）硅石储量丰富，品位较好，当地政府给予诸多优惠政策支持当地企业和境外客商投资建设工业硅及硅系列产品深加工项目。投资建设黔江工业硅项目，对开发和利用当地丰富的矿产资源，发展地方民族经济，拓展并深化多元产业结构均具有重要意义。
2、优越的区位和便利的交通条件。黔江是渝、鄂、湘、黔四省（市）武陵山区边贸重镇及交通枢纽，是重庆乃至西南地区进入东南沿海地区重要陆上通道，具有承东启西的重要战略地位。国道319线高等级公路纵贯全境，正在建设的重庆至长沙高速公路和规划中的国家重点干线包头至茂林高速公路从城区通过，黔江正在成为公路交通枢纽；重庆至怀化国家一级电气化铁路已正式投入运行，2008年将投入使用的黔江舟白机场正在加紧建设，建成后将成为沟通东西部的重要支线机场。未来几年，黔江将建成包括铁路、机场和公路三位一体，西靠重庆主城区，东联恩施达上海，西接怀化至广州的大通道，成为重庆向东南沿海全方位开放的前沿。项目选址距离黔江主城区约12公里，紧临渝怀铁路和319线国道二级路，正在开工建设的渝长高速经过黔江城区，交通十分便利。
3、随着我国经济的迅速发展和世界经济的复苏，国内外市场对工业硅的需求量日益增加，目前年总消耗已达200万t以上，而工业硅生产受高能耗、劳务价格等诸多因素的影响，工业硅产地正在逐渐发生变化，国外由发达国家转向发展中国家，国内由东南沿海、东北地区向西部地区转移。黔江及周边区域水电、硅矿、劳力资源均占有优势。该项目属劳动密集型产业，而黔江区劳动力资源充裕，人工成本低廉，是在黔江区境内发展电矿产业的重大举措，符合国家及地方产业政策，并得到当地政府和人民的鼎力支持，将充分发挥本地区的优势条件，促进少数民族地区经济、技术发展。
4、在全国电力供应持续偏紧、电价普遍上涨的情况下，电力保障和电价成为影响工业硅价格及成本的最为敏感因素。而乌江实业集团电力负荷主要集中在高耗能产业（重庆市政府[2003]40号文特许乌电集团向高能耗企业直拱电力），具有独特的电力供应优势，能够保障对该项目长期稳定供电。
5、工业硅市场前景看好。工业硅被广泛应用于冶金、化工、电子等行业。尤其是化学级工业硅，是现代高科技多晶硅、单晶硅和硅片的基础原料，广泛应用于信息、航空、机械、电子、化工等领域；据英国权威机构CRG预测，世界化学硅的需求将以每年7.9%的速度增长，2008年全球对化学级工业硅的消费需求量将达到200万吨以上，而最大供给量约为170万吨，消费缺口近30万吨。发达国家把钢铁、铝和半导体硅统称为三大基础金属材料，随着中国经济的崛起和欧、美、日经济的复苏，世界对钢铁、铝材的需求出现较大幅度增长。电子信息技术正成为经济增长的强大动力，化学工业，汽车及铝合金工业和电子信息工业的快速发展带动硅行情上涨，这种持续上涨行情预计还会保持5-8年。据资料统计：2001-2006年，世界对工业硅平均需求总量为每年240万吨，平均供给总量为250万吨，总量供需状况基本平衡，但消费结构发生较大变化，出现产品结构型过剩与稀缺；据专家预测，今后世界对工业硅的消费量年均递增2-4%，而电子、信息产业对化学级工业硅的消耗需求以及优质铝材用硅增长迅猛，增幅稳定保持在8%以上，化学级工业硅产品以及优质铝材用硅将出现供不应求的局面。
中国是世界上最大的工业硅生产出口国，也是需求大国，年产量从2005年以来达到120万吨以上，超过世界总产量的50%；至2007年，国内工业硅总产量将超过160万吨，消费总量将超过80万吨，近一半的产品用于出口。
6、市场营销条件成熟。项目业主现在秀山拥有1万吨工业硅产能，现有销售市场非常成熟，该项目建成投产后，可以共享销售平台；同时可通过现有的交易市场拓展国内、国际两个市场。
7、目前我国工业硅产能分散到近300家企业，绝大多数厂家采用3200-5000kVA的小电炉生产，而这些小电炉是国家政策逐步淘汰对象（出自节约能源和保护资源的目的），所以，投资新建的黔江工业硅项目具有起点高、节能环保好，符合国家产业政策等优势。
1.5厂址及建设条件
1.5.1厂址位置
经对该工程厂址进行了多方案比较，对拟选厂址的地形地貌、水源及供水、供电、交通等建厂条件进行了实地考察及踏勘，通过对比，确定本工程建于黔江区冯家镇照耀村。
照耀村距离黔江主城区约12公里，距离冯家镇约5公里，周边为山地丘陵地带，沿溪沟河自北向南流经项目所在地边陲，生产及生活取水十分便利。
项目选址处总面积约17亩，扣除不可用于建厂的滩涂、陡峭山地部分，实际可用面积约15亩。拟建厂用地的一部分为荒山，一部分为平地，工业硅冶炼炉可依山而建。
1.5.2建设条件
1.5.2.1原料供应
工业硅生产的主要原料有：硅石、碳质还原剂。由于工业硅产品中Al、Ca、Fe的含量限制严格，特别是Fe的含量，故对各种原料要求很高。
硅石：硅石大体分为五种：脉石英、石英岩矿、石英砂岩、变质石英岩、石英粉岩。冶炼工业硅一般采用脉石英（晶体性态），特别是化学级工业硅对矿石品位和性态的要求较为严格（二氧化硅含量在99.5%以上，三氧化二铁含量不大于0.06%，三氧化二铝含量不大于0.06%，氧化钙含量不大于0.05%）。从全国冶炼工业硅角度来看；广西矿石运销贵州，陕西矿石运销四川，湖南、福建、内蒙、云南、辽宁等地就近采矿，山西从内蒙、河南采购，东三省从蒙东采购。全国工业硅厂家硅石成本（到厂含税价）在180─220元/吨之间，四川价最高（原因是大部分矿石从陕西、湖北、内蒙购进），少部分厂家就地买矿成本（到厂价）在130─150元/吨之间（如湖北大悟县硅厂、湖北黄冈硅厂、安徽岳西硅厂等）。
本项目用硅石主要从陕西及湖北购进。
石油焦：是冶炼工业硅的主要还原剂，其主要成分为碳素。冶炼工业硅多采用三号焦，可从油厂或市场上（火车站、码头）就近购入。大庆、包头、安庆、岳阳等地的出厂价格在1800元/吨上下浮动。
烟煤（精煤）：采用当地及周边地区烟煤（精煤）和丰富的苞谷芯完全取代木炭，不足部分从陕西、贵州及河南等地购买。
碳素电极：主要供应商有河北涞水碳素电极厂等。
1.5.2.2供电条件
乌江实业集团目前拥有已建成电站7座，总装机容量14.4万千瓦。全年发电量7.3亿千瓦时，拥有在建发电站4座，在建电站总装机容量19.2万千瓦，设计发电量6.46亿千瓦时，纳入规划电站项目装机容量6万千瓦。并分别从110KV，220KV电网与贵州，湖北电网联网运行，目前年供电能力达20亿千瓦时。
工业硅矿热炉工程,供电由乌江实业集团已建成的巨木岭110kV变电站引来。
1.5.2.3供水条件
本工程生产用水由沿溪沟河水源通过供水管道提供，水量充沛，能够满足工程生产和消防用水要求，用管道送至厂区内供生产、生活、消防等用水。
1.5.2.4交通运输条件
项目选址距离黔江主城区约12公里，距离冯家镇约5公里，距离319国道二级路（黔酉公路）约1公里，距离正阳火车站约4公里，原辅料及产品可直接通过319国道转运火车站（渝怀铁路），交通十分便利。
1.5.2.5气象条件及地震烈度
黔江地处渝东南武陵山区，属中亚热带湿润性季风性气候。境内地势较为复杂，海拔高度大多在500—1000米，相对高度差较大。气候温和，四季分明，热量丰富，雨量充沛，季风明显，但幅射、光照不足，灾害气候频繁。气候具有随海拔高度变化的立体规律，是典型的山地气候。
主要气象条件及地震烈度：
（1） 最高气温：38.6 BC
（2） 最低气温：-5.8 BC
（3） 年平均气温：15.4BC
（4） 年平均降雨量：1201.2mm
（5） 日最大降雨量：306.9.4mm
（6） 年平均风速：1.1m/s
（7） 最大风速：24m/s
（8） 最大积雪厚度：14mm
（9） 年主导风向：夏季西南风，冬季东北风
（10） 地震烈度: 6度
1.6主要设计原则
根据国家有关经济建设的方针政策，结合工程的实际情况，确定了下列建设原则：
（1）设计符合国家现行的技术政策和产业政策的要求；
（2）各专业设计符合国家有关设计规范的要求；
（3）采用成熟、可靠、先进的工艺技术；
（4）工程设计精打细算，力求在满足工艺要求的前提下，尽量节省投资；
（5）环保贯彻“三同时”的原则，各种污染须经治理达标后排放。
1.7主要设计内容及建设方案
1.7.1 设计内容
对项目的建设内容进行了详细的分析研究，并结合建设地区的特点和条件，综合论证后，确定项目的建设内容为6300kVA和12500 kVA矿热炉及其相关设施，其主要内容如下：
（1）主要生产设施：原料的配料、料场、电炉设备、供配电、电炉供排水系统、成品加工系统等；
（2）辅助生产设施：化验室、称量、道路、围墙、排水设施。
1.7.2 建设方案
本可行性研究对产品方案、工业硅市场、工艺技术、设备选型和总图布置都进行了研究。
建设规模为年产工业硅1万t，电炉容量及数量确定为6300kVA和12500 kVA各一台矿热炉，产品方案执行GB2881－91规定的技术条件A、B级化学用硅标准。
1.7.3主要工艺技术的选择
根据国内的生产实践，结合业主的实际，设计选用成熟可靠的矮烟罩半封闭式矿热电炉，可减少烟气处理量，改善工人操作环境，降低烟尘处理投资和运行费用。采用短网技术，并提高电炉功率因素和电炉生产能力。
1.8技术经济评价
黔江地区具有丰富的矿产资源，电力充足，电价较低。为充分利用资源优势，建设年产1万t/a工业硅的生产厂，变资源优势为经济优势，是黔永硅业的必然选择。
本工程项目预计总投资1500万元（其中固定资产投资1200万元），财务内部收益率37.4％，全部投资回收期3.3年，经济效益指标较好，可解决250人的就业，并带动当地矿产及运输等相关行业的发展，具有较好的社会效益和环境效益。综上所述，本项目的建设合理可行。
主要技术经济指标见下表。

表1-1 主要技术经济指标汇总表
序 号
指 标 名 称
单 位
数 量
备 注
1
产品和产量

金属硅
t/a
10500

微硅粉
t/a
3000

2
主要原辅料消耗

硅石
t/a
27000

石油焦
t/a
9000

玉米芯
t/a
1700

洗精煤
t/a
7800

炭素电极
t/a
900

耐火材料
t/a
160

3
动力消耗

电
kW·h/a
138000000

新水
m3
237600

4
总图运输

厂区占地面积
m2
10000

绿化系数
%
18.5

运输量
t/a
62250

其中：运入量
t/a
48000

运出量
t/a
14250

5
劳动定员
人
250

6
环保投资比例
%
20

7
主要经济指标

总资金
万元
1500

其中：固定资产投资
万元
1200

流动资金
万元
300

销售收入
万元/a
10510

总成本
万元/a
9850

销售税金及附加
万元/a
64
不含增值税　

利润总额
万元/a
660

税后利润
万元/a
561

全部投资回收期
a
3.3
税后

投资利润率
%
37.4

投资利税率
%
44

产能盈亏平衡点
%
51.47

2 市场分析
2.1 工业硅简介
工业硅又称金属硅或结晶硅，被广泛应用于冶金、化工、电子等行业，是现代工业尤其是高科技产业必不可少的原材料。其主要用途有以下几个方面：
（1）工业硅在制取铝合金方面的用量，约占总用量的50％以上。铝硅合金的耐热、耐磨性能好，热膨胀系数小，广泛用于汽车制造业、航空工业、电气工业和船舶制造等方面。
（2）化工级工业硅是国家鼓励发展的现代高技术多晶硅、单晶硅的主要原料。工业硅经多工序加工处理从多晶硅、单晶硅最后制成硅片，硅片是集成电路、电子元件必不可少的材料。日本把钢铁、铝和半导体硅统称为三大金属材料。在当今世界正进入信息时代，电子信息技术已成为经济增长的强大动力，信息化程度的高低，已成为衡量一个国家现代化水平的标志。
（3）工业硅在化学工业中，用于生产有机化合物，如硅油、硅胶及建筑物防腐剂等。它具有耐高温、电绝缘、耐腐蚀、防水等独特性能，广泛用于科研以及电气、航空、机械、化工、医药、国防等部门。
（4）工业硅在钢铁工业中用于脱氧或作为合金元素。可生产硅钢和工具钢。硅钢是最大的一种软磁材料，在发电机、电动机和变压器等方面大量应用。工具钢中含铬、硅时，能提高钢的淬透性，适用于制造丝锥，拔牙等要求变形小的工具。
（5）工业硅还用作某些金属的还原剂，用于制造新型陶瓷合金等。目前工业硅的应用，还在不断地开发新领域，如制造太阳能电池，制造氮化硅和合成光纤等。
2.2　生产消费状况
2.2.1世界工业硅市场状况
（1）世界工业硅供需概况
近几年来，世界对工业硅的需求量较为稳定，供需基本持平，但产品结构并不合理。2003年来，全球经济渐趋复苏，特别是中国经济强劲推动，东南亚经济形势看好，美、日、欧经济有所起色，冶金、化工、汽车等传统行业投资增长较快，电子信息工业飞速发展，从而带动世界对工业硅的消费稳定增长，全球消费总量超过200万吨（含低碳硅），行情逐渐走俏。
项 目
2002
年
2003
年
2004
年
2005
年
2006
年
2007
预计
需求量
181.5
206.5
220.96
240.3
258.72
275.46
供给量
185.9
212.6
230.86
245.9
264.79
279.81
市场余缺
4.4
6.1
9.9
5.6
6.07
4.35
（2）世界工业硅供需分布情况
2002-2006年，世界对工业硅平均需求量为每年240万吨，平均供给量为250万吨。从需求分布来看：欧洲需求量最大，尤以德、英、法、俄为主；德国、法国、英国为工业硅的进口大国。美国和加拿大既是工业硅的消费大国，也是生产大国；但美国生产工业硅成本较高、限制条件严格，主要依靠进口；加拿大生产的工业硅基本能满足国内需求。日本是工业硅的需求大国和进口大国，每年需从世界各地进口工业硅30万吨以上；中国和韩国对工业硅的需求也较大，韩国主要依靠从中国进口。从供给情况来看：欧洲工业硅生产主要集中在俄、德、法、挪威，其中俄国斯和挪威出口量大，俄罗斯产品主要出口美国，挪威产品主要出口欧盟、日本和美国。中国是世界上最大的工业硅生产国和出口国，产量近十年一直占世界总产量的50%以上。另外，巴西和南非工业硅产量和出口量均较大，特别是巴西产品在美、日市场相当活跃。
（3）世界工业硅市场消费结构和未来发展趋势
世界工业硅消费市场总量供需基本平衡，但消费结构发生较大变化，出现产品结构型过剩与稀缺。20世纪70年代，世界工业硅约75%用于铝合金，80年代中后期下降至57%左右；同期工业硅在化工应用由20%上升至40%；在半导体和太阳能电池方面，工业硅用量有所增加，但所占比重不大；钢铁工业用硅量愈来愈少，并且有逐渐被优质硅所取代的趋势。虽然近年来铝合金用硅所占比例逐渐缓慢下降，但伴随着交通工具轻型化以及铝合金建筑结构的应用，铝合金用硅总量会不断增加。近十年，世界工业硅消费结构大致为：铝合金用冶金级工业硅占工业硅总量的54%，化工行业用化学级工业硅占35%，IT业（电子、信息产业）集成电路、半导体用化学级工业硅占6%，其它5%。据专家预测，今后世界对工业硅的消费量年均递增3-5%，预计2007年消费总量将增至270万吨。未来5-10年内，电子、信息产业对化学级工业硅的需求以及优质铝材用硅增长迅猛，增幅稳定保持在8%以上。
2.2.2我国工业硅市场状况
（1）我国工业硅行业概况
中国是世界上最大的工业硅生产出口国，也是需求大国，其产品以中低档次的冶金用工业硅等级为主（占总产量的90%以上）。中国工业硅生产厂家众多，全国近300家，集中在贵州、四川、云南、广西、湖南——江浙——福建、内蒙、青海、河南、山西等地，产能在1.5万吨/年以上的厂家仅有10家左右。中国工业硅市场初步形成并划分为南方工业硅市场和北方工业硅市场，南方工业硅市场受天气和电力的影响，季节性特别明显，生产销售不稳定；北方工业硅市场主要以火电生产，成本较高，但生产销售较为稳定。我国工业硅产品大部分用于出口，主要出口至日本、韩国、东南亚、俄罗斯等地。
（2）国内市场供需情况
我国是世界上最大的工业硅生产国，近年来发展十分迅猛，2005年实际产量达120万吨，2006年达130万吨以上，占世界总产量的50%以上。我国对工业硅的需求量也特别大，2005年工业硅消费量约65万吨，其中铝合金用硅约40万吨，化工工业用硅约15万吨，半导体和新型材料约10万吨，分别占消费总量的61.5%、23%、15.5%；预计今后几年内我国工业硅消费年均增长率稳定保持在7%以上，到2007年，国内工业硅消费总量将超过80万吨，其中冶金用硅主要由国内供给，少量高质铝材用硅尚需从俄罗斯、欧盟进口。近两年来，化学级工业硅国内需求量大幅增加，化学工业、电子信息产业对工业硅的需求量年增长率达到15%以上；国内生产能力不足，目前还满足不了国内外市场需求，具有非常广阔的市场潜力和前景。
（3）出口贸易
中国是世界上最大的工业硅出口国。2002年，中国工业硅出口高达51.28万吨，同比增长28%。中国工业硅主要出口地为日本、韩国、印度、东南亚及俄罗斯。2005年来，国际工业硅市场具有强销形势趋向，日本、美国经济有较大变化，汽车和化工产业再现增长势头，西方国家部分汽车进入更新期，拉动对铝合金及工业硅的需求，有利于我国工业硅出口。在国内外化工，铝合金、电子信息产业强势增长的拉动下，工业硅市场供需两旺，投资速度与规模空前高涨。
①对亚洲市场：中国工业硅最大的出口市场是日本，2003年向日本出口各类工业硅15.4万吨，占日本进口工业硅总量的75%左右。向日本出口化学级工业硅逐年增多，2004-2006年日本进口化学级工业硅分别约为12.4万吨、14万吨、16万吨，同期中国向日本出口化学级工业硅约为6.2万吨、7万吨、8万吨，所占比重从30%上升到45%——在日本化学级工业硅市场，中国货逐渐取代其他国货（特别是巴西和挪威）成为必然。日本汽车工业发达，中国向日本出口冶金级工业硅无论从质量和价格上均比俄罗斯产品更具竞争力（俄罗斯同类产品含铁量较高）。韩国每年的工业硅耗量约为15万吨，50%依靠从中国进口。
②对欧洲市场：欧洲是世界上最大的区域性市场，年需求量约75万吨，每年需从其他地区和国家进口工业硅20-30万吨左右，主要来至俄罗斯、巴西等国。中国厂商曾经向西欧大量出口工业硅，在90年代初遭到反倾销后，至今仍难以进入欧洲市场。中国正式加入WTO后，将为中国厂商出口工业硅创造更多机会。近两年来，中国工业硅出口欧盟的数量有较大增长，特别是出口英国DOW-Corning化学级工业硅的数量增长迅速。未来几年内，我国将按照国际贸易规则，公平、有效、有序地参与欧洲市场的竞争。
③对美国市场：美国是世界上最大的工业硅消费国之一，年需求量保持在60万吨以上。过去三年来，中国出口北美（不含美国）的工业硅一直保持在较高数量；美国工业硅进口主要来自俄罗斯、巴西、挪威、加拿大、南非、澳大利亚等。2001-2002年，美国化工工业对工业硅的消费总量的5%-8%来自俄罗斯最大工业硅生产商ZAO-Kremny公司，俄罗斯产品占美国炼铝合金用工业硅总量的比重近30%；2003年上半年，由于反倾销缘故，美国基本没有向俄罗斯进口工业硅。挪威近年来受恶劣天气的影响，水电供应极度短缺，Elkem公司和Fesil公司不得不削减产量；巴西工业硅生产厂商随着2002年下半年电力配给制改革以来，纷纷恢复和扩大生产，填补了美国市场需求缺口，中国加入WTO后，逐步调整贸易规则，中美之间对工业硅进出口贸易的谈判取得重大进展，未来几年中国工业硅产品出口美国市场前景广阔。
中国工业硅出口分布图

2.3价格行情及趋势
虽然每年工业硅价格有涨有跌，但总的趋势呈上升态势，多年移动平均价格平稳波动，不同等级的工业硅价格相差较大。2007年5月以来，标准级铝合金用硅（5.5.3）价格维持在10000-11000元；优质铝材用工业硅（4.4.1）价格维持在11000-12000元。
2003年以来，随着中国经济的崛起和美、日经济的复苏，世界对钢材、铝材的需求量较大幅度增长，电子信息技术正成为经济增长的强大动力，化学工业、汽车及铝合金工业和电子信息工业的快速发展带动硅行情上涨，这种持续上涨行情预计还会保持10-15年。
2.4　市场预测
对未来工业硅市场预测的关键，在于找到其增长点的动力，在信息时代，随着计算机革命的到来、个人电脑的普及以及近几年来铝硅合金在汽车制造业方面的大量运用，使硅的需求量不断增长。预计全世界工业硅在化学、电子市场的年均增长率为8%以上，从而使该市场工业硅用量将从2005年的100万t到2007年的近150万t，冶金用工业硅量到2007年将达到120万t左右（含低碳硅）。
另外，随着我国汽车、摩托车及家电行业的迅速发展，国内市场对铝硅合金及工业硅派生产品需求迅速增长，为我国化工级工业硅提供了国内市场。
2.5本项目的市场前景
由于国内现有工业硅生产企业多数技术装备落后，按产业结构调整方向和产业政策，5000kVA及以下电炉到2007年底将全部关停及淘汰，工业硅生产能力会有一定减少。其次，由于受地区供电、矿产资源条件限制，工业硅生产行业处于产业重新分布调整时期。电价高的地区，如河南、河北、陕西、东北地区、沿海地区等，很多厂家已停产或压产，一些企业纷纷向电价低的地区转移，造成工业硅产量下降。因此，目前正是工业硅企业选择优势地区进入市场的有利时机。
在研究及设计本项目过程中，充分结合当地矿产资源、劳动力资源、电力供应、交通运输条件等地方优势。工程建成投产后，黔永硅业将在生产经营中采用科学的管理模式和先进的生产技术，产品质量有保证，综合成本低，在国内外市场竞争中具有较强的竞争力。
3 冶炼工艺
3.1设计方案
矿热炉电炉车间内设6300kVA和12500kVA矿热炉各一座，主要承担化学硅冶炼、浇注和精整工作。
3.2 产品方案
设计主要产品为化学硅，产品的化学成分和牌号按 GB2881-91标准，化学成分见表3-1。
表3-1　 　工业硅化学成分
名 称
牌 号
化 学 成 分 / %

Si ≥

杂 质 ≤
应用
范围
Fe
Al
Ca
A级硅
Si-A
99.3
0.4
0.2
0.1
化学
用硅
B级硅
Si-B
99.0
0.5
0.3
0.2
一级硅
Si-1
98.5
0.6
-
0.3
冶金
用硅
二级硅
Si-2
98.0
0.7
-
0.5
三级硅
Si-3
97.0
1.0
-
1.0
·物理状态
化学硅一般粒度6～200 mm，但粒度小于6mm,大于200 mm的化学硅数量不超过该批总量的10%。需方如有特殊要求，经供需双方协商，可供其它规格的粒度。
·外观质量
产品的表面和断面应清洁，不允许有夹渣、泥土、粉状硅粘结及其它非冶炼过程所带异物。
3.3生产规模
6300kVA和12500kVA矿热炉,日产化学硅约35t/d,车间连续生产,矿热炉年工作日300d，设计规模为年产化学硅合金1万t。
3.4 主要原辅材料用量和技术条件
生产化学硅的原料主要有硅石、炭质还原剂。由于对化学硅中铝、钙、铁含量限制很严，所以要求原料以精料入炉。
3.4.1硅石
生产化学硅所需的硅石，年需合格料27000t（干基），其技术条件应满足ZBD53001-90标准中第二类硅石GS-99牌号的理化指标要求，见表3-2。
表3-2 硅石理化指标表
牌号
化 学 成 分 %
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
P2O5
GS-99
≥99.0
＜0.15
＜0.10
＜0.15
＜0.02
硅石中不得混入废石，配料前应用水冲洗，冲掉各种杂质和粘着物。硅石的热稳定性能要好，即急剧升温至900℃时不得大爆裂或粉化。
3.4.2碳质还原剂
选择碳质还原剂的原则是：固定碳高、灰分低、化学活性好。通常是采用低灰分的石油焦或沥青焦及部分低灰分烟煤。

对几种碳质还原剂的要求见表3-3。
此外，碳质还原剂含水量要低且稳定，不能含有其它杂质。
3.4.3电极
碳素电极年需要量900t。
表3-3 碳质还原剂成分粒度要求
名 称
年需要量t/a
挥发分%
灰分 %
固定碳 %
包谷芯、木屑
1700

＜3

石油焦
9000
12～16
＜0.5
82～86
烟煤
7800
＜30
＜3
＞65
3.5 生产工艺
3.5.1生产工艺简述
化学硅以硅石为主要原料，石油焦、烟煤作还原剂，采用常规电热法进行熔炼生产。即在矿热炉内以电能为热源，石油焦、烟煤等作还原剂来生产化学硅。
经破碎、干燥处理的合格原料硅石、石油焦、烟煤等送至电炉车间+5.0m平台，根据冶炼需要人工加入炉内。
冶炼为连续生产，分批加料，间断出硅。
在冶炼过程中，为增加炉料的电阻，改善炉料的透气性，加快化料速度，需根据料面粘结情况进行捣炉操作，为减轻工人劳动强度，采用捣炉机在三个操作大面进行捣炉。
冶炼过程中，电极不断被消耗，需定期接长电极为补充不断消耗的碳素电极，碳素电极由悬挂起重机从±0.00m提升至＋13.5m平台进行电极接长。
矿热炉设两个出硅口，交替使用，硅液直接流入硅包车上硅包内，经吹氧精炼后，牵引至浇注跨，借10/3.2t起重机浇铸成锭，经脱模精整破碎成合格块度，合格化学硅经称量后送至成品库。
3.5.2工艺流程
工艺流程图见图3-1。
净化烟气
碳素电极
硅 石
包谷芯木屑
石油焦
烟煤
破碎
筛分
合格料
破碎
合格料
合格料
合格料
水洗
配料
12500kVA矿热炉
出 硅
浇 注
冷却脱模
回收利用
布袋除尘器
冷却器
分级称量
精 整
包装
成 品 库
烟尘
吹氧精炼
烟尘

烟囱
为满足化学硅生产要求，还设有原料系统，车间变电所，循环水泵房，除尘系统，机修检化验等公用辅助设施，详见有关章节说明。
3.6主要设备选择
（1）矿热炉炉型
进行工艺设计时,考虑了两种目前国内较先进炉型,并进行比较,见表3-5。
表3-5 炉型方案比较
炉型
半封闭矿热炉
封闭矿热炉
结构特点
烟罩为矮烟罩，设炉门，半封闭式
烟罩与炉体全封闭，不设炉门
优点
可采用除尘措施，消除污染，自动化程度较好，维修容易，操作易掌握，投资较省，经济指标较好
炉气易回收，节省能源，自动化程度高，操作条件好，经济指标好
缺点
不易回收煤气，烟气净化处理量较大，能耗较高
炉子结构复杂，投资大，对原料要求严格，运行和维护费用高
从方案比较看，半封闭矿热炉在国内运行已是成熟，可靠的生产工艺设备，且投资省，更适应本工程实际情况，因此，本设计选用半封闭矮烟罩固定式炉型。
12500kVA矿热炉主要技术参数见表3-6。
表3-6 矿热炉主要技术参数
序号
参数名称
单位
数量
备注
1
矿热炉炉型
半封闭矮烟罩

2
矿热炉变压器额定容量
kVA
12500

3
变压器一次侧电压
kV
35

4
变压器二次侧电压
V
115-150

5
功率因素
cosφ
0.85

6
电极直径
mm
1000
碳素电极
7
电极升降速度
m/min
0.5

8
电极工作行程
mm
1200

3.8工艺特点及装备水平
冶炼工艺采用成熟、可靠的工艺技术，在矿热炉参数设计中考虑了转产其它类铁合金产品的可能。
炉体设备设计采纳和吸收国内许多成熟可靠的先进技术和装备。如矮烟罩改善工人操作环境，为烟气净化除尘和今后余热利用创造较好条件。软母线采用水冷电缆。采用液压传动，可使电极压放实现手动和自动操作。
3.9车间主要技术经济指标
车间主要技术经济指标见表3-7。
表3-7 车间主要技术经济指标表
序 号
指 标 名 称
单 位
数 量
备 注
1
矿热炉座数
座
2

2
矿热炉变压器额定容量
kVA
12500（6300）

3
产品品种

化学硅

4
产品合格率
%
99.5

5
矿热炉年工作日
d
300

6
功率因数
cosΦ
0.85

7
主要元素回收率
%
≥85

8
入炉硅石品位

SiO2≥99%

9
车间年产量
t/a
10500

10
主要原辅料消耗

10.1
硅石
kg/t
2700

10.2
煤等
kg/t
900

10.3
石油焦
kg/t
900

10.4
碳素电极
kg/t
90

11
动力消耗
kwh/t
300

11.1
冶炼电耗
kwh/t
13500

11.2
水
m3/t
15

4 原料系统
4.1概述
黔永硅业新建1万t/a工业硅工程，由6300kVA和12500kVA各一台工业硅电炉组成，其原料系统由原料露天堆场、干煤棚、原料干燥棚和成品仓库等四部分组成。其中原料露天堆场的主要功能不仅包括对所有原、燃料（硅石、玉米芯、石油焦和精煤）的贮存及倒运，还具有对硅石的水洗功能。干煤棚主要对短期入炉的洗精煤进行堆存和干燥。而原料干燥棚的主要功能除了对入炉硅石和石油焦的堆存和所有入炉原、燃料的干燥、配料及上料外，还具有对石油焦和洗精煤的除铁处理。本设计原料场系统占地可保证6300kVA和12500kVA各一台工业硅电炉约30天生产需求，满足工艺要求。根据工艺需要，结合地形特点，本设计考虑了成品仓库。
4.2主要原、燃料来源
工业硅生产的主要原燃料为硅石、石油焦、洗精煤、玉米芯。其主要来源和化学成份如下。
(1) 硅石
主要从陕西汉中、西乡；湖北的秭归、黄冈；广西的柳州等地购进，通过渝怀铁路运至黔江火车站，再由汽车转运至厂内，年消耗量27000t（干基），入炉粒度30-80mm。其主要化学成份见表4-1。可长期满足生产需要。其理化指标完全满足工业硅生产需要。
表4-1 硅石主要化学成份表
成份（%）
品名
SiO2
CaO
Al2O3
Fe2O3
P2O5
硅石
≥99.0
≤0.15
≤0.15
≤0.10
≤0.02
(2) 石油焦
石油焦：是冶炼工业硅的主要还原剂，主要从大庆、安庆、岳阳和茂名、江苏等地购买，通过渝怀铁路运至黔江火车站，再由汽车转运至厂内，年用量9000t(干基)，入炉粒度为0-13mm。主要采用3#焦，其技术指标见表4-2。
表4-2 石油焦主要化学成份表
成份（%）
品名
固定炭
灰份
挥发份
水份
石油焦
≥82～86
＜0.5
12～16
≤3
(3) 洗精煤
主要从湖南牛马司等地购进，汽车或火车来料，年用量7800t（干基），入炉粒度为0～13mm。其主要技术指标见表4-3。
表4-3 洗精煤主要技术指标表
成份（%）
品名
固定碳
灰份
挥发份
水分
洗精煤
≥65
＜3　　
＜30　　
≤6
⑷ 包谷芯、木屑
玉米芯、木屑等均来自本地及周边地区，年用量1700t（干基）。
碳素电极：主要供应商为国内各碳素厂等。汽车来料，年消耗量900t。
4.3原、燃料及辅助材料
4.3.1 原、燃料消耗量
原、燃料消耗量见表4-4。
表4-4 原、燃料消耗量表
序号
名称
年消耗量
（干基t）
年受量
（湿基t）
备 注
1
硅石
27000
29120
原料露天堆场堆存、水洗，原料干燥棚贮存、配料及上料
2
石油焦
9000
10080
原料露天堆场贮存、倒运，原料干燥棚贮存、除铁、配料及上料
3
玉米芯
木屑
1700
19000
原料露天堆场贮存、原料干燥棚贮存、配料及上料
4
洗精煤
7800
8700
原料露天堆场堆存、倒运，干煤棚贮存、原料干燥棚除铁、配料及上料
4.4 原料系统工艺
本原料系统是为新建6300kVA和12500kVA各一台工业硅电炉（年产1万t/a化学