工业硅可行性论证报告.docx
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工业硅可行性论证报告
30kt/a工业硅项目
建
议
书
重庆云阳工业园区管委会
项目名称：
30kt/a工业硅项目
项目建设规模：
30kt工业硅
项目建设地址：
重庆云阳工业园区
项目总投资：
项目总投资18000万元，固定资产投资为16000万元，流动资金2000万元。
一项目建设的目的和意义
1.1项目提出的背景
硅是一种化学元素，它的化学符号是Si，旧称矽。
原子序数14，相对原子质量28.09，有无定形和晶体两种同素异形体，同素异形体有无定形硅和结晶硅。
属于元素周期表上IVA族的类金属元素。
晶体硅为钢灰色，无定形硅为黑色，密度2.4g／cm3，熔点1420℃，沸点2355℃，晶体硅属于原子晶体，硬而有光泽，有半导体性质。
硅的化学性质比较活泼，在高温下能与氧气等多种元素化合，不溶于水、硝酸和盐酸，溶于氢氟酸和碱液，用于造制合金如硅铁、硅钢等，单晶硅是一种重要的半导体材料，用于制造大功率晶体管、整流器、太阳能电池等。
硅在自然界分布极广，地壳中约含27.6％，主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。
自1823年硅的发现至今已近二百年。
但硅的工业规模生产却是本世纪初开始的。
工业硅的广泛应用则更晚。
本世纪50年代以来,随着现代科学和技术的蓬勃发展,工业硅的应用领域在不断扩大,各方面的应用比例也在不断变化。
自本世纪50年代以来,各国所产工业硅,主要是用于制取铝合金、有机硅、半导体材料和硅钢等,并在不断开发一些新的应用领域。
工业硅的大部分是用于配制铝硅合金。
铝硅合金的耐热、耐磨和铸造性能好,线膨胀系数小,广泛应用于汽车、拖拉机制造业、船舶制造、航空工业、电气工业等各方面。
工业硅在化学工业中,用于生产有机硅单体和聚合物硅油、硅橡胶、硅树脂、建筑物防腐剂等,它们具有耐高温、电绝缘、耐辐射、防水等独特性能,广泛用于科学研究以及电气、航空、机械、化工、医药、国防等各部门。
工业硅经化学方法提纯后,用于生产高纯半导体材料。
高纯半导体硅主要用于制取硅片。
硅片是用于制作半导体器件,其中80%左右是用作集成电路。
集成电路是当代信息技术的关键,在工业发达国家已应用于各个领域,被称为“产业之米”。
日本把半导体硅同钢铁和铝统称为“三大金属材料”。
近年来随着个人用计算机和移动电话用量的迅速扩大,带动了电子工业和半导体硅材料工业的迅速发展。
重庆市云阳县拥有丰富的粉石英资源，矿区位于重庆市云阳县农坝镇云峰山，位于三县交界处，西临开县，东北跨越巫溪县，距离工业园区约100公里。
矿区东西长约4公里，南北宽约1.6公里，面积6.45平方公里，矿层总厚度达37.17米。
经重庆市地堪局川东南地质大队1999年～2000年普查，估算333+（334）资源量5176.58万吨，其二氧化硅的平均含量在99%以上，属国内少见的特大型石英砂岩。
因此云阳发展硅产业具有得天独厚的优势。
1.2项目建设的目的和意义
中国的工业硅生产始于1957年。
上世纪50年代末到70年代末，工业硅生产主要是国内自产自用。
1980年，工业硅开始出口，90年代末年出口量达到20万吨以上，2007年出口量增加到近70万吨。
现在我国工业硅的产能产量和出口量已均居世界首位，出口的国家和地区数近60个，年出口量已相当于发达国家总消费量的一半以上。
虽然我国是世界工业硅生产大国和出口大国，却不是工业硅出口强国。
多年来，工业硅生产和出口的效益一直欠佳，其核心问题是产品质量不高,化学用硅比例小,出口价格低。
上世纪90年初以来，工业硅出口的价格经常比国际市场正常价低20％～30％。
2007年下半年以来，特别是2008年初以来，我国工业硅出口价格有相当幅度的提高。
2007年我国工业硅出口全年的平均离岸价是1381美元／吨，今年1月至5月的平均离岸价上涨到2001美元／吨。
但与此同时，国际市场工业硅价格也在迅速上涨，同期美国和欧盟的工业硅现货价也从2200美元／吨左右上涨到3500美元／吨左右。
中国的工业硅价格最低,比最高价低了近一半,严重制约着我国工业硅的发展,所以,进一步提高产品质量,扩大产品品种,是必须重视的一个重要方面。
扩大和提高化学用硅生产比例,大力发展化学用硅生产是提高工业硅市场竞争力的途径。
化学用硅是指用于有机硅和多晶硅生产的工业硅。
从世界范围来看,现在冶金用硅的消费量多于化学用硅的消费量,但随着科学技术的不断发展,化学用硅在有机硅和半导体生产等领域的应用不断拓宽,它广泛用于生产有机硅单体和聚合物硅油、硅橡胶、硅树脂建筑物防腐、防水剂等,具有耐高温、电绝缘、耐辐射、防水等独特性能,主要应用于电气、航空、机械、化工、医药、国防、建筑等行业。
作为集成电路核心的电子元器件,以上是半导体硅制品,光纤也是以工业硅为原料生产的。
现在美国和欧盟化学用硅的消费量已占工业硅总消费量的一半以上,，其消费量趋于稳定增长。
所以,提高产品质量,大力发展化学用硅生产是必要的。
二市场初步预测
2.1市场分析和预测
2.1.1市场现状
工业硅作为电子级和太阳能级多晶硅、单晶硅的前期产品，是信息产业不可少的原材料。
据统计预测，目前世界上工业硅的总需求量为167万吨，而总生产量只有140万吨左右，世界工业硅需求量每年以双位数的速度递增。
由于受硅矿资源、电力资源的制约，国际上生产金属硅的企业相继倒闭或转产，致使国际市场上金属硅的供求矛盾急骤上升，工业硅需求大国不得不把需求市场转向中国及一些矿产资源和电力丰富的发展中国家。
中国是世界上工业硅主要出口国家，其产量约占世界总产量的70%以上。
仅美国每年从中国购进工业硅产品约30—35万吨。
日本每年进口量为22万吨左右。
2.1.2市场预测
我国的工业硅从上世纪80年代初开始出口以后，出口迅速增长。
我国所产工业硅大部分用于出口，用于国内的只占一小部分。
2005年我国出口工业硅53.61万t，用于国内的工业硅只有20多万t。
即我国所产工业硅用于国内的部分只占总产量的三分之一左右。
我国国内工业硅市场需求也在迅速增长，仅汽车行业对金属硅消费量将增加30%以上，化学工业需求量增长23.2%。
从工业硅的下游市场来看，工业硅主要是供应给铝厂，钢厂、有机硅厂、多晶硅厂等。
进入21世纪以来，我国的电解铝产量和消费量增长迅猛。
2001-2006年期间，我国的原铝产量以年增产100万t以上的速度在增长。
2001年我国产原铝300多万，到2006年已达到935万t，2007年达到1200多万t。
我国的原铝产量连续7年保持世界第一。
硅在铝产品中，主要用于铸造铝合金，也有一部分用于变形铝合金。
由于原铝的产量和消费量在迅速增长，硅在铝合金方面的消费量增长也在加快。
有机硅工业是消费工业硅的另一个大领域。
经过近二十年的开拓创新，我国的有机硅工业已步入高速发展期。
我国的甲级氯硅烷生产装置的规模和生产技术已接近国外先进水平。
我国有机硅工业的巨大进步，打破了国外公司对我国的技术封锁和市场垄断。
近几年我国星火化工厂、新安化工集团公司、吉林石化公司等骨干企业都加快了发展步伐。
在这种新形势下，国外的道康宁公司等有机硅生产企业，也开始在中国落户。
有机硅工业的这些变化，都为工业硅国内用量的快速增长创造了条件。
近一年多以来，新光硅业、中硅高科等高新企业经过艰苦努力和顽强拼搏，已掌握了千吨级的多品硅生产技术，打破了美、德、日等国在这方面的垄断。
新光硅业1000多吨的多晶硅项目投入运行后，其产品可用于8-12英寸的电子级多品硅，太阳能电池用多品硅，可控硅用多品硅三大系列。
我国多品硅和太阳能级硅生产领域的开拓和不断扩大，都将推动国内工业硅应用的快速增长。
1985年世界共消耗工业硅约50万吨；1999年世界生产能力70万吨，需求量为90万吨，国内生产能力24万吨，需求量30万吨；2000年世界120万吨，我国40万吨以上，约占三分之一，年出口量超过了30万吨；2003年世界生产能力150万吨，总需求量为168万吨，短缺18万吨；2007年我国生产能力在100万吨/年。
西方对工业硅需求量将以每年15%的速度递增，预计到2010年，世界的工业硅产量将达到200多万吨，中国将成为世界最大的工业硅销售国之一。
可以看出，工业硅的市场前景十分看好。
2.2产品价格预测
2005年我国工业硅报价在8,000元左右，2006年与2005年基本持平，2007年达到10,000元/t左右。
2008年以来国内工业硅价格继续上扬，现货资源依然紧缺，厂家基本无库存。
近日工业硅市场走势较为平稳，部分地区金属硅报价略有上调，但是幅度不大，市场对厂家调价反应不大。
据了解，目前西部地区2202＃金属硅价格在12700-12800元/吨出厂含税，3303＃在12000-12100元/吨左右，而目前553＃的价格仍然较低，为10700-11000元/吨含税到港，441＃金属硅价格在11600-12000元/吨含税到港，但仍有部分厂家维持高价位。
目前石油焦到厂价为1500元/吨左右，而兰州、福建和湖南等地区的电费已经上调，而成都地区目前仍维持原电价，电费的上涨无疑又增加了企业的成本压力。
而目前市场需求仍然较为旺盛。
预计短期内工业硅市场以稳定为主，鉴于成本上涨、产能减少和市场需求等因素，部分地区金属硅价格有小幅上涨的趋势。
2.3国内生产现状分析
我国工业硅厂家主要分布在西南地区的云南，四川，贵州，广西，华中的湖南，湖北，华东的福建地区，东北地区主要是黑龙江的黑河，临江地带，吉林和辽宁，内蒙古，其中陕西青海等地也有厂家生产。
我国工业硅生产的发展,大体可分三个历史阶段,第一个阶段是从1957年8月24日抚顺铝厂通电投产生产工业硅开始,根据生产需要不断改进工艺,完善装备,降低成本,提高产品质量,为我国工业硅发展奠定了技术基础。
第二阶段是71年援罗工程和70年代大办电子工业,促进了我国工业硅生产技术装备水平的提高,达到可以成套设备技术的出口,并使工业硅的生产单位开始增加。
第三阶段是从1980年我国向日本出口工业硅开始,由于我国工业硅在国际上有较强的竞争力和创汇能力,大大促进了我国工业硅生产能力的迅速增长，形成全国遍地开花的生产局面。
近几年来我国工业硅的产能随着光伏产业的快速发展而高速增长，产能由2000年的400kt快速上升至2007年的近1000kt，今后随着下游产品的迅速扩产，产能也会相应增加。
工业硅行业和钢铁，电解铝，铁合金等行业一样，都是高耗能，高污染的资源性产品行业。
自2004年以来，国家已相继出台了一系列加强和改善宏观调控的政策和措施，也取得了初步成效。
但整个硅业盲目发展，无序扩张的势头，并没被完全遏制。
与此同时，由于硅在铝合金、有机硅、半导体材料、太阳能级硅和光纤等方面有广泛的应用，是交通运输和建筑等基础产业和通讯、信息等高科技领域及人们日事生活中十分重要的结构和功能材料，随着这些领域的快速发展，硅的需要量也在与日俱增。
无论国际和国内，都对我国工业硅有很高的依赖度。
近一年多来，国际国内的硅价都在上涨。
这种上涨的势头，预计在国际国内都还会持续一段时间。
在国家不断加大对我国硅业宏观调控力度的情况下，国内工业硅项目育目扩张的势头会受到遏制，但健康有序的发展只会加强而不会削弱。
在最近一段时间，估计工业硅的产量和出口量会有适度增长，增长幅度会与我国GDP的增幅相近。
2.4进出口情况
从1980年开始，我国的工业硅开始出口。
当年只出口到日本183t。
之后随着出口量的迅速增加，我国的工业硅生产迅猛发展。
到80年代末，我国工业硅年出口量达到10万t以上，其中对日本的工业硅年出口量已超过7万t。
90年代末，我国工业硅年出口量已达到20万t。
2005年我国工业硅出口量达到53万t，2007年进一步增加到近70万t。
出口的国家和地区数达到55个。
我国历年建成投产过的工业硅企业达到600家以上。
这些企业分布在有色冶金、黑色冶金，机械、化工、军工等多个行业，除个别省份外，几乎全国各省份都有。
目前仍在生产的工业硅企业仍在200家以上。
我国的工业硅产能、产量和出口量均居世界首位。
进入21世纪以来，我国的工业硅生产和出口一直保持着较快的增长速度。
2001年我国出口工业硅32.24万t，2002年为38.74万t，2003年达到47.90万t，2004年突破50万t，达到54.51万t，2005年与2004年基本持平，为53.61万t。
但2006年达到61.35万t，比2005年增长了14.6%；2007年上半年又比2006年同期增长了16.3%，2007年全年出口工业硅达到69，85万t，比2006年增长了13.8%。
从近几年我国的工业硅出口情况看，增幅不小。
2007年与2001年相比，增长了1.16倍。
图1示出2001—2007年我国工业硅出口量的变化趋势。
进入21世纪以来，我国的工业硅一直出口到近60个国家和地区。
2007年我国出口工业硅万吨以上的国家和地区就有14个，主要是：
日本（22.48万t）、香港特区（9.28万t）、韩国（6.04万t）等。
图2示出了2007年中国工业硅出口到世界各个国家和地区的分布图。
三、产品方案和生产规模
3.1确定依据
（1）国家发改委等政府门已相继出台和发布了《铁合金准入条件》，《关于推进铁合金行业加快结构调整的通知》，《产业结构调整指导目录》，《关于完善差别电价政策的意见》等一系列文件，明确指出新建的工业硅炉其容量应在12500kVA以上或25000kVA以上，对要求淘汰的工业硅炉的容量有明确要求，对不同工业硅企业的差别电价也有明确规定和要求。
（2）国内产品质量不高，化学用硅比例小，出口价值低。
扩大和提高化学用硅生产比例，大力发展化学用硅生产是提高工业用硅市场竞争力的途径。
3.2产品方案
工业上，工业硅通常是在电炉中由碳还原二氧化硅而制得。
化学反应方程式：
SiO2+2C→Si+2CO
这样制得的硅纯度为97~98%，再将它融化后重结晶，用酸除去杂质，得到纯度为99.7~99.8%的工业硅。
为提高产品的竞争能力，拟确定本项目年产化学级工业硅30kt，也可以考虑首期建设年产10kt化学级工业硅生产线。
3.3产品规格
工业硅产品执行标准GB2881-91，见表3—1。
表3—1工业硅产品执行标准GB2881-91
名称
牌号
主要化学成份（%）
应用范围
Si不小于
杂质不大于
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
98.5
0.7
--
0.5
三级硅
Si-3
97.0
1.0
--
1.0
新建装置的生产应达到目前国内引进装置的技术水平。
四、工艺技术初步方案
4.1生产工艺流程
工业上，工业硅熔炼以硅石为原料，木炭和石油焦为还原剂，在矿热电炉内熔炼，将硅石中的二氧化硅还原成硅。
化学反应方程式：
SiO2+2CSi+2CO
其工艺流程如下：
粉石英水洗破碎筛分配料还原熔炼
精炼
精整再破碎筛分称量包装。
硅石要求杂质少，机械强度高，热稳定性好。
一般要求硅石中含SiO2:
大于95.5%，Fe2O3小于0.15%，A12O3小于0.2%，CaO小于0.1%。
入炉前要经过水洗、破碎、筛分，粒度为8—30mm。
炭质还原剂主要采用木炭和石油焦，也可使用低灰分烟煤。
木炭是理想的还原剂，但资源缺乏，成本较高，实际生产中均配以石油焦混合使用。
石油焦的配入量一般为二氧化硅还原所需碳量的60%~80%。
木炭中固定碳大于75%；灰分小于3.5%，其中CaO小于20%；挥发分20%~30%；粒度3~100mm。
石油焦的固定碳大于80%；挥发分8%—15%；灰分小于1%；孔隙度30%~40%；粒度0~35mm。
经过破碎和筛分，符合粒度要求的硅石、石油焦和木炭，按计算比例进行配料、混合均匀后加入矿热炉内，进行还原熔炼，制得液体硅。
采用间断出炉方式，定时用烧穿器烧开炉眼，放出液体硅，在硅水包内进行保温抓化精炼。
精炼后的液体硅浇铸成锭。
冷却后进行精整，再破碎、筛分、称量、包装、入库。
若生产硅粉时，再进行细碎、磨粉、筛分、称量和包装。
在工业硅冶炼技术中，以石油焦代替部分木炭做还原剂，已取得了明显的成果。
用廉价、优质、资源丰富的材料全部替代木炭做还原剂，是今后发展的方向。
用沥青、木材高压分解残存的木素、木屑、炭黑与石油焦混合体做还原剂的工艺试验有了新的进展。
在本项目的建设过程中应当考虑这些因素。
4.2主要设备情况
主要生产设备有：
4×12500KVA矿热电炉、台秤、破碎机、筛分机、除尘设备等。
辅助设施主要有：
给排水系统（水泵、净化池、循环池、进水池、给排水管网）、供电（12500kVA变压器、供电线路）、办公楼、生活区等。
见表表4—2
表4—2主要生产设备表
设备
类型
设备名称
新增数量
设备
类型
设备名称
新增数量
一
电
器
类
短网
4×1套
五
机
械
类
卷扬机
2×3台
外线及开关站设备
1套
捣炉机
2×3台
12500KVA电炉用变压器
4×1台
锭模车
2×2台
500KVA动力变压器
1台
台包〈含轨道〉
2×3套
低压开关屏
4×1台套
铸模铸板
2×4套
控制及电力电缆
4×1套
5吨吊车〈含轨道〉
2台
动力电器
4×1套
10吨吊车〈含轨道〉
2台
二
炉壳烟罩
1套
六
抽水设备
2台套
三
除尘设施
4×1套
七
化验、机修设备
各1套
四
电极夹附件
4×1套
八
吹氧精炼设备
1套
4.3自控方案
本生产装置对全封闭生产设备系统、电气控制系统、仪表及监控系统、计算机控制系统、冷却水循环系统等比较重要的工艺参数，采用DCS系统集中控制、监视，以确保产品质量、提高劳动效率、安全生产，非重要参数采用就地指示。
对于生产过程的主要参数将引至控制室进行集中监控操作，达到仪表检测、监控、调节、报警、电气连锁为一体。
由计算机技术、远红外监控、监测技术的集成，实现生产设备成套化、生产控制自动化。
五、原材料、燃料和动力的供应
5.1原辅料的消耗
主要原料消耗见表5—1，主要辅助材料消耗见表5—2。
表5—1主要原料消耗表
序号
名称
单位
单耗
日用量
年用量
1
粉石英
T
2.7
270
81000
2
石油焦
T
0.25
25
7500
3
电极
T
0.07
7
2100
4
木炭
T
0.4
400
12000
表5—2主要辅助材料消耗表
序号
名称
单位
单耗
日用量
年用量
1
电力（综合）
度
12000
120万
3.6亿
2
水
m3
3
300
9万
注：
以上年消耗量以国内实际消耗的高值进行估算。
5.2原料供应
粉石英：
本项目年需粉石英8.1万吨，云阳县拥有丰富的粉石英资源，矿区位于重庆市云阳县农坝镇云峰山，距离工业园区约100公里，其二氧化硅的平均含量在99%以上。
如果加上运费，矿石成本在90元/吨。
石油焦：
年需要石油焦7500吨，可从兰州等地购进，价格在1500元/吨左右。
电极：
采用炭电极，年用电极2100吨，可在四川、重庆等地购进，价格在10000元/吨左右。
木炭：
年需木炭27000吨，可从本市及近地采购。
价格在1500元/吨左右。
电力：
年用电量3.6亿度，由本地电厂供应或网上供电，价格在0.42元/度左右。
如项目享受三峡库区电价补贴，价格会更优惠。
水：
年用水量9万吨，抽取河水净化后使用，成本价格大约在0.8元/吨。
六、公用工程和辅助设施初步方案
6.1总平面布置
本项目厂址拟建于重庆云阳工业园区内。
该项目工程总占地面积约为80亩。
1总平面布置的原则
（1）遵守国家有关规范、标准，符合国家有关规定。
（2）工艺流程力求通顺，总体布置力求合理、紧凑，人货分离。
（3）充分合理地利用土地。
（4）满足使用功能和安全放火、环境保护等要求，并利于水、电供应。
2平面布置方案
平面布置分为厂前区、生产装置区、储运区、公用工程和辅助设施区。
厂前区有公司办公楼、生活综合楼、生产综合楼。
工业硅项目由原料准备与贮运车间、电炉冶炼与铸造车间和包装车间组成。
原料准备与贮运车间通常靠近电炉冶炼和铸造车间，并设置原料和还原剂的运输设施。
粉石英和还原剂的贮运产生灰尘污染，须加以密闭；木炭和石油焦的贮运须有防火设施。
电炉冶炼与铸造车间系高温、多粉尘车间，通常配置在工厂主导风向的下风侧。
电炉冶炼与铸造设在同一个厂房内，使工艺流程更为紧凑并能减少物料运渝距离。
车间厂房一般为三跨建筑，中间跨为三层建筑设电护熔炼部，矿热电炉沿厂房纵向配置在一条直线上，一般不多于4台。
两副跨配置铸造部和电气设备，为单层建筑。
厂房应有良好的通风并符合相应的防火要求。
电护出炉口、铸造部以及堆放热硅锭的场地一般须铺设铸铁地坪或采取其他保护措施。
总图布置按照GBJ16-87《建筑设计防火规范》考虑安全防火设计。
6.2给排水及水源
本项目所需生产、生活及消防用水采用合并的给水管网分别输送至各个用水单位。
拟建厂区内地面雨水采取明沟排水方式，雨水及各构筑物排放的废水均入污水处理系统。
6.3供电
采用双回路电源供电。
仪表负荷、消防报警、关键设备等按一类负荷设计，采用不间断电源。
工艺装置区、控制室等设事故照明。
按《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》选用电气设备。
爆炸和火灾危险环境内可产生静电的物体，如设备管道等都采用工业静电接地设施；对高大的建构筑物、设备、储罐等采取可靠的防雷接地设施。
按规范对电气设备设置过载、过电流、短路等电气保护装置，并采取漏电保护措施。
6.4土建工程
1.土建工程方案的设计原则：
（1）建筑设计在符合国家有关规定的前提下，本着满足工艺生产和现代化管理的要求，保证产品质量，保证安全生产，改善劳动条件，保护环境的同时尽可能作到安全适用、经济合理、技术先进、美观大方、文明生产的需要。
（2）根据工艺生产的要求和厂区总平面布置的需要，生产车间采用钢筋混凝结构，独立基础，其他建筑物采用钢筋混凝主框排架结构或砖混结构。
3.土建工程项目组成（见表6—1）
表6—1土建工程项目组成表
项目名称
面积（平方米）
主体
工程
1
冶炼车间
10000
2
配电房
100
3
变压器间
100
辅助
工程
1
原料场
1000
2
配料工段
500
3
成品车间
1500
4
机修车间
500
公用
工程
1
送变电工程
2
供排水工程
3
消防工程
环保
工程
1
除尘工程
2
废水处理工程
800
3
固体废弃物处理工程
500
4
噪声处理工程
办公室及生活设施
1
办公楼
2500
2
职工宿舍
3000
3
职工食堂
200
储运工程
1
道路
3000
2
车队
400
6.5节能节水
节能减排是我国目前重要的经济举措，新建项目必须符合尽可能地节能降耗。
本项目在建设过程中要充分考虑节能问题，按照国家的相关规定开展项目建设。
在工业硅生产
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