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地震烈度8度。
1.4.4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含量限制严格，故对原料要求很高。
硅石：
马尔康县境内具有丰富的石英矿资源，储量充足，已查明硅石矿储量达300多万t，可长期满足生产需要。
其理化指标全满足工业硅生产需要。
还原剂：
木屑、洗精煤、石油焦等。
木屑可利用在马尔康地区收购树枝及废旧木材，由木屑专用加工机械加工而成。
石油焦和优质洗精煤煤均在市场上采购，如新疆、湖南、内蒙等地。
石墨电极主要从吉林、兰州、山西、河北、四川等炭素生产企业等购进。
1.4.5供电条件
本技改项目由松岗电站、热足电站、太阳河电站联合供电，电压等级为35kV，经过厂区有110KV线路。
年供电天数240d。
1.4.6供水条件完全满足工程用电要求
本技改项目水源取自紧靠厂址旁梭磨河，水量充足，水质较好，可作为工程水源取水。
水量能满足本工程生产、消防用水需要。
1．5主要技术改造方案
1.5.1主要冶炼工艺技术的选择
根据国内的生产实践，结合业主的实际，工艺采用国内成熟、可靠、先进的技术及装备。
炉型经过方案比较，选用成熟、可靠的矮烟罩半封闭矿热炉，可减少烟气处理量，改善工人操作环境，提高功率因素。
电极升降、压放、把持采用液压控制，极心圆可调，以适应不同产品冶炼需要。
炉口平台设三台捣炉机，出炉硅液采用包浇。
1．5.2原料贮运
原料系统采用机械化与人工混合操作，内容包括生产所需各种原材料、生产辅助材料的破碎、筛分、贮存及成品堆存，该生产工艺可以达到精料入炉的要求。
1.5.3电气
本技改项目高低压配电室均布置在25000kVA电炉主厂房内，以减少厂房占地。
生产及辅助设施年耗电量4.255X1O8kwh〔其中冶炼用电4.077X108kwh）。
电力负荷为：
有功功率71453.2kW
无功功率34380.5kVA
视在功率79295.2kVA
功率因数0.90
电力负荷级别二级
1.5.4给排水
本工程设有生产新水系统、生产净环水系统、消防用水系统及排水系统。
为保证生产安全供水，厂区内设600m3循环水池，可保证：
矿热炉0.5h的事故用水需要。
25000kVAx3矿热炉净循环系统总用水量2086.8m3/h,净循环水1878.1m3/h,补充新水量208.6m3/h，水循环率为90%。
排水采用生产，、生活、雨水分流制，生产排水大部分为净循环水，水质符合排放要求，不做处理可直接排放。
洗矿及冲洗地坪排水设沉砂池处理后外排。
生产、生活排水总量约130.5M3/h。
1.5.5通风除尘
25000kVAX3电炉设三套烟气净化系统，矿热炉生产时排放的大量含尘烟气，经矮烟罩搜集，通过混风降低烟气温度，进入布袋除，器净化，经过净化处理的烟气可达标排放，除尘效率可达99%。
在车间各高温作业区设移动式风机降温，在各值班室，操作室设吊扇通风。
1.5.6总图运输
厂区内建构筑物有25000kVAX3矿热炉车间、原料场、除尘设施、水处理设施、成品库、综合楼及地磅房。
所有建构筑物根据使用性质，进行了合理布置，能够满足该厂生产及生活需要。
厂区占地面积33360m2，总建筑面积14166m2，道路长度740m。
年运输量176528t，其中运入量136900t，运出量39628t。
绿化系数15.60%。
1.5.7机修、检化验
（1）本工程机修设施主要考虑25000kVA电炉的小修与日常维护，并承担铆焊件的加工及修复工作，而日常生产所需的各种备件的制作、生产消耗件的供应及设备的大中修理，均由全厂统筹安排，集中外协。
（2）检化验设施考虑了所有原材料及产品的检化验。
1.5.8主厂房建设
主厂房采用钢架结构，其中包括浇注跨、炉子跨和变压器跨，并在跨间及平台上设有维修间、高低压配电室、操作室、工人休息室等。
其余生产辅助用房有：
水泵房、风机房、原料棚、循环水池、成品仓库、微硅粉仓库、综合楼等。
1.5.9环保、安全
本工程对工业硅电炉烟气，出炉口及各产尘点均设置了净化处理设施，达标排放。
本项目的环保投资为1104万元，占总投资的11.38%。
职业安全、卫生及消防均按国家有关规定执行。
1.5.10能源分析
25000kVAx3矿热炉生产主要能源消耗有冶炼电耗）动力电耗，木炭，石油焦，洗精煤，水等，其中工序能耗：
11130.4kg标煤，全年实耗：
22260974.8kg标煤。
本工程在设计中充分注意了节能的重要性，采取了各种行之有效的节能措施，使能源利用尽量合理，达到了国家节能的规定和要求。
本工程设计工序能耗处于国内同行业中较先进水平，达到了国家规定的二级标准。
1.5.11技术经济评价：
马尔康地区具有丰富的优质硅石等矿产资源，电力充足，电价相对较低。
为充分利用资源优势及符合国家节能减排的要求，加快实施本技改项目可变资源优势为经济优势，加速民族地区的经济发展和公司自身的经济发展都具有重大意义。
技改项目建成后可解决320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。
本技改项目总投资估算8000万元，其中：
固定资产投资5500万元，流动资金2500万元。
本技改项目达产后，年销售收入33000万元，利润总额6673万元，税后利润4395万元，投资利润率25.87%，投资利税率35.01%，财务“内部收益率（税后）23.08%，投资回收期（税后）5.52a（含建设期）。
综上所述，由于本技改项目充分利用了当地低廉电价和优质硅石资源，降低的成本足以弥补由于交通条件较其它地区相对较差，造成运输成本相对较高所产生的不足。
上述指标说明本项目各项技术经济指标较好。
故本技改项目建设合理可行。
2工业硅市场分析
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。
其主要作用有以下五个方面：
（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）化工级工业硅还是国家鼓励发展的现代高技术多晶硅、单晶硅的原料。
工业硅经多工序加工处理从多晶硅、单晶硅最后制成硅片，硅片是集成电话、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。
（2）工业硅在化学工业中，用于生产有机化合物如硅油、硅橡胶、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，被广泛用于科学研究以及电气、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业合金元素。
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，能堤高钢的淬透性，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
目前世界上有近20个国家生产工业硅，总生产能力超过100万t/a。
现在我国己有工业硅生产单位约400家，电炉400多台，年产能力约40万t/a，但黄河以北近200家工厂电价超过0.38元／度，己不得不停产、转产或向西南三省转移。
据有关专家统计，2009年世界工业硅总产量为87.5万t，2010年为97.2万t，。
世界工业硅消费市场主要在北美，西欧，日本，占世界工业硅总消费四分之三。
2.3工业硅价格
工业硅属于工业用半成品原料，其价格一方面受冶金、化工、电子等行业的发展影响，另一方面受国际政治、经济形势影响，价格呈现峰谷变化。
九十年代初，由于工业硅价格较低，国内外都有工业硅矿热炉被迫停产或处于闲置状态。
到2007年，由于工业硅消费量的不断增加，供求关系发生了新的变化，西方国家消费的工业硅已出现较大缺口。
我国出口的冶金用硅已上涨到2200美元/t左右。
2.4市场预测
2.4.1消费预测
对未来市场预测的关键，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，使硅的需求量急剧增长。
预计全世界工业硅在化学、电子市场的年均增长率为7%左右，从而使该市场工业硅用量将大幅增长。
铝合金市场由于汽车工业铝硅合金单车用量将从现210磅增加到350磅，消耗年平均增长率2%。
2.4.2世界生产能力预测
工业硅属于高耗能产品，且劳动强度大，经济发达国家不愿生产，产量逐年减少。
另外受环保、矿产资源、电力和劳动力等诸多因素影响，很多工业硅企业被迫关停或限产，如巴西共有18台工业硅矿热炉，已关停7台，挪威硅铁公司也已压产一半。
预计2011年西方国家自产工业硅能力约为60万t，需从中国和俄罗斯进口47.8万t。
2.4.3国内市场生产能力
我国工业硅从1957年抚顺铝厂工业硅车间建成到现在，已发展成为工业硅厂家近400家，年生产能力40万t规模，已成为世界上最大的工业硅生产国。
从世界范围看，化学用硅消费量最大的是美国、德国、日本、法国和英国，原来各国需要的化学用硅主要由美国、挪威和巴西供给。
现在中国己开始加入化学用硅生产和供应国的行列，其中在日本市场上随着日本化学工业对我国4.2.1级工业硅的认可及需求增长，预计2011年日本从我国进口工业硅将达10万t。
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。
值得重点指出的是四川已成为多晶硅生产大省，对硅业硅的消费量大幅增长。
国内其他省市的有机硅及多晶硅高技术产业化工程蓬勃发展，也为我国化工级工业硅提供了国内市场。
2.4.4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，按产业结构调整和产业政策，关停及淘汰部分企业后，工业硅生产能力会有大幅度减少。
其次，目前由于受地区供电、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、宁夏、广西及我省部分地区，很多厂己停产或压产，一些企业纷纷向电价低的地区转移，造成工业硅产量下降。
因此目前正是有条件发展工业硅的企业进入市场的有利时机。
本项目在设计中充分利用当地硅石质量好，开采简单，电力充沛，电价相对低廉等地方资源优势。
工程建成后，公司将在生产、经营中采用现代化企业管理模式，用氧化法精炼等先进工艺技术，加上低廉的电价，主要原材料就地取材。
产品质量有保证，成本低，在国内外市场竞争中具有较强的市场竞争力。
3冶炼工艺
3.1设计方案
矿热炉车间内设25000KVA矿热炉3座，主要承担工业硅冶炼、浇注和精整工作。
设计中考虑了今后转炼其它铁合金产品的可能。
3.2产品方案
设计主要产品为化工级工业硅，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≥
Fe
A1
Ca
应用范围
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
一级硅
Si-1
98.5
0.6
-
冶金用硅
二级硅
Si-2
98.0
0.7
三级硅
Si-3
97.0
1.0
·
物理状态
工业硅一般粒度6~200mm，但粒度小于6mm，大于200mm的工业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
拟技改建成3座25000KVA矿热炉，日产工业硅125t/d，车间连续生产，矿热炉年工作日240d，车间设计规模为年产工业硅30000t/a。
3.4主要原辅材料用量和技术条件
生产工业硅的原料主要有硅石、炭质还原剂。
由于对工业硅中铝、钙、铁含量限制很严，所以要求原料精料入炉。
3.4.1硅石
生产工业硅所需的硅石，年需合格料84000t，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
化学成分%
粒度mm
Si02
A12O3
Fe2O3
CaO
P2O5
30-80
GS-99
≥99.0
<
0.15
0.12
0.02
硅石热稳定性能要好，即急剧升瘟至900℃时不得大爆裂或粉化，不得混入废石，配料前应用水冲洗，冲掉各种杂质和粘着物。
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，配以灰分低、电阻率大、反应能力强的木炭（或木块、木屑）及部分低灰分洗精煤。
也可选用陕西神木蓝炭。
对几种碳质还原剂的要求见表3-3
表3-3碳质还原剂成分粒度要求
年需要量t/a
挥发分%
灰分%
固定碳%
木炭
2000
25~30
2
65~75
3-100
木块
6000
3
石油焦
17600
12~6
82~86
3-13
洗精煤
4000
30
4
>
60
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石墨电极
石墨电极的技术指标应符合YB4088-92标准，年需要量3600t。
3.5生产工艺
3.5.1生产工艺简述
工业硅以硅石为主要原料，木炭、石油焦、烟煤和还原剂，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，木炭等作还原剂来生产工业硅。
经破碎、处理合格的原料硅石、木屑、石油焦、洗精煤等送至矿热炉车间炉面平台，根据冶炼需要由机械和人工加入炉内。
冶烘为连续生产，分批加料，间断出炉，每座矿热炉一昼夜出液硅6-9次。
在冶炼过程中，为增加炉料的电阻，发送炉料的透气性，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石墨电极，石墨电极由3t悬挂起重机从＋0.00m提升至三楼平台进行电极接长。
每座矿热炉设两个出炉口，交替使用，液态硅直接流入硅液抬包车上硅液抬包内，经吹氧精炼后，牵扯引至浇注跨，经10/3.2t（5/3.2t）起重机吊起后浇铸成锭，经脱模精整破碎成合格块度，合格硅锭经称量后送至成品库。
3.5.2工艺流程图
工艺流程图见图3-1。
3.6车间组成
3.6.1矿热炉车间主厂房
3座25000KVA矿热炉共分成3个车间，每个车间由1座25000KVA矿热炉组成。
每个车间由炉子跨、浇注跨、变压器跨三跨组成。
车间主厂房参数见表3-4。
表3-425000kV·
A×
3矿热炉主厂房参数
序号
跨间名称
主厂房参数（m）
起重机配置t×
台
跨度
长度
1
变压器跨
7
54
炉子跨
18
3t×
浇注跨
21
32/5t×
精整跨
51
5
成品跨
15
为满足工业硅生产要求，厂区还设有原料系统，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。
3.7矿热炉生产能力计算及主要设备选择
3.7.1生产能力计算
Q=
式中：
99.5%——产品合格率；
Q——一座矿热炉年产量，t/a；
24——矿热炉每天工作小时，24h；
T——矿热炉年工作天数，取240天；
P——矿热炉变压器额定容量，取16500KVA；
K1——矿热炉电压波动系数，取0.94；
K2——矿热炉变压器功率利用系数，取1.0；
K3——矿热炉作业时间利用系数，取0.95；
COSφ——功率因数，取0.90；
W——单位产品的冶炼电耗，取11500kwh/t。
Q=10000t/a。
3座矿热炉年产量约为：
30000t/a。
3.7.2
3.7.2.1矿热炉炉型
工艺设计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，认为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，更适应工程实际情况。
因此，本设计选用半封闭矮烟罩固定式炉型。
3.7.2.2矿热炉主要技术参数
25000KVA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
参数名称
单位
数量
备注
矿热炉炉型
半封闭矮烟罩
矿热炉变压器额定容量
KVA
25000
HKSSP-25000KVA
变压器一次侧电压
KV
110
变压器二次侧电压
V
125-210
功率因素
COSφ
0.89-0.90
6
电极直径
mm
1200
电极极心园直径
3900-4600
可调
8
电极升降速度
m/min
9
电极工作行程式
1000
10
炉膛直径
8000
11
炉膛深度
3000
12
出炉口数量
个
3．9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。
炉体设备设计采纲和吸收国内许多成熟可靠的先进技术和装备。
如矮烟罩、软母线采用水冷电缆、水冷铜管、电极控制采用液压传动，可使电极压主实现手动和PC程序自动操作。
3.10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
指标名称
矿热炉座数
座
产品品种
工业硅
产品合格率
%
99.5
矿热炉年工作日
d
240
功率因数
cosφ
0.90
主要元素回收率
入炉硅石品位
Sio2≥99%
车间年产量
t/a
30000
主要原辅料消耗
10.1
硅石
Kg/t
2800
10.2
木炭、木块
400
10.3
石油焦、烟煤
1080
10.4
石墨电极
120
动力消耗
11.1
冶炼电耗
Kwh/t
1350
11.2
动力电耗
11.3
水
m3/t
47
车间主厂房占地面积
m2
6336
13
车间工艺设备重量
t
1240
14
车间劳动定员
人
320
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