1、硅的主要物理化学性质有哪些
答：硅的主要物理化学性质如下：
原子量：28.086 比重：2.34g/cm3
沸点：3427 C
熔点：1413 C
比热：（25 C时）4.89卡/克分子度
比电阻：（25 C时）214000欧姆厘米
纯净结晶硅是一种深灰色、不透明、有金属光泽的晶体物质。它即不是金属，又不是
非金属，介于两者之间的物质。它质硬而脆，是一种良好的半导体材料。硅在常温下很不活
泼，但在高温下很容易和氧、硫、氮、卤素金属化合成相应的硅化物。
硅与氧的化学亲合力很大，硅与氧作用产生大量的热，并形成SiO2：
Si+ O2= SiO2
△ H298=-21O.2千克/克分子
二氧化硅在自然界中有两种存在形式：结晶态和无定形态。结晶态二氧化硅主要以简
单氧化物及复杂氧化物（硅酸盐）的形式存在于自然界。冶炼硅所用硅石，就是以简单氧化
物形式广泛存在的结晶态二氧化硅。结晶态二氧化硅根据其晶型不同，在自然界存在三种不同的形态：石英、鳞石英、方石英。这几种形态的二氧化硅又各有高温型和低温型两种变体。
因而结晶态二氧化硅实际上有六种不同的晶体，各种不同的晶型存在范围、转化情况，随压
力温度的变化二氧化硅的晶型转化不同，不仅晶型发生变化，而且晶体体积也随着自发生变
化。特别是从石英转化成鳞石英时，体积发生明显的膨胀，这就是硅石在冶炼过程中发生爆
裂的主要原因。
结晶的二氧化硅是一种硬、较脆，难熔的固体。二氧化硅的熔点为1713C 、沸点为2590C 。二氧化硅的化学性质很不活泼，是一种很稳定的氧化物。除氢氟酸外、二氧化硅不溶于任何
一种酸。在低温下比电阻很高（1.0 to3Q?Cm但温度升高时，二氧化硅的比电阻急剧下降,
当温度升至2000 r 时，二氧化硅的比电阻只有（100Q ? ）
硅与氧在自然界中普片存在的形式是二氧化硅。
化硅加热到2000 r 左右时，可获得一种挥发性很强的气态物质
-氧化硅。气态氧化硅只有在
高于1500 r 时才能稳定存在。低于 1500 r 时按下列反应分解:
2 SiO<1500 QSi+ SiO 2
氧化硅的挥发性很强，其蒸气压约在
1890r 时，就达到一个大气压。一氧化硅的高
无色透明、即硬的晶体物质。工业硅生产中形成的碳化硅因含有硅、炭和二氧化硅等杂志,
形成黑色或绿色两种颜色不同的晶体。炭化硅化学活性很差，但在高温下，大于
分解反应:
SiC+2 SiO 2> 1500 r 3SiO+CO
总的来说：炭化硅的主要特性稳定、难分解、高温下比电阻小，不熔于合金。在硅中
只能熔解少量炭：如
1725r 时在液态硅中可熔解 0.32%炭。硅与铁形成硅铁，硅与钙可形
成一系列的硅化钙。硅是“工业之米，金属魔术”
。
2、硅冶炼化学反应进程的影响因素
答：在硅冶炼二氧化硅还原成硅的化学反应过程中如何平衡温度、压力、化学成分、 气象成分。从热力学角度看，所有的反应都要在体系达到平衡状态下向正反应方向进行。
然在生产的实际过程中， 受综合条件的影响，必然有不同程度的波动， 甚至严重打乱和偏离
平衡状态。我们在这里以反应平衡状态为起点来对生产实际过程偏离原因进行分析, 响有利反应的因素。 在冶炼炉中，用 C 还原SiO 2的反应如下:
但是，在一定条件下，将硅和二氧化硅混合加热到
1500 C 以上时，或将炭各过量二氧
挥发性硅石还原过程中起着十分重要的作用。
硅与碳可以形成炭化硅
（SiC ）o 纯炭化硅是种
1500 C ,
炭化硅能与某些氧化物强的气体作用发生分解。
如在高温下遇到二氧化硅时，
就能产生以下
寻找影
厚度其反应就可充分进行，直到炉料中的
C 全部反应。
b 、 SiO- SiC 层
这一层处于SiO 2-C 以下，其温度大于 1500C ，又在层界交汇处，反应物层界交汇处,
反应物SiO 2是上层中末消解完而沉落下来的。其化学计量数为（ 应物是上层的产物
SiC ，随着温度的升高，相比强化。在这一层中
SiC 是过剩相。有SiC 存
在时在该温度区 SiO 2是非稳定相，直到将 SiO 2全部反应。随温度和压力的逐渐升高，为下
步Si 的生成反应创造条件。由于此时反应是吸热，导致该层温度上升缓慢，因而这层不 能满足Si 生成的条件。
C 、 SiC-Si 层
在本层紧连着SiO 2- SiC 层，由于上层反应产生的炉气同时充满着本层，这层离电弧区
更近，故温度更高，有利于Si 反应生成，温度越高反应越激烈， 体系中生成的Si 也越稳定。
生成的液态Si 从SiC 表面低落下来，离开反应区。反应不断进行，直到把 SiO 2+C 700-1200 C SiO+ CO SiO+2C 1200-1500 C SiC+ CO 2SiO 2+ SiO 1500-1800 C 2Si+ CO SiO+SiC 1800-1980 C 2Si+ CO
在冶炼硅时，炉料从炉口加入，随着反应的进行，炉料逐渐预热下沉,
温度渐渐升高,
炉料在多层中的反应逐步展开，现分层分析如下:
a 、SiO 2-C 层
这一层是出于炉膛上部物料预热散料层。冶炼用炉料的配料比，每批料的
C 与SiO 2的
配比为2:1，此层温度小于1200C ，该层中主要凝聚相是 SiO 2与C 共存。
与其他梯阶层相
比，最显著不同是有大量的
C 存在。低温时的主要反应以 SiO 形态存在。 反应随着炉料下
沉加热，温度升高大于
1500 C 生成SiC 反应，反应随温度升高而加速。这一层反应温度不
是很高，在实际生产中都能满足，加上这一层里
SiO 2为过剩相。所以只要在散料层有一定
C/SiO 2=1/3 ）。主要参与反 SiC 消耗完。
层反应。并不是说某批料生成的 SiC 就一定要由该批料所产生的 SiO 来反应完，只不过是 在反应物和产物的量上，始终保持着动态平衡，以上分析模式是一个理想模式，假定 全部被吸收转化， 而没有损失， 那么 Si 的回收率 100%。显然这在实际生产中是不可能达到
的。但是对分层的反应分析， 将有助于我们对实际生产过程中反应进程的理解和找出影响化 学反应进程的因素。
通过对以上硅冶炼反应层带的分析，下面对影响反应进程的因素分别讨论如下：
a 、 温度和压力的而影响
大家知道满足化学正向反应的主要条件是温度和压力，根据压力、温度，结合 绘制出平衡图。 依据热力学定律：在体系中某时刻压力、 温度平衡时， 当体系某状态的分压
比（Jp ）小于平衡状态时的气相分压（ Kp ）时反应正向进行，当体系中某状态点的分压比 （Jp ）大于平衡状态时该气相的分压（
Kp ）时，反应向反向进行。由此可见随着温度的增
高而压力跟不上，反应只能反向进行，而不能生成 SiC 。相反随着温度的升高，而压力平衡
SiC 送往生成，热损大效率低。实践证明，若预热带温度高，压力小，则炉况恶化，这就是
有利于 Si 的生成。这就是当炉眼大喷火时产量下降的原因。
b 、 配比的影响
我们知道理想的炉料比是
SiO 2： C 为1:2，当偏离这一比值时，虽然不会改变温度压力
的平衡，但反应产物与SiO 2与SiC 的相对量都发生了变化，
进而影响反应的进程。如当SiO 2 量低于
理论配比时：SiO 2-SiC 层，SiO 量少于化学计量数 1/3mol ，反应达某一进度时就会终
止。这是因为反应的前提条件要有
SiO 2存在，由于SiO 2的不足，在该层中消尽。因而不能
以上分层断分析是一个基本单元反应进行的过程。
在实际的生产中， 炉内在交错进行多
SiO
Si-O-C
于温升增大的状态，反应都能顺利进行而生成
SiC 。也就是说体系不适当的过热，阻碍了
冶炼过程要求“冷料面”的原因。只要保证在
1980 C 及高的平衡状态时的该气相分压值,
源源不断满足 Si 的生成条件。若要达到生成条件反应，就必须提升体系的反应温度尽快下 沉到大于1500C 以上的反应区域，达不到这个温度，SiC 就积存在这一带。在实际的生产中, 这种情况就是料轻涨炉底导致。
当SiO 2的配量多于理想配比时，在 SiO 2-SiC 层，SiO 2量大于1/3mol :对于炭化平衡来
说，在这一带过多的消耗了
SiC ，造成后续反应的
SiC 量不足，同时生成更多的
SiO ，造成
SiO 损失增大。在实际生产中由于操作、硅石粒度大，将有一部分 熔体渣相。 具体化表现料重、 刺火、渣多渣粘， 增大了副反应， 降低电热效率。 若温高易排，
温低积极垫涨炉底。特别强调的是过量的
SiO 2是透气性变坏的最主要的原因之一。过量的
SiO 2 增加了副反应，限制了体系温度的提高。在这里即使有
稳定相，它将再次与
SiO 2反应，生成SiO 。
c 、 炉料透气性的影响
中要排出大量的炉气,当排气受阻时,所排出的气体就要反过来对体系形成一个附加压力。
然而炉料的透气性越差,体系中承受的压力越大。只要生成物与反应物之间体积存在差异,
体系压力就会对反应产生影响。 由于反应的产物的体积较其反应物扩大约 4 倍左右, 所以当
膛内压力过大时,炉况差,且难于控制, 其原因就在于此。因此在生产过程中十分注重炉料 的透气性,千方百计加以改善。
d 、炭质还原剂水分的影响
还原剂中的水份在 SiO 2-C 层与 SiO 2-SiC 层或蒸发或离解,大多以气体的形式存在和排
出,因而易造成体系中分压发生变化。 当水份含量较大时分压值变化相当明显, 特别是 SiO 2-C
层和 SiO 2-SiC 层,由于蒸发离解反应带走大量的热,给下步反应温度带来的不足,造成亏
SiO 2 未完全反应，而成
Si ,由于SiO 2的存在，Si 属不
炉料的透气性反应了炉料对气体排出阻力的大小、
透气性越差, 则阻力越大。 冶炼过程
有附加压力存在时,将使反应严重受阻,形成 Si 生成条件温度提高。实际生产表明,当炉
热现象，降低反应速度和产能。据相关资料介绍，炉温每降低10C，反应速度降低1%。
e坩埚大小的影响
坩埚” 系指炉料通过率高，容量大，透气性良好的反应区，从气体存纳的角度看，
埚”区即为体系气相有效地存贮库。“坩埚”区大，气体的体积则大，体系压力就小，有利
于反应正向进行，进而降低硅的生成温度，强化反应和冶炼容量。相反，当“坩埚”区缩小
后，无论配比怎样准确，操作如何到位，炉子总是烧不好，如刺火，电极变浅，产量低，电
耗高，质量差，实践中同样的炉料，同样的配比，同样的操作，投入到不同的两座容量能力
相同的炉子，其中一个“坩埚”大，一个“坩埚”小，其结果就是“坩埚”大小的差异，导
致体系压力不同，造成反应能力强弱，形成差距极大结果。
f、铁的影响
在硅冶炼过程中铁参与使C 还原SiO2 的反应顺利进行。而且实践表明硅铁生产中Fe 含量越高，冶炼越易进行。这是因为当液态Si 和液态中的Si 都以纯物质为标准时，反应平
衡常数只是温度和函数关系：Fe的熔点易提前生成Fe的化合液相，硅的生成温度随之下降,
降低了Si 冶炼的烧成温度，大大有利促进反应正向进行。比如当硅铁含硅20%左右时，甚
至用一般高炉可冶炼，根据这一现象，在硅铁生产中为了有效破坏炉底积存的SiC ，采用变换生产含铁较高的品种，如生产75硅改产50硅铁。Fe可降低烧成温度，有利于化学反应
的顺利进行。但Si 产品中的Fe 含量过高是不允许的。
总之，我们针对硅冶炼的化学反应进程的分析，讨论和了解，特别是对主要影响化学反
应因素的讨论，可使我们进一步深入从源头弄清楚诸多不利影响炉况变化的实质，从而来指
导我们的工艺，通过调整生产操作整体把握生产工艺全过程，达到稳产、高产、低消耗的目
的
。
3、硅产量、质量、消耗主要指标取决于什么？
答：它取决于原材料的质量和稳定性、设备先进配置、工艺参数的先进性和冶炼工艺操
作及参数的选用与其相互之间合理有效地紧密结合。金属硅生产可分为三大要素：要素一（硬
件）是原料、供电质量、设备、工艺参数的合理使用。要素二（软件）是必须具备较高的工
艺、技术操作水平和维护保养检修水平。要素三（保证）必须要有较高素质的管理人才和科学
的管理水平。“三要素、三水平” 必须和谐统一。也就是常说的“原料是基础，设备是保障，
操作是关键” 。
4、产一吨硅耗理论硅石是多少？
答：在冶炼过程中，提供SiO2 的主要来源于硅石碳质还原剂，灰分中提供的SiO2是忽略不计，则生产一吨硅需硅石的理论耗量为X：
X=1 ? (SiO2/Si) =1 ?( 60/28) =2.14 吨/吨-硅
5、配料提供烧损的炭量如何计算
答：硅冶炼的过程中受热停炉、水份、操作技能、炉况变化的影响，当炉料要补炭量时
可根据炉型的大小，功率高低，缺炭的现状而取不同的值范围13-15% （粉尘中带走的固定
炭7-8%)。
6、生产一吨硅需要投入多少炭量
答：设一吨硅所需配炭量为X ，根据其反应方程式：
因为SiO2+2C=Si+2CO
24/X 28/1
所以X= (24 X) /28=0.857 吨
7、为什么常说两个炭原子还原一个硅原子
答：因在硅冶炼的进程中，进入反应区的物料的配合分子比等于2。才能保持化学反应
的平衡，不出现过剩的SiC和SiO2,炭与SiO2的分子比大于2小于3会出现过多的碳化硅,
小于2 会出现过多的氧化熔渣，将造成炉底上涨，坩埚的收缩，炉况的恶化，周期变短。
8、碳质还原剂灰份对硅冶炼有什么影响
答：碳质还原剂中的杂质主要来源于灰份和杂物，全部由氧化物组成。在冶炼的同时，
各氧化物也被还原，即消耗电能、热能、又要消耗碳素原料，而且还原后的杂物融入硅中， 降低硅的纯度，影响产品质量。据资料介绍，炉料中每增加 右。
9、碳质原料挥发份对硅冶炼的影响
肯定。单从挥发元素来看，可以推出是一些脂肪族饱和物。如，甲烷、焦油气态物之内的物
资。在碳质原料中， 一般含有 20-30%的氧在炉内与温度极高的电极反应，
使电极消耗增加， 同时
造成烟罩、水圈、铜瓦反应腐蚀变形。有 1 0-1 5被碳化，使碳质原料的效率降低，易造
成刺火，热损增加，操作环境恶化，产能降低。
10 、碳质原料粒度对硅冶炼的影响
答：硅冶炼对碳质还原剂的电阻率要求要大碳质原料在各种不同的粒度下， 很大，一般来说粒度小，电阻大，有利于电极的深埋，有利于电炉热工制度的稳定，有利于 反应速度的加快。反之粒度
大，电阻小，炉内的支路电流增强，电极易上抬，对冶炼操作不 利。原则上要求原料的活性要高，电阻大气孔率高，保证炉气上升容易的碳质原料的粒度。
我司对碳质原料粒度要求：
11 、硅石粒度对硅冶炼的影响
答：入炉硅石要有一定合理配比的粒度， 粒度是冶炼中的一个重要因素， 粒度过大接触 面积变小，反应慢而不彻底，造成炉底氧化物过剩涨炉底。粒度过小，炉料的透气性变坏，
1%灰份，要多耗电 60KW H 左
答：关于碳质原料中的挥发形态，是游离态，
没有适当准确的分析方法，所以不能明确
其电阻相差 木炭：40 >40mm
石油焦： 8-14mm
精煤： 8-14mmm
原煤： 14-18mm 木块：50為0為0mm
精煤时炉料的下沉速度慢， 这使还原剂的水份、 挥发份更能充分地从料面逸出， 可使加料工
反应速度过快，炉料发粘，导电性增强，烧失量大，回收率低。另外硅石的粒度对操作电阻
有直接关系，炉料中电阻系数随硅石粒度的增大而下降。
12、硅石中杂质对硅冶炼的影响
物Fe 2O 3、Al 203、CaO 、MgO 、P 2O 5…??含量相应较高，他们在炭热反应中结成稳定的化合
物（熔渣）时则需要更高的反应温度，由此电能、还原剂都会增加，炉况变差。生产中要求 硅石的杂质含量要低。当炉料在炉内反应生成硅时，同时各种有害杂质也在进行如下反应:
SiO 2+2C 1500 r Si+2CO （吸热）1137 千卡 Fe 2O 3+3C 730 C 2Fe+3CO （吸热）1108 千卡 Al 2O 3+3C 2160 r 2 AI+3CO （吸热）1291 千卡 MgO+2C 800 r Mg+CO （吸热）116 千卡 CaO+2C 850 r Ca+2CO
（吸热）130 千卡
因此在冶炼过程中多有消耗电能、热能、还原剂，所以对冶炼硅石要求杂质越低越好, 清洁无杂质，硅石水洗、精选杂石入炉是金属硅冶炼、节能、降耗的重要措施。
13、精煤还原剂的理化性质及作用
烟煤。通过苏联恩科夫在硅冶炼运用实践成功后目前的我国广泛应用。
性质，一是发热量高（QDW>6000大卡/kg ）有助于炉温的提高，经实验证明可降低电耗 6.2%,
硅石单耗减少500kg/T （煤用量0.45T/T-硅）。二是重金属成份较多、 溶剂元素多、矿化物大,
有利于炉料的烧结，是炉料烧结性能的调整剂。三是反应能力强， 电阻大，有利于产量的提 作时间
减少25%左右，并提高炉料的透气性。
14、工业硅用木炭应满足哪些要求
生产中我司对硅石粒度及配合比是:
20-40mm<15%
40-80mm>75% 80-100mm<10%
答：硅石中杂质对硅生产时十分有害的，造成硅石中的
SiO 2含量较低，其它有害氧化
精煤是洗煤厂根据生产厂家提供的相关经济技术指标,
经机械富选、精洗配制的低灰分
由于精煤的独特属性
高。但烟煤含氧化铁、氧化铝，几乎是油焦的 5倍，木炭的10,对产品质量影响明显。使
答：根据苏联 TOCT7657-58标准：要求工业硅用木炭应满足如下基本要求:
水份＜10%，挥发份＜20%，灰分＜3%，杂质总和＜2%，粒度＜40mm ，粒度小于25mm ＜5%
15、碳质还原剂最佳配合比的应用
答：作为硅冶炼对还原齐腋用的碳质材料，应满足：反应能力强、机械强度高、孔隙率 高、电阻大、灰分低、
价格便宜等要求。生产经验表明木炭、石油焦、低灰煤以及木块等都
具有这些性质，但是没有一种能独立完全满足硅冶炼对还原剂的要求。 些材料按各自不同的属性组合成最佳配合使用，才能创造出硅还原过程所需的最佳条件。
16、碳质还原剂在硅冶炼中的最佳配合比确定
答：在长期的硅冶炼的实践和研究的基础上，
选择和确定炉料的配合比，还原剂的最佳
组成，其特点是最大限度的利用活性还原剂 （木炭、低灰烟煤）限制石油焦数，以基本弄清, 为了降低电耗，提高产量，必须的混合还原剂的使用中使各组炉料组分保持一定合理科学的
答：经实验结果证明，随硅石粒度从
10mm 增大到40mm ，炉料的电阻极具下降。而进
?步在增大粒度从 40mm-100mm 电阻变化则较小。同时
SiO 的生成速度与硅石粒度关系也
比例关系，最佳炉料配比（按应用基的固定碳计算）
O
17、硅石粒度与比电阻关系
只有科学合理地把这
小于40mm （下限），在确定配电制度时应考虑到使用大粒度硅石炉料电阻下降因素。最佳 粒度控制在 40-100mm 为宜。但由于加工、破碎、购进小于 40mm 大于 100mm 硅石粒度的 比例较大，从成本节约角度我司对硅石粒度作出如下要求：
20-40mm ：15%， 40-80mm ：75%， 80-10mm ：10%
18、木炭还原剂对硅冶炼作用及特性
答：木炭是木材在 350-450 C,经隔绝空气条件下，通过热分解制的产物。木炭的质量
取决于木材的种类、 木材自身的质量，木炭反应能力强、 孔隙率高、其纵横细孔可增大氧化 硅与还原剂的接触面积，因而加速还原过程。木炭的堆密度为0.22-0.24t/m 3
，孔隙率为79-83% ,
灰分含量 0.5-3.5%，其导电系数低（电阻高）几乎是任何一种焦炭的 中含有一定量的 Na 2O 和K 2O,经炭化作用后能形成流动性良好的熔渣,
于坩埚壁的保持，弧柱的稳定，周期的延长。
19、石油焦在硅冶炼中的功能作用
在垂直加热反应罐中延迟焦化方法的制取石油残留的渣。
质地，焦化速度和温度以及焦化条件。 在硅冶炼过程中由于木炭是一种可息资源， 且价格高，
为了降低还原剂的费用， 提高产品质量， 在生产中用部分石油焦代替部分木炭用量。
生产过程的动力参数， 操作技能经验及炭质还原剂供应情况。 在所有还原剂中石油焦的灰分 是最低的（ <
0.3%） ，有助于产品质量提高，但反应能力它次于木炭和煤，孔隙率仅次于木
炭（ 46%）。但是在有条件情况下，不宜全焦工艺或高焦工艺，因石油焦的导电性太强，而
且反应能力差（不活泼）比电阻小，提前结晶，启用程序是：木炭
具有类似的特性。由于必须保证在熔炼过程中使
SiO 损失尽可能减少，所以硅石的粒度不
1/10。特别是木炭灰分
易同硅液排出， 有利
答：石油焦是用重热裂渣分解（在
450-700 C 下的石油精制之后） 炼焦制得的副产品。
油焦质量和性质取决于天然原料的
在操作
中常把油焦作炭量的调整剂，且量大，波动大，可达
50%，时至 100%。其使用数量取决于
-精煤 -石油焦。
20、怎样形象描述坩埚
答：硅炉冶炼的坩埚好比浸泡在水里的毛笔头，电极好比毛笔杆，当笔杆适当下插时， 毛笔头缩短而均匀散开， 直径扩大了； 当笔杆向上提升时， 毛笔头将伸长头靠拢直径缩小了。
21、什么叫坩埚
答：矿冶炼在正常生产情况， 三相电极的下端与炉底之间形成的高温反应区空腔， 圆屋顶，称为坩埚。此区的温度最高，故其导电性强，外部各层的导电性则依次降低。
22、什么叫坩埚壁
答：在熔炼过程中炉料每当塌料时， 我们直接可见塌料的好坏？沉料的多少？所形成时 大时小的空腔叫坩埚壁。由于他的直观可见性我们通常以它的大小来判断坩埚的大小。
23、什么叫工作端
答：硅炉输电的最终导体是电报， 当表露在铜瓦以下的电报长度统称工作端。
为埋入部分称之为有效工作端，露出料面至铜瓦部分称之为无效工作端。
24、捣炉有几种方法
答：硅冶炼的捣炉操作是一项十分重要的操作规程方法。可称为：
① 深捣，②浅捣，③彻底捣
25、捣炉的目的是什么？
答：在冶炼的过程中，必然实施捣炉操作，其目的是：
① 沉料，②扩大坩埚壁，③破坏炭化硅，④改善透气性
26、捣炉有什么具体要求
答：捣炉时的捣炉要求有：
① 适时捣炉，②准确捣炉，③快速捣炉，④有效捣炉，⑤彻底捣炉，⑥严禁压料
27、在硅冶炼过程中的水份转化
形成
但它可分
答：在运行中的炉料中带入的水份，在高于100C时被蒸发；200C时的炉料中心的水
份被全部蒸发掉；400C 左右化学水被排除。同时分离出的水蒸气在热气中分解，生成氢和
炭的氧化物或二氧化碳气体。水蒸气的挥发消解要消耗一定的热量。因此理论上要求入炉炉
料的水份<10% ，不准向炉内添加过湿的炉料，以及炉子的循环水冷系统都是不允许的。
28、硅炉运行时炉气、粉尘、成份比例
答：在硅炉运行时对功率为10000KVA的数据，在24小时测出，排出的气体量 1.0 X
105m3/H 左右，炉气的平均组成是：CO：88.6%，CO2：4.85%，CH4：1.42%,H2O：8%,N2：2.6%, H2：1.97%。炉气中含有大量的粉尘中的SiO: 80%, Al2O3：4%、Fe2O3：1.6%,CaO:1.6%, 固定炭7-8%，在正常情况下炉气中粉尘的平均量为1 .4-1 .8g/m 3，根据物料平衡算出，气体
占全部熔炼产物65-70%，而硅产品25-28%。熔渣2—3%。
29、硅冶炼过程的热收入、热支出
答：经熔炼时的热平衡计算表明，电能形式的热收入约占69-72%，而炭被氢在物氧化
放出的热约占所需全部热量的17%，其余的热是炉料热和熔炼中形成化合物时放出的。热
支出由以下各项构成:还原氧化物消耗的热占69-72%，熔体硅带走的热4-6%，熔渣带走的
热占0.2-0.3%，气体带走的热占4-6%，炉体的保温散热占2-4%，炉面上部炉口散热占9-12%，
电热损占10%左右。据有关资料介绍:炉温每降低 1 0 C ，反应温度降低1%。
30、炉料的组成对硅生产有何影响
答：在生产配方过程中，硅石与炭原料的组成，配炭量、冶炼炉料的配合比正确与稳定，
对于电炉的大小，又取决它的粒度的大小。碳质还原剂原料，除主要提供固定炭含量外，它
的活性、粒度、反应结合性能、亲合力、电气性能都是决定碳质原料的主要指标。反应能力
强的还原剂在短时间内能充分利用和捕集矿石中的有用因素，确保回收率的提高。反之炉况
被动、产量下降、成本增高（一般情况下还原100kg 硅石需40kg 固定炭）。
31、硅冶炼时物料熔化过程
答：当电炉运行时，电极通电，在电极周围的炉料层中形成坩埚。电极所处的部位通常是高功率密度区域。由于电炉中的电热功率分布是很不均匀的，且是动态曲线，因此温度分布也就很不均匀。在生产中的电极应当是中埋，这时的工作电阻相对稳定，电热功率比较稳
定，炉料的热转换平稳，各部都能加热。熔炼中的炉料加热和电热转换同时在各产层中进行。
属内热源加热、热阻小、热效率高。一般热效率在0.6-0.8 范围内。物料的熔化是电热转换
和热传导，热效率的综合效果的具体体现，硅冶炼时以电弧热为主的物料熔，炭化过程。
32、冶炼时炉料的烧结分类及判断
答：炉料的烧结分类可分为松散-烧结-烧结强（弱、中、强）三种类型。松散的特种具
体表现为炉料松开发散、黑而不粘、刺火频繁、炉料不熟。烧结的炉料具体表现为：炉料能烧熟烧透，表面发红成乳白色，无刺火现象，烧成时间均匀合理，塌料前有电流走高表现。
塌料有少量的大块熟料，经拨料馋冲撞后破裂。烧结性强的炉料具体表现为：炉料烧成时间较长，料面局部刺火成亮白色，塌料前电流明显增高，塌料后有顶电极现象，炉料发粘，自动下沉差，出现大块熟料用铲拨料铲冲击不碎、且粘糊。
33、硅冶炼配料的固定碳应以什么基为准
答：长期以来很多生产厂家都启用对碳质还原剂的固定碳分析基的结果来指导生产配方。
执行的是GB212-77的计算方法F C=100-（挥发份-灰分冰分）这只是分析基的结果，他没有考虑到挥发份、灰分在应用中的水份的附着水，给生产配方带来误导。必须在化验分析结果出来后，将分析基按下列公式换算：应用基碳质样和灰分挥发份：
x y=x f - (100-w y/100-w f)
式中：x y-应用基样的灰分、挥发份% ；
w f-分析基样的水份%；
w f-应用基样的水份%；
x f-分析样的灰分、挥发份%。
以可用化验得出的直接分析结果，带入下式换算：（应用基）C Y=［（1-水份％）x （1-挥发份%-灰分%) ]) X100
其结果的固定炭（C Y）是应用基的固定炭含量可直接指导生产配方。
34、为什么冶炼炉面要刺火，何原因
答：在金属硅冶炼的进程中，炉面刺火时一种常见的正常现象，因为在硅炉运行时由于电能的热转换，碳化热的作用下要产生大量的炉气，据测试
10000KW H的功率输入，在一
小时内产生且排出的气体量是10 >104，如此大的气孔无孔不入，孔隙率大的部位就将形成
刺火。这是我们生产工艺和操作必须加以控制和避免的。造成刺火的原因有：
电极工作端变浅，坩埚变小；捣炉沉料不彻底，局部空腔；配料操作不当，炉料松散；严重偏加料，反
应不一；炉料透气性变坏，孔隙率低；生料层厚度不均匀，料型不饱满；引火操作不当，变成放火；捣炉操作压料，烧懒料；炉料严重偏重，压力不一；
35、停炉炉膛大量防水冷却危害有哪些
答：硅生产的中途和长时间停炉，是生产厂家常遇见的正常现象，但大量的注水冷却是不对的，是一种恶劣的破坏行为。适当的放水冷却，确保不渗透炉衬材料，抓时间、抢进度
也是必要。大量注入水强行快速冷却将造成如下危害：
大量的放水急冷，渗透到炉衬材料后产生的水解压力，破坏了炉衬材料的强度与结 构。同时大量的高温蒸汽潮解电极和设备，严重时造成烧穿事故。
缩短炉体的使用寿命和周期。
严重破坏炉体的保温效果，降低电热效率和产能。
造成除尘系统的主管道， 一级旋风除尘主风机叶轮除尘室的玻璃纤维袋大量水蒸气 体进入，吸附作用后，增大运行阻力，降低除尘效率和收尘效果。
在恢复生产时增大电耗和电极消耗，造成电极断裂事故的可能。
36、如何正确实施快速酸、碱综合干烧洗炉
答：我们知道在硅冶炼达一定周期后都要进行干烧来调整坩埚，深埋电极，突击排渣。
而硅冶炼炉料的主要性质属酸性物质， 如：硅石和所配用的碳质还原剂， 改善透气材料木屑，
定量的碱性化合物， 沉积在炉底是应经干烧尽可能全部排出。 干烧一般都实行收料干烧， 当 炉料烧空一定要及时调整前 4 小时工作电压， 选择高电压， 并在 2 小时前间断的向炉缸内均 衡投炭质还原剂（以油焦为主） 。进行炭化酸洗，以扩坩埚壁为目的。 3 小时可分别向各相
投入准备好的碱性物质石灰石
50kg ，共计150kg 左右，半小时后在补炭质还原剂前酸洗,
达 4小时后再重复投石灰石的操作， 同时打开炉眼放出硅液并调整工作电压选择低
3 档左右，
出炉时间约 80 分钟堵眼。 5 小时在投炭质还原剂酸洗， 6小时内投同量的石灰石碱洗， 7 小
时投炭质还原剂酸洗， 8 小时在投同量的石灰石进行最后一次的碱洗，
左右。干烧过程特别强调：对炉底的保护，电极的保护和材料程序及方法、设备的保护。处 理好效果与进度关系。
以及大量的炭氢混合物，经反应作用后产生成少量的
Fe 、 Al 、 Ca 、Ti 、Mg 、Na 、K 形成一
7 小时并同时打开炉
眼放出硅液直到断流堵眼。一般酸、碱综合干烧洗炉在
8 小时内完成，石灰石用量约 0.8T
37、冶炼过程中如何对水圈。铜瓦保护
答：在硅冶炼生产过程中，生产率的提高，很大程度上取绝于设备运转率的保证, 尽可能减少热停炉和二次启炉，而造成热停炉的主要原因。一是水圈漏水；二是铜瓦打弧漏水;
三是循环水的渗漏。这就不得不要求我们在工艺要有制度，操作上要规程。然而工艺要求料
面距铜瓦要大于200mm，严格控制铜瓦根部刺火，防止高温对铜瓦、水圈的直接炭化和氧
化的危害。始终保持铜瓦水圈不被炉料和炉气粉尘包裹, 增加了电耗导电性增强，降低循环
水冷却效果及铜瓦、水圈的散热，造成循环水量不足产生蒸汽，供水断流事故，和铜瓦打弧。
要求在捣炉操作时严禁用捣炉机刮电极上的粘料和捣炉杆绝缘不好碰撞铜瓦和水圈产生较
高的短路电流击穿铜瓦和水圈，造成的漏水停炉事故。
38、如何正确运用行程，保持合理的限位、工作端
答：行程、限位是工艺设计的一个很重要的参数，它在运用中与相导体的合理长短、电
流的强度及大小有效工作端的深浅、无效工作端的长、短、电极的氧化、电耗的高低、电极
合理深埋、功率因数的提高都有着直接与间接关联。原则上工艺设计行程应>1100mm、<1250mm下限位基本平炉口，最多超出100慢慢为宜。在具体操作上确保料面距铜瓦200mm 的距离，最大限度的减少无效工作端，确保行程在下线位运作，每压放一次电极不能大于
200mm，应勤放为宜。
39、不同还原剂有不同电阻值
答：根据实验表明：在室温下接触压力4134杓8Pa,粒度为0.074-0.1mm时各种碳质还
原剂的分析结果和电阻值列表如下（干基）
40、如何选择确定最佳极心圆
答：从硅冶炼工艺角度来看，极心圆的选择和确认是一项十分重要的因素, 它的选择好坏关系到熔池功率密度强弱，主、支路电流分布合理与否、电极合理埋深，电热效率高低、
热工制度的稳定、产能的提高，成本降低有着积极地决定性作用。根据实践表明极心圆的选择要结合一次供电质量，实施的工艺、炉料的组成、电极的大小、炉膛参数、操作技术和常
用工作电压相结合后来确定：一般来说如①900的炭素电极在工作电压相对稳定时，所产生
的弧柱大小也相对稳定，弧长480-580m m。依据弧长和相与相之间的弧线顶点相切是最大
的极距选择，则580 2=1160mm，弧线相交偏小，弧线远离偏大。此时我们已知最佳极距为
1160mm，代入以下周式经验公式:
极心圆=（电极直径+极距）/2.733 xn中：n-圆周率=3.1416
2.73-是一常数
则极心圆确定为：极心圆=(900+1160 3X416) /2.733=2370 ( mm)
41、如何选择最佳工作电压
答：冶炼生产运行时，电流的分配在炉内主要是途经两条回路: 是电弧与熔池的回路;
二是炉料电阻的回路。二是炉料电阻的回路。显然他们属并联的（常说主四，支三）所以电极的电流（I电级）应等于两回路电流之和，即I电极=1料+I熔。当矿热断变压器容量疋
、
设备一定，其有功功率（P有），则：P 有=31/3?I2U2 ? COS?式中I2-为输入炉内的电极电流;
（二次电流KA ）U2-是二次测线上电压；P有-有功功率KW。
当功率一定时二次电压与二次电流成反比，炉内工作电压高时，电极电流降低，而炉料
的电流变化不大。二次电流减少，就相应增大了另一并联分路上的电流（ 成主回路熔池功率
P 熔下降。
这样最佳工作电压的选择， 应结合本企业和具体实际从炉膛的参数、 技能、管理和
操作水平依据米库林斯基经验公式确定：即
U 2= ( P 视)1/3
U 1=U 2COS ①/(3"3
)
式中：K-电压系数，取6.7-7.0 （大炉偏小、小炉偏大）
42、适当提高二次电压，制定合理的配电制度
答：变压器的容量一定时，提高变压器的二次电压，就意味着电损失的减少，功率因素 的提高。有利于功率输入增大。 对于节能、挖掘产能是有利的，但是当电炉装置的有效相电 压超出合理和可控值，就会导致炉况运行紊乱、热损增大。电热效率可能反而降低。因此， 为获得硅冶炼电炉的最佳电效率和热效率，这就要结合生产实际选择电炉的最佳配电制度， 正确了解电炉的电气特性、 工艺水平、炉膛参数、炉况与炉料性质的变化， 操作技能的降低。
寻求最适宜相互配套的配电操作制度，针对性选择适合的流压比值来指导配电。
43、如何减少硅冶炼的副作用
答：在硅冶炼生产的过程中必须促进有利于正反应进行的同时，
在的客观现实。由于副反应强大，这对冶炼过程造成紊乱，同时增加了热量损失。
炼过程的主要副反应为：
由此可见，要有效控制减少硅冶炼的副作用， 就必须严格控制所组成的原料的灰分含量
I 熔降低），这样造
炉料的构成，业务
U 2-二次电压 U 1-工作电压
必须有效控制副反应存
电炉中冶
AI 2O 3+3C=2AI+3CO t 耗 16060 千卡/小时
Fe 2O 3+3C=2Fe+3COt 耗 2484 千卡/小时
CaO+C=Ca+COt
耗 5318 千卡/小时
尽可能的低，有害杂质比例尽可能小，操作的化铁，人为地污染尽可能的少。才能有效降低 副反应带来的能量损失，增大正反应能量。
44、什么叫短网
答：短网是从变压器低压出线端到承担电极低压大电流输送设备的总称。大致为三段： 第一段是从变压器出线端开始，引出墙外的一段；第二段是横跨电路之上连接电极的一段； 第三段是由硬母线、水冷铜管和可弯曲的软母组成。
45、什么叫有效电压
答：工作电极埋入炉料处对炉底的电压称之为有效电压。
的电压降以及绝缘不良造成的电压降， 加上电炉负载电阻上的电压降。 而有效电压、 负载电 阻与电极三者的关系： 导体中的电流的大小与导体中两端的电压成正比， 比。符合欧姆定律 I=U/R 。
46、什么叫高压隔离开关-
答：高压隔离开关通常称为闸刀（老名叫“令克”是英语的发音）用来断开高压电源与 设备之间的电路。操作时一定穿好绝缘保护方可操作。
47、什么叫高压断路器
答：高压断路器又叫高压开关， 是高压配电装置的重要设备。 其主要操作于能切断负载 电流及短路电流， 当设备发生断路故障时， 他和二次继电保护装置相配合， 迅速切断故障电 流，防止重大事故发生。
48、什么叫互感器
答：互感器是配电装置中、供测量和保护重要设备所用。其作用：
① 高压装置中，使测量仪表和断电保护重要设备与高压隔离，以保证工作人员及设备
的安全。
是指已经除去变压器和短网上
与其导电电阻成反
工业硅酸钠工艺规程 1．目的为了对生产过程进行控制及便于操作，以保证生产出合格的硅酸钠产品。 2．范围适用于泡花碱车间马蹄焰窑炉硅酸钠产品生产过程。 3．产品说明 3.1 名称化学名称: 硅酸钠又称水玻璃俗名: 泡花碱英文名称: Sodium Silcate 化学式: Na2O?nSiO2 (其中n 为模数) 说明：模数在3以上的称为“中性”水玻璃，模数在3以下的称为“碱性”水玻璃。 3.2 性质 3.2.1 物理性质 3.2.1.1 外观固体水玻璃: 淡兰色、青绿色、天蓝色或黄绿色玻璃状物。液体水玻璃: 无色透明或带浅灰色粘稠状液体。当杂质含量极少时，玻璃状无水固体硅酸纳是无色透明的玻璃体。随着杂质含量的增加，玻璃体出现颜色。杂志中铁的氧化物使其呈现淡棕或深棕色，甚至是黑色。颜色的深浅又随模数的减小而加深。 3.1.1.2 密度: 随着模数的降低而增大。当模数从3.33 下降到1时，密度从2.413增大到2.560。 3.1.1.3 熔点: 无固定熔点， "中性"水玻璃大约在550℃左右软化。 3.1.1.4 对急冷急热非常敏感，受到这种作用时，立即裂成不规则的小碎块。 3.1.1.5 溶解度: 固体水玻璃在水中溶解度随下列因素有关 a 与压强有关，压强升高，溶解速度增大。 b 在相同的压强下，随水玻璃模数增大，溶解速度而减少。 c与固体水玻璃的粒度有关，粒度越大，所用的溶解时间越长。 3.1.1.5模数：硅酸纳中的二氧化硅与氧化纳的摩尔比称为模数。模数既显示硅酸纳的组成，又影响硅酸纳的物理、化学性质。模数与质量百分比的关系如下式： M=SiO ２%∕Na２O%×1.032 式中Ｍ为模数，1.032为换算系数（Ｎa２O与ＳiO２分子量之比）。 3.2.2 化学性质无论是块状或粉状固体无水硅酸纳，对酸都很难起起作用。但易被氢氟酸分解，生成挥发性的SiF4和碱金属氟化物。苛性碱能溶解固体硅酸钠，特别对细粉状物的反应更快。 a 水玻璃的水溶液能发生强烈的水解反应而使溶液呈碱性。 b 强酸、弱酸、甚至电解质，在加热或在室温，都能使水玻璃水解而析出二氧化硅。 c氯气在低于100 ℃时，即能相当剧烈地分解固体硅酸钠。生成NaCl、SiO2、并放出氧气。 d H2O2能与固体硅酸纳起反应，生成含氧气泡的二氧化硅凝胶。模数高的硅酸钠
硅铁冶炼技术操作规程 一．1.成品技术规格 硅铁应呈快状，硅的偏析不大于4％，小于20×20毫米的数量，不超过总量的8％。 2.原料技术条件. 冶炼硅铁使用的原料：硅石、焦炭和石油焦、钢销。 硅石 （1）化学成份 A.含siO2不小于97％。 B.含Al2O3不大于0.8％。 C.含P2O3不大于0.02％ D.含其它杂子总和不大于1％ （2）物理性质 A、硅石表面不得有泥土等杂质，入炉前尽量经过水洗。 B、硅石应有较好的机械强度和抗爆性。 C、新硅石末经实验，不得大量使用。 （3）入炉粒度 5000KV.A和6300KV.A硅铁电炉40－100mm. 焦炭 （1）化学成份 A、固定碳大于82％ B、灰分小于14％ C、挥发份1－3％ （2）物理性质 A、入炉粒度 6300KV.A硅铁电炉5－16％ 钢销 （1）化学成份含铁量不低于97％ （2）应是普通碳素钢销，不得混有合金钢销，有色金属销和生铁销等。 （3）生锈严重的钢销不得使用 （4）钢销的卷曲长度不大于100mm
（5）要纯净，不得混有泥土等杂质 二、配料操作 1、每班配料前要一次小车重量和磅秤的准确度。 2、在按照冶炼班长通知的料比组成进行配料。每批料以200公斤硅石为基准，8500KV.A以上电炉 每批料以300公斤硅石为基准。 3、称量要准确，误差正负1％，钢销要单称后再混入配料小车内。 4、每次只准称量一批料。 5、发现原料质量有变化和设备有问题时几时报告班长。 6、下班前要将配料场地清扫干净，所有的工具设备要精心保护交换。 7、下班前要把当班配料批数报告班长做好记录。 三、冶炼供电和电极操作 1、正常冶炼操作使用电压： 6300KV.A电炉104V-125V为宜 8500KV.A电炉140V－188V为宜 2、一次电压波动较大时，为保证炉用变压器正常运行和冶炼的适宜的功率，经炉长批准可在规定级 别内调整二次电压。 3、严禁超负荷运行、 4、三相电流应尽量保持平衡，最大波动不准超过25％。 5、冶炼保证应认真贯彻执行电器工作制度。 6、操作工应严格按电流供电制度，进行操作工作，并听从电工和冶炼班班长指挥。 7、送电前先将电极适当提起，方准送电。 8、发生电极事故后和长期停炉重新送电时，首先要降低档位，采用低负荷，并听班长指挥。 四、冶炼操作 1、每批料运至炉上平台，首先要摊平混合均匀，才准加入炉内。 2、混合均匀的炉料，应以分批分期的方式加到电极周围的炉料下沉的部位，严禁偏加料。 3、炉料向垂直与电极的方向加入炉内，加入炉内的炉料不准碰电极，力求准确无误。 4、炉料在电极周围堆成平顶和均衡的锥体，在操作中稳定控制料面高度一般与炉口相平，也可控制在炉口以下200mm左右。6300KV.A硅铁炉保持炉心料饱满，严格控制料面高度，三班认真交接。 5、控制电极插入炉料中的深度6300KV.A硅铁电炉插入深入900－1400mm. 6、铜瓦下端距料面高度6300KV.A硅铁电炉不少于400mm. 7、要适时扎眼，以经常保持料面良好的透气性，利于扩大坩埚，加速冶炼速度。
.1项目主要建设内容 主要建设内容为：建设生产厂房8000平方米，供水系统、环保系统等配套设施用房10000平方米，厂区道路及停车场等4800平方米，厂区绿化3400平方米。购置和制作生产所需的冶炼炉、精炼炉、除尘系统等生产设备326台（套），监测、化验及其他设备9台套。 1.2.2产品规模 年产高纯工业硅5万吨，其中：1101级高纯工业硅4万吨，3N级高纯工业硅6000吨， 4N 级高纯工业硅4000吨。 1.2.3生产方案 1、产品方案 目前，国内外工业硅市场1101级以下（不包括1101级）产品基本处于供大于求的状况，且短时期内不会有很大变化。结合全油焦生产工艺产品产出比例，本项目产品方案为：年产高纯工业硅5万吨，其中：1101级高纯工业硅4万吨，3N级高纯工业硅6000吨， 4N级高纯工业硅4000吨。 2、技术方案 1）国内外现状和技术发展趋势 冶金级工业硅由于生产技术简单，全世界生产企业众多，产量较大，供需基本保持平衡，且耗能高、附加值低，属国家限制类行业。目前国外有工业硅生产厂家30多家，主要集中在美国、巴西和挪威三国，占世界生产能力的65%，最大生产厂家主要有挪威的埃肯、巴西的莱阿沙、美国的全球冶金，电炉变压器容量大多在10000KVA—60000KVA，通用炉型为3000 0KVA，小于10000KVA的电炉基本停用。其发展趋势是矿热炉大容量化，由敞开式的固定炉体向旋转、封闭炉体发展，自焙电极的应用、炉气净化处理、新型还原剂的开发与应用、炉外精炼技术的发展和应用、生产过程中的计算机管理和控制。其特点是电炉容量大、劳动生产率高、单位产品投资少、有利于机械化、自动化生产和控制环境污染。我国工业硅生产起步于上世纪的50年代，目前仍在生产的厂家约有300多家，电炉400多台，产能约为90—120万吨/年，产量约为70—90万吨。且大部分分布在福建和云、贵、川等小水电资源丰富的地区，受季节性影响较大。其突出特点是电炉容量小、台数多，厂家多而分散，操作机械化水平低、劳动生产率低，产品质量不稳，化学级工业硅产量低（不到产量的1/8），且能源消耗、原材料消耗和生产成本偏高（行业内称为“三高”）。从电炉变压器容量看，我国以3200Kva至6300kVA的电炉为主要炉型，2006年国内已建成的10000kVA工业硅电炉仅有
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910359955.9 (22)申请日 2019.04.30 (71)申请人 宁夏荣华缘特种新材料有限公司 地址 753000 宁夏回族自治区石嘴山市惠 农区红果子兰山工业园区 (72)发明人 陈国芳 王延年 (74)专利代理机构 连云港联创专利代理事务所 (特殊普通合伙) 32330 代理人 刘刚 (51)Int.Cl. C01B 33/025(2006.01) (54)发明名称 一种冶炼97金属硅的方法 (57)摘要 本发明公开了一种冶炼97金属硅的方法，包 括冶炼装置，且冶炼装置包括熔炼电炉、原料硅 石水洗装置、原料硅石处理装置、水冷凝固槽和 水冷箱，熔炼电炉的顶部安装有原料硅石处理装 置，原料硅石处理装置一侧安装有原料硅石水洗 装置，熔炼电炉的顶部开设有电炉进口，电炉进 口与原料硅石处理装置的底部连通设置，熔炼电 炉的底部呈锥形结构设置，熔炼电炉的底部固定 安装有支撑架，支撑架设置有两个，两个支撑架 之间的熔炼电炉上开设有硅液出口，硅液出口通 过导液管与排放泵的输入端连通；本发明结构合 理简单，有效降低了97金属硅冶炼的能耗及成 本，且生产工艺流程简单易行，通过对原料硅石 粒度的处理，提高97金属硅的产品质量，适合97 金属硅批量持续生产。权利要求书2页 说明书5页 附图3页CN 110078078 A 2019.08.02 C N 110078078 A
权 利 要 求 书1/2页CN 110078078 A 1.一种冶炼97金属硅的方法，其特征在于：包括冶炼装置，且冶炼装置包括熔炼电炉(1)、原料硅石水洗装置(2)、原料硅石处理装置(3)、水冷凝固槽(8)和水冷箱(9)，所述熔炼电炉(1)的顶部安装有原料硅石处理装置(3)，所述原料硅石处理装置(3)一侧安装有原料硅石水洗装置(2)，所述熔炼电炉(1)的顶部开设有电炉进口(4)，所述电炉进口(4)与原料硅石处理装置(3)的底部连通设置，所述熔炼电炉(1)的底部呈锥形结构设置，所述熔炼电炉(1)的底部固定安装有支撑架(5)，所述支撑架(5)设置有两个，两个所述支撑架(5)之间的熔炼电炉(1)上开设有硅液出口(6)，所述硅液出口(6)通过导液管(7)与排放泵的输入端连通，排放泵的输出端通过导液管(7)与水冷凝固槽(8)的一侧连通，所述水冷凝固槽(8)安装在水冷箱(9)的内部，所述水冷箱(9)的一侧开设有冷水进口，所述水冷箱(9)的另一侧通过导水管(10)与水泵(11)的输入端连通，所述水泵(11)的输出端通过导水管(10)与原料硅石水洗装置(2)连通，所述熔炼电炉(1)一侧的顶部开设有排烟口，排烟口通过排烟管(12)与原料硅石处理装置(3)连通。 2.根据权利要求1所述的一种冶炼97金属硅的方法，其特征在于：所述原料硅石水洗装置(2)包括水洗箱(21)、第一进口(22)、传送带(23)、承载板(24)、导料板(25)、弹簧(26)、水箱(27)、高压泵(28)、喷头(29)、集水槽(210)和排水口(211)，所述水洗箱(21)的顶部开设有第一进口(22)，所述水洗箱(21)相对的两侧开设有通口，通口内穿过设置有传送带(23)，所述传送带(23)顶部的水洗箱(21)上安装有承载板(24)，所述承载板(24)顶部的水洗箱(21)上安装有导料板(25)，所述导料板(25)呈倾斜设置，所述导料板(25)的长度大于承载板(24)的长度，所述导料板(25)和承载板(24)之间远离水洗箱(21)箱壁的一端安装有弹簧(26)，所述水洗箱(21)的一侧固定安装有水箱(27)，所述水箱(27)的输出端通过水管与高压泵(28)的输入端连接，所述高压泵(28)的输出端通过水管与喷头(29)连接，所述喷头(29)安装在承载板(24)的底部，所述水箱(27)的输入端与导水管(10)的一端连接，所述传送带(23)底部的水洗箱(21)内设置有集水槽(210)，所述集水槽(210)的一侧开设有排水口(211)。 3.根据权利要求1所述的一种冶炼97金属硅的方法，其特征在于：所述原料硅石处理装置(3)包括外壳体(31)、内壳体(32)、烟气通道夹层(33)、进气口(34)、排气口(35)、第二进口(36)、出料口(37)、过滤网(38)、集料槽(39)、破碎轴(310)、破碎电机(311)和破碎刀片(312)，所述外壳体(31)固定安装在熔炼电炉(1)的顶部，所述外壳体(31)的内部设置有内壳体(32)，所述内壳体(32)和外壳体(31)之间形成烟气通道夹层(33)，所述烟气通道夹层(33)一侧底部的外壳体(31)上开设有进气口(34)，所述进气口(34)与排烟管(12)连通，所述烟气通道夹层(33)顶部的外壳体(31)上开设有排气口(35)，所述外壳体(31)和内壳体(32)的顶部开设有第二进口(36)，所述外壳体(31)和内壳体(32)的底部开设有出料口(37)，所述内壳体(32)的内部安装有过滤网(38)，所述过滤网(38)底部的内壳体(32)内设置有集料槽(39)，所述过滤网(38)顶部的内壳体(32)内转动安装有破碎轴(310)，所述破碎轴(310)的一端通过联轴器与破碎电机(311)的输出端转动安装，所述破碎轴(310)上固定安装有多个破碎刀片(312)。 4.根据权利要求1所述的一种冶炼97金属硅的方法，其特征在于：所述原料硅石处理装置(3)筛分的原料硅石粒度在8-150cm之间。 5.根据权利要求2所述的一种冶炼97金属硅的方法，其特征在于：所述传送带(23)靠近 2
1、硅的主要物理化学性质有哪些 答：硅的主要物理化学性质如下： 原子量：28.086 比重：2.34g/cm3 沸点：3427 C 熔点：1413 C 比热：（25 C时）4.89卡/克分子度 比电阻：（25 C时）214000欧姆厘米 纯净结晶硅是一种深灰色、不透明、有金属光泽的晶体物质。它即不是金属，又不是 非金属，介于两者之间的物质。它质硬而脆，是一种良好的半导体材料。硅在常温下很不活 泼，但在高温下很容易和氧、硫、氮、卤素金属化合成相应的硅化物。 硅与氧的化学亲合力很大，硅与氧作用产生大量的热，并形成SiO2： Si+ O2= SiO2 △ H298=-21O.2千克/克分子 二氧化硅在自然界中有两种存在形式：结晶态和无定形态。结晶态二氧化硅主要以简 单氧化物及复杂氧化物（硅酸盐）的形式存在于自然界。冶炼硅所用硅石，就是以简单氧化 物形式广泛存在的结晶态二氧化硅。结晶态二氧化硅根据其晶型不同，在自然界存在三种不同的形态：石英、鳞石英、方石英。这几种形态的二氧化硅又各有高温型和低温型两种变体。 因而结晶态二氧化硅实际上有六种不同的晶体，各种不同的晶型存在范围、转化情况，随压 力温度的变化二氧化硅的晶型转化不同，不仅晶型发生变化，而且晶体体积也随着自发生变 化。特别是从石英转化成鳞石英时，体积发生明显的膨胀，这就是硅石在冶炼过程中发生爆 裂的主要原因。 结晶的二氧化硅是一种硬、较脆，难熔的固体。二氧化硅的熔点为1713C 、沸点为2590C 。二氧化硅的化学性质很不活泼，是一种很稳定的氧化物。除氢氟酸外、二氧化硅不溶于任何 一种酸。在低温下比电阻很高（1.0 to3Q?Cm但温度升高时，二氧化硅的比电阻急剧下降,
工业硅冶炼操作工艺 西安宏信矿热炉有限公司
一、工业硅生产工艺流程图
二、工业硅生产安全管理制度 工业硅生产是铁合金生产中最为精细的一种产业，要求每个操作人员必须经过严格培训，掌握生产个环节的重点和工艺要素，作到心中有数。只有这样才能将生产管理规范化、精细化，生产出高品级的工业硅。 1、冶炼工技术操作职责 ?保证高温冶炼，尽量减少热损失，使SiC的形成和破坏保持相对平衡。 ?炉料混合均匀后加入炉内。 ?正常冶炼的操作程序是沉料—攒热料—加新料—焖扎盖。 ?要垂直于电极加料，不要切线加料。料落点距电极100mm左右，不允许抛散炉料。 ?炉料形状和分布要合理，集中加料后，使料面呈馒头形状，料面要高于炉口200—300mm。 ?每班接时要捣炉，捣出的黏料捣碎后推到炉心。 ?沉料、捣炉时动作要块，不要碰撞电极、铜瓦和水套。 ?根据炉料融化情况加料，尽量做到加料量、用料量和出硅量相适应。 ?保持合理的料层结构，捣松的炉料就地下沉，不要大翻炉膛。 ?使用铁质工具沉料、捣炉时，动作要块，避免融化铁铲和捣炉棒。 ⑴木块等碳质还原剂在加料平台上可单独堆放，沉料结束或处理炉况时先加木块于电极根部凹坑处，然后加混合料盖住。 ⑵ 仔细观察仪表，协调其他人员用计算机控制电极的压放，使三根电极平衡运行。 ⑶ 随时了解电炉电流、电压的变化情况，给予适当的调整。
2、出炉工技术操作职责 ①正常情况下，每班出3—4炉，尽量大流量、快出硅。 ②出炉前先将炉眼、流槽清理干净，准备好出炉工具和材料。 ③用烧穿器前，要先将钢钎清除炉嘴外的结渣硅，使炉眼保持φ150mm左右的喇叭口形状，然后用烧穿器烧开炉眼。能用钢钎捅开时不用烧穿器。 ④当流量小时，要用木棒捅炉眼、拉渣，用烧穿器协助出硅。 ⑤堵炉眼前炉眼四周和内部渣滓扒净，用烧穿器修理炉眼至通畅光滑，然后堵眼，深度超过或达到炉墙厚度。 ⑥堵眼时如果炉气压力过大无法堵塞，要停电堵眼。 ⑦出炉口和硅包附近要保持干燥，禁止积水，防止跑眼爆炸。 ⑧精练产品要按方案进行，不可随意改变供气量、精练时间、造渣剂的比例等。精练时注意安全，防止硅液飞溅、过大氧气回火等事故发生。 ⑨浇注前要修补好锭模，放好挡渣棒，锭模底部可适当放适量合格硅粒，或涂脱模剂，保护锭模。 ⑩浇注时，硅包倾倒至硅液快要流出时，稍停片刻，使硅渣稳定，再使硅液从包嘴慢慢流入缓冲槽。 ⑴工业硅锭冷却到乌红时，用专用吊具从锭模中吊出，转移到冷却间。严禁用水急冷。 3、电工技术操作职责 ①持证上岗，遵守供用电制度，要求与变电站和生产指挥紧密配合。 ②电工作到四会：会原理、会检修、会接线、会操作
多晶硅生产工艺流程 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
多晶硅生产工艺流程(简介) -------------------------来自于网络收集 多晶硅生产工艺流程,多晶硅最主要的工艺包括，三氯氢硅合成、四氯化硅的热氢化（有的采用氯氢化），精馏，还原，尾气回收，还有一些小的主项，制氢、氯化氢合成、废气废液的处理、硅棒的整理等等。 主要反应包括：Si+HCl---SiHCl3+H2（三氯氢硅合成）;SiCl4+H2---SiHCl3+HCl（热氢化）;SiHCl3+H2---SiCl4+HCl+Si（还原）多晶硅是由硅纯度较低的冶金级硅提炼而来，由于各多晶硅生产工厂所用主辅原料不尽相同，因此生产工艺技术不同；进而对应的多晶硅产品技术经济指标、产品质量指标、用途、产品检测方法、过程安全等方面也存在差异，各有技术特点和技术秘密，总的来说，目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有：改良西门子法、硅烷法和流化床法。改良西门子法是目前主流的生产方法，采用此方法生产的多晶硅约占多晶硅全球总产量的85％。但这种提炼技术的核心工艺仅仅掌握在美、德、日等7家主要硅料厂商手中。这些公司的产品占全球多晶硅总产量的90%，它们形成的企业联盟实行技术封锁，严禁技术转让。短期内产业化技术垄断封锁的局面不会改变。 西门子改良法生产工艺如下： 这种方法的优点是节能降耗显着、成本低、质量好、采用综合利用技术，对环境不产生污染，具有明显的竞争优势。改良西门子工艺法生产多晶硅所用设备主要有：氯化氢合成炉，三氯氢硅沸腾床加压合成炉，三氯氢硅水解凝胶处理系统，三氯氢硅粗馏、精馏塔提纯系统，硅芯炉，节电还原炉，磷检炉，硅棒切断机，腐蚀、清洗、干燥、包装系统装置，还原尾气干法回收装置；其他包括分析、检测仪器，控制仪表，热能转换站，压缩空气站，循环水站，变配电站，净化厂房等。 （1）石英砂在电弧炉中冶炼提纯到98%并生成工业硅， 其化学反应SiO2+C→Si+CO2↑
12500KVA工业硅矿热炉的设计
第五章工业硅冶炼能源节约技术的研究 5.1概述 能源安全已构成我国整体战略安全的一个极大隐患，成为经济社会发展的瓶颈。我国人均煤炭、石油、天然气资源量仅为世界平均水平的60％、10％和5％。目前，我国已成为世界第二大能源消费国和第二大石油消费国，能源供应紧张局面日趋严重[81]。 与此同时，我国也存在严重能源利用效率低的问题。近年来的快速增长在很大程度上是靠消耗大量物质资源实现的。我国单位产出的能耗和资源消耗水平明显高于国际先进水平，如火电供煤消耗高达22.5％，吨钢可比能耗高21％，水泥综合能耗高达45％。据测算，我国每创造一美元GDP所消耗的能源是美国的4.3倍，是日本的11.5倍。能源利用率仅为美国的26.9％，日本的11.5％[82]。因此，提高能源使用效率是在能源总量不变条件成为中国发展中的刻不容缓的任务。 工业硅生产是高能耗行业，平均每吨工业硅需要消耗13000KWh电以上，全国年产100万吨工业硅需要13亿KWh以上。而国外先进水平吨硅消耗量为11000KWh，我国工业硅电耗比国外先进水平高10—20%，能源节约潜力仍很大（预计年节约0.2亿KWh，相当0.1亿元）。另外，国外先进水平也不是最理想的能耗水平，我国如能在国外先进水平基础上再配以精工细作，吨硅消耗量应该在10000—11000KWh间。 我国工业硅生产能源消耗高主要是因为设计上不合理、控制水平与管理水平不高。设计上不合理体现在我国普遍使用的是6300KV A左右的小炉型（散热大、产量低）、炉型设计上为隔热措施不严密、电路设计不合理、极心圆尺寸大小不合理等许多细节方面。控制水平不高体现在人工操作范围大、炉况稳定性差、造成因调整炉况波动费时较长而使得非生产性能耗损失大。管理水平不高体现在管理上不严、制度不健全、操作细节缺乏，造成物资或能源上的消耗浪费。
一、单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅，然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。 单晶硅棒是生产单晶硅片的原材料，随着国内和国际市场对单晶硅片需求量的快速增加，单晶硅棒的市场需求也呈快速增长的趋势。 单晶硅圆片按其直径分为6英寸、8英寸、12英寸（300毫米）及18英寸（450毫米）等。直径越大的圆片，所能刻制的集成电路越多，芯片的成本也就越低。但大尺寸晶片对材料和技术的要求也越高。单晶硅按晶体生长方法的不同，分为直拉法（CZ）、区熔法（FZ）和外延法。直拉法、区熔法生长单晶硅棒材，外延法生长单晶硅薄膜。直拉法生长的单晶硅主要用于半导体集成电路、二极管、外延片衬底、太阳能电池。目前晶体直径可控制在Φ3~8英寸。区熔法单晶主要用于高压大功率可控整流器件领域，广泛用于大功率输变电、电力机车、整流、变频、机电一体化、节能灯、电视机等系列产品。目前晶体直径可控制在Φ3~6英寸。外延片主要用于集成电路领域。 由于成本和性能的原因，直拉法（CZ）单晶硅材料应用最广。在IC工业中所用的材料主要是CZ抛光片和外延片。存储器电路通常使用CZ抛光片，因成本较低。逻辑电路一般使用价格较高的外延片，因其在IC制造中有更好的适用性并具有消除Latch－up的能力。 单晶硅也称硅单晶，是电子信息材料中最基础性材料，属半导体材料类。单晶硅已渗透到国民经济和国防科技中各个领域，当今全球超过2000亿美元的电子通信半导体市场中95%以上的半导体器件及99%以上的集成电路用硅。 二、硅片直径越大，技术要求越高，越有市场前景，价值也就越高。 日本、美国和德国是主要的硅材料生产国。中国硅材料工业与日本同时起步，但总体而言，生产技术水平仍然相对较低，而且大部分为2.5、3、4、5英寸硅锭和小直径硅片。中国消耗的大部分集成电路及其硅片仍然依赖进口。但我国科技人员正迎头赶上，于1998年成功地制造出了12英寸单晶硅，标志着我国单晶硅生产进入了新的发展时期。 目前，全世界单晶硅的产能为1万吨/年，年消耗量约为6000吨～7000吨。未来几年中，
XXXX硅业有限公司安全生产各岗位职责 第一章总则 为进一步贯彻落实“安全第一，预防为主”的方针，强化各级安全生产责任制，确保安全生产，特制定本制度。 企业法定代表人是本企业安全生产的第一责任人，应贯彻管生产必须管安全，谁主管谁负责的原则。企业的各级领导人员和职能部门，必须在各自工作范围内对实现安全生产负责。 安全生产人人有责，企业的每个职工都必须在自己的岗位上认真履行各自的安全职责，实现全员安全生产责任制。
总经理安全生产职责 1、认真贯彻执行国家安全生产方针、政策、法律和法规，把安全工作列入公司管理的重要议事日程，亲自主持重要的安全生产工作会议，批阅上级有关安全方面的文件，签发有关安全工作的重大决定，对本公司的安全生产工作全面负责。 2、负责建立健全安全生产责任制，督促检查安全生产工作，及时消除生产安全事故隐患。 3、组织制定并实施公司安全规章制度、安全操作规程、重大安全技术措施和生产安全事故应急预案。 4、保证安全生产投入的有效实施，解决安全措施费用。 5、健全安全管理机制，充实专职安全生产管理人员，定期听取安全生产管理部门的工作汇报，及时研究解决或审批有关安全生产中的重大问题。 6、按规定和事故处理的“三不放过”原则，组织对事故的调查处理。 7、加强对各项安全活动的领导，决定安全生产方面的重要奖惩。
副总经理安全生产职责（生产副总） 1、组织开展安全生产技术研究工作，积极引进、采用先进技术和安全生产防护装置，组织研究落实重大事故隐患的整改方案。 2、督促车间主任落实本公司的各项安全生产规章制度、安全技术规程，编制安全生产技术措施计划、并组织实施。 3、每周组织一次安全生产大检查，着重抓好重大隐患的整改工作，坚持每周四次安全例会制度，扎实的做好安全工作。 4、在组织新车间、新设施、新设备以及技术改造项目的设计、施工和投入使用时，做到“三同时”（安全设施与主体工程同设计、同施工、同时投入使用）。 5、审查公司安全技术规程和安全技术措施时，应保证切实可行。 6 负责督促事故的调查处理，并及时上报上一级领导。 7、负责召开公司安全生产专项会议，分析安全生产动态，解决安全生产中存在的问题与隐患。
工业硅冶炼及炼硅炉基本知识 工业硅消费增产降耗的措施主要有:1.把握炉况及时调整料比，坚持适合的C/SiO2分子比，适合的物料粒度和混匀，避免过多SiC生成。2.选择合理的炉子构造参数和电气参数，保证反响区有足够高的温度，合成消费的碳化硅使反响向有力消费硅的方向。3.及时捣炼硅炉，协助沉料，防止炉内过热，形成硅的挥发，或再氧化成SiO，减少炉料损失，进步Si回收率。4.坚持料层具有良好的透气性，可及时排出反响消费的气体，减少热损失和SiO大量逸出。 一、消费工业硅的原料 冶炼工业硅的原料主要有硅石、碳素复原剂。 (一)硅石硅石要有一定的抗爆性和热稳定性，其中抗爆性对大炉子很重要，对容量小的炉子请求可略为降低。有些硅石很致密，难复原，形成冶炼情况不顺，经济指标差，很少采用。 硅石的粒度视炉子容量的大小不同而异，普通5000KVA以上的炉子，硅石粒度为50-100毫米，且40-60毫米的粒度要占50%以上。 硅石要清洁无杂质，破碎筛分后，要用水冲洗，除掉碎石和泥土。目前对新采用的硅石在化学成分、破碎合格以后，还要在消费中试用。经济指标较好，才干长期运用。 (二)碳质复原剂优选各种不同碳质复原剂，请求固定碳高，灰分低，化学生动性要好，采用多种复原剂搭配运用，以到达最佳冶炼效果。冶炼工业硅所用的碳质复原剂有:石油焦、沥青焦、木炭、木块(木屑)低灰分褐煤，半焦和低灰、低硫烟煤等。
石油焦:其特性是固定碳高，灰分低，价钱低廉，并且能使料面烧结好，但高温比电阻低，影响电极下插，反响才能差。要选择固定碳大于82%，灰分小于0.5%、水份稳定，动摇不许超越1%，以免影响复原剂配入量。粒度请求4-10毫米，粒度配合比例要适宜。粉料多烧损大，下部易缺碳，透气性不好；粒度大数量多比电阻小，电极易上抬。 木块(或木屑):其性质接近木炭，在炉内干馏后，在料下层构成比木炭孔隙度、化学生动性更好的木炭。所运用的木块(或木屑)要清洁无杂物，不许代入泥土等杂质。木块长度不得超越100毫米。 褐煤、烟煤：有比电阻、挥发份高，孔隙度大，化学生动性好，料面烧结性强，价钱低廉的特性。挥发份在料层中挥发利于料面烧结和闷烧，而且能够构成疏松的比外表积大，比电阻极大的焦化碳，对冶炼很有利。请求灰分小于4%，粒度小于25毫米，否则不能运用。褐煤性质接近木炭，可作木炭的代用品。 碳素复原剂品种不同，即便同种但产地不同性质也不相同。可搭配运用，求得更好的经济效益。如运用石油焦60-80%，木炭(或加局部木块)20%；石油焦60-70%，木炭(或木块)20-40%，烟煤5-10%搭配运用，效果比拟好。国外采用石英与复原剂职称团块炉料，先焙烧停止复原，再冶炼工业硅，使电耗降低到9000Kwh/t以下。 二、冶炼原理 在工业硅的消费中，普通以为硅被复原、炼硅炉中的反响式为 SiO2液+2C=Si液+2CO T始1933K(1) 实践消费中硅的复原是比拟复杂的，从冷态下炉内状况动身，对实践消费中炉内物化反响停止讨论。消费过程中的运转表示大致如下：
我国工业硅产业如何改变无序状况 一、业内有关人士提出以产业升级为主要途径 1、工业硅生产从无到有，经过50多年的发展，我国现已成为产能、产量和出口量均居世界首位的工业硅生产大国。但多年来中国工业硅生产和出口基本处于盲目发展和无序竞争状态，企业生产和产品出口的效益欠佳。业内人士认为，在国家不断加强和改善宏观调控的情况下，工业硅应逐步实现产业升级，改变这种无序的状态。 2、工业硅产业发展现状 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。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。 二、盲目扩张导致困局 我国工业硅出口长期价格偏低的原因，除美国、欧盟等长期对我国工业硅出口实行反倾销之外，也与我国工业硅项目的盲目扩张，低水平重复建设和相互压价的无序竞争有关。 2004年以来，在国家不断加强宏观调控下，工业硅项目低水平重复建设的势头受到一定遏制，落后生产能力开始被淘汰，节能环保意识有所增强。但在取得这些初步成效的同时，长期盲目扩张积累的问题仍很突出，整个硅业要真正遏制盲目扩张的势头，消除无序竞争，还有很多工作要做。 进入2008年以来，国家从1月1日起对出口工业硅开征10％的出口关税，年初南方地区遭遇的罕见低温雨雪冰冻灾害和5月汶川特大地震灾害，使这些地区相当数量的工业硅企业遭受不同程度的破坏，生产和贸易均受到影响。 业内人士认为，工业硅产业长期的低水平重复建设和无序竞争，不
工业硅技术问答 1．什么是硅和工业硅？ 元素硅(Si)原来称为矽，工业硅（也称金属硅或结晶硅）是指以含氧化硅的矿物和碳质还原剂等为原料经矿热炉熔炼制得的含Si97％以上的产物。“工业硅”之称是我国于1981年GB2881-81国家标准公布时正式定名，其含意主要是指这种硅之纯度是接近于99%的工业纯度，英文称为金属硅，俄文称为结晶硅。现在人工制得硅的纯度，实际上已达到99999999999％。 2.硅和工业硅有那些特性？ ①硅的主要物理性质为:密度(25℃)2．329g／cm3(纯度99．9％)，熔点1413℃，沸点3145℃，平均比热(0～100℃)为729J ／(kg·K)，熔化热为50.66kJ／mol，纯度为99．41%的硅抗压强度极限为9．43kgf／cm2。 ②硅的化学性质：硅在元素周期表中属ⅣA族，原子序数为14，原子量为28．0855，化合价表现为四价或二价(四价化合物为稳定型)。因晶体硅的每个硅原子与另外四个硅原子形成共价键，其Si-Si键长2．35A，成为正四面体型结构，与金刚石结构相近，所以硅的硬度大，熔点、沸点高。 硅不溶于任何浓度的酸中，但能溶于硝酸与氢氟酸的混合液中，与1：l浓度的混合稀酸发生如下反应： Si+4HF+4HNO3=SiF4↑+4NO2↑+4H2O 3Si+12HF+4HNO3=3SiF4↑+4NO2↑+8H2O 这个特性可用于硅的化学分析中，即先将试样硅中的硅以氟化物形式挥发，而分析硅中残留的铁、铝、钙元素。 硅能与碱反应，生成硅酸盐，同时放出氢气，如： Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑ 这是野外制氢的好办法。
工业硅冶炼能源节约技术的研究 5.1概述 能源安全已构成我国整体战略安全的一个极大隐患，成为经济社会发展的瓶颈。我国人均煤炭、石油、天然气资源量仅为世界平均水平的60％、10％和5％。目前，我国已成为世界第二大能源消费国和第二大石油消费国，能源供应紧张局面日趋严重[81]。 与此同时，我国也存在严重能源利用效率低的问题。近年来的快速增长在很大程度上是靠消耗大量物质资源实现的。我国单位产出的能耗和资源消耗水平明显高于国际先进水平，如火电供煤消耗高达22.5％，吨钢可比能耗高21％，水泥综合能耗高达45％。据测算，我国每创造一美元GDP所消耗的能源是美国的4.3倍，是日本的11.5倍。能源利用率仅为美国的26.9％，日本的11.5％[82]。因此，提高能源使用效率是在能源总量不变条件成为中国发展中的刻不容缓的任务。 工业硅生产是高能耗行业，平均每吨工业硅需要消耗13000KWh电以上，全国年产100万吨工业硅需要13亿KWh以上。而国外先进水平吨硅消耗量为11000KWh，我国工业硅电耗比国外先进水平高10—20%，能源节约潜力仍很大（预计年节约0.2亿KWh，相当0.1亿元）。另外，国外先进水平也不是最理想的能耗水平，我国如能在国外先进水平基础上再配以精工细作，吨硅消耗量应该在10000—11000KWh间。 我国工业硅生产能源消耗高主要是因为设计上不合理、控制水平与管理水平不高。设计上不合理体现在我国普遍使用的是6300KVA左右的小炉型（散热
大、产量低）、炉型设计上为隔热措施不严密、电路设计不合理、极心圆尺寸大小不合理等许多细节方面。控制水平不高体现在人工操作范围大、炉况稳定性差、造成因调整炉况波动费时较长而使得非生产性能耗损失大。管理水平不高体现在管理上不严、制度不健全、操作细节缺乏，造成物资或能源上的消耗浪费。 目前工业硅生产中能源节约途径主要有：1）炉型的大型化方向；2）炉型的密闭化方向；3）余热利用化方向；4）提高炉子电效率措施如改进短网结构设计、改善变压器性能、改善电参数、采用低频电源等；5）提高炉子热效率；6） 改变炉内反应机制；7）改变原料性能方向；8）采用自动控制方向；9）管理制度建设方向。由于上述诸多途径尚处于讨论阶段，形成固定技术并推广者仅有短网改进、管理制度建设上，许多技术细节缺乏，因此真正意义上可以直接使用的工业硅生产中能源节约技术还需要研究与试验。 经过多年的摸索探讨，目前我国工业硅电弧炉的电效率平均在92%以上，各种提高电效率的技术或措施也比较成熟如改进短网结构设计、使用优质导电材质、采用低压补偿技术、改善电参数等方面。但是，我国工业硅电弧炉的热效率普遍比较低，这是导致我国工业硅生产能耗高、能源利用效率低的主要原因，表5-1是我国某厂6300KVA电弧炉的热平衡分析表[21]。 表5-1 我国某厂6300KVA电弧炉的热平衡分析
二氧化硅的工业化生产 1.1二氧化硅的种类 二氧化硅也称硅质原料，不仅包括天然矿物，也包括各种合成产品，其产品可分为结晶态和无定形态两类。 二氧化硅天然矿物通常包括结晶态二氧化硅矿物石英砂、脉石英、粉石英和无定形硅矿物硅藻土。 合成产品主要是白炭黑（无定形二氧化硅），包括气相白炭黑（气相二氧化硅）、沉淀白炭黑（沉淀二氧化硅）。 石英是二氧化硅天然矿物的主要矿物组分，化学成分为SiO2，玻璃光泽，断口呈油脂光泽。贝壳状断口，莫氏硬度7，密度2.65～2.66。颜色不一，无色透明的叫水晶，乳白色的叫乳石英。按其结晶习性分，三方晶系的为低温石英，又叫-石英；六方晶系的为高温石英，又称-石英。 石英砂是一个矿产品的专门名词，它泛指石英成分占绝对优势的各种砂，诸如海砂、河砂、湖砂等。地质学按成因将它们划分为冲积砂、洪积砂、残积砂等。石英砂的矿物含量变化很大，以石英为主，其次包含各类长石、岩屑、重矿石（石榴子石、电气石、辉石、角闪石、榍石、黄玉、绿帘石、钛铁矿等）以及云母、绿泥石、黏土矿物等。
石英砂岩，是一种固结的砂质岩石，常简称为砂岩，是自然界最常见、最普通的硅质矿物原料之一，其石英和硅质碎屑含量一般在95%以上，副矿物多为长石、云母和黏土矿物，重矿物含量很少。常见的重矿物有电气石、金红石、磁铁矿等。 石英岩是由石英砂岩或其他硅质岩石经过变质作用而形成的变质岩。脉石英是与花岗岩有关的岩浆热液矿脉，其矿物组成几乎全部为石英。 粉石英是一种颗粒极细、二氧化硅含量很高的天然石英矿。粉石英这一词过去叫法很多，它既包括天然的粉石英，同时也包括了由硅质矿物原料（石英岩、脉石英）加工而成的石英细粉。 硅砂是以石英为主要成分的砂矿飞总称。以天然颗粒状态从地表或地层中产出的硅砂，以及石英岩、石英砂岩风化后呈粒状产出的砂矿称为“天然硅砂”（或简称“硅砂”）。与此对应，将块状石英岩、石英砂岩粉碎成粒状则称“人造硅砂”。 1.2二氧化硅的性质 1.2.1性质 二氧化硅在自然界分布很广，如石英、石英砂等。白色或无色，含铁量较高的是淡黄色。密度2.65～2.66。熔点1670℃（鳞石英）；1710℃
主要的多晶硅生产工艺 1、改良西门子法——闭环式三氯氢硅氢还原法 改良西门子法是用氯和氢合成氯化氢（或外购氯化氢），氯化氢和工业硅粉在一定的温度下合成三氯氢硅，然后对三氯氢硅进行分离精馏提纯，提纯后的三氯氢硅在氢还原炉内进行CVD反应生产高纯多晶硅。 国内外现有的多晶硅厂绝大部分采用此法生产电子级与太阳能级多晶硅。2、硅烷法——硅烷热分解法 硅烷（SiH4）是以四氯化硅氢化法、硅合金分解法、氢化物还原法、硅的直接氢化法等方法制取。然后将制得的硅烷气提纯后在热分解炉生产纯度较高的棒状多晶硅。以前只有日本小松掌握此技术，由于发生过严重的爆炸事故后，没有继续扩大生产。但美国Asimi和SGS公司仍采用硅烷气热分解生产纯度较高的电子级多晶硅产品。 3、流化床法 以四氯化硅、氢气、氯化氢和工业硅为原料在流化床内（沸腾床）高温高压下生成三氯氢硅，将三氯氢硅再进一步歧化加氢反应生成二氯二氢硅，继而生成硅烷气。 制得的硅烷气通入加有小颗粒硅粉的流化床反应炉内进行连续热分解反应，生成粒状多晶硅产品。因为在流化床反应炉内参与反应的硅表面积大，生产效率高，电耗低与成本低，适用于大规模生产太阳能级多晶硅。唯一的缺点是安全性差，危险性大。其次是产品纯度不高，但基本能满足太阳能电池生产的使用。 此法是美国联合碳化合物公司早年研究的工艺技术。目前世界上只有美国MEMC公司采用此法生产粒状多晶硅。此法比较适合生产价廉的太阳能级多晶硅。 4、太阳能级多晶硅新工艺技术 除了上述改良西门子法、硅烷热分解法、流化床反应炉法三种方法生产电子级与太阳能级多晶硅以外，还涌现出几种专门生产太阳能级多晶硅新工艺技术。1）冶金法生产太阳能级多晶硅 主要工艺是：选择纯度较好的工业硅（即冶金硅）进行水平区熔单向凝固成硅锭，去除硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分后，进行粗粉碎与清洗，在等离子体融解炉中去除硼杂质，再进行第二次水平区熔单向凝固成硅锭，去除第二次区熔硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分，经粗粉碎与清洗后，在电子束融解炉中去除磷和碳杂质，直接生成太阳能级多晶硅。 2）气液沉积法生产粒状太阳能级多晶硅 主要工艺是：将反应器中的石墨管的温度升高到1500℃，流体三氯氢硅和氢气从石墨管的上部注入，在石墨管内壁1500℃高温处反应生成液体状硅，然后滴入底部，温度回升变成固体粒状的太阳能级多晶硅。 3）重掺硅废料提纯法生产太阳能级多晶硅 主要多晶硅厂及工艺
国内多晶硅厂和国外多晶硅厂的设备技术做些比较.
新光核心技术是俄罗斯技术,也就是改良西门子技术同时还有
工业硅的用途及发展前景现随着科学技术的蓬勃发展,工业硅的用途越来越广泛,从用于生产硅铝合金、生产钢铁等方面,发展为用于生产有机硅、半导体材料等化学电子工业方面,应用的范围也在不断增加。工业硅分为冶金级工业硅、化学级工业硅。随着科学技术的发展,工业硅的应用领域将进一步扩大。其用途分为冶金级、化学级、太阳能级、电子级（IC），根据化工部的调查资料统计，由于有机硅的广泛应用，国际市场需求量为33万吨，就化学级硅而言，市场极大，而且还在扩大。硅粉的原材料是工业硅，是提纯多晶硅的主要原材料，多晶硅可作拉制单晶硅的原料电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料，多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。当前，晶体硅材料（包括多晶硅和单晶硅）是最主要的光伏材料，其市场占有率在90％以上,而且在今后相当长的一段时期也依然是太阳能电池的主流材料。多晶硅的需求主要来自于半导体和太阳能电池。按纯度要求不同，分为电子级和太阳能级。其中，用于电子级多晶硅占55％左右，太阳能级多晶硅占45％，随着光伏产业的迅猛发展，太阳能电池对多晶硅需求量的增长速度高于半导体多晶硅的发展，预计到2008年太阳能多晶硅的需求量将超过电子级多晶硅。随着集成电路的增长，硅片生产和太阳能电池产业的
发展，大大带动多晶硅材料的增长。多晶硅也可生产出不同型号的太阳能电池组，把太阳能转化为电能。该产品广泛用于航天、航空以及城市建设、交通、通讯等领域。多晶硅的最终用途主要是生产集成电路、分立器件和太阳能电池片。目前，占主流的太阳能电池是硅太阳能电池，太阳能电池中88％是块状硅太阳能电池，而这些块状硅太阳能电池，无论单晶硅太阳能电池还是多晶硅太阳能电池，最初原料都是多晶硅，多晶硅产业与下游的电子信息产业和太阳能光伏产业的关联度非常高，因此，下游的电子信息产业和太阳能电池产业发展是拉动多晶硅材料产量大幅增长的主力军。太阳能作为可再生能源中重要的一种既丰富又无污染的新能源，是各国重点支持领域。近年来，各国纷纷出台政策，加大对发展光伏产业支持力度，使光伏产业在世界各种能源增长速率中名列第一。由于国外需求的增加、交易的活跃也带动了中国内工业硅价格的提升。国家推广节能计划，新型半导体发光产品、太阳能产品的普及应用，都将对硅行业带来前所未有的机遇! 随着科学技术的发展, 工业和民用很多行业都需要工业硅作为原材料,因此工业硅的应用领域还将进一步扩大。 随着信息技术和太阳能产业的飞速发展，全球对多晶硅的需求增长迅猛，市场供不应求。近年来，全球太阳能电池产量快速增加，直接拉动了多晶硅需求的迅猛增长。“十一五”期间，将是中国多晶硅产业快速发展的黄金时期。当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频