工业硅工艺流程资料讲解
工业硅的生产工艺
工业硅的生产工艺
工业硅的生产工艺主要分为两个步骤：冶炼工艺和精炼工艺。
1. 冶炼工艺：
（1）选矿：从硅矿石中选择含硅量高的矿石。
（2）破碎和磨矿：将选矿得到的矿石破碎成适当粒度，并进
行磨矿，使硅颗粒得到释放和分散。
（3）浸出：将破碎和磨矿的矿石与酸性溶液（一般为硫酸）
进行浸泡，通过化学反应，使硅溶解出来形成硅酸。
（4）晶化：将浸出得到的硅酸溶液进行晶化，将硅酸溶液在
高温下循环晶化，使硅溶液中的杂质逐渐沉淀。
（5）分离：将晶化后的硅溶液进行过滤和分离，得到固体的
硅混合物。
2. 精炼工艺：
（1）还原冶炼：将硅混合物与还原剂（一般为木炭）进行混
合后，在高温下还原反应，将硅混合物中的杂质氧化物还原为金属硅，并使硅颗粒形成。
（2）冶金纯化：经过还原冶炼后得到的金属硅进行冶金纯化，通过电解和真空冶金等方法，去除硅中的杂质，提高硅的纯度。
（3）粉碎和分级：将冶炼纯化后的硅进行粉碎和分级，使得
硅颗粒达到要求的细度和粒度。
（4）包装和储存：将粉碎和分级后的硅进行包装，并储存在
干燥、无灰尘、无污染的仓库中，准备发货。
工业制硅的流程
工业制硅的流程
工业制硅的流程主要包括以下步骤：
1. 硅矿石的选矿：从硅矿石中提取出富含硅的矿石，通常通过破碎、磨矿、浮选等方法进行。
2. 矿石预处理：对选矿后的矿石进行预处理，包括除杂、研磨、烧结等步骤，以提高硅含量和减少杂质。
3. 硅矿的提纯：利用冶炼方法，如矿石熔炼、湿法冶炼、炉渣浸出法等，使硅得到进一步提纯，去除杂质，得到高纯度的硅。
4. 硅的精炼：将提纯后的硅进行精炼处理，以去除残留的杂质和氧化物，并调整硅的纯度和化学成分，通常采用融化、挤压、拉伸、毛细浸渍等方法。
5. 硅的成型：经过精炼后的硅，通常采用熔模铸造、真空冷凝、拉伸等方法进行成型，形成所需的硅块、硅棒、硅片等产品。
6. 硅的加工：对成型后的硅进行加工处理，如切割、研磨、抛光等，以获得所需的尺寸、形状和表面质量。
7. 硅的封装：将加工好的硅片或硅块进行封装，通常采用高温腐蚀法、注塑成型等方法，使硅片或硅块得到保护并提高其稳定性和耐用性。
8. 硅产品的检测：对制成的硅产品进行质量检测，包括尺寸、
形状、纯度、电性能等方面的检测，以保证产品的质量和性能符合要求。
9. 硅产品的包装和出厂：经过检测合格的硅产品，进行包装和标识，并最终出厂销售或供应给用户。
32工业硅生产工艺
32工业硅生产工艺
一、工业硅生产工艺介绍
工业硅是纯硅的高熔点化合物，多以SiO2为主要成分，与铁、铝、钠、钙和碳结合等，经特殊工艺生产而成。
工业硅以硅酸和硅烷等具有较
高热稳定性、较低熔点及均质结晶的特性，因而在许多工业应用中占有重
要的地位。
硅在制造业中的主要用途有：电子、航空航天、化工、机械、
冶金、电工等行业均能广泛使用。
1、预处理
工业硅生产前，原材料要经过清理、筛选、破碎处理，以确保原材料
的质量。
硅铁结合物原料的特殊处理是首要的任务，要保证原料搅拌均匀，否则会导致熔点分布不均，表现出棱角分布的单一性，从而影响其使用性能。
2、焙烧
硅结合物焙烧是一个非常关键的部分，它一般采用电炉、煤炉或气体
炉等方式。
焙烧要控制好处理温度，确保原料的均质性。
它的主要作用是
使硅结合物的铁元素脱除，形成硅化合物。
3、熔炼
熔炼是工业硅生产的关键环节，需要选择合适的熔炼温度来熔炼硅物质，使硅获得均质的物琙结晶，形成工业硅，其中包括反应温度、反应时间、搅拌方式等参数都要控制好。
4、凝固及切割。
解析工业硅的生产工艺与技术
解析工业硅的生产工艺与技术工业硅是一种重要的无机化工原材料，广泛应用于电子、光伏、化工等领域。
本文将对工业硅的生产工艺与技术进行解析，包括原料准备、工艺流程、设备选型、能耗控制等方面。
一、原料准备工业硅的主要原料是硅石，其化学成分主要为二氧化硅（SiO2）。
硅石的来源通常有天然矿石和人工合成两种途径。
天然矿石主要有石英石、水晶石等，而人工合成则以石英砂为基础进行高温烧结制备。
二、工艺流程1. 原料处理：对硅石进行粉碎、筛分、清洗等处理，去除杂质和粉尘。
2. 还原冶炼：将经过处理的硅石与还原剂（如焦炭、木炭）混合，进入电炉或高炉进行还原冶炼。
还原冶炼的过程中，主要通过高温和还原剂的反应，使二氧化硅还原为金属硅。
3. 精炼提纯：通过精炼设备，如分馏塔、反应炉等，对还原后的金属硅进行进一步的精炼提纯。
这一步主要是利用物理方法和化学反应去除金属硅中的杂质，提高工业硅的纯度。
4. 冷却成型：将精炼后的工业硅通过冷却设备，如冷却器或连铸机，进行冷却成型。
常见的成型形式包括棒状、块状、颗粒状等。
三、设备选型工业硅的生产过程需要配备一系列的设备，包括原料处理设备、冶炼设备、精炼设备、冷却成型设备等。
在设备选型时，需要考虑生产规模、能耗控制、操作便捷等因素，选择合适的设备。
常见的设备有破碎机、筛分机、热炉、反应器、蒸馏塔、连铸机等。
四、能耗控制工业硅的生产过程中能耗控制是重要的环节。
合理的能耗控制可以降低生产成本、提高生产效率。
能耗控制的关键在于选择高效的设备、优化工艺流程、提高热能利用效率等。
同时，设备的维护保养也是保证能耗控制的重要环节。
结语工业硅的生产工艺与技术涉及原料准备、工艺流程、设备选型和能耗控制等方面。
通过科学合理的生产工艺和技术手段，可以实现高效、稳定、低能耗的工业硅生产。
随着科技的发展和工艺的改良，工业硅的生产工艺与技术也将不断提升和创新，为工业硅的应用提供更好的技术支持。
工业硅生产工艺流程
工业硅生产工艺流程工业硅是一种广泛应用于电子、光电、化工等领域的重要原材料，其生产工艺流程主要包括硅石破碎、硅石烧结、氟化铝冶炼、硅棒拉制等环节。
1. 硅石破碎：首先将原材料硅石进行破碎，通常采用颚式破碎机或圆锥破碎机进行破碎。
破碎后的硅石颗粒度一般控制在10mm以下，以便后续的烧结处理。
2.硅石烧结：将破碎后的硅石放入烧成炉内进行烧结处理。
烧成炉通常为间接加热方式，使用电阻加热器进行加热，温度可达到1500℃以上。
在高温下，硅石中的杂质与硅石本身发生反应，生成气体或气体相，从而实现烧结和热解。
3.氟化铝冶炼：烧结后的硅石与氟化铝粉末按一定比例混合，放入氟化铝冶炼炉中进行冶炼。
氟化铝冶炼炉是一种高温熔融设备，温度可达到2000℃以上。
在炉内，硅石与氟化铝发生反应生成硅四氟化物，同时将硅中的杂质也转化为气体的形式，通过炉顶排出。
4.硅棒拉制：在氟化铝冶炼之后，可得到纯度较高的硅四氟化物。
接下来将硅四氟化物通过氯化反应，转化为三氯硅气体，并与氢气反应生成高纯度的气相多晶硅。
在拉制过程中，先将硅棒预拉制成较粗的直径，然后逐渐拉细，最终得到所需直径的硅棒。
5.硅棒切割：将拉制后的硅棒切割成较短的硅片，可用于制作太阳能电池、集成电路等应用。
6.表面处理：对硅片进行表面处理，如酸洗、碱洗、清洗等，以去除表面杂质和氧化物，提高硅片的质量。
7.晶圆切割：将硅片切割成较薄的硅片，即晶圆。
晶圆可以用于制造集成电路，通常直径为2-6英寸。
8.其他加工：根据需求和应用，对晶圆进行掺杂、蚀刻、沉积等加工工艺，以实现电子器件的制造。
以上是工业硅的生产工艺流程，其中每个环节都需精确控制工艺参数和操作条件，以确保最终产品的质量和性能。
随着技术的不断进步，工业硅的生产工艺也在不断优化，以提高硅材料的纯度和晶体质量。
工业硅加工流程
工业硅加工流程
工业硅是指用于生产电子产品、光伏电池、半导体等工业领域的高纯度硅材料。
它的生产过程包括以下几个主要步骤:
1. 矿石提纯
工业硅的原材料主要来自石英砂或金红石。
首先需要通过物理和化学方法将矿石中的杂质去除,获得高纯度的二氧化硅。
2. 还原反应
将高纯度的二氧化硅与碳(煤或木屑)在电炉中加热至1600-2000°C,发生还原反应生成粗硅。
化学反应方程式为:SiO2 + 2C = Si + 2CO。
3. 精制
粗硅中仍含有少量杂质,需要进行进一步的精制处理。
常见方法有化学汽相沉积法(CVD)和区熔精炼法等,可获得纯度在9N(99.999999%)以上的多晶硅。
4. 生长单晶硅
将精制后的多晶硅在真空或惰性气体保护下加热,利用凝固技术(如区熔重熔法)生长单晶硅棒。
单晶硅是半导体制造的关键材料。
5. 切割/研磨
将长度可达2米的单晶硅棒切割成3-300微米厚的圆盘状硅片(晶圆),经过抛光和清洗等处理后,即可用于制造集成电路或其它电子元器件。
在整个加工流程中,控制杂质含量和结晶质量是关键,需要在无尘车间等洁净环境下操作。
工业硅生产技术已日益成熟,是电子信息产业发展的重要支撑材料。
工业硅上下游流程
工业硅，也称为金属硅，是一种重要的基础化工原料，广泛应用于硅铝合金、有机硅、多晶硅、硅橡胶、硅油等众多领域。
工业硅的上下游流程大致可以分为以下几个步骤：
上游流程：
1.硅石开采：工业硅的原料主要是硅石，通常从硅石矿床中开采出来。
2.硅石精炼：将硅石经过粉碎、筛选、清洗等工序，去除杂质，得到适合冶炼的硅石。
3.冶炼：将精炼后的硅石放入电弧炉或感应炉中，加入焦炭、石灰石等还原剂，通过电弧或感应加热，将硅石还原为金属硅。
4.分级和包装：冶炼得到的金属硅根据纯度和粒度进行分级，然后进行包装，准备销售或进一步加工。
下游流程：
1.有机硅生产：金属硅与氯化氢反应，生成三氯氢硅，再通过精馏纯化，与氢气反应生成有机硅单体，进而聚合成有机硅材料。
2.多晶硅生产：金属硅与氯气在高温下反应生成三氯氢硅，再通过精馏纯化，通过西门子法或直接氯化法生产多晶硅。
3.硅铝合金生产：金属硅与铝熔炼，形成硅铝合金，用于制造汽车、飞机等交通工具的轻量化部件。
4.硅橡胶、硅油等生产：金属硅通过化学反应生成硅橡胶、硅油等硅基化合物，用于密封材料、润滑剂、绝缘材料等领域。
这些下游产品的生产工艺和所需设备各不相同，但都需要以金属硅作为原料。
整个工业硅产业链涵盖了从原料开采到产品制造的全过程，涉及多个工业领域，对经济发展具有重要影响。
工业硅工艺流程范文
工业硅工艺流程范文工业硅是指电子级硅（Electronic Grade Silicon，EGS），也叫高纯硅（High Purity Silicon，HPS），主要用于集成电路、太阳能电池等高科技领域。
其工艺流程主要包括原料制备、精炼、氧化、熔融、单晶生长和切片等环节。
1.原料制备：工业硅主要以石英砂（二氧化硅SiO2）为原料。
首先，石英砂经过洗涤，去除杂质，并通过碱法或酸法处理，使其达到高纯度要求。
然后，将经过处理的石英砂与碳素混合，在电炉中高温还原，生成纯度较高的硅。
2.精炼：经过还原反应得到的硅块有较高的杂质含量，需要通过精炼过程进一步提高纯度。
常用的精炼方法有多晶硅精炼和溅射法。
多晶硅精炼是将硅块放入感应电炉中，通过高频感应加热使硅块熔化，并通过熔体中杂质的扩散减少杂质含量。
溅射法则是通过在硅块表面喷射氢氩混合气体，在高温下使硅表面溅射熔融，杂质被气体溅射剥离。
3.氧化：精炼后的硅块需要进行氧化处理，以形成二氧化硅保护层。
常用的氧化方法是干法和湿法氧化。
干法氧化是将硅块暴露在氧气或氧化氢气氛中，在高温下表面氧化生成二氧化硅层。
湿法氧化则是将硅块浸泡在含硝酸的溶液中，使硅块表面产生一层二氧化硅薄膜。
4.熔融：经过氧化处理后的硅块会被切割成圆柱形的硅棒。
硅棒通过放入石英坩埚中，在真空或惰性气氛中高温加热，使硅块熔化。
熔融硅在坩埚中凝固形成硅单晶。
5. 单晶生长：在熔融硅凝固的基础上，需要进行单晶生长过程，使硅单晶逐渐生长。
常用的单晶生长方法有Czochralski法和浮区法。
Czochralski法是将硅棒的一段介于液态和固态之间的固液界面放入坩埚，慢慢提拉上升，同时控制坩埚中的温度，使硅单晶沿着提拉方向生长。
浮区法则是将硅棒放入石英管中，在局部升温的条件下，硅表面融化，通过向上或向下移动石英管，使熔融硅憎水性，逐渐凝固成单晶。
6.切片：经过单晶生长后的硅棒需要进行切割，以获得硅片。
硅棒经过机械或化学等方法切割成薄片，然后经过抛光和清洗等步骤，最终得到高纯度的硅片。
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.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
9座，25500kVA工业硅电炉仅有3座，平均炉容为2500KVA。
从炉型看，我国工业硅生产企业大多采用敞开式固定炉体。
因而我国工业硅发展受到产业结构不合理、技术落后、能耗高、自动化控制技术不成熟、还原剂开发落后、产品品质普遍偏低等因素的制约。
近年来，经过部分厂家对工业硅的新工艺、新技术消化吸收和试验总结，在技术上已经取得了重大突破。
如无木炭全油焦生产工艺，碳素电极生产新工艺和冶炼设备的低频电源、二次低压补偿、复合板水冷铜瓦、电机调节器、大截面水冷电缆、旋转炉体和低热辐射砌炉方法等新技术设备朝着高效节能和容量的大型化、控制的自动化、管理的现代化发展。
在产品品位上，采用行之有效的工艺技术将逐步减少低附加值产品生产，提高产品等级，生产化学级及高纯工业硅。
2）生产方法
高纯工业硅系连续作业过程，无论是国内还是国外都用碳热法，即以硅石和碳质还原剂为原料，在埋弧电炉中由电热法冶炼生产的。
工业硅冶炼化学反应比较复杂，但最基本的反应是：
SiO2+2C—→Si+2CO
生产方法的区别主要在碳质还原剂、碳质电极和炉型的选择上。
近年来，经过国内部分厂家对工业硅的新工艺、新技术消化吸收和试验总结，在技术上已经取得了重大突破。
如无木炭全油焦生产工艺，碳素电极生产新工艺和冶炼设备的低频电源、二次低压补偿、复合板水冷铜瓦、电机调节器、大截面水冷电缆、旋转炉体和低热辐射砌炉方法等新技术、新设备，工业硅生产朝着容量的大型化、控制的自动化、管理的现代化发展。
本项目采用“全油焦”生产方法。
即冶炼用还原剂全部由石油焦，而不用木炭、焦炭或煤。
其原料路线具体是：将硅石从公司矿山运回后，通过人工挑选，再将合格硅石用水清洗除去泥土等杂质，再用破碎机破碎至20—100mm，然后筛分，再水洗除去碎石、石粉等，经称量后与石油焦按照一定比例混匀，将混匀后的合格料送至冶炼炉进行冶炼除杂，生产出合格产品。
3）技术来源及特点
商南中剑公司是国内第一家用“全油焦”生产工业硅的企业，自主研发的“全油焦”生产方法和工艺，属国内首创，完全具有自主知识产权，在国内同行业中处于领先地位。
已得到陕西省发展和改革委员会陕发改产业函〔2006〕62号文确认，符合经国务院批准国家发改委2 005年12月2日发布的第40号公告《产业结构调整指导目录（2005年本）》，属国家鼓励发展的产品和生产工艺，产品经国家质量技术监督局•国家进出口商品检验局认证实验室天津地质研究院地质矿产测试中心检测，纯度达到99.99%(4N级)。
利用该方法和工艺生产的高纯工业硅产品，不仅质量稳定，达到“2202级”、“1101级”和“3N”、“4N”以上高规格的国际标准，而且降低了产品的能耗。
更为重要的是全部用石油焦替代木炭作为还原剂
从根本上解决了企业生产与生态环境建设中“严禁伐木烧炭”之间的突出矛盾，既保证了企业生产所需的原料，又有效的保护了自然生态环境，从根本上解决了企业长期发展的战略问题。
“全油焦”生产方法和工艺具有以下特点：
一是配方科学，确保固定碳含量高且稳定，使石油焦中的C和硅石中的SiO2最大限度的发生氧化、还原反应，破环和降低碳化硅的形成和一氧化硅的排放，从而提高了产品产量、保证了质量的稳定性。
二是采用和掌握了低电流高电压操作技术，不但降低了无功功率，使有功功率提高了10%，最大限度地发挥了电炉的功率因素，温度高、化料快，使每吨产品电耗由14000度降低到1 2000度，而且使电极消耗由原来的130Kg/t降低到100Kg/t。
三是采用空心电极、加厚炉壁，由电极顶部在冶炼的同时用自制的特殊设备在保持高温的同时加入氧气等气体，在炉内直接精炼，使产品一步达到99.9%（3N）以上级别。
四是采用特殊的炉外精炼方法，使硅水中的铁、铝、钙等除杂率分别提高到20%、40%、75%以上，保证了高等级硅的产出率，每炉4N产品的比例为40%以上，剩余产品硅含量均在99. 7%以上，所有产品均达到国际标准以上。
该项目所用的全油焦高纯工业硅生产技术，是对我国工业硅生产技术在生产领域内的创新，填补了国内空白，有利于我国有机硅行业及多晶硅太阳能电池行业的整体提升。
4）工艺流程
工艺流程简述：该项目采用的工艺技术路线是：首先将合格硅石用水清洗除去泥土等杂质，经破碎机破碎至20—100mm，然后筛分，再水洗除去碎石、石粉等，经称量后与石油焦按照一定比例混匀，将混匀后的合格料送至冶炼炉进行冶炼除杂，硅液形成后通入空气增加透气性以进一步除杂，一部分硅液冷却后直接产出1101#及3N产品，一部分硅液送至特制硅包通氧进行精炼，精炼后的硅液在送入精炼炉进一步精炼、加氧增压分离除杂，冷却后产出4 N级高纯工业硅产品，经精选、清洗，最后破锭包装入库。
精炼工艺：为使精炼过程顺利完成，本工艺采用氧气和空气混和底吹的方式，底吹氧的透气砖安装在包底中，透气砖内有较多的细铜管，氧气和空气从细铜管中吹向硅熔液实施精炼，空气在吹氧结束后亦通过透气砖向硅熔液中形成正压。
精炼过程需要搅拌，搅拌采用压缩空气搅拌，其目的是为了改善渣—金属元素相反应的动力学条件，加速造渣，尽快脱除杂质，减少热损失和硅液粘包。
工艺简述：从氧气站和空压站输送来的氧气和压缩空气经计量由耐热橡胶管输人硅包底部散气砖中与刚出炉的硅液进行反应，脱除杂质Ca和Al。
在出炉前2-3m in，先向包底通人压产出物投入物料
缩空气，以防止硅液灌人透气孔，当硅液达1/3硅包深度时，即可开启氧气进行氧化精炼。
待出完炉堵眼后并完成精炼，(铝、钙等含量达要求值以下)即可关闭氧气，并将砖包由出炉小车拉至浇铸间进行浇铸，倒完硅液后继续通人压缩空气3-5m in，防止散气孔的堵塞，稍后即可拔去热耐橡胶管，并扒去硅渣，等待出下一炉。
工艺流程图（如下所示）：
5）主要物料消耗
主要物料消耗定额表。