工業矽生產實用技術手冊（簡體書）

本書簡要介紹了矽及工業矽的基本性質、用途、標準以及工業矽行業的現狀及發展趨勢；詳細闡述了工業矽生產的基本原理、原料、設備、操作、精煉、設計及輔助設備；介紹了工業矽生產的環保與節能技術，包括除塵及脫硫脫硝、煙氣餘熱利用、副產品(微矽粉)的利用；介紹了工業矽生產的勞動、衛生、安全、清潔生產及質量檢驗、工廠設計、技術經濟分析等。附錄中精選了部分優秀論文及國家產業政策的有關規定、標準等內容。本書可供工業矽生產企業的生產、技術、管理及科研設計人員，工業矽生產設備製造、原材料供應及礦熱爐生產其他產品的從業人員以及相關專業院校師生參考閱讀。

唐琳，男，漢族，1939年3月生，高級工程師。1961年畢業於武漢鋼鐵學院鋼鐵冶金系，曾任水利部丹江口鐵合金廠總工程師。中國金屬學會鐵合金分會理事，中國有色金屬工業協會矽業分會資深專家，四川省鐵合金工業協會顧問。發表論文20餘篇，出版著作有：1.鐵合金生產節能及精煉技術，西北工業大學出版社，2006；2.鎳鐵冶金技術及設備，冶金工業出版社，2010；3.工業矽生產工藝及設備，四川大學出版社，2014.

1工業矽的用途、標準及發展1.1工業矽的用途1.1.1配製合金1.1.2製作有機矽1.1.3製作多晶矽1.1.4其他用途1.2工業矽的牌號1.2.1工業矽的國家標準1.2.2工業矽的企業標準1.3我國工業矽生產的現狀及展望1.3.1我國工業矽產量1.3.2我國發展工業矽行業的優勢1.3.3我國工業矽行業的現狀1.3.4我國工業矽生產的未來1.3.5我國工業矽行業將實現低碳、綠化、可持續發展2矽的性質2.1矽的物理性質2.2矽的化學性質2.3矽的氧化物2.3.1二氧化矽2.3.2一氧化矽2.4矽與金屬的共熔體3工業矽生產的基本原理3.1工業矽生產的基本工藝路線3.2金屬氧化還原的基本理論3.2.1氧化還原反應熱力學3.2.2氧化還原反應動力學3.2.3選擇性氧化還原反應3.3工業矽生產的基本原理3.3.1工業矽生產的基本原理3.3.2工業矽電爐中的電流、熱量、溫度4工業矽生產原料4.1矽石4.1.1二氧化矽的形態及性質4.1.2生產工業矽用的含氧化矽礦物4.1.3矽石質量對工業矽生產的影響4.2還原劑4.2.1還原劑種類4.2.2工業矽生產還原劑的選擇要求
4.3疏鬆劑4.3.1疏鬆劑的品種4.3.2疏鬆劑的作用4.3.3疏鬆劑的使用4.4還原劑對產品質量和爐況的影響4.4.1還原劑對產品質量的影響4.4.2還原劑對爐況的影響4.4.3不同企業對還原劑的使用4.5配料計算4.5.1配料比例4.5.2配料計算4.6工業矽新型還原劑的研究4.6.1工業矽新型還原劑的實驗室研究4.6.2工業矽新型還原劑的工業化生產4.6.3工業矽複合碳質還原劑用於工業矽生產的展望5工業矽生產設備5.1工業矽電爐的機械設備5.1.1爐體5.1.2爐體旋轉機械5.1.3電極系統5.1.4排煙系統5.1.5配料站及上料、布料、下料系統5.1.6液壓系統5.1.7冷卻水系統5.1.8爐底測溫裝置5.1.9爐底通風冷卻裝置5.1.10氣封系統5.1.11電極間木隔板5.2工業矽電爐的電氣設備5.2.1高壓設備5.2.2電爐變壓器5.2.3低壓配電5.2.4短網5.2.5電氣控制5.2.6功率因數、電效率及熱效率5.2.7操作電阻與爐料電阻的關係5.2.8功率因數補償15.2.9低頻電源6工業矽生產操作6.1科學的工藝準則6.1.1精准的碳平衡
6.1.2合理的供電制度6.1.3合適的爐料孔隙度6.1.4適宜的出爐制度6.2精心操作的核心6.2.1適宜的料層厚度和良好透氣性6.2.2合理的配炭制度6.2.3適時調整配炭6.2.4適時料面操作6.2.5三相電極平衡送電6.2.6減少雜質入爐6.3精心操作的要領6.4精心操作是工業矽生產的關鍵6.4.1選准二次電壓6.4.2精心配電操作6.4.3均勻布料6.4.4適時下料6.4.5及時正確地搗爐、加料和推料6.4.6規範化的出爐操作6.4.7爐體旋轉6.4.8減少熱停爐時間6.5正常爐況的標誌6.6不正常爐況及其處理6.6.1爐底上漲6.6.2料面透氣性變壞6.6.3形成刺火6.6.4電極插入過深6.6.5電爐中心三角區下料過快6.6.6還原劑不足6.6.7還原劑過剩6.6.8電極過短6.6.9電極過長6.6.10電極事故處理6.6.11其他異常爐況和事故的處理7富氧底吹精煉工業矽7.1工業矽中雜質來源和性質7.2傳統工業矽精煉方法7.2.1通氣法精煉7.2.2熔劑精煉7.3實例：富氧底吹精煉工業矽的實踐7.3.1富氧底吹精煉7.3.2主要設備及原材料
7.3.3試驗方案及工藝流程7.3.4試驗工藝7.4試驗結果分析7.4.1試驗數據7.4.2結果分析7.5小結8工業矽電爐的設計計算8.1國內外工業矽電爐的發展概況8.1.1我國工業矽電爐的發展8.1.2國外工業矽電爐的發展8.2中國特色的工業矽電爐8.2.1容量利用率高8.2.2電極直徑決定容量大小8.2.3電極幾何參數要根據實際使用的有功功率8.3工業矽電爐的設計計算8.3.1工業矽電爐生產能力計算8.3.2工業矽電爐設計計算程序8.3.3電氣參數計算8.3.4工業矽電爐變壓器確定8.4工業矽電爐設計計算程序案例9工業矽生產的輔助設備9.1爐口操作設備9.1.1單功能直軌行走式搗爐機9.1.2單功能直軌行走式加料機9.1.3自由行走式加料撥料搗爐機9.2電爐爐前設備9.2.1開堵爐口設備9.2.2出爐口擋板和扒渣護屏9.2.3鐵水包、渣盤及牽引設備9.2.4澆鑄機10工業矽生產的環境保護10.1工業矽生產環境保護的發展簡史10.2工業矽生產的“三廢”及治理10.2.1廢氣的產生及治理10.2.2廢水的產生及治理10.2.3廢渣的產生及處理10.3工業矽生產污染物排放限值
10.4工業矽企業噪聲控制限值11工業矽生產煙氣的綜合治理11.1工業矽生產煙氣的物理淨化――除塵11.1.1治理依據11.1.2電爐煙氣量11.1.3電爐煙氣特性11.1.4電爐煙氣除塵11.1.5其他煙氣除塵11.1.6煙塵的回收和利用11.1.7工業矽電爐煙氣除塵案例――30MV·A半封閉工業矽電爐煙氣除塵與回收11.2工業矽生產煙氣的化學淨化――脫硫脫硝11.2.1硫、硝的來源11.2.2脫硫方法11.2.3脫硝方法11.2.4脫硫設計12工業矽電爐煙氣餘熱利用12.1工業矽電爐煙氣餘熱利用的必要性和可行性
12.2工業矽電爐煙氣餘熱利用的工藝流程12.2.1工業矽電爐的煙氣流程12.2.2餘熱利用系統的煙氣工藝流程12.2.3餘熱發電熱力系統的工藝方案12.3工業矽電爐煙氣餘熱利用的主要設備12.3.1餘熱鍋爐12.3.2汽輪機和發電機12.4工業矽電爐煙氣餘熱利用案例12.4.1裝機方案確定12.4.2主要設備12.4.3各車間佈置12.4.4冷卻水系統12.4.5化學水處理系統12.4.6電站接入系統12.4.7電氣及自動化12.4.8主要技術參數12.4.9經濟效益13工業矽生產的副產品――微矽粉利用
13.1微矽粉生成13.2微矽粉性質13.3微矽粉利用13.3.1微矽粉在建築行業的利用13.3.2微矽粉在耐火材料的利用13.3.3微矽粉在油漆、塗料行業的利用13.3.4微矽粉在橡膠行業的利用13.3.5微矽粉在陶瓷行業的利用13.3.6微矽粉在保溫材料的利用13.3.7微矽粉在農業的利用14職業衛生和安全生產14.1工業矽生產環境中的危害及其防治14.1.1高溫14.1.2紫外線輻射14.1.3噪聲14.1.4粉塵14.1.5易爆、有害物14.2工業矽生產的安全注意事項14.2.1安全知識14.2.2主要崗位的安全規程14.3工業矽安全生產規範15工業矽生產企業的清潔生產15.1清潔生產基本概念15.1.1聯合國對清潔生產定義15.1.2我國對清潔生產定義15.1.3我國清潔生產評價體系15.1.4清潔生產的主要內容15.2開展清潔生產的重要意義15.2.1生產全過程控制15.2.2發展循環經濟的基礎15.2.3實現經濟與環境協調發展的重要條件15.2.4清潔生產是一種全新的發展戰略15.3工業矽清潔生產技術的應用及面臨的問題15.3.1工業矽生產無廢水
15.3.2工業矽清潔生產的關鍵是高溫煙氣的治理15.4實施清潔生產審核的案例分析16工業矽生產質量檢驗16.1外觀質量檢驗16.1.1原材料外觀質量檢驗16.1.2工業矽外觀質量檢驗16.2內在質量檢驗16.2.1取樣、制樣16.2.2化學分析16.3工業矽生產中質量檢驗結果準確度的控制和保證32617工業矽工廠設計17.1工廠總體設計17.1.1設計工作的任務17.1.2總體設計及其階段17.2廠址選擇17.3工廠總平面設計17.3.1總平面設計主要設計原則17.3.2對總平面佈置的具體要求17.4工業矽電爐車間設計17.4.1產品方案及生產規模17.4.2工藝流程17.4.3主要原料技術條件17.4.4主要設備選擇17.4.5車間組成及工藝佈置17.4.6車間主要設計參數17.4.7車間總體技術裝備17.4.8車間主要技術經濟指標18工業矽生產的技術經濟分析18.1工業矽生產的技術經濟指標18.1.1產量18.1.2品級率18.1.3原材料和電能單耗18.1.4矽的回收率18.1.5平均負荷18.1.6電爐作業率18.1.7成本18.1.8利潤18.1.9資金利潤率
18.1.10資金利稅率18.2工業矽產品的成本構成18.3降低成本提高效益的途徑18.3.1增加產量18.3.2提高產品質量18.3.3降低原材料和電極消耗18.3.4降低電費18.3.5提高裝備水平18.3.6煙氣餘熱利用18.3.7副產品的綜合利用部分優秀論文選編A1.1優級工業矽的生產A1.1.1引言A1.1.2精料入爐是生產優質工業矽的必備基礎A1.1.3精心設計是生產優質工業矽的主要保障A1.1.4精心操作是生產優質工業矽的決定關鍵A1.1.5爐外精煉A1.1.6結論參考文獻A1.2工業矽電爐爐底上漲的原因分析和預防治理措施A1.2.1引言A1.2.2工業矽生產的基本原理A1.2.3工業矽生產時爐底上漲的原因分析A1.2.4預防及治理工業矽電爐爐底上漲的措施A1.2.5結論參考文獻A1.3工業矽生產的新常態A1.3.1電爐大型化A1.3.2餘熱利用資源再生A1.3.3無木炭生產和新型還原劑的研發A1.3.4電爐煙氣的淨化：除塵、脫硫、脫硝A1.3.5結論參考文獻A1.4大型工業矽電爐的技術優勢和裝備特點A1.4.1引言A1.4.2大型工業矽電爐的技術優勢
A1.4.3大型工業矽電爐的裝備特點參考文獻A1.530MV·A工業矽電爐的機械設備A1.5.1爐體A1.5.2旋轉機構A1.5.3電極系統A1.5.4排煙系統A1.5.5爐頂布料加料系統A1.5.6液壓系統A1.5.7冷卻水系統A1.5.8爐底測溫裝置A1.5.9爐底通風冷卻裝置A1.5.10氣封系統A1.5.11電極間木隔板A1.5.12電弧燒穿器A1.630MV·A工業矽電爐直接電烘開爐A1.6.1引言A1.6.230MV·A工業矽電爐的主要技術參數A1.6.3開爐的必備條件A1.6.4開爐前的準備A1.6.5電烘A1.6.6投料A1.6.7出爐A1.6.8結論參考文獻A1.7全封閉矽鐵和工業矽電爐的可行性研究A1.7.1引言A1.7.2矽鐵及工業矽電爐全封閉的必要性A1.7.3矽鐵和工業矽全封閉生產在技術上的可行性實踐A1.7.4全封閉矽鐵和工業矽電爐在經濟上的優勢A1.7.5結語參考文獻附錄附錄1工業矽國家標準(GBT2881―2014)附錄2工業矽安全生產規範(YST1185―2017)附錄3鐵合金工業污染物排放標準(GB28666―2012)附錄4工業矽單位產品能源消耗限額(GB31338―2014)附錄5清潔生產標準鋼鐵行業(鐵合金)(HJ470―2009)附錄6常用耐火材料、隔熱材料及其輔助材料的物理參數附錄7鐵合金廠用水及水的硬度附錄8各種能源折算標準煤的係數表附錄9常用法定計量單位附錄10元素週期表
參考文獻