6 顺天 大规格石墨电极在高品位硅冶炼中的优势分析(2).ppt

大规格石墨电极在高品位硅冶炼中的优势分析,汇报人：杨海春总经理2016年5月,河北顺天电极有限公司,主要内容,近年来，随着金属硅在国际市场的需求不断增大，刺激了我国金属硅生产行业的发展，使其生产工艺技术和装备水平得到了一定提高。作为高新技术领域和重要基础产业广泛应用的结构和功能材料，金属硅消费量迅速增长，特别是对高品位硅的需求量与日俱增，尤其是作为制备改良西门子法生产多晶硅的主要原料三氯氢硅的硅粉。高品位硅粉作为三氯氢硅合成的主要原料，是决定三氯氢硅产率、质量及系统运行稳定性的关键因素1，使用有害元素更低的石墨电极作为发热体（参与还原）有明显的优势。,一、石墨电极使用背景简介,为了适应市场需求，为冶炼高品位金属硅提供优质发热体，本公司采用全新配方和生产工艺，生产出电流承载能力强、杂质含量低的大规格石墨电极。本报告对比分析了大规格石墨电极和炭电极各项理化指标及冶炼金属硅的吨耗、成本、能耗、产品品位等。,一、石墨电极使用背景简介,1、产品理化指标对比分析从表中可以看出，大规格石墨电极与炭电极相比较，电阻率低54.35%，抗折强度高10.33%。理论上分析：(1)电阻率低，自身电耗少，电能吨耗下降；(2)抗折强度高，在冶炼过程中电极不易掉块、折断，矿热炉的连续工作率高，产量高。因此，大规格石墨电极使用价值明显优于炭电极。,二、石墨电极与炭电极性能对比,表1石墨电极与炭电极理化指标对比,2、产品微量元素对比分析从上表中可以看出，大规格石墨电极与炭电极产品相比较，灰分低90.90%，各项微量元素杂质含量明显低于炭电极，因电极除载电发热外还参与冶炼还原，是还原剂的一部分2，更能满足客户生产高品位硅的需求。,二、石墨电极与炭电极性能对比,表2石墨电极与炭电极元素分析,1、应用炉型为了进一步研究石墨电极在金属硅冶炼中的优势，某客户在25500KVA的矿热炉中对石墨电极和炭电极进行了对比试验。变压器容量：3x8500kVA二次侧电压范围：140240.5V电压级：27级电极直径：1272mm,三、客户使用情况对比分析,2、电极吨耗电极在矿热炉冶炼中主要起到发热体的作用。但在与炉料接触过程中，还会替代木屑起到17%还原剂的作用。石墨电极由于经过了石墨化处理，其结构致密，片层结构明显，耐腐蚀性强；导热导电性优于炭电极，不易发生掉块现象，在同样的工艺条件下，石墨电极的吨耗比炭电极的吨耗低15.38%左右。,三、客户使用情况对比分析,表3石墨电极与炭电极吨耗对比,3、吨硅电极价格比较目前市场上，大规格石墨电极价格13600元/吨，炭电极价格10600元/吨，结合表3中吨硅生产所消耗电极重量，可以计算出生产一吨硅，电极的成本，具体见表4。从表4可以看出，同样的冶炼工艺条件下，在吨耗成本方面，大规格石墨电极比炭电极高59元/吨，吨硅电极价格石墨电极高8.5%，占吨硅成本的0.6%。,三、客户使用情况对比分析,表4石墨电极与炭电极电极吨耗成本对比,4、金属硅品位从表2中可以看出，大规格石墨电极灰分很低，各种有害元素比炭电极低很多。结合表3吨耗数据，由电极发热体带入到金属硅产品中的有害元素比炭电极低一倍，部分有害元素低一个数量级。电极中有害元素含量低，有利于降低金属硅中的有害元素的含量，提高金属硅品质。冶炼出好的金属硅，是增加硅系产品的科技含量和产品附加值的前提。,三、客户使用情况对比分析,表5所示是高附加值硅系产品对杂质含量的要求。从表5中可以看出，多晶硅产品对P和B的含量要求极低。,三、客户使用情况对比分析,表5电子级多晶硅和太阳能电池级多晶硅对杂质含量要求,三、客户使用情况对比分析,图1冶金级硅(UMG-Si)和太阳能电池级硅(SOG-Si)中P、B含量示意图(资料来源，爱肯公司),结合图1（下页）所示：在冶炼过程中P元素含量和B元素含量的上升，导致了产品导电类型的转变，生成产物的不同。当P元素含量和B元素含量较高时，冶炼产物为冶金级硅；当P元素含量和B元素含量都很低时，冶炼产物为太阳能级多晶硅(图1中虚线标识部分)。因此，当硅液中P元素含量和B元素含量较高时，需通过特殊的精炼工序(如：电子束除P和离子束氧化去B)对硅液进行精炼，才能达到冶炼太阳能电池级多晶硅工艺要求3。故：金属硅中P元素和B元素的上升，无形中延长了太阳能电池级多晶硅的生产流程，增大了其冶炼难度。,三、客户使用情况对比分析,三、客户使用情况对比分析,在冶炼高品质硅方面，尤其是冶炼用于生产太阳能电池级多晶硅的金属硅，使用石墨电极作为发热体（参与还原）比炭电极有着明显的优势。通过客户实践，可以冶炼出牌号2202、3303的高品位硅。,5、金属硅日产量大规格石墨电极，由于其电阻率低，冶炼过程中在电极本体上压降小，坩埚区分到的电压高，从而可以在坩埚区拉出更长的电弧，产生更高的温度，得到，面积更大、温度更高的坩埚区。并且，大规格电极由于可承载最大功率要高于炭电极，单位时间内可提供更多的热量用于金属硅的冶炼，也在一定程度上提高了金属硅的日产量。,三、客户使用情况对比分析,通过实践，使用大规格石墨电极，当有功功率达到满负荷时，日产金属硅可以达到44.5吨；使用炭电极冶炼金属硅，日产金属硅42吨。因此，使用石墨电极冶炼金属硅比使用炭电极冶炼金属硅日产量高出5.61%。,三、客户使用情况对比分析,6、电耗石墨电极由于其电阻率低，在冶炼过程中，电极本体压降小，消耗的电能少。并且石墨电极由于Al、Ca等杂质少，生成的渣少，由炉渣带走的热量也相应减少。因此，使用石墨电极进行金属硅的冶炼，可以取得很好的降低能耗的效果。,三、客户使用情况对比分析,通过客户实践，使用炭电极作为发热体，吨硅电耗12500KW；使用石墨电极作为发热体，吨硅电耗11800KW。因此使用石墨电极冶炼金属硅，比炭电极每吨金属硅可降低电耗5.52%左右，约172元，占吨硅成本的1.8%。,三、客户使用情况对比分析,物化性能,价格,单耗,硅品位,石墨电极与炭电极比较，电阻率低，抗折强度高，热膨胀系数低，具有更优异的性能。,石墨电极与炭电极在价格上相比稍高，约合吨硅成本增加0.6%。,石墨电极与炭电极比较，电耗降低5.5%左右，约合吨硅成本降低1.8%。,配合优质原料，使用石墨电极作为发热体（参与还原）冶炼金属硅，可以有效的提高金属硅品位。,四、石墨电极优势总结,五、河北顺天集团简介,一、河北顺天电极有限公司1、匣钵环式焙烧炉。2、太阳能级硅专用石墨电极。3、增强型复合电极。二、保定顺天新材料股份有限公司1、单晶硅炉用炭炭复合材料坩埚、保温筒、导流筒2、多晶硅炉用炭炭顶板。3、高性能C/C-SiC陶瓷高铁刹车盘。三、公司始终坚持质量第一、客户至上的原则，真诚与国内外新老客户携手合