工业硅也称金属硅或结晶硅，是重要的工业材料，大范围的应用于冶金、化工、机械、电器、航空、船舶、能源等领域。金属硅是由硅石和碳质还原剂在矿热炉内冶炼成的产品，主成分硅元素的含量在98%左右（近年来，含Si量99.99%的也列在金属硅内），其余杂质为铁、铝、钙等。因其用途不同而划分为多种规格，按照金属硅中铁、铝、钙的含量，可把金属硅分为553、441等不同的牌号。

　　（注：4位数字依次分别表示产品中主要杂质元素铁、铝、钙的最高含量要求，其中铁含量和铝含量取小数点后的一位数字，钙含量取小数点后的两位数字。如4210#工业硅指的是铁含量=0.4%，铝含量=0.2%，钙含量=0.1%）

　　工业硅主要用作冶金产品的合金剂、脱氧剂、还原剂及化工原料。工业硅的下游主要是多晶硅、铝合金和有机硅，分别占比为30.28%、26.82%和38.03%。

　　冶炼工业硅的原料主要有硅石、碳质还原剂。由于对工业硅中铝、钙、铁含量限制严格，对原料的要求也特别严格。

　　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和洗精煤作还原剂。之前在生产的基本工艺中会配用灰分低，电阻率大和反应能力强的木炭代替部分石油焦，但木炭已经在逐步退出工业硅的生产，所以本文中也不考虑木炭对于工艺的影响，主要是采用全焦全煤以及焦煤混合。

　　将原料硅石经过洗选、筛分并干燥后,根据所用还原剂的种类,分别按不同的比例配料（在下文中会有详细配料计算过程）,用计算机程序控制各料比例,进行混匀，进入电炉内；自动化程度高和规模化的加料过程是连续进行的。在电极上通往电流,加热颅内的物料,其液相线℃以上，炼制要达到 1800 摄氏度以上的高温,硅在颅内被还原出来,并呈液态,通过出硅口放出并铸成硅锭,经过破碎、 包装成工业硅粉销售。

　　自电炉溢出的气体，经过除尘，回收其中的硅粉，得到微硅粉产品；微硅分为混凝土的掺和物可改善混凝土的多种性能；还可作为返回电炉的配合原料、用于橡胶的填料、防肥料结块剂、硅酸盐砖和耐火材料的原料、生产催化剂及其他用途。

　　（此种计算方式为众多方法中的一种计算方式，可能计算结果与其他方法有些许误差，仅供参考）

　　（2）硅石中SiO2有85%还原进入产品，损失率约为15%，其中9%以SiO形式随炉气挥发，6%进入炉渣；

　　（5）石油焦的固定碳含量为80%，洗精煤的固定碳含量为60%，电极含固定碳99.5%；

　　（6）由于木炭所用比例在逐步下降，故本次不考虑木炭对于工艺的影响。只考虑焦煤混合（1:1混合）；全焦；全煤三种情况。

　　制备1t工业硅，碳电极提供固定碳量为：100×99.5%×90%=90（kg）

　　假设还原剂全为石油焦,所需石油焦为：846÷80%÷85%=1244（kg）

　　假设还原剂全为洗精煤,所需洗精煤为：846÷60%÷85%=1659（kg）

　　工业硅的配料结果为：制备1t工业硅，所需硅石2546kg，所需电极100kg，全焦则需要石油焦1244kg，全煤则需要煤1659kg，焦煤混合则需要石油焦622kg，洗精煤829kg。

　　（注：该计算背景对技术方面的要求尚高，目前国内每生产1t工业硅所消耗的还原剂在1.6-2.0t之间，与文中所消耗1.2-1.6t之间还有大约400kg的差距，未来技术提升缩减成本应该是企业未来的发展方向之一）

　　主办单位：建筑材料工业技术情报研究所合浦县人民政府承办单位：中国非金属矿信息平台《非金属矿开发与应用》编辑部合浦县工业和信息化局

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