增量配电网源网荷储一体化项目二期20万吨金属硅项目可行性研究报告
思瀚产业研究院    2022-08-18

1、项目基本情况

项目名称：东方日升基于固阳金山工业园区增量配电网的源网荷储一体化项目（二期）20 万吨金属硅项目。

建设规模：工业硅 20 万 t/a。。

建设内容：建设 16×33MVA 电炉生产系统及配套生产、辅助生产设施，项目分二期建设，其中一期建设 8×33MVA 电炉生产系统及配套的余热发电系统、原料系统、脱硫脱硝除尘环保系统、给排水设施、供配电设施、机修、检化验及办公生活设施等公用工程和附属工程。二期建设 8×33MVA 电炉生产系统及配套的余热发电系统、原料系统、脱硫脱硝除尘环保系统、给排水设施、供配电设施。

建设性质：新建项目。

计划总投资：303384.92 万元。

项目类型：C3218-有色金属冶炼。

项目进度计划：项目建设期 24 个月，一期计划 2022 年 5 月开始至 2023 年 4 月建成；二期计划 2023 年 9 月开始至 2024 年 8 月底建成；一期二期分双区错峰建设。

项目用地面积：总用地面积约为 800.72 亩。

2、 建设单位

建设单位：东方日升（包头）硅业有限公司

建设地点：内蒙古自治区包头市固阳县包头金山工业园区

3、项目建设目的背景及意义

一、提出背景

工业硅（又称金属硅）应用极广，是现代工业尤其是高科技产业必不可少的基础材料。工业硅有着广泛的用途，被应用于化工、冶金、电子信息、机械制造、航空航天、船舶制造、能源开发等各个工业领域，是现代工业尤其是高科技产业必不可少的材料。

项目在布局、生产工艺布置、设备选型等方面按能源、污染物排放先进水平规划，以国内领先、国际先进水平规划设计。

按照《内蒙古自治区人民政府关于下达 2019 年自治区国民经济和社会发展计划的通知》，该项目属“培育现代绿色高载能产业”中的支持类中硅材料项目。项目建设是提升优化产业能级的需要，也是我省加快培育壮大绿色高载能产业的需要。

该项目结合当地资源条件、产业基础、技术发展水平、产业特点等因素，实现产业结构调整，提高产业集中度和竞争力。通过产业链的上下游延伸发展，与电力、冶金、建材等相关行业形成有机整体，相互促进，共同发展，促进当地经济的全面发展。从而把该项目打造为绿色制造、绿色发展的新型项目。

二、项目建设的意义

1、是顺应国家加速调整产业结构的需要。

东方日升（包头）硅业有限公司依托国家新的要求和已有先进的国内国际新工艺新技术，紧扣国家行业标准新建 20 万吨金属硅项目，配套余热锅炉回收矿热炉尾气余热综合利用发电需求，形成循环经济产业链。项目的实施不仅对传统铁合金行业节能、减排、降耗、增效产生重大影响，尤其是对传统铁合金行业转型，解决高耗能、高污染、综合利用提供发展平台，为铁合金行业健康发展奠定了基础。省市相关部门及领导和有关媒体的关注和重视，明确指出对项目鼓励并支持发展。

2、是顺应节能减排，努力探索碳达峰、碳中和目标的重要实践。

绿色低碳发展政策成为我国的一项基本国策，也是我国创新发展理念中的重要组成部分。由于传统能源大量使用导致的气候变化成为人类面临的重大问题，而中国已跻身于世界主要的能源消费国和温室气体排放国家之列，传统发展模式已经不能够适应新的发展要求。单纯依靠刺激政策和政府对经济大规模直接干预的增长，只治标、

不治本，而建立在大量资源消耗、环境污染基础上的增长则更难以持久。国家提出了绿色低碳发展的新发展理念，是在资源环境约束下推动中国经济社会可持续发展的内在要求，也是顺应全球绿色低碳发展新常态的必然选择。

3、是包头市经济社会发展规划实施的有效支撑。

包头市委、市政府和包头金山工业园区“十四五”发展规划和二○三五年远景目标纲要, 对项目建设和工业发展建链补链延链，构建现代产业体系，促进新材料和新能源产业链不断健全，推动重点产业环节补链和延链做了详细规划，以硅基新材料产业链为支撑，发挥当地能源优势，着眼于工业硅（金属硅）产业链建链补链延链，完善硅基产业体系，打造工业硅-多晶硅-光伏发电-建材综合产业链，实现工业硅产业链和光伏产业链相连接。

4、是带动相关产业发展，壮大地方经济实力的需要。

本项目建成投产后，有利于带动相关产业发展。有利于充分利用丰富的矿产资源，为发展冶金等原材料加工产业提供了平台、途径。当地政府给予诸多优惠政策支持当地企业投资建设新材料循环经济项目。对开发和利用区内丰富的矿产资源，发展地方经济，拓展并深化多元产业结构均具有重要意义。项目建成后，既可带动园区经济进一步发展，又可带动周边老百姓稳定增收致富，还可增加地方经济实力。

鉴于以上背景，提出了本项目的建设。

4、本项目工业硅矿热炉技术方案选择

根据《产业结构调整指导目录（2019 年本）》及《铁合金、电解金属锰行业规范条件》（中华人民共和国工业和信息化部 2015 年第 83 号）规定和行业发展规划的背景及发展趋势，结合目前工业硅市场需求预测，确定本项目工业硅生产装置建设16×33000kVA 矿热炉及其配套原料系统、除尘环保系统、余热发电系统、脱硫脱硝系统。

本项目工业硅生产采用电热法冶炼、氧气底吹精炼法的生产工艺，矿热炉采用石墨电极，全液压自动压放、升降装置，自动配电系统、全自动低压无功补偿装置、全自动上料、加料装置，其特点是：电效率高，冶炼电耗不高于 11500kWh/t，设备运转率高，节约维修费用，设备自动化程度高，工人劳动强度小，缩短了热停炉时间。

工业硅的冶炼过程属于高温下的化学反应。本工艺是在电炉内利用大电流产生的高温下碳质还原剂将硅石中的二氧化硅还原成硅。化学反应产生大量的 CO 气体在逸出料面后燃烧，使烟气温度提高，利用余热锅炉进行余热回收发电是最经济的生产工业硅合金工艺。

考虑到本项目是以生产化学级工业硅为主，要求原料纯度高，除对进厂原料要进行严格把关，做到精料入炉外，入炉前必须要对矿石进行水洗，做到精料入炉；产品出炉后要进行精炼，以便进一步去除杂质，确保产品质量和产品合格率。

1、原料工艺

工业硅以硅石为主要原料，洗精煤和木块作还原剂，采用常规电热法进行熔炼生产。即在电炉内以电能为热源，洗精煤和木块等作还原剂来生产工业硅。

首先将合格硅石用水清洗去泥土等杂质，经破碎机破碎至 30~60mm，然后筛分，再用水洗除去碎石、石粉等，得到合格粒度及无泥土污染的干净硅石，自然风干后进入硅石储料棚，筛选处理过的洗精煤、木块（玉米芯）分别由皮带机或装载机送入各自储料仓，各原料组份分别经料仓下出料口振动机给料，经称量、并按照一定比例配料后通过皮带机混匀、大倾角皮带机送入电炉楼顶上的过渡料仓。最后由皮带运输机、移动卸料小车分别向每座电炉下料管顶料仓送料。配料过程采用机械化自动控制方式。

料仓与电炉加料管相连，经料管将料加到电炉内进行冶炼。

2、冶炼工艺

混合料加入炉内后，不断进行硅的还原反应，液态硅生成并积聚于炉底，定期将还原出来的工业硅放出到铁水包内，并向包内通入氧气进行精炼，降低铝、钙等杂质含量，通过浇铸系统浇铸到地模冷却成块。脱模硅锭运至成品破碎系统加工处理，根据化验结果进行分选、包装，运至成品库房等待销售。

生产过程中产生的烟气温度可达 550±100℃，为充分利用烟气的余热，每台矿热炉建设 1 座烟气余热锅炉，所产出的蒸汽经管道输送到余热发电系统后进行使用；烟气再进入干法布袋除尘器进行烟气净化处理，除尘系统收集的粉尘经加密处理后包装入库，外销至耐材厂家作为建材生产原料；净化后烟气含尘浓度小于 30mg/Nm³，低于国家与项目所在地区环保部门要求排放标准。

矿热炉还原剂采用碳热还原冶炼工艺，采用洗精煤和木片疏松剂，缓解了以往用木炭作为工业硅碳质还原剂的生产原料的资源紧张局势，充分利用了煤炭资源，大大降低成本。同时采用微硅粉回收及加密技术，回收工业硅烟气中的微硅粉作为当地耐火材料填加剂使用等技术，提高产品的附加值。

5、工艺流程简述

工业硅以硅石为主要原料，洗精煤和木块作还原剂，采用常规电热法进行熔炼生产。即在电炉内以电能为热源，洗精煤和木块等作还原剂来生产工业硅。

首先将合格粒度的硅石用水清洗去泥土、石粉等杂质，然后自然风干后进入硅石储料仓，筛选处理过的洗精煤、木块（玉米芯）分别由皮带机送入各自储料仓，各原料组份分别经料仓下出料口振动机给料，经称量、并按照一定比例配料后通过皮带机混匀、大倾角皮带机送入电炉楼顶上的过渡料仓。最后由皮带运输机、移动卸料小车分别向每座电炉下料管顶料仓送料。配料过程采用机械化自动控制方式。

混匀料通过下料管顶料仓及下料管送至电炉炉内进行冶炼，冶炼为连续生产，分批加料，间断出硅。

根据电炉的冶炼情况，炉料分批次加入电炉中，由电极通入电流，在电极与炉料间产生高温电弧，炉料被加热、熔化，并发生还原反应。

总化学反应式为：SiO2+2C→Si+2CO

在冶炼过程中，为增加炉料的电阻，改善炉料的透气性，加快化料速度，需根据料面粘结情况进行捣炉操作，为减轻工人劳动强度，采用全自动捣炉机在三个操作大面进行捣炉。冶炼过程中，电极不断被消耗，需定期接长电极为补充不断消耗的石墨电极，石墨电极由 10t 悬挂起重机从±0.00m 提升至接电极平台，使用全自动电极接长设备进行电极接长。

电炉设 5 个出硅口，交替使用，电炉每隔 2～3h 出一次硅液。当炉底存有一定量的液态 Si 时，用全自动开炉眼机或烧穿器打开出硅口，硅液直接流入硅包车上硅包内，在硅包内采用炉外合成渣富氧底吹精炼。

为使精炼过程顺利完成，本精炼工艺采用氧气或压缩空气底吹的方式，底吹氧的透气砖安装在包底中，氧气与压缩空气通过透气砖的气孔吹向硅溶液实施精炼。精炼过程需要搅拌，其目的是为了改善渣—金属元素相反应的动力学条件，加速反应以尽快脱除杂质，减少热损失和硅液粘包。

完成吹炼后，运至浇铸间，静置沉渣，取样化验，同时使用浇铸系统倾翻硅包进行浇铸。冷却脱模后入库。浇铸后的硅包经过清包、修包后，用木块进行烘烤，以备下一炉出硅用。精整破碎加工成合格粒度的块状工业硅。

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1 总论...... 4

1.1 概述 ...... 4

2 生产规模和产品方案...... 7

2.1 生产规模和产品方案...... 7

2.2 产品的品种、规格及质量指标...... 7

3 工艺技术方案 ...... 8

3.1 工业硅生产 ...... 8

4 原材料、辅助材料、燃料和动力供应 ...... 14

5 建厂条件和厂址方案...... 15

5.1 地理位置...... 15

5.2 基础设施条件...... 15

6 节能及碳减排 ...... 17

6.1 节能措施...... 17

7 节水...... 20

7.1 项目节水措施...... 20

8 组织机构与人力资源配置...... 21

8.1 企业管理体制及组织机构设置...... 21

8.2 生产班制和定员 ...... 21

8.3 人员培训...... 21

9 项目实施计划 ...... 22

9.1 项目实施进度...... 22

10 投资估算与资金筹措 ...... 23

10.1 投资估算...... 23

10.2 流动资金估算...... 24

10.3 总投资估算 ...... 24

10.4 资金筹措...... 24

11 经济分析...... 25

11.1 成本和费用估算的依据及说明 ...... 25

11.2 财务分析的依据及说明...... 25

11.3 盈利能力分析...... 25

12 风险分析...... 26

12.1 项目主要风险因素识别...... 26

12.2 防范和降低风险对策...... 26

13 研究结论...... 29

13.1 综合评价...... 29

13.2 研究报告的结论 ...... 29