年產1000噸太陽能多晶硅生產線建設項目可行性研究報告(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 500余種。豐富的特產資源造就了一批“名鄉”，撫松縣被國家評為“中國人參之鄉”、靖宇縣被評為“中國西洋參之鄉”和“中國長白山礦泉城”、八道江區被評為“中國林蛙之鄉”、臨江市被評為“中國紅景天之鄉”。 白山地區已發現金屬和非金屬礦100多種，占全省發現礦產的73%。目前已探明儲量的有36余種，礦產儲量大、品位高，成礦條件好。境內臨江市硅藻土產品遠銷亞太地區，江源縣、八道江區列入全國60個重點產煤縣之列，白山礦產資源開發前景十分廣闊。 白山境內有鴨綠江、松花江兩大水系，流域面積100平方公里以上的鴨綠江、松花江、渾江等較大河流55條，著名的白山電站和云峰電站主要庫區座落在白山市境內，。白山市有漢族、滿族、朝鮮族、回族等24個民族。，其中：農村人口為387212人，%；城鎮人口932894人，%；。本項目將利用原白山市能源金剛砂有限公司部分公用工程設施。（1）交通運輸條件原廠區外部基礎設施條件良好，廠區距白山西站2公里，距白山通化一級公路1公里，交通便利。本項目將新建廠區內部道路6600㎡、綠化帶200㎡。（2）供水條件原廠區供水可以滿足生活用水，本項目擬新打深井1眼并新建300立方米儲水池1座以滿足項目生產用水要求。（3）供電條件原廠區供電設施完全能滿足項目用電需求，本項目只需新增2000KVA變壓器1臺，以滿足制備車間電熔爐生產用電要求。如新增1000KVA變壓器1臺，即可滿足項目其它生產用電要求。（3）供暖條件原廠區有鍋爐房1座，4噸鍋爐2臺，原供暖設施能滿足廠區供暖要求，也完全可以滿足項目生產用汽要求。第五章 技術方案、設備方案和工程方案受市場趨動，2003年之前，多晶硅售價僅為23美元/㎏，太陽能級多晶硅產量少，用量變化不大，基本保持穩定的供求關系，因而研究多晶硅生產新工藝的研究單位和學者較少。自2005年起，由于光伏及半導體材料行業的迅猛發展，多晶硅用量迅速提高，造成多晶硅成供不應求之勢，世界庫存減少為零，價格迅速攀升，選擇投資低、產量大、易于制備、能耗低的制備多晶硅新工藝、新設備引起各國極大關注。國內外新工藝和新方法接連出爐，有些成熟，有些進入工業試驗，有些尚在試驗室內，本企業及東北大學的專家通過對近來收集到的工藝流程進行系統研究分析，經過小試、工業試驗，研究出適合本地區并具有世界先進水平的工藝流程。目前多晶硅的制備方法分類可分為化工法和冶金法二大類。化工法主要包括西門子法和改良西門子法，其方法如下：化工法主要流程包括工業硅的氯化生產SiHCl3 和SiCl4，同時如Fe，Si，Ca，P，B等夾雜也被氯化成相應的氯化物，由于其氯化物的熔點沸點相差較大，它們在汽相與液相的溶解度不同，采用蒸餾與精餾的辦法使SiHCl3 和SiCl4提純，提純后的SiHCl3 和SiCl4用氫還原，在加熱的金屬硅棒上沉積生成多晶硅。這是傳統的生產多晶硅生產工藝，設備和技術逐漸改造與提高，如：工業硅的氯化采用沸騰氯化取代固定床，還原爐大型化，國外一爐可達3噸的產量，還原尾氣的回收利用等，使該技術成熟，多晶硅質量穩定，降低了生產成本，解決了環保問題，世界多晶硅95%以上的產量是使用此法，世界上的7—8家生產廠家用此方法的產量占世界總產量的90%以上。這些國家和企業對我國技術封鎖嚴重，只能引進俄羅斯二流的還有保留的技術，并且固定資產投資額大，企業無法接受。冶金法歸納起來有如下方法：等離子回轉爐制備SiC在電爐與SiO2反應的二步高溫碳熱還原法，該技術來源于SOLSiLC，現已完成了工業試驗，試驗規模為50—100噸/年，該方法要求的條件是必須有超高純的材料，生產成本可低于15歐元/㎏。該項技術的主體設備是專利產品，我們尚不能掌握，超高純原料的供應我們尚不了解，因而無法采用該方法。Eikem的高純石英碳熱還原—濕法生產太陽能級多晶硅的方法。這種方法和企業選擇的方法非常接近，與傳統的方法相比，能耗僅是傳統方法的20—25%，用此方法生產的硅做成的電池光電轉化率可達15—16%以上，企業已于2005年建成一個小規模試驗廠，效果良好。Eikem強調該工藝的主要優點是低成本，低能耗和易于工業化等特點。高純石英的高溫熔鹽電解法：這種工藝是tubergh在2004年提出的，主要受鋁電解的啟發生產的這種想法，在10000C的含氟的熔鹽中電解分離石英成硅和氧，硅在陰極沉積，然后用酸沖洗硅達到純硅，熔化結晶成錠鋸成片。已完成了實驗室規模，尚無工業化的報道。SiO2在氟鹽中電解，查到的陰極反應是SiF6+4e=Si+6F，電位是－；比它正電位的金屬與非金屬都有析出的可能，因而原料要求也是非常純才行，由于尚無工業試驗的報導，因而也不予考慮，從能耗的角度分析，碳熱還原與熔鹽相比也不省電，且又產生氟的污染問題。高純石英的真空熱還原：昆明理工大學和大連理工大學等單位正在進行試驗室研究，無進行工業化實驗，無法作為建工廠的依據。綜上所述，冶金法的特點必須是選擇的硅石的純度盡量的高，熔煉完成僅能去掉部分雜質，需與濕法配合起來才能做出純度高的硅，要想得到多晶硅，尚需要進行定向澆鑄與區熔結晶。目前國內外生產多晶硅的主要生產技術與生產工藝的比較如下表多晶硅生產技術與生產工藝比較分析表生產廠家生 產技 術技術特性優點缺點HemlovkTokuyamaWackerMitsrbishiSGS西門子技術Trichlorosilane是熱沉積物的主要混合成分，U型硅棒也殘留在沉積物中，沉積物的溫度是11000C—12000C。生產技術相對成熟，產品純度高能滿足半導體和光伏工業的需求。大投資，高費用，沉積物溫度高，大量能量消耗，生產效率相對較低。ASiMi改進的西門子技術SiCl4是熱沉淀物的主要成分，沉積物的溫度降到8000C。相比較西門子技術，產品純度更高，沉積物溫度較低。大投資，高成本和相對較低的生產效率。MEMCSGSWacker流化床噴射推進氣體遇到流化床里的硅小顆粒引起硅可以的膨脹，沉積物的溫度是6000C。和西門子工藝比較，生產效率更高，能量消耗和成本更低。生產技術不及西門子技術成熟，成本仍然很高。EIKen冶金硅凈化工藝直接熔化冶金硅，定向結晶鑄造來提純太陽能級多晶硅。和熱沉積工藝相比，大量減少能量消耗和生產費用。生產技術不成熟，在將來的一個時期內太陽能電池的研究仍受到限制。ECN碳熱還原加法用純石英和碳作為原料直接生產太陽能級多晶硅廉價的充裕的原料以及低成本。技術不成熟，將成為未來的一個時期內太陽能電池的制造技術的主流。通過比較認為只有Eikem的高純石英碳熱還原—濕法生產太陽能級多晶硅法較為適宜本地生產，因此公司與東北大學的專家一道借鑒了Eikem的高純石英碳熱還原—濕法生產太陽能級多晶硅法研究出了適宜本地生產的多晶硅生產方法。該方法現已經過小試及工業試驗，具有世界先進水平。公司技術人員與東北大學的專家一道借鑒了Eikem的高純石英碳熱還原—濕法生產太陽能級多晶硅法研究出了適宜本地生產的多晶硅生產方法。該方法現已經過小試及工業試驗，具有世界先進水平。本項目選用方法主要特點如下（前面已有論述此處簡述）：[1]、可達到太陽能級多晶硅的要求，易于工業化；[2]、投資少；[3]、能耗低；[4]、設備先進保證了多晶硅產品質量；[5]、建設周期短；[6]、環保型，污染易于治理，有價元素得到充分利用；[7]、產品具有高附加值符合國情，易于在我國推廣利用；[8]、享有獨立的知識產權。由于這種方法與傳統的方法相比，具有生產成本低，能耗低，環保，易于工業化生產等優點，因而其在未來的國際市場競爭中將站有較強的優勢。本項目選擇的生產工藝流程圖如下圖所示：多晶硅生產工藝流程流程圖凈化精煉質量評價/包裝切 片定向凝固真空凈化真空精煉粉末擠壓工序三質量評價/包裝去 氧真空干燥多次化學清洗空氣噴射制粉噴噴射滾筒粉碎粗糙粉碎工序二C鑄 造再次精煉熔 化SiO2工序一 金屬多晶硅. 設備選型原則、高起點、一步到位，以保證產品質量和生產綱領的實現。，適當留有余量，以便廠方在今后的發展及市場競爭中具有應變能力。、無害及綠色環保設備。. 2. 設備選型本項目多晶硅生產需購置安裝設備269臺（套）；其中：購置安裝純工業硅制備車間設備21臺（套）；購置安裝濕法車間設備131臺（套）；購置安裝真空熔煉車間設備100臺（套）；購置安裝化驗室等設備11（套）；購置安裝其它輔助車間設備6（套）；經對國內市場進行調查對比后，確定本項目具體選用生產設備如下：詳見“1000噸/年太陽能級多晶硅主要生產設備表”1000噸/年太陽能級多晶硅主要生產設備表序號主要設備名稱單位數量單價（萬元）（含運輸、安裝費）一純工業硅制備車間臺（套）211石英粉碎機臺252去鐵機臺223還原劑粉碎機臺154還原劑去鐵機臺125料倉及料傳輸系統套22662000KVA電熔煉爐臺1807輔助設備（變壓器、提升機、電極與提升裝置、水冷、模具裝置等）套11508真空爐外精煉爐臺12209工業硅粗破機臺1510對輥機臺1611去鐵機臺1212小型制氧機及配套裝置臺（套）114213儀器儀表及自動控制套128214Di水冷系統套12315篩分臺3416煙塵收集與治理（電收塵、微粉收集）套1320二濕法車間臺（套）1311供水系統（深井、潛水泵、管道、儲水池等）套11302純凈水處理系統套11223污水處理系統套1984真空膜過濾系統套4885浸出系統臺25396酸儲罐個827耐酸泵臺1828儀器儀表及控制系統套30259蒸汽鍋爐臺13510各類型閥門及管道套116011各種儲罐高位槽個351012真空干燥機等臺320三真空熔煉車間臺（套）1001真空熔煉爐臺6902制團與烘干系統套1803熔煉坩堝個1254真空電子束區熔爐臺151835等離子焊槍臺30786裝料運輸系統套6257定向凝固系統套6358切割機臺4109煙氣處理收集凈化系統套63510儀器儀表及配電控制系統套68011空氣調節裝置臺61012電/水分配系統套290四輔助車間及分析化驗室套111化驗室套10180輔助車間套1204五其他輔助設備臺（套）61變壓器臺11502其它輔助設備套4238噸卡車臺22046噸卡車臺215合計臺（套）269主要技術經濟指標表表5－3序號指標單位數量備注1項目規模噸1000年生產2建筑面積m2235003項目投入總資金萬元建設投資萬元其中：建設期利息萬元流動資金萬元其中：鋪底流動資金萬元4企業定員人5975工作日天/年2506主要原材料石英噸4100年消耗碳噸2500年消耗酸噸800年消耗7主要燃料動力消耗水噸50000年消耗電萬度2500年消耗煤噸2500年消耗8年總成本萬元正常年9年經營成本萬元10年收入萬元25000正常年11年稅金及附加萬元正常年12年利潤總額萬元正常年13所得稅萬元正常年14借款償還期年15投資回收期年稅前16投資利潤率％平均17投資利稅率％平均18財務內部收益率％稅前19財務凈現值萬元稅前20盈虧平衡點％《建筑結構荷車載規范》GBJG87《建筑抗震設計規范》GBJ1189《建筑地基基礎設計規范》GBTT89《混凝土結構設計規范》GBJ1084，新增建筑面積23500平方米；廠房建筑耐火等級為二級；具體建設內容如下：純工業硅制備車間6900平方米；濕法車間7500平方米；真空熔煉車間（絕對無塵室）3400平方米；庫房及輔助車間等4200平方米；綜合辦公樓1500平方米（含化驗、質檢室300㎡）；完成廠區硬化、綠化、美化工作；