硅行业浅析硅行业浅析硅行业浅析
硅石，金属硅，多晶硅硅石，金属硅，多晶硅
行业前景• 硅产品使用广泛：电子、冶金、建筑、新能源、食品化工等。
• 电子工业和新能源的发展拉动了硅的需求• 硅作为半导体的基础原料，无论在过去、现在还是未来的电子与科技发展中，都发挥着重要的基础作用，特別是当今IT业的飞速发展，太阳能电池发电的广泛应用为传统的硅原料的生产与供应提出了更大、更高的要求。
石英矿石
硅矿石是硅质原料的统称，有石英砂岩、石英岩、脉石英、交代硅质角岩和石英砂等。矿物成分主要为石英（晶质SiO2）和玉髓（隐晶质SIO2）。为块状或粒状集合体，三方晶系，六方柱晶形。无色、灰褐、黑、紫、绿、粉红色。晶面玻璃光泽，断口油脂光泽，贝壳状断口。化学分子式为SIO2，有少量的FE2O3、AL2O3、CaO、P2O5、MGO和有机物。纯质的脉石英和石英岩其SIO2含量可达98～99%，石英砂岩为95～97%。是生产金属硅的主要原料。
石英石品位含SIO2为99%以上的高纯硅矿石，基本的杂质含量为：Al2O3<0.3%，Fe2O3<0.15%，CaO<0.2%，MgO<0.15%
石英石品位
水晶矿
•石英石在自然界中存在的纯度最高的为水晶
水晶石
金属硅
SIO2 2C → Si 2CO
这样制得的硅纯度为97~98%，叫做金属硅。在这个纯度上再将它融化后重结晶，用酸除去杂质， 得到纯度99.7%左右的金属硅。
金属硅金属硅主要型号及生产标准（参考）：
金属硅
• 上页所列金属硅的硅含量都在99%以上，不同是其他杂质的含量。• 金属硅的冶炼对矿石要求较高，要求矿石纯度在99%以上，并且无其他矿石夹杂。粒度在10公分左右最佳，最小8公分，最大15公分。• 每吨金属硅生产用的原料和电耗如下：
硅石/kg 2500 -2600
木炭/kg 910
木块/kg 350-450
油焦/kg 900-1000
烟煤/kg 200-300
石墨电极/kg 90-105
电耗/(kW•h) 12000～13500
化学级金属硅化学级金属硅同普通金属硅一样拥有牌号441，2202，553，1101等，硅含量超过99.7%，不同的是除铁铝钙之外的其他杂质元素的含量不同，通常以含磷，含硼的量来确定它的级别，目前没有统一的标准。
化学级金属硅是进一步提纯至多晶硅的主要原料，目前随着太阳能和电子行业的发展，化学级金属硅的生产逐步增大。
普通金属硅和化学级金属硅
原理相同 SiO 2C=Si 2CO
化学用金属硅对矿石要求要求严格。要求SiO2大于99%，Fe2O3小于0.15%，Al2O3不大于0.2%，CaO不大于0.1%，杂质不大于0.6%。干净，无夹杂。
• 具体冶炼过程中化学级金属硅对各种原料的要求和操作也不相同。
化学级金属硅
化学级金属硅 金属硅矿场
近期金属硅价格（参考）• 工业用金属硅
牌号 价格（国内交易价格）
553 14100
441 14900
3303 16300
2202 18000
1101 2500
• 化学级金属硅
化学级金属硅依照含磷硼等元素的不同价格也不同，总的来说，市场价格波动大，不易确定，福建，河
南，贵州的化学级金属硅平均价位在40000元-50000元间。注：数据总结来源：各金属硅生产厂家
金属硅主要产区• 金属硅的主要产区:云南，四川，贵州，广西，湖南，湖北，福建地区，黑龙江的黑河，临江，吉林和辽宁，内蒙古，陕西，青海，甘肃
金属硅生产工艺中的注意事项
配料比例
• 还原剂组分的使用比例• 计算的原料比例• 实际用的配料比。
还原剂组分的使用比例
• 不同的工厂，原料供应情况不同，还原剂组分的使用比例就不同。• 同一工厂随着各时期的炉况和生产要求不同，还原剂的使用比例也不同。• 生产高质量的工业硅时，不能使用灰分含量高的烟煤；可以同时使用木
炭、油焦和烟煤三种碳质原料，并中适当增加烟煤用量；当电极上抬，炉况不好时，可只用木炭，不用烟煤和油焦；原料，并可适当增加煤用量；当电极上抬，炉况不好时，可只用木炭，不用烟煤和油焦；当电极埋得深而稳定，炉况很好时，为了降低产品成本，则可适当增加油焦和烟煤用量。
• 还原剂组分的使用比例，要因地制宜地合理确定，还要适时地加以调整。
计算的原料比例
• 计算的原料比例指按炼硅主反应式SiO2 2C=Si 2CO• 以工业准确度概算出每批炉料的原料用量比例。在工业生产中，为简化计算可认为：(1) 炉内只发生上述主反应式反应；(2) 硅石中SiO2含量为100%；(3) 碳质还原剂中灰分的氧化物还原所需的碳与电极参加反应的碳量相当，忽略不计。
实际用的配料比分两种情况：1、随时调整实际配料比。随时调整配料比，在熔炼过程可处于最佳工作状态。要求工人必须有较高的技术水平和操作经验 。
2、根据生产中实际摸索确定计算的配料比例，各班工人不能自行变动，在一定时期保持不变。这样易于使状况保持基本稳定，不容易出现因调整不当造成的运行紊乱。适用于不熟练的新手。
化学级金属硅的生产• 化学级金属硅（硅含量大于99.85%）是进一步提纯至多晶硅的主要原料
• 化学级金属硅的生产主要是用碳热还原的冶炼工艺。
• 要求原料非常严格
1、高纯石英矿石（要求SiO2大于99%，Fe2O3小于0.15%，Al2O3不大于0.2%，CaO不大于0.1%，杂质总和不大于0.6%）；2、低灰分的含碳材料，（电炉法生产化学用硅的原料主要有硅石和碳素原料。碳素原料又以石油焦为主，有优质的无烟煤或木炭，也可以掺用一部分，以增加炉料比电阻。）；
3、对电极材料的特殊要求：（1）导电性好、电阻率小，以减少电能损失。（2）熔点要高，热膨胀系数要小，不易变形；（3）高温时有足够的机械强度，杂质含量低。
化学级金属硅生产工艺流程
• 炉料准备-电炉熔炼-硅的精制和浇铸-除去熔渣夹杂而进行的破碎。
• 炉料准备：硅石粒度不大于100mm并洗净， 精洗烟煤取代木炭，炉料必须混合均匀 。
• 电炉熔炼：闭弧操作，保持高温炉，提高热效率，提高电炉利用率;采用一定时间的焖烧和定期集中加料
• 硅的精制和浇铸:对操作工人和操作时段要求严格，必须有足够丰富的生产经验。
• 除去熔渣夹杂而进行的破碎。是后期处理的关键点，目的是去除夹杂，保证品质。
金属硅生产企业
主要是贵州，上海，河南，福建，甘肃、山东、陕西等地，详细信息另有附件送呈。
多晶硅• 多晶硅分电子级多晶硅和太阳能级多晶硅• 用于电子级多晶硅占55％左右，太阳能级多晶硅占45％，随着光伏产业的迅猛发展，太阳能电池对多晶硅需求量的增长速度高于半导体（电子级）多晶硅的发展，2008年太阳能多晶硅的需求量将远超过电子级多晶硅。
多晶硅太阳能级多晶硅 纯度SI>99.9999%，6N多晶硅碎料6N多晶硅
多晶硅电子级多晶硅 纯度 SI>9999999.99%
多晶硅棒多晶硅免洗料
太阳能级多晶硅料
技术要求：
• 总体要求：硅含量99.9999% • 含硼量：<0.20ppba • 含磷量：<0.90ppba • 含碳量：<1.00ppba • 金属含量：<30.00ppba • 金属表面含量：<30.00ppba • 尺寸大小要求：25mm---250mm • 多晶种类：P型• 电阻率：>0.50Ohmcm
电子级多晶硅料• 技术要求• 1.磷检为N型，电阻率大
于100ohmcm, 硼检为P型，电阻率大于1000ohmcm.少数载流子寿命大100um，碳含量小于1016cm3,氧含量小于1017 cm3
• 2. 块状小于30mm• 3. 无氧化物夹层和不熔
物，最好为免洗料
电子级多晶硅免洗料
近期硅材料价格
1、6N多晶硅市场比较乱，根据等级不同，价格范围在2900-3300元/公斤（开票）之间。
2、太阳能级P型单晶硅直拉单晶棒：3700-3800元/公斤（开票）。
3、太阳能级电池碎片（未清洗）：2000-2500元/公斤（开票）
4、电子级高阻抛光8寸整片：3000-3300元/公斤（开票）
数据来源：各单晶厂
IC单晶硅碎片
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