摘要：本文通過(guò)對(duì)綠碳化硅微粉生產(chǎn)能耗環(huán)節(jié)的總結(jié)和分析，提出了碳化硅微粉生產(chǎn)主要節(jié)能技術(shù)、裝備及發(fā)展方向。
　　關(guān)鍵詞：綠碳硅微粉 節(jié)能減排 光伏行業(yè)
　　1 概述
　　隨著全球溫室效應(yīng)和常規(guī)能源危機(jī)的加劇，低碳經(jīng)濟(jì)，綠色經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大方向，發(fā)展可再生能源已成為世界各國(guó)推動(dòng)本國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要舉措。太陽(yáng)能作為可再生能源，其無(wú)限性和環(huán)保性具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，大力發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)已成為各國(guó)發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)，解決能源問(wèn)題的重要方向。
　　綠碳化硅微粉是光伏行業(yè)晶硅電池片切割必須的切割輔材，每切割1噸晶體硅需要切割微粉3t?？梢哉f(shuō)，在目前的技術(shù)裝備水平下，綠碳化硅微粉的生產(chǎn)是光伏產(chǎn)業(yè)鏈上必不可少的環(huán)節(jié)。同樣，光伏產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展勢(shì)必帶動(dòng)整個(gè)碳化硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
　　眾所周知，傳統(tǒng)的碳化硅生產(chǎn)及其深加工是高能耗高污染的行業(yè)，在國(guó)家宏觀調(diào)控政策和節(jié)能減排的壓力下，面臨利潤(rùn)下降，甚至關(guān)停的風(fēng)險(xiǎn)。
　　如何在保證光伏行業(yè)發(fā)展的前提下，促進(jìn)整個(gè)碳化硅行業(yè)綠色發(fā)展，已經(jīng)是整個(gè)行業(yè)必須要回答的課題。加強(qiáng)碳化硅綠色生產(chǎn)技術(shù)，節(jié)能技術(shù)及裝備的研發(fā)，確保整行業(yè)的生存與發(fā)展已經(jīng)刻不容緩。
　　值得欣慰的是，目前包括冶煉爐大型化，冶煉尾氣綜合利用新技術(shù)、冶煉用水循環(huán)使用、超細(xì)粉回爐等節(jié)能技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)質(zhì)性建設(shè)階段，相信近一兩年將會(huì)有質(zhì)的飛躍。本文僅對(duì)碳化硅微粉生產(chǎn)的精加工部分的能耗情況進(jìn)行分析和總結(jié)。
　　2 綠碳化硅微粉生產(chǎn)現(xiàn)狀
　　2.1 生產(chǎn)現(xiàn)狀
　　綠碳化硅是以石油焦和優(yōu)質(zhì)硅石為主要原料,添加食鹽作為添加劑，通過(guò)電阻爐高溫冶煉而成，每噸的耗電量為8000千瓦時(shí)，耗水3t。其硬度均介于剛玉和金剛石之間，機(jī)械強(qiáng)度高于剛玉。
　　2009-2010 年度我國(guó)硅和綠碳化硅的產(chǎn)能都在迅速擴(kuò)張，其中以綠碳化硅的擴(kuò)張幅度最為突出。綠碳化硅的產(chǎn)能從2009 年的40萬(wàn)噸擴(kuò)大到98萬(wàn)噸。2011年底的產(chǎn)能將在此基礎(chǔ)上增加50%是有可能的，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)碳化硅的冶煉工廠主要集中在電力資源相對(duì)比較便宜和供電比較充足的西北地區(qū)，如寧夏、甘肅、青海、四川、新疆等省和自治區(qū)，其中新疆地區(qū)的量將達(dá)到60 萬(wàn)噸。我國(guó)綠碳化硅用于晶片切割的量占總量的90%左右。
　　綠碳化硅微粉是綠碳化硅經(jīng)多工序精細(xì)加工的高端產(chǎn)品，具有耐高溫、耐磨損、高硬度、低膨脹系數(shù)、碳化硅含量高、粒度分布范圍好等特點(diǎn)，是光伏產(chǎn)業(yè)、半導(dǎo)體及壓電晶體產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)晶硅電池片的主要切割材料，目前主要用于光伏行業(yè)。
　　綠碳化硅微粉生產(chǎn)量在35萬(wàn)噸左右，主要生產(chǎn)廠家集中在河南、山東、江蘇和遼寧等省，2010生產(chǎn)量在35萬(wàn)噸左右。我國(guó)綠碳化硅用于晶片切割的量占總量的90%左右。
　　2.2 碳化硅微粉生產(chǎn)工藝流程
　　從上述流程可以看出，綠碳硅微粉生產(chǎn)的實(shí)質(zhì)是碳化硅塊破碎-除雜-分級(jí)過(guò)程：從100mm破碎為10um左右，除去產(chǎn)品中鐵、游離碳、游離硅等雜質(zhì)，再按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求分選出各粒度產(chǎn)品。從碳化硅塊破碎到半成品粉成品率在70%左右，半成品經(jīng)化學(xué)處理及分級(jí)成品率在85%-88%，總的微粉加工成品率在58%-60%。因此，加強(qiáng)微粉生產(chǎn)能耗研究，對(duì)降低整個(gè)行業(yè)能耗降低具有重要意義。
　　3 碳化硅微粉生產(chǎn)能耗現(xiàn)狀及分析
　　碳化硅微粉生產(chǎn)主要的能耗是電和水。破碎工序、干燥工序耗電量大，化學(xué)處理及分級(jí)工序耗水量大。
　　破碎工序耗電量統(tǒng)計(jì)，按照現(xiàn)有主導(dǎo)工藝流程及裝備計(jì)算，每噸碳化硅微粉半成品生產(chǎn)粗碎耗電量15-20kwh/t，細(xì)碎耗電量690kwh/t，破碎總能耗710 kwh/t，折算到碳化硅微粉成品能耗(成品率按88%計(jì))810kwh/t。干燥工序(以電加熱，采用散蒸干燥計(jì)，成品含水量<0.3%)噸成品耗電量230 kwh/t，其他工序包括離心脫水工序，輸送工序，均混工序，攪拌工序等，綜合能耗在80-90kwh/t，
　　配套設(shè)備主要包括空壓機(jī)、除塵風(fēng)機(jī)等噸成品耗電量165 kwh/t，綜合能耗在全工序能耗在1285 kwh/t。
　　每噸碳化硅微粉(分級(jí)和化學(xué)處理)生產(chǎn)耗新鮮水量35t。
　　目前碳化硅微粉生產(chǎn)噸產(chǎn)品能耗統(tǒng)計(jì)表
　　4 綠碳硅微粉生產(chǎn)主要節(jié)能技術(shù)分析及措施

序號(hào)	工序	耗電量 kwh	耗水量 t	備注
1	破碎工序	810
2	化學(xué)處理及分級(jí)工序		35
3	干燥工序	230
4	其他工序	80
6	其他公用設(shè)備能耗（空壓機(jī)、除塵風(fēng)機(jī)）	165
5	合計(jì)	1285	35

　　4.1 主要節(jié)電技術(shù)分析及應(yīng)用
　　碳化硅物料硬度高，破碎特別是細(xì)碎(5mm破碎到10um)，破碎工序需要總體破碎比大，破碎困難，耗電量大。
　　碳化硅微粉生產(chǎn)電耗主要集中在破碎工序、干燥工序及給破碎工序配套的公用設(shè)備。
　　目前主要的節(jié)能措施包括：
　　1)嚴(yán)格控制產(chǎn)品水分，特別是進(jìn)入細(xì)碎磨機(jī)水分，提高設(shè)備破碎效率。針對(duì)碳化硅產(chǎn)品特點(diǎn)，持續(xù)改進(jìn)磨機(jī)設(shè)備。通過(guò)調(diào)整磨機(jī)磨環(huán)高度，主機(jī)分級(jí)器及配套風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓參數(shù)，提高破碎效率，減少過(guò)粉碎。對(duì)破碎細(xì)粉進(jìn)行氣力分級(jí)，提高成品率。通過(guò)上述措施，破碎成品率可以到達(dá)70%，產(chǎn)品小時(shí)產(chǎn)量可以從80kg提高到85kg。破碎綜合能耗可以下降到650kwh/t。
　　3)對(duì)破碎原理進(jìn)行研發(fā)，總體破碎機(jī)構(gòu)造，降低能耗。江蘇某企業(yè)通過(guò)吸收國(guó)外技術(shù)，研發(fā)出新型破碎設(shè)備，雖然在晶體形貌，粒度分布等方向還需進(jìn)一步完善，但小時(shí)產(chǎn)量可達(dá)到135kg，設(shè)備裝機(jī)容量只要30kw，細(xì)碎工序噸產(chǎn)品能耗僅200kwh/t。同時(shí)該設(shè)備不需要大量壓縮空氣，公用設(shè)備能耗也會(huì)降低。
　　4)采用增加脫水工序，采用高效干燥設(shè)備降低干燥工序能耗。
　　目前，干燥工序前普遍增加離心脫水設(shè)備，進(jìn)干燥設(shè)備的物料含水量由原來(lái)的20%下降到8%-10%，干燥能耗下降近一倍。主體干燥設(shè)備是散蒸干燥機(jī)，隧道式干燥窯。較以前采用的烘箱節(jié)能效果明顯。
　　近幾年，隨著微波技術(shù)的完善，應(yīng)積極引用到行業(yè)內(nèi)，同時(shí)對(duì)現(xiàn)有盤式干燥機(jī)的耐磨性進(jìn)行改進(jìn)，采用直接加熱方式替代目前干燥設(shè)備的間接加熱方式，提高干燥設(shè)備效率，能耗有望下降一半，噸產(chǎn)品能耗120kwh/t。
　　4.2 主要節(jié)水技術(shù)分析及應(yīng)用
　　碳化硅微粉生產(chǎn)耗水量巨大，行業(yè)內(nèi)經(jīng)過(guò)不斷摸索，耗水量已下降到35t，但仍有改進(jìn)空間。 主要節(jié)水技術(shù)包括：
　　1)在酸洗工序前增加濕式除鐵工序，降低細(xì)粉含鐵量，減少酸消
　　耗量，同時(shí)減少酸洗沖中次數(shù)。
　　2)采用酸洗廢水及溢流工序廢水分別處理工藝及技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)用水循使用。酸洗廢水和溢流廢水主要污染物包括鐵離子、鉭粉、碳化硅細(xì)粉、其他生產(chǎn)用添加劑。隨著膜處理技術(shù)及相關(guān)水處理技術(shù)的進(jìn)步，完全可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)用水循環(huán)使用。溢流工序廢水處理時(shí)，參照本流程，加大平流沉淀池面積，多介質(zhì)過(guò)濾后增加細(xì)粉過(guò)濾器，超濾膜處理即可回用到生產(chǎn)線上。
　　通過(guò)上述流程處理，整個(gè)微粉生產(chǎn)用水量?jī)H是制水廢水及循環(huán)使用蒸發(fā)和物料帶走水分，整個(gè)噸產(chǎn)品耗水量可以由30噸下降到8-10噸。節(jié)水效果明顯。
　　5 結(jié)語(yǔ)
　　伴隨著光伏行業(yè)的高速發(fā)展，綠碳化硅微粉生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，綠碳化硅微粉生產(chǎn)中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用日益受到重視。
　　采用最完善的節(jié)能措施，碳化硅微粉生產(chǎn)噸產(chǎn)品電耗從1285 kwh/t，下降到500 kwh/t左右，水耗從30t下降到8-10t。節(jié)能效果明顯。