摘要：本文通過對綠碳化硅微粉生產能耗環節的總結和分析，提出了碳化硅微粉生產主要節能技術、裝備及發展方向。
　　關鍵詞：綠碳硅微粉 節能減排 光伏行業
　　1 概述
　　隨著全球溫室效應和常規能源危機的加劇，低碳經濟，綠色經濟已經成為全球經濟發展的大方向，發展可再生能源已成為世界各國推動本國經濟發展的重要舉措。太陽能作為可再生能源，其無限性和環保性具有無可比擬的優勢，大力發展光伏產業已成為各國發展本國經濟，解決能源問題的重要方向。
　　綠碳化硅微粉是光伏行業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。可以說，在目前的技術裝備水平下，綠碳化硅微粉的生產是光伏產業鏈上必不可少的環節。同樣，光伏產業的高速發展勢必帶動整個碳化硅產業的發展。
　　眾所周知，傳統的碳化硅生產及其深加工是高能耗高污染的行業，在國家宏觀調控政策和節能減排的壓力下，面臨利潤下降，甚至關停的風險。
　　如何在保證光伏行業發展的前提下，促進整個碳化硅行業綠色發展，已經是整個行業必須要回答的課題。加強碳化硅綠色生產技術，節能技術及裝備的研發，確保整行業的生存與發展已經刻不容緩。
　　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、冶煉用水循環使用、超細粉回爐等節能技術已經進入實質性建設階段，相信近一兩年將會有質的飛躍。本文僅對碳化硅微粉生產的精加工部分的能耗情況進行分析和總結。
　　2 綠碳化硅微粉生產現狀
　　2.1 生產現狀
　　綠碳化硅是以石油焦和優質硅石為主要原料,添加食鹽作為添加劑，通過電阻爐高溫冶煉而成，每噸的耗電量為8000千瓦時，耗水3t。其硬度均介于剛玉和金剛石之間，機械強度高于剛玉。
　　2009-2010 年度我國硅和綠碳化硅的產能都在迅速擴張，其中以綠碳化硅的擴張幅度最為突出。綠碳化硅的產能從2009 年的40萬噸擴大到98萬噸。2011年底的產能將在此基礎上增加50%是有可能的，國內生產碳化硅的冶煉工廠主要集中在電力資源相對比較便宜和供電比較充足的西北地區，如寧夏、甘肅、青海、四川、新疆等省和自治區，其中新疆地區的量將達到60 萬噸。我國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多工序精細加工的高端產品，具有耐高溫、耐磨損、高硬度、低膨脹系數、碳化硅含量高、粒度分布范圍好等特點，是光伏產業、半導體及壓電晶體產業，生產晶硅電池片的主要切割材料，目前主要用于光伏行業。
　　綠碳化硅微粉生產量在35萬噸左右，主要生產廠家集中在河南、山東、江蘇和遼寧等省，2010生產量在35萬噸左右。我國綠碳化硅用于晶片切割的量占總量的90%左右。
　　2.2 碳化硅微粉生產工藝流程
　　從上述流程可以看出，綠碳硅微粉生產的實質是碳化硅塊破碎-除雜-分級過程：從100mm破碎為10um左右，除去產品中鐵、游離碳、游離硅等雜質，再按照產品標準要求分選出各粒度產品。從碳化硅塊破碎到半成品粉成品率在70%左右，半成品經化學處理及分級成品率在85%-88%，總的微粉加工成品率在58%-60%。因此，加強微粉生產能耗研究，對降低整個行業能耗降低具有重要意義。
　　3 碳化硅微粉生產能耗現狀及分析
　　碳化硅微粉生產主要的能耗是電和水。破碎工序、干燥工序耗電量大，化學處理及分級工序耗水量大。
　　破碎工序耗電量統計，按照現有主導工藝流程及裝備計算，每噸碳化硅微粉半成品生產粗碎耗電量15-20kwh/t，細碎耗電量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)810kwh/t。干燥工序(以電加熱，采用散蒸干燥計，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，
　　配套設備主要包括空壓機、除塵風機等噸成品耗電量165 kwh/t，綜合能耗在全工序能耗在1285 kwh/t。
　　每噸碳化硅微粉(分級和化學處理)生產耗新鮮水量35t。
　　目前碳化硅微粉生產噸產品能耗統計表
　　4 綠碳硅微粉生產主要節能技術分析及措施

序號	工序	耗電量 kwh	耗水量 t	備注
1	破碎工序	810
2	化學處理及分級工序		35
3	干燥工序	230
4	其他工序	80
6	其他公用設備能耗（空壓機、除塵風機）	165
5	合計	1285	35

　　4.1 主要節電技術分析及應用
　　碳化硅物料硬度高，破碎特別是細碎(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備。
　　目前主要的節能措施包括：
　　1)嚴格控制產品水分，特別是進入細碎磨機水分，提高設備破碎效率。針對碳化硅產品特點，持續改進磨機設備。通過調整磨機磨環高度，主機分級器及配套風機風量、風壓參數，提高破碎效率，減少過粉碎。對破碎細粉進行氣力分級，提高成品率。通過上述措施，破碎成品率可以到達70%，產品小時產量可以從80kg提高到85kg。破碎綜合能耗可以下降到650kwh/t。
　　3)對破碎原理進行研發，總體破碎機構造，降低能耗。江蘇某企業通過吸收國外技術，研發出新型破碎設備，雖然在晶體形貌，粒度分布等方向還需進一步完善，但小時產量可達到135kg，設備裝機容量只要30kw，細碎工序噸產品能耗僅200kwh/t。同時該設備不需要大量壓縮空氣，公用設備能耗也會降低。
　　4)采用增加脫水工序，采用高效干燥設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備，進干燥設備的物料含水量由原來的20%下降到8%-10%，干燥能耗下降近一倍。主體干燥設備是散蒸干燥機，隧道式干燥窯。較以前采用的烘箱節能效果明顯。
　　近幾年，隨著微波技術的完善，應積極引用到行業內，同時對現有盤式干燥機的耐磨性進行改進，采用直接加熱方式替代目前干燥設備的間接加熱方式，提高干燥設備效率，能耗有望下降一半，噸產品能耗120kwh/t。
　　4.2 主要節水技術分析及應用
　　碳化硅微粉生產耗水量巨大，行業內經過不斷摸索，耗水量已下降到35t，但仍有改進空間。 主要節水技術包括：
　　1)在酸洗工序前增加濕式除鐵工序，降低細粉含鐵量，減少酸消
　　耗量，同時減少酸洗沖中次數。
　　2)采用酸洗廢水及溢流工序廢水分別處理工藝及技術，實現生產用水循使用。酸洗廢水和溢流廢水主要污染物包括鐵離子、鉭粉、碳化硅細粉、其他生產用添加劑。隨著膜處理技術及相關水處理技術的進步，完全可以實現生產用水循環使用。溢流工序廢水處理時，參照本流程，加大平流沉淀池面積，多介質過濾后增加細粉過濾器，超濾膜處理即可回用到生產線上。
　　通過上述流程處理，整個微粉生產用水量僅是制水廢水及循環使用蒸發和物料帶走水分，整個噸產品耗水量可以由30噸下降到8-10噸。節水效果明顯。
　　5 結語
　　伴隨著光伏行業的高速發展，綠碳化硅微粉生產規模的不斷擴大，綠碳化硅微粉生產中節能技術的應用日益受到重視。
　　采用最完善的節能措施，碳化硅微粉生產噸產品電耗從1285 kwh/t，下降到500 kwh/t左右，水耗從30t下降到8-10t。節能效果明顯。