迎接硅材料产业“绿色”时代
□ 中国硅材料信息研究中心 甘棠
硅是地壳中除氧之外储量最大的元素，比碳储量高1000倍左右，可以说取之不尽、用之不竭，其化学性质
则与碳相似，技术基础相对成熟。目前世界硅材料产业市场价值已经超过400亿美元，中国硅材料市场价值已超
过世界总体市场规模的1/3，并贡献了世界硅材料产业发展所需的2/3的金属硅原料。但与国外相比，我国企业
在平均规模、生产成本和市场话语权方面都有明显差距。10月11～13日，由中国化工信息中心主办、硅材料信
息中心承办的“2011绿色硅材料产业大会”上，中国化工信息中心主任付旭指出，硅产业前景无限，这是由硅产
业自身的资源优势和性能优势所决定的。当前，材料制备过程中环境成本过高是制约硅产业发展的最主要因素，
行业应认清自身的使命与责任，团结一致，严格遵守各国法律法规，充分利用科技创新手段，尽快降低行业总体
的能耗、物耗，并提高行业安全及环境管理水平，做好副产物处理和替代工艺的开发，以充分的准备迎接行业未
来的蓬勃发展。
副产物处理技术必须跟上
随着我国多晶硅总产量的逐年增长，其副产物四氯化硅的安全和环保问题日益突出，如何安全处理四氯化硅
已成为关系到多晶硅产业能否健康发展的关键问题。2011年初，环保部公布了《2011全国污染防治工作要点》，
多晶硅与铅锌、含铅酸电池一道被列入重金属污染准入的重点范畴；2011年3月，三部委联合出台的《多晶硅行
业准入条件》中，对上马多晶硅项目提出了环保标准，并要求“对产生的四氯化硅等危险废物，应严格执行危险
废物相关管理规定。”每生产1kg多晶硅会产生10～15kg四氯化硅，千吨级的多晶硅企业年副产四氯化硅将达到
万吨以上。如果将这些四氯化硅简单水解处理或排放，将会对环境保护造成巨大的破坏。同时，大大增加了原料
硅粉和液氯的消耗，使生产成本增加。
多晶硅副产物处理的现有技术为高温氢化和低温氢化，但这些技术都无法实现彻底的闭式循环。虽然如此，
在工艺经济最优的前提下，尽可能将四氯化硅氢化回用作为多晶硅生产的原料，仍是首选工艺。在此基础上，将
不能氢化的四氯化硅生产气相白碳黑、有机硅中间体等精细化工产品，根据市场环境的变化，调节氢化和制备下
游产品的四氯化硅比例，是企业降低成本、提高效益最为有利的选择。如瓦克、德山等企业将四氯化硅作为生产
气相白炭黑的原料，瓦克公司研发的应用于各个领域的白炭黑产品型号有上百种，目前公司销售收入的将近1/3
由非多晶硅业务创造。
对有机硅生产中副产物的治理也是影响企业当前经营的一个关键因素。随着单体产能的过剩，如果不对副产
物一甲基硅烷和三甲基硅烷等进行综合利用以提高收益，单体企业的经营将陷入亏损，同时面临极大的环保压力。
目前，我国采用有机硅副产物制备气相白碳黑、医药中间体和硅树脂的工业化已经取得了成果，但对副产物歧化
及浆渣处理的工艺技术仍有待进一步推广，这是有机硅单体工业面临的最紧迫课题之一。可喜的是，随着白炭黑
生产技术的不断创新与发展，我国相继掌握了白炭黑生产的核心技术，包括闭式炉水冷、管道加氢还原、尾气布
袋过滤、连续化脱酸和连续化表面处理技术等，这为多晶硅副产物实现综合利用、闭式循环创造了有利条件。
综合能耗必须降低
硅材料得到政府和社会扶持的一大重要原因在于其“低碳”的特性，但限于目前技术条件，硅材料源头金
属硅乃至有机硅和多晶硅的制备都存在大量消耗能源的问题，间接造成温室气体排放，引起了社会和政府的质疑，
阻碍了行业的发展。与国外相比，这一问题在我国更为突出，我国金属硅、有机硅、多晶硅三大行业都存在能耗
偏高、排放严重的问题，据初步统计，我国三大硅产品的产量约占世界总量的1/3，但是碳排放约全球的一半（有
机硅和多晶硅按照能耗折算），其中金属硅单吨电耗高出国外平均水平2000kW·h以上，还原剂、电极等原材料
用量偏高，化学级硅生产尚未形成规模。现在国内多晶硅新建项目仍依赖引进国外技术，现有建成装置还原电耗
水平高出国外一半以上，硅烷法、流化床工艺等只有极少数企业或科研单位在开展新一代生产技术的研发。有机
硅单体生产能耗较国外先进水平约高20%。
近几年，通过政策手段和经济手段，国家也从炉型、电耗指标和电价等方面给予有机硅行业严格管制。金属
硅正在逐渐淘汰，目前，金属硅行业已经基本淘汰6300kVA以下炉型，25000kVA以上大型炉型在大中型企业得到
广泛采用，吨单位电耗显著降低；多晶硅36对棒还原炉在新建装置被采用，对原有工艺的创新改进也取得了显
著成果，还原条件控制取得了显著改进和突破，能耗显著降低；设备国产化率显著提高，48对棒国产设备成功使
用，江苏双良、上海森松等大型设备企业成长为行业技术进步的重要推动力。
国家应出台产业扶持政策
硅材料与稀土材料、氟材料等受到国家高度重视的资源性产品相比，其资源特性不算太强，但应用范围巨大，
产业关联度极高，尤其是硅材料直接影响着光伏发电的应用和光伏电站建设的成本。应该在有关产业政策和发展
规划的制定中作为独立的重要门类加以考虑并给予扶持。目前国家和部分地区陆续出台了一些推进光伏发电领域
发展的政策，但是给硅材料产业发展的政策支持却远远不够，使得现有政策体系不够协调。
我国硅材料产业体系涉及产业领域较多，如冶金、有色金属、化工、电子、军工等，长期以来各产业间各自
封闭，产业之间分割严重，使行业间的内在链接断裂。特别是我们在产业政策制订、基础科研、原料及产品供需
统筹等方面往往着眼于单一产业，而忽视了从全行业进行科学统筹考虑。相关行业组织包括有色金属工业协会、
有机氟硅材料工业协会、电子材料工业协会、可再生能源学会等，在推动产业发展的工作中，大都从自己的归属
工作范围考虑，使行业组织之间缺少必要的联系。这些都在一定程度上影响了国家相关产业政策的统揽性、连贯
性和科学性。我国至今仍没有出现大型一体化生产企业与现有条块分割的行业管理体制不无关系。建议由工信部、
发改委、能源局、商务部、科技部等有关部门，吸收各行业协会，建立一个涵盖硅材料生产、加工、应用的行业
协调机制，加强各个部门在政策制定等方面的有机协调，使政策更科学，执行更高效、效果更突出。建议从长远
角度出发，制定科学、可行、有针对性和指导意义的行业整体发展规划，并采取行之有效的调节手段。