什么是工业硅？工业硅的分类有哪些？

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1.什么是工业硅？

工业硅，又称金属硅，是由硅石（SiO2）经碳质还原剂（石油焦、洗精煤、木炭等）在 矿热炉中还原所得，硅含量不小于 98.7%。工业硅是生产有机硅、多晶硅的最重要原料，也 是铸造铝合金、变形铝合金中的原料。

工业硅呈暗灰色、具有金属光泽，虽貌似金属，但化学反应中更多显示非金属性质，导 电率介于金属和非金属之间，通常被称为半金属，即半导体属性。硅在 650℃以下不导电， 可作绝缘材料；超过 650℃开始导电，随温度升高导电性不断提高。硅熔点 1683℃，沸点 2628℃，密度 2330 kg/m³。

中国有色金属工业协会统计，金属硅的产量在有色金属产品序列中排在铝、铜、锌、铅 之后，是我国第五大有色金属品种。有色金属工业协会数据显示，2021 年，我国工业硅产 量 261 万吨，当年同比增长 24.3%。

2.工业硅的分类

1）国家标准： 工业硅是由硅石经碳质还原剂在矿热炉中还原所得，冶炼过程实际是对硅单质的提纯。 不同企业生产出的工业硅仅在硅含量的高低、杂质含量、以及粒度大小上有所区别。中国工 业硅产品标准明确，根据国家标准（GB/T 2881-2014），工业硅以硅含量及 3 种主要杂 质铁、铝、钙含量的不同，分为 5530#、4410#、4210#、3303#、2202#等规格；该标 准主要用于配置合金、制取多晶硅和生产有机硅等。

2）终端用途： 按照终端用途，工业硅可分为冶金级、化学级两大品类。冶金级以铸造铝合金为主，变 形铝合金及其他金属合金中也有少量添加，加入工业硅的目的是提高金属流动性及韧性。化 学级主要运用在硅基新材料方向，即有机硅（硅基材料替代碳基材料）、多晶硅（硅基材料 生产能源）领域。

冶金级硅主要考虑的是工业硅中铁、钙元素的杂质含量，并以钙为关键。其中，ADC12 牌号的典型再生铸造铝合金，主要使用 553#工业硅和等外硅。A356.2 牌号原生铸造铝合 金，主要使用 441#、3303#工业硅。而变形铝合金则对工业硅中磷等元素有所要求，通常使用杂质含量更少的 2502#、2202#工业硅。

化学级硅用于生产有机硅和多晶硅。其中，有机硅主要使用 421#、411#、521#等牌号 的工业硅，相比铝合金，对铝元素的含量要求更高，通常在 0.2%以下。有机硅不仅要求铁、 铝、钙的含量，还会要求钛、磷、硼等微量元素的含量；而多晶硅生产相当于对硅进行提纯， 对工业硅的牌号没有严格要求，对一些微量元素有要求，比如影响光电转换效率的硼以及碳 等。市场更感兴趣的多晶硅，目前以消费 421#工业硅为主，521#、441#、553#以及硅含 量在 99%左右的 99 硅也有广泛使用。随着生产工艺的进步和成本控制的需要，部分冶金 级工业硅逐渐成为多晶硅产业的主流消费规格。

3）等外工业硅与再生硅 在工业硅供应上，随着下游技术水平的进步，市场对工业硅品味的要求逐渐降低，出现 了国标以外的等外工业硅，如 97 硅、再生硅。其中，作为低端市场的替代品，97 硅又称等 外硅，是由硅石和兰炭在电热炉内冶炼成的产品，其主成分硅含量要比金属硅低一些，在 98％ 左右，其余杂质包括铁、铝、钙等元素，主要用途为非铁基合金的添加剂，也可以替代金属 硅使用，如再生铝合金领域。铁合金在线样本统计，2022 年 3 月全国 97 硅工厂 51 台矿 热炉正常开工 40 台，单月产量约 25650 吨，占比约为该机构月度金属硅产量的 9.22%。

随着光伏行业的发展、多晶硅新增产能的投放，近年来工业硅的回收体系也在逐渐完善， 作为废料回收产品，再生硅的产量逐步增加。再生硅，是工业硅磨粉、多晶硅以及硅片切片 等环节所产生的废料经过中频炉回炉熔炼后所得，其名义硅含量在 99%左右。 SMM 数据显示，2021 年我国工业硅产量为 317 万吨，其中 97 硅产量 18 万吨，再 生硅产量 8.5 万吨，分别占 5.7%、2.7%。

不过，需要注意，97 硅在冶炼过程中粒度过大，存在成渣量多、出炉困难、硅回收率降 低、能耗增大以及炉底上涨等各种问题，影响 97 硅的产品质量、持续生产。而再生硅在目 前工业硅的供应中占比较小，主要来自下游生产的再回收环节，部分产量也直接纳入金属硅。 现阶段，供应量统计主要围绕符合国家标准的各牌号的工业硅产量。