工业硅品种概述

期货日报

　　编者按

　　12月2日，证监会发布通知，同意广州期货交易所（以下简称广期所）开展工业硅期货及期权交易，这是我国上市的首个新能源金属品种。为提高市场各方对工业硅行业的了解，本报即日起连载“新能源金属——工业硅现货知识解读”，敬请关注。

　　工业硅简介

　　硅是地壳构成中第二丰富的元素，占地壳总质量的26.4%。在自然界中，硅极少以单质的形式存在，而是以复杂硅酸盐或二氧化硅的形态广泛存在于岩石、砂砾、尘土中。

　　工业硅（SiliconMetal），又名金属硅、结晶硅，是由硅石经碳质还原剂在矿热炉中还原所得。工业硅是生产有机硅、多晶硅最重要的原材料，同时是铸造铝合金、变形铝合金的重要原材料。

　　在物理性质方面，工业硅为固体形态时呈暗灰色，并具有金属光泽，质坚而脆（莫氏硬度7级，冲击韧性为0.02—0.04MPa），熔点1410℃，沸点3145℃，密度2300—2400kg/m3。工业硅导电率介于金属和非金属之间，通常被称为半金属。工业硅在650℃以下不具有导电性，此时可以用作绝缘材料；超过650℃产生导电性，随着温度升高其导电性不断提高。

　　在化学性质方面，工业硅在常温下化学性质不活泼，在高温下化学性质较活泼，在高温下能与氧、氯、卤族元素等多种元素结合成化合物。工业硅不溶于水和任何浓度的硝酸、盐酸，但能溶于碱液、硝酸或盐酸与氢氟酸的混合液中。

　　根据工业硅国家标准（GB/T2881-2014），工业硅按铁、铝、钙3种主要杂质含量的差异，分为Si5530、Si4410、Si4210、Si3303、Si2202等规格。工业硅的名义硅含量为100.0%减去杂质总和的余量，其余微量元素含量不影响牌号的划分。随着生产技术水平的进步，下游对工业硅的要求逐渐降低，市场上出现了一些低于国家标准的等外工业硅以及97硅。此外，近年来工业硅的回收体系逐渐完善，回收效率不断提高，工业硅磨粉、多晶硅以及硅片切片等环节所产生的废料，经中频炉回炉熔炼后得到再生硅，其名义硅含量在99.0%左右。

　　工业硅生产工艺

　　工业硅冶炼是以硅石（主要成分SiO2≥99.2%，通常形态为石英石或鹅卵石）、碳质还原剂（石油焦、洗精煤、木炭等）以及疏松剂（木片、木块、玉米(2815, -18.00, -0.64%)芯、松子球、椰子壳等），在矿热炉内连续进行电热化学反应而制造的。冶炼生产时，首先将生产所需炉料由原料处理系统送到矿热炉车间的料堆场，然后根据炉料配比，将称量准确的炉料由输送设备送达矿热炉车间的炉顶料仓或操作平台的贮料仓，并由炉口操作人员将炉料加入炉膛内。通电后，矿热炉内的电极会释放电火花进而熔化原料，经扒渣后注入锭模中铸成锭块，待硅锭冷却脱模后进行破碎、取样、化验、分级、包装、称量等步骤，最终入库。

　　工业硅用途

　　按照用途，工业硅可分为化学级和冶金级两大品类：化学级工业硅下游主要对应有机硅单体、多晶硅（作为半导体硅材料以及光伏产业基础材料）和三氯氢硅；冶金级工业硅主要用于铸造铝合金的添加物，变形铝合金及其他金属合金中也有少量添加。随着科学技术的发展，工业硅逐步应用于金属陶瓷、光导纤维、通信等领域，在部分高精尖产品中也有应用。

　　从有机硅产业链来看，工业硅的应用主要是与甲烷气体混合反应，生成有机硅单体，再加工成硅橡胶(13085, 160.00, 1.24%)、硅油、硅树脂来生产其余化工品的过程。有机硅产品拥有众多优良性能，被广泛应用在建筑、汽车、纺织、医疗、电子等各个领域。

　　从多晶硅产业链来看，工业硅的应用主要是通过化学反应提纯得到多晶硅，再经过一系列工序可加工成太阳能电池片或芯片。近年来，多晶硅产业链快速发展，主要应用于光伏发电和半导体领域。由于全球经济向低碳可再生能源转型已是大势所趋，世界各国对光伏产业的重视不断提高，未来多晶硅产业链将继续发展并不断壮大。

　　从合金产业链来看，工业硅的应用主要是作为添加物来提高金属流动性及韧性。目前以铝合金为主，包括铝硅合金、铝硅铜合金、铝硅镁合金等。这些合金具有成型性好、耐蚀性高的特点，常用作汽车、航天、船舶等零部件，特别是对于推动汽车产业发展起到了重要作用。

　　除了上述三大下游需求端外，工业硅同样应用于耐火材料、三氯氢硅、硅石墨负极等领域。