工業硅又稱金屬硅,是由硅石和碳質還原劑在礦熱爐內冶煉成的產品,生產流程分為選礦、材料石以及冶煉三大部分。近年來,我國為達碳中和、碳達峰的目標,可再生能源化轉型勢在必行,從而也帶動了大宗原料工業硅的市場規模。
工業硅冶煉成本中,電力成本占比最高,其次為還原劑,兩者合計占比65%,生產一噸工業硅需要3噸左右硅石、2噸左右還原劑,而隨著電極原料的價格大幅上漲,電機成本也成為了工業硅生產的第三大成本。近年來,主要生產省份陸續出臺對工業硅企業的政策限制,集中在限制新增產能和清退低效電爐。尤其全國各省地區陸續出臺限電政策,工業硅作為用電大戶,受此政策影響頗深。
冶煉工業硅與硅鐵相比,需要更高的爐溫,尤其生產硅含量大于95%以上的工業硅,液相線溫度在1410°C以上,需要在1800°C以上高溫冶煉,在冶煉過程中必須要控制較高的爐膛溫度。高溫環境下冶煉作業同樣也延伸出一些列問題,作業現場溫度極高,產生的煙氣污染嚴重。傷眼、灼燙、機械傷害、物體打擊、觸電等傷人事故時有發生。而由于工業硅冶煉所需的礦熱爐造價成本高,大多數小規模企業仍然使用半封閉式或敞開式的礦熱爐進行生產。因此作業環境危險惡劣、人工作業,勞動強度大、生命安全存在隱患等一系列問題始終存在于工業硅冶煉作業環節。
對于工業硅生產企業來說面臨的問題不止如此,危險繁重的體力勞動從業者數量急劇下降,新一代年輕人不愿意從事此類工作。出爐和搗爐環節等人工或半自動作業方式,威脅著作業工人的生命安全。顯而易見,勞動力成本的日趨上升,招工難也是企業面臨的一大難題。
隨著中國工業領域智能制造的發展,數字化工廠、無人車間的建設步伐加速,爐前機器人的應用也是必然趨勢。爐前作業機器人能充分發揮機器人精準化、柔性化、智能化的優勢,改變工業硅行業現有人工的生產方式,在提高作業安全性、降低勞動強度的同時,實現減員增效、降耗提產,提高工業硅生產企業智能化水平,達到本質化安全的目標。
工業硅出爐作業機器人系統等的應用,能夠將操作人員從爐前操作溫度高、體力消耗大、安全風險高的作業現狀中解放出來,顯著降低了工人的勞動強度及人工成本,提高了冶煉操作的效率和精準度,有效避免了人員接觸高溫、粉塵等職業病致害因素,降低了生產過程異常情況發生的風險。自動化升級完成后,大批減少現場作業人員,大大降低了人身傷亡事故的發生概率。
隨著生產技術的不斷成熟及出爐作業機器人系統在工業硅冶煉領域的應用,工業硅行業將實現高端裝備智能化、生產體系智能化,推動公司產業結構調整,堅持創新驅動發展,最終實現信息化和工業化的深度融合的智能生產工廠。