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原材料本地化 新工藝路線:光纖預(yù)制棒產(chǎn)業(yè)突破口

摘要:隨著30年光產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,我國(guó)光纖預(yù)制棒產(chǎn)業(yè)取得了較大發(fā)展,但是,在生產(chǎn)效率、原創(chuàng)技術(shù)、制造成本等方面與國(guó)際領(lǐng)先水平還有很大差距。為此,我們約請(qǐng)業(yè)內(nèi)專家及企業(yè)代表從行業(yè)的角度審視國(guó)內(nèi)光纖預(yù)制棒產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,存在的瓶頸,并給出企業(yè)突破瓶頸的辦法,以期推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。

    隨著30年光產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,我國(guó)光纖預(yù)制棒產(chǎn)業(yè)取得了較大發(fā)展,但是,在生產(chǎn)效率、原創(chuàng)技術(shù)、制造成本等方面與國(guó)際領(lǐng)先水平還有很大差距。為此,我們約請(qǐng)業(yè)內(nèi)專家及企業(yè)代表從行業(yè)的角度審視國(guó)內(nèi)光纖預(yù)制棒產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,存在的瓶頸,并給出企業(yè)突破瓶頸的辦法,以期推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。

    如果不考慮人民幣升值因素,光纖預(yù)制棒未來(lái)價(jià)格走勢(shì)取決于國(guó)內(nèi)廠商是否能成功掌握低成本的預(yù)制棒生產(chǎn)技術(shù),這一點(diǎn)也給我們指出了光纖預(yù)制棒產(chǎn)業(yè)的突破方向。

    原材料本地化是降低生產(chǎn)成本主要因素

    目前,幾乎所有用外部氣相沉積工藝(OVD)、氣相軸向沉積工藝(VAD)制造光纖芯棒的生產(chǎn)廠家都用了SOOT(套管)外包層技術(shù)(如江蘇法爾勝、杭州富通)。由于SOOT外包層技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)有商品,許多用化學(xué)氣相沉積工藝(MCVD)制造芯棒的廠家也紛紛用SOOT代替了套管。長(zhǎng)飛用微波等離子體化學(xué)氣相沉積工藝(PCVD)/大套管真空拉絲(RodInCylinder,RIC),套筒(Cylinder)也是SOOT外包層技術(shù)生產(chǎn)的。即氣態(tài)鹵化物(SiCl4等)通過(guò)氫氧焰或甲烷焰進(jìn)行反應(yīng),生成大量的“粉末”,隨著棒體沿著燃燒器的來(lái)回運(yùn)動(dòng),而逐漸一層一層沉積在芯棒的外表面。SiCl4是外包層技術(shù)生產(chǎn)中的主要原材料,占制造光纖預(yù)制棒成本的30%左右,其次是H2(氫氣),O2(氧氣)和可以循環(huán)使用的HCl(氯化氫氣),Cl2(氯氣)反應(yīng)鏈。

    光纖用高純四氯化硅特性(SiCl4)在常溫、常壓下呈無(wú)色透明液體,具有極佳的流動(dòng)性。目前,通常使用改良的西門(mén)子法技術(shù)生產(chǎn),將三氯氫硅(SiHCl3)生產(chǎn)為多晶硅,生產(chǎn)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物SiCl4經(jīng)過(guò)二級(jí)精餾和全循環(huán)“充裝管閥系統(tǒng)”提純?yōu)楣饫w用的高純SiCl4。

    隨著太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)和集成電路的迅猛發(fā)展,多晶硅在我國(guó)發(fā)展很快,截至2008年3月全國(guó)共有16個(gè)省市自治區(qū)投資33個(gè)多晶硅建設(shè)項(xiàng)目,按這些項(xiàng)目計(jì)劃產(chǎn)能統(tǒng)計(jì),如果全部建成投產(chǎn)后,其產(chǎn)量為14.6萬(wàn)噸,筆者認(rèn)為其中只有極少數(shù)項(xiàng)目已經(jīng)投產(chǎn),如果我們?nèi)∑?0%計(jì)算的話,幾年后,實(shí)現(xiàn)1.5萬(wàn)噸多晶硅產(chǎn)量是可行的。根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示,生產(chǎn)1公斤多晶硅可產(chǎn)出8公斤四氯化硅(SiCl4)那么,每年有12萬(wàn)噸四氯化硅。當(dāng)然其中一部分四氯化硅在高溫,氫氣氣氛下能(銅催化)把四價(jià)硅還原為三價(jià)硅—三氯氫硅,那么,每年有數(shù)萬(wàn)噸以上四氯化硅可作為光纖生產(chǎn)用,這種粗料SiCl4經(jīng)過(guò)二級(jí)精餾嚴(yán)格提純,以除去有害的過(guò)渡金屬離子、含氫化合物和碳?xì)浠衔锏扔泻﹄s質(zhì)。

    還有一個(gè)值得借鑒的方法,德國(guó)德固薩公司是世界上專業(yè)生產(chǎn)SiCl4產(chǎn)品的企業(yè),光纖和半導(dǎo)體用四氯化硅產(chǎn)品的年生產(chǎn)能力達(dá)到15萬(wàn)噸。他們的工藝是利用在生產(chǎn)氣相白炭黑過(guò)程中產(chǎn)生的氯化氫氣體與硅粉反應(yīng),通過(guò)反應(yīng)溫度的控制生成85%SiCl4,15%的SiHCl3。生成的SiCl4一部分用于生產(chǎn)氣相白炭黑,另一部分經(jīng)提純后用于生產(chǎn)石英玻璃和作為光纖預(yù)制棒原料。生成的SiHCl3用于生產(chǎn)有機(jī)硅。生產(chǎn)氣相白炭黑和有機(jī)硅過(guò)程產(chǎn)生的HCl氣體又回到與硅粉反應(yīng)的工序中,形成整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的閉路循環(huán),既降低了生產(chǎn)成本又保護(hù)了生產(chǎn)環(huán)境。

    目前,我國(guó)主要有兩三家企業(yè)在進(jìn)口德國(guó)德固薩公司產(chǎn)品,數(shù)量在1000噸左右,隨著光纖市場(chǎng)的快速增長(zhǎng),以去年進(jìn)口970噸預(yù)制棒計(jì)算的話,如果采用德國(guó)的Heraeus公司的技術(shù)生產(chǎn)石英圓筒,采用長(zhǎng)飛RIC的規(guī)?;a(chǎn),估計(jì)需要15000噸—18000噸四氯化硅,大約耗費(fèi)幾千萬(wàn)美元以上。這里應(yīng)說(shuō)明一下:使用VAD或OVD工藝制造預(yù)制棒外包層,其SiCl4耗量大約要少10%以上。如果高純SiCl4全部本地化后并爭(zhēng)取幾年后是進(jìn)口價(jià)格的30%—50%,至少降低了安全儲(chǔ)運(yùn)和灌裝租用的費(fèi)用,作者認(rèn)為是可行的。

    氦氣回收和再利用亦很關(guān)鍵

    氦氣在光纖制造工藝中被廣泛應(yīng)用:在光纖預(yù)制棒沉積工藝中作為載氣,在預(yù)制棒脫水燒積工藝中用氦氣清除多孔體中的殘留雜質(zhì)(去氫);在光纖高速拉絲工藝中作熱轉(zhuǎn)移氣體等。由于氦氣在自然界中是稀有氣體,價(jià)格很高,最近幾年來(lái)又上漲了兩倍多,占制造光纖預(yù)制棒成本的25%以上。氦氣和高純SiCl4是預(yù)制棒成本的55%-60%。因此,想方設(shè)法通過(guò)氦氣的回收,再生系統(tǒng)的處理,重新投入使用,這可大大提高氦氣利用率,是降低預(yù)制棒成本。

    精彩觀點(diǎn)

    開(kāi)發(fā)新工藝新設(shè)備 促進(jìn)光棒產(chǎn)業(yè)發(fā)展

    朱君灝

    目前我國(guó)的光纖需求量?jī)H次于美國(guó),今后將是世界上需求最大的市場(chǎng),這為我國(guó)光纖及預(yù)制棒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大的空間。同時(shí),我們也看到,全世界光纖廠家的目光都注視著中國(guó)市場(chǎng),圍繞爭(zhēng)奪我國(guó)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)是不可避免的??紤]到當(dāng)前以及未來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),今后我國(guó)預(yù)制棒的發(fā)展特別要注意以下幾方面:

    第一,開(kāi)發(fā)節(jié)能降耗的預(yù)制棒新工藝、新設(shè)備。

    美國(guó)有關(guān)專家研究了預(yù)制棒工藝中的原材料和能源消耗問(wèn)題后指出:當(dāng)前的光纖預(yù)制棒工藝設(shè)計(jì)方面存在很多不理想的地方,諸如非連續(xù)操作,工時(shí)和原材料都有浪費(fèi),預(yù)制棒的棒頭棒尾也都很浪費(fèi)等。

    開(kāi)發(fā)高生產(chǎn)效率、低成本的預(yù)制棒技術(shù),開(kāi)發(fā)多組多燈頭大長(zhǎng)度SOOT沉積設(shè)備系統(tǒng),發(fā)展大直徑(150毫米—200毫米)或大長(zhǎng)度(大于2000毫米—棒棒相接法)光纖預(yù)制棒(可拉光纖2000公里—5000公里)技術(shù)已成為降低成本的有效方法,這種大預(yù)制棒可以減少多根預(yù)制棒的頭尾損耗,減少工藝運(yùn)輸和安裝等非必要生產(chǎn)工時(shí),增加連續(xù)生產(chǎn)時(shí)間,提高原材料利用率。這里應(yīng)特別指出,應(yīng)根據(jù)國(guó)情和企業(yè)現(xiàn)況發(fā)展,找出合理的高生產(chǎn)效率、低成本的預(yù)制棒生產(chǎn)技術(shù)工藝路線。

    第二,增強(qiáng)環(huán)保意識(shí),循環(huán)利用資源,強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。

    在國(guó)家支持和企業(yè)合作的基礎(chǔ)上,在發(fā)揮我國(guó)專利技術(shù)RIC條件下,為了最大限度降低預(yù)制棒成本,建立一個(gè)合成石英玻璃工廠,專業(yè)生產(chǎn)為光纖預(yù)制棒用的合成石英玻璃筒(管),類似于HERAEUS公司在德國(guó)東部萊比錫建立的合成石英玻璃廠。它是利用食鹽作為原料,電解氯、堿生產(chǎn)燒堿產(chǎn)生的副產(chǎn)品HCl與Si硅合成SiCl4,并與另一副產(chǎn)品H2+O2合成石英玻璃,再將其尾氣HCl與NaOH(氫氧化鈉)中和,合成食鹽,形成無(wú)廢棄物排放的綜合利用之典范,既節(jié)約了資源、能源,降低了生產(chǎn)成本,又達(dá)到環(huán)保的目的。此種工藝符合可持續(xù)發(fā)展的原則,根據(jù)作者的調(diào)查和經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為:實(shí)施這個(gè)項(xiàng)目的可行性很大,在資源、技術(shù)和人才等方面已經(jīng)基本具備條件。

    第三,國(guó)家支持,企業(yè)合作,再接再厲。

    近幾年我國(guó)在預(yù)制棒領(lǐng)域取得了一些進(jìn)步,但是,在生產(chǎn)效率、原創(chuàng)技術(shù)、制造成本等方面與國(guó)際領(lǐng)先水平還有很大差距,自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)有待進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā),預(yù)制棒設(shè)備、上游原材料還是薄弱環(huán)節(jié),市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力也很脆弱。希望國(guó)家有關(guān)部門(mén)繼續(xù)支持我國(guó)預(yù)制棒、光纖、原材料及相關(guān)技術(shù)/設(shè)備的研究攻關(guān),立足“中國(guó)制造,中國(guó)創(chuàng)造”的精神,建立中國(guó)光纖預(yù)制棒產(chǎn)業(yè),進(jìn)一步提升自主創(chuàng)新技術(shù),為光纖產(chǎn)業(yè)的做大做強(qiáng)提供必要的資金和政策支持。我們相信,隨著光纖到戶在全球范圍的大發(fā)展,長(zhǎng)途干線市場(chǎng)也必將很快復(fù)蘇,光纖年需求量將有大幅度增長(zhǎng),光纖及預(yù)制棒產(chǎn)業(yè)大有可為。

    相關(guān)鏈接

    我國(guó)光纖預(yù)制棒產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

    “十五”期間,國(guó)家大力支持光纖預(yù)制棒產(chǎn)業(yè)化技術(shù)發(fā)展,各企業(yè)在引進(jìn)的基礎(chǔ)上消化吸收、創(chuàng)新發(fā)展,形成了各具特色的“兩步法”預(yù)制棒工藝。如法爾勝開(kāi)發(fā)了MCVD+OVD和OVD+OVD技術(shù)及設(shè)備,并基本實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化;富通開(kāi)發(fā)了全合成外沉積(VAD+OVD)技術(shù)及設(shè)備,并實(shí)現(xiàn)了VAD芯棒產(chǎn)業(yè)化;長(zhǎng)飛開(kāi)發(fā)了PCVD+RIC技術(shù)及設(shè)備,實(shí)現(xiàn)PCVD芯棒產(chǎn)業(yè)化和RIC的規(guī)?;a(chǎn)能。

    目前我國(guó)的預(yù)制棒產(chǎn)能約相當(dāng)于2000萬(wàn)公里單模光纖。但是,我國(guó)仍然大量進(jìn)口光纖預(yù)制棒,據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):我國(guó)2007年進(jìn)口已經(jīng)達(dá)到970多噸,而全年預(yù)制棒總需求量1200噸左右,進(jìn)口比例達(dá)到80%,創(chuàng)歷史新高。這樣,長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的不利局面非但沒(méi)有改變,反而創(chuàng)歷史新高。1995年—2007年期間,我國(guó)國(guó)產(chǎn)光棒的份額一直徘徊在10%—25%/年水平線上。

    我們?cè)陬A(yù)制棒兩步法工藝制棒技術(shù)的發(fā)展中偏重了第一步——— 芯棒,它決定預(yù)制棒的質(zhì)量,它具有技術(shù)含量高,難度大,掌握周期長(zhǎng)的特點(diǎn)。而第二步—外包層技術(shù),是決定預(yù)制棒成本的要素,技術(shù)單一,大規(guī)模低成本生產(chǎn)是它的特征。因此,要用芯棒制造技術(shù)加上外包層技術(shù)才能全面說(shuō)明當(dāng)前光纖預(yù)制棒制造工藝的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)特征。

    現(xiàn)以PCVD+套管(RIT/RIC)預(yù)制棒技術(shù)為例,從工藝上看,PCVD/RIC技術(shù),比較優(yōu)越和簡(jiǎn)單,省下了兩步法工藝中的生產(chǎn)外套管(筒)的投資,但是,高純度沉積用石英管和全合成石英套管(筒)需要外購(gòu)或進(jìn)口,成本比較高。造成了制棒不如買(mǎi)棒的局面。

    光纖預(yù)制棒未來(lái)價(jià)格走勢(shì)取決于國(guó)內(nèi)廠商是否能成功掌握低成本的預(yù)制棒生產(chǎn)技術(shù),這一點(diǎn),給我們指出了光纖預(yù)制棒產(chǎn)業(yè)的突破方向。

 

內(nèi)容來(lái)自:中國(guó)電子報(bào)
本文地址:http://m.3xchallenge.com//Site/CN/News/2008/07/23/20080723065812616500.htm 轉(zhuǎn)載請(qǐng)保留文章出處
關(guān)鍵字: 光產(chǎn)業(yè) 光纖預(yù)制棒 原材料 光纖Hubb
文章標(biāo)題:原材料本地化 新工藝路線:光纖預(yù)制棒產(chǎn)業(yè)突破口
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