在12500KVA三電極深埋式電弧爐工業硅生產線上礦熱爐硅氚電解池中實現核聚變可能性分析
2017-04-06 09:27:41 來源：上海廣濟硅材料有限公司/大悟硅光電工業園有限公司
我國工業硅生產廠普遍采用的上海廣濟硅材料有限公司自行設計制造的12500KVA三電極深埋式電弧爐，達到了安全生產、成本可控、生態環保、產銷兩旺的效果。截止2017年03月31日統計的數字顯示：2016年全球工業硅總產量為三百一十四萬噸，其中我國工業硅廠實現產量二百一十萬噸，大體上采用九江市矽門多晶硅成套設備制造有限公司生產制造的矽門牌礦熱爐成套設備。
我國工業硅廠采用的礦熱爐工作原理是：三根碳素電極深埋至電弧爐爐膛底部，通電加熱，電弧熔化硅石、無煙煤、石油焦等爐料后，液體單質硅水從爐膛底部出硅嘴自然液壓流出。其化學反應分子式為SiO2+C→Si+CO2↑。硅含量高于98%的一噸441標號的工業硅，理論電單耗:12800KW•h/t。
建于1973年的湖北省大悟縣鐵合金廠,主營441、553標號的工業硅以及75號硅鐵。2003年實際控制人彭達清華大學校友企業硅光電投資控股有限公司旗下的上海廣濟硅材料有限公司，全資收購了大悟縣鐵合金廠。上海廣濟硅材料有限公司博士后工作站與鄂爾多斯電力冶金集團股份有限公司技術合作，改造碳素電極。技術合作小組在國有企業大悟縣鐵合金廠引進的外商獨資企業湖北富佳龍硅業有限公司9600KVA礦熱爐上展開。由于采用了技術改造后的碳素電極，9600KVA礦熱爐日產穩產16噸441標號的工業硅，電單耗降低至：8700KW.h/t。2004年上海廣濟硅材料有限公司新增八千萬投資創建了大悟硅光電工業園有限公司。大悟硅光電工業園有限公司在開展冶金三步法生產太陽能電池用多晶硅材料科研的同時，科技下鄉精準扶貧前往新疆維吾爾自治區投資建設煤電硅一體化工業項目。十年間（2006年至2016年）在新疆新建了一百萬噸產能的工業硅廠，大體上采用12500KVA爐型，普遍使用了矽門牌商標。
2008年位于哈薩克斯坦境內的德資企業購買了九江市矽門多晶硅成套設備制造有限公司在前蘇聯頓涅茨克共和國境內貼牌生產制造的矽門牌成套煉硅設備12500KVA礦熱爐，合計兩臺套。12500KVA礦熱爐中配備的矽門牌碳素電極直徑:Φ 1050，爐膛深度:2700。點火起爐燒結成型的礦熱爐第一壁坩堝場，具有高溫、高壓、真空特征。
在預制碳素電極過程中，每根碳素電極中鑲嵌入一顆“硅氚球”。當碳素電極在爐膛底部第一壁坩堝中自行熔化后，坩堝中的液態碳與液態硅形成了碳硅混合液體。由于第一壁坩堝屬于真空高壓高溫密閉空間，液態碳硅瞬間形成液態碳化硅又立刻分解成液態碳液態硅。在液態碳化硅形成與分解交替過程中，加劇了電極自燃直至電極熔化殆盡，電極中的“硅氚球”就掉入了活躍的液態碳液態硅中，且參與混合液體反應。三根電極持續通電于電解池中的碳硅液體，也作用于硅氚球。硅氚球外殼熔化后，球體中的50：50液態氘液態氚與液態碳液態硅發生劇烈反應。最終液態氘與液態氚有可能被引爆成為液態氦，且可能產生了高能中子，或又可能實現了氫點燃，也說不定上升揮發了少許氫氣�？傊铀倭硕趸枧c碳的反應，二氧化碳向上揮發，硅往下沉淀。沉淀的液態硅，由于三根電極持續通電，與第一壁坩堝中的尚未反應的微量50:50液態氘液態氚，匯集形成了“硅氚碳氘電解池”中的受控電解反應。在礦熱爐“硅氚碳氘電解池”中，碳液體硅液體也連續引爆“硅氚球”外殼。“硅氚球”中的50:50液態氘液態氚有可能受控且持續穩定燃燒于第一壁坩堝內。50:50液態氘液態氚持續燃燒出現炸爐現象，炸爐增加了電弧放熱能量，縮短了煉硅時間，提高了出硅數量。每隔八小時出現一次炸爐高潮，三根電極一日合計有三個炸爐周期。12500KVA單爐441工業硅日產量從二十二噸增加到三十三噸。每噸441工業硅電單耗從理論上的一萬二千八百度電下降到實際生產過程中的八千七百度電。“硅氚球”碳素電極技術革新，降低了煉硅成本，節省了電力資源，產生了高額利潤，開創了全球煉硅新局面，也實現了彭達“讓綠化能源的光芒普照在一帶一路各國絲綢之路上”的偉大理想。
“硅氚球”球外殼是由上海廣濟硅材料有限公司博士后工作站在2004年燒結氮化硅粉體壓鑄成型的空心球體。大悟硅光電工業園有限公司在2005年完成壓注液態氘液態氚50:50，充實空心球且封裝成硅氚聚變電池產品。并申請了“矽門”牌商標，屬電池類。博士后流動站鄒學柏博士或許搶先申報了原創性專利。
從2005年至今（2017年03月31日），硅氚聚變電池產品在前蘇聯頓涅茨克共和國境內批量生產。矽門牌硅氚球碳素電極定點生產工廠為國企私有化后的、硅光電投資控股有限公司旗下的、前蘇聯馬達西奇飛機發動機廠葉片分廠、即網站MotorSich.com.ua所顯示的前蘇聯溢出資產重組的私人工廠。
矽門牌硅氚聚變電池產品銷售到前蘇聯各國，技術轉讓到美國各州。硅氚球碳素電極成套設備出口到歐盟各共國共同體。
作者：彭金火.彭達；扎莫塔耶娃.克麗斯季娜