工业硅（又称金属硅、结晶硅）是以硅石（主要成分为SiO₂）和碳质还原剂（如焦炭、石油焦、木炭）为原料，在高温电弧炉中通过还原反应制得的高纯度硅产品，其名义硅含量≥98.7%
工业硅（又称金属硅、结晶硅）是以硅石（主要成分为SiO₂）和碳质还原剂（如焦炭、石油焦、木炭）为原料，在高温电弧炉中通过还原反应制得的高纯度硅产品，其名义硅含量≥98.7%，并含有铁、铝、钙等杂质元素，主成分硅含量通常≥98.7%，其余杂质主要为铁、铝、钙，具体含量根据牌号不同而有所差异，如下图所示:
工业硅的适用领域：
1. 光伏产业
工业硅是制造多晶硅的核心原料，用于生产太阳能电池片、芯片等光伏组件。
2. 有机硅行业
工业硅是生产有机硅化合物（如硅油、硅橡胶、硅树脂等）的基础原料。这些产品广泛应用于建筑材料、电子电器、日化纺织等领域
3. 合金制造
工业硅作为非铁基合金的添加剂，可显著提升铝合金、镁合金等材料的性能
4. 半导体与电子信息
高纯度工业硅（≥6N）是半导体芯片、集成电路的基材。通过真空精炼等技术提纯后，硅材料用于制造晶体管、传感器等电子元件，支撑5G通信、人工智能等产业发展。
工业硅的熔点是1410℃，颜色是暗灰色或深灰色，具有金属光泽，常温下为半导体，650℃以下不导电（可用作绝缘材料），超过650℃后导电性随温度升高而增强，高硬度与高熔点使其适用于耐火材料、合金添加剂等领域， 硅的熔炼工艺根据原料纯度、产品用途及技术路线可分为下面几种常用方法：
工艺类型 | 适用场景 | 纯度范围 | 能耗/成本特点 |
电热还原法 | 冶金级硅批量生产 | 98.7%-99.5% | 能耗高，成本低 |
西门子法 | 半导体级多晶硅 | ≥99.9999% | 电耗高，设备复杂 |
直拉法 | 单晶硅（光伏/芯片） | 99.9999% | 晶格缺陷少，成本适中 |
冶金法 | 太阳能级硅片 | 99.999% | 成本低，纯度略逊 |
这几种熔炼工艺的特点和适用领域如下表：
工艺 | 核心特点 | 典型产物 | 适用领域 |
电热还原法 | 成熟、规模化、能耗高 | 冶金级硅（Si553） | 铝合金、有机硅单体 |
波伦法 | 低碳、双炉协同、杂质控制强 | 微碳铬铁（C≤0.03%） | 特种不锈钢、精密合金 |
涡流热耦合法 | 低能耗、废渣循环利用 | 中高纯度硅（99.9%-99.99%） | 光伏硅片、半导体辅材 |
真空精炼法 | 超高纯度、定向凝固技术 | 半导体级硅（≥6N） | 集成电路、高效太阳能电池 |
这几种方法的缺点和改进方案是：
1.电热还原法
电热还原法（电弧炉法）的缺点是还原剂依赖木炭，且表皮含铁量高会导致杂质超标，能耗高，杂质控制难。这种时候我们可以用石油焦和洗精煤替代木炭用以替代还原剂，同时用采用膜式水冷壁余热锅炉+SCR脱硝技术解决能耗高的问题
2.波伦法（热兑法）
波伦法（热兑法）的缺点是双电炉协同难，硅利用率低，并且渣相分离不完全，终渣Cr₂O₃残留>3%，铬回收率低于90%。解决办法是采用高密度石墨电极，并且贫渣（Cr₂O₃<3%）返回电炉重新熔炼。
3.涡流热耦合法
涡流热耦合法的缺点是杂质分离效率低。解决办法是采用12-19kHz高频磁场提升涡流剪切力，可使杂质去除率提高至90%
4.真空精炼法
真空精炼法的缺点是设备成本高，提纯周期长，解决办法是用石英坩埚替代真空炉+等离子精炼设备，并且用等离子氧化精炼可将纯度达到6N-7N
