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二氧化硅(白炭黑)产业:中国从依赖进口到自主创新的发展之路

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你可能知道二氧化硅(SiO₂),它还有个常见的名字——白炭黑。实际上,白炭黑并非指单一物质,而是一系列无定形二氧化硅产品的统称,主要通过合成方法制备。它虽添加量小,却能显著改善材料的力学性能、流变性能等关键指标,因而被誉为“工业味精”。作为高性能无机材料,白炭黑(沉淀二氧化硅)在中国经历了从依赖进口到自给自足、从低端扩张到高端转型的非凡历程。

一、发展历程与现状

早期起步(1950 - 1980 年):艰难探索,进口依赖

国内白炭黑产业起步较晚,早期主要依赖进口。这一时期处于起步与探索阶段,以沉淀法生产为主,但产能极低。1958 年,广州人民化工厂建成国内第一套沉淀法二氧化硅工业化装置,然而高端产品市场长期被德国赢创、日本东曹等国际企业垄断。

产能快速扩张(1990 - 2000 年):技术突破,国产化起步

这一阶段沉淀法产能大幅提升,实现了万吨级设备的国产化。同时,气相法开始打破国际垄断,国内自主开发出 500 吨级气相法工艺技术,为产业发展奠定了基础。

规模化与产业化(2000 - 2010 年):应用拓展,产业崛起

沉淀法产能持续扩张,应用领域不断拓展,延伸至绿色轮胎等新兴领域。确成股份等沉淀法龙头企业崛起,推动产业规模迅速扩大。气相法方面,解决了副产物利用问题,原料拓展至多晶硅副产物四氯化硅,实现了资源的有效利用。

高质量、高增长阶段(2010 年至今):全球领先,技术突破

国内白炭黑产能从 203.6 万吨增至 277 万吨,产量从 135 万吨升至 175.21 万吨,中国成为全球最大的白炭黑生产国。汇富纳米突破“卡脖子”技术,为产业发展注入新动力。不过,沉淀法仍是主流工艺,占比达 76%,气相法因技术门槛高,占比较低。

二、市场格局与挑战

市场格局

  1. 华东地区(山东、江苏):该地区占全国产能的 35%,聚集了确成股份等龙头企业,产业集群效应明显。
  2. 华南地区:受益于新能源汽车及电子产业的快速发展,高端产能增速领先,2023 年同比增长 18%,成为产业增长的新引擎。
  3. 西南地区:依托丰富的石英砂资源,以生产中低端产品为主,正积极承接产业转移,寻求产业升级。

结构性矛盾

  1. 供需失衡:行业存在“低端产品供过于求,高端产品供不应求”的局面。高端高分散沉淀法二氧化硅以及部分特种气相二氧化硅(如超高纯度、特殊改性产品)仍依赖进口或由外资企业主导。
  2. 环保与成本压力:环保政策日益严格,对化工企业节能减排的要求不断提高,推高了生产成本。气相法生产所需的能源和原材料成本较高,且原材料四氯化硅的供应受多晶硅产业波动影响,增加了生产的不确定性。
  3. 市场竞争激烈:在技术门槛相对较低的沉淀法中低端领域,价格竞争激烈,企业利润空间受到挤压,影响了行业的整体盈利能力。

三、发展趋势与应对策略

技术升级与产品高端化

企业持续加大研发投入,攻克高端产品和技术难题。例如,研发超高比表面积气相二氧化硅、高效疏水改性技术,以及食品医药级产品。汇富纳米计划建设 6000 吨/年食品医药级产品包装车间,以实现国产医药级产品“零”的突破。同时,人工智能(AI)等新技术也被应用于优化生产工艺,如利用 AI 算法实时监测和调控火焰场温度,提升气相法产品的均匀性。

绿色与可持续发展

环保法规的倒逼促使产业更加注重绿色工艺和副产物综合利用。气相法生产有效地消纳了有机硅和多晶硅行业的副产物,实现了资源循环利用,推动了产业的可持续发展。

产业链协同与国际化

头部企业不再局限于单一制造环节,而是向上下游延伸,打造全产业链优势。例如,河南海博瑞打造研产一体化模式,增强企业的抗风险能力。同时,随着国产产品质量的提升和国际标准的参与制定(如汇富纳米主导制定了气相二氧化硅国际标准),中国企业在国际市场上赢得了更多话语权和市场份额。

回顾中国二氧化硅产业的“前世今生”,它从无到有、由弱变强的历程,正是中国现代工业发展的生动写照。从最初面临技术封锁和艰难探索,到如今打破垄断、实现自主创新,背后离不开无数企业和科研人员数十年的坚守与奋斗。

展望未来,随着新能源、新材料、电子信息等战略性新兴产业的蓬勃发展,对高性能二氧化硅的需求将持续增长。中国二氧化硅产业将继续砥砺前行,在这条充满机遇与挑战的产业链之路上不断开拓创新,创造更加辉煌的明天。

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