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二氧化硅(白炭黑)产业:中国工业发展的奋进征程

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二氧化硅(SiO₂),更为人熟知的名字是白炭黑。它并非单一物质,而是一系列无定形二氧化硅产品的统称,多通过合成方法制得。因在众多材料中即便添加量微小,却能显著改善产品的力学性能、流变性能等关键指标,故而被誉为“工业味精”。在中国,白炭黑(沉淀二氧化硅)作为高性能无机材料,历经了从进口依赖到自给自足、从低端扩张迈向高端转型的非凡发展历程。

发展历程:从蹒跚起步到全球领跑

早期起步(1950 - 1980)

国内白炭黑产业起步较晚,早期主要依赖进口。在起步与探索阶段,以沉淀法为主,且产能极低。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,但高端产品市场长期被德国赢创、日本东曹等国际企业牢牢垄断。

产能快速扩张(1990 - 2000)

这一时期,沉淀法产能大幅提升,实现了万吨级设备的国产化。与此同时,气相法也取得突破,自主开发出 500 吨级工艺技术,打破了国外长期的技术垄断,为产业发展注入了新动力。

规模化与产业化(2000 - 2010)

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,成功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 - 至今)

国内白炭黑产业进入高速发展期,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生产国。汇富纳米突破“卡脖子”技术,在高端领域取得重要进展。不过,沉淀法依然是主流工艺,占比达 76%,气相法因技术门槛高,占比相对较低。

市场格局与结构性矛盾

市场格局

  • 华东地区:以山东、江苏为代表,占据全国产能的 35%,聚集了确成股份等龙头企业,产业集群效应显著。
  • 华南地区:受益于新能源汽车及电子产业的蓬勃发展,高端产能增速领先,2023 年同比增长 18%,成为产业高端化发展的重要区域。
  • 西南地区:依托丰富的石英砂资源,以中低端产品生产为主,正积极承接产能转移,为产业发展提供新的空间。

结构性矛盾

  • 供需失衡:行业存在“低端产品供过于求,高端产品供不应求”的突出问题。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,仍需依赖进口或由外资企业主导市场。
  • 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,导致企业生产成本上升。气相法生产不仅能源和原材料成本较高,而且原材料四氯化硅的供应受多晶硅产业波动影响,进一步增加了企业的经营风险。
  • 市场竞争激烈:在技术门槛相对较低的沉淀法中低端领域,企业众多,价格竞争激烈,严重影响了企业的盈利能力。

未来趋势:创新驱动,绿色前行

技术升级与产品高端化

企业持续加大研发投入,全力攻克高端产品和技术难题。如超高比表面积气相二氧化硅、高效疏水改性技术等。汇富纳米计划建设 6000 吨/年食品医药级产品包装车间,有望实现国产医药级产品“零”的突破。同时,人工智能等新技术也被应用于生产工艺优化,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。河南海博瑞打造研产一体化模式,增强了企业的抗风险能力。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,是中国现代工业发展的生动写照。从最初面临技术封锁、艰难探索,到如今打破垄断、自主创新,背后是无数企业和科研人员数十年的坚守与拼搏。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,这条产业链之路必将越走越宽广,书写更加辉煌的篇章。

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