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三、白炭黑的分类
1、白炭黑按制造方法分类
2、白炭黑按用途分类
3、白炭黑的市场分类
四、白炭黑的主要应用
1、概述
白炭黑的用途十分广泛,可作为补强剂用于橡胶制品和轮胎,作为分散剂和载体广泛应用于医药、农药、固体消防材粹、涂料及油墨中,还可以用在农药、饲料等中作载体或流动助剂,在牙膏中用作摩擦剂和增稠剂,在涂料中作沉降剂和消光剂,在纸中作填充剂等。
气相法白炭黑也可作为一种多功能添加剂,广泛应用于电缆材料、胶粘剂、油漆、涂料、油墨和复印机墨粉、食品和化妆品中,可起到补强、增稠、抗结块、控制体系流变和触变等作用。
目前我国白炭黑品种仍停留在通用产品上,大多属于中低档产品,应用也基本停留在普通用途上,适用于绿色轮胎用的高分散品种、硅橡胶用的高透明产品、高档消光剂专用品种仍需进口,这些高附加值的产品代表白炭黑发展的重要方向。
2008年其应用于各领域比例如下图所示:
1、沉淀法白炭黑应用现状
1.1在橡胶工业中的应用
白炭黑用作补强剂,用量最大的是橡胶领域,其用量占总量的70%。
白炭黑能大幅提高胶料的物理性能,降低轮胎的滚动阻力,同时不损失其抗湿滑性能。
白炭黑填充的胶料与普通炭黑填充的胶料比较,滚动阻力可降低30%。
安徽确成硅化学有限公司副总经理毛善兵告诉记者,2009年,我国轮胎消耗的橡胶炭黑已经超过300万吨,但白炭黑仅占3.3%的份额,与美欧等国31%的比例水平相差甚远。
如果我国轮胎白炭黑消费比例达到发达国家水平,每年仅该领域需要的白炭黑就将超过110万吨。
近几年,出口轮胎占国内轮胎总产量40%的份额,如果所有出口轮胎都采用或部分采用白炭黑替代炭黑,每年增加的白炭黑用量就将超过20万吨。
据统计,近几年使用高分散性白炭黑的绿色轮胎保持着10%~20%的年增长率,而且越来越多的原配胎指标中开始指定加白炭黑。
固特异、锦湖、米其林等知名轮胎品牌都已推出低滚动阻力轮胎,分别配备在不同的车型上面。
由于欧洲对乘用胎的湿牵引性和滚动阻力的要求高,绿色轮胎在欧洲市场发展较快,而且欧盟已经规定新车原配胎必须采用绿色轮胎,因此欧洲是高分散沉淀法白炭黑使用比例最高的地区,目前欧洲绿色轮胎的普及率已达90%以上。
近年来,随着我国汽车工业和公路交通运输的快速发展,各类轮胎需求亦将快速发展。
我国全钢载重子午胎产量、白炭黑产量及需求量为列说明,相关情况见下表:
年份
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
全钢载重子午胎
(万条)
376
650
1100
1800
2800
3600
4600
5700
6500
7900
白炭黑产量
(万t)
21.9
36.5
43.2
46.1
52.2
60.2
63.5
70.2
75
82
白炭黑需求量
1.1
1.7
3.0
4.8
7.6
9.5
11.0
12.0
14.0
17.0
1.2在涂料行业中的应用
白炭黑折射指数为1.45-1.50,用于清漆中具有良好的光学性能。
国内涂料市场主要集中在基础设施建设和生产应用,其中工业涂料约占70%,建筑涂料市场约占30%。
近年来,随着住房建设的迅速发展,涂料特别是建筑涂料的市场需求有较快的发展。
2008年国内涂料总产量638万吨,同比增长7.64%。
从涂料行业发展来看,拉动内需政策中所包含的基建、道路投资等都将会成为涂料市场新的增长点。
白炭黑作为涂料的消光剂,其需求量也将有相应的发展。
1.3在牙膏中的应用
白炭黑是目前牙膏用摩擦剂的主要品种之一。
其具有比表面积大、吸附能力强、粒径均匀、性质稳定、无毒无害等特征,可作为较好的牙膏原料。
白炭黑在牙膏中应用时间不长,但已显示出多种功能,除作摩擦剂外,还可作缓蚀剂、增稠剂、触变剂。
中国牙膏产量2000年为36亿支,2005年为52亿支,2008年已达73.89亿支,总体呈增长趋势。
虽然白炭黑在牙膏中的应用时间不长,但因其具有比表面积大、吸附能力强、粒料均匀和无毒无害等特性,目前已成为牙膏用摩擦剂的主要品种之一,预计随着人民生活水平的提高,使用白炭黑为磨料的高档牙膏的消费比例将逐步提高。
2006年牙膏行业白炭黑使用量约0.8万吨,2010年预计约3.19万吨。
1.4农药和饲料的应用
中国是农药生产和使用大国,2001年原药产量69.6万吨,2006年产量达到97.53万吨。
今后发展趋势是高效低毒农药比重将继续扩大,因此预测产量不会有显著增加。
白炭黑主要用于粉剂型农药中做载体和抗结块剂,今后粉剂和可湿性粉剂、颗粒剂要向悬浮剂和水分散剂发展,因此今后5-10年农药行业对白炭黑的需求,将保持现有水平。
饲料行业随着我国禽畜饲养业进一步的发展,2006年全国饲料产量1.11亿吨,对白炭黑的需求趋于增加。
2006年农药饲料行业白炭黑需求量为5.6万吨,预计2010年该行业需求量可达8.51万吨。
2、气相法白炭黑应用现状
2.1硅橡胶等的补强剂
硅橡胶具有较好的耐高低温、隔热、绝缘、防潮、耐化学腐蚀、抗污染和生理惰性等性能,在航空、航天、国防工业、机械制造、建筑装饰、生物医学等领域具有不可替代的作用。
补强的硅橡胶,效果最好的是气相二氧化硅。
当添加气相二氧化硅之后其强度最高可提高40倍,屈服点模量可提高10倍左右,伸长率、蠕变性能也能得到十分显著的改善。
气相法白炭黑的小粒子效应还可提高橡胶的耐磨性能。
2006年我国硅橡胶总消费量达到34万t,其中高温硫化硅橡胶消费13万t;
室温硫化硅橡胶消费21万t。
2007~2011年我国硅橡胶消费量将以10.5%的速度增长,预计到2011年需求量将达到56万t。
根据中国化工信息中心的预测,2008年-2011年,我国高温硅橡胶需求将以15%左右速度增长。
因此所需的白炭黑也会相应增长。
2.2胶粘剂、密封剂、涂料、油漆和油墨的补强剂、助流剂
在胶粘剂和密封剂中,白炭黑主要作为补强剂和流动助剂,起到控制流变、防止沉降、防止流挂和补强作用。
此外还广泛应用于油漆、油墨及涂料领域,主要作为流变助剂、防沉剂、分散剂使用。
在液态体系中,白炭黑主要作为流变控制剂使用,其在基质中分散形成一个二氧化硅网络,在储存过程中可以有效防止颜料的沉降分层现象。
2.3树脂的补强剂
在塑料中添加白炭黑,可提高材料的强度、韧性、耐磨性、防水性和耐老化性,改善材料的加工性能及制品的外观。
含有3-5%白炭黑的不饱和聚酯树脂,其耐磨性提高l-2倍,拉伸强度提高1倍,抗冲击强度也大大提高。
五、白炭黑行业发展情况及问题
1、行业增长平稳
得益于轮胎制造业、硅橡胶产业、牙膏产业、涂料工业、新能源等领域的需求增长,预计未来5年我国沉淀法白炭黑(二氧化硅)的年均需求增长速度约为10%。
业内专家预计,未来几年白炭黑全球需求增速3%-5%。
2010年,全球白炭黑消费量将达到150万吨。
据美国纳驰咨询公司所做的市场研究报告称,到2015年白炭黑的需求量还会上升到210万t,需求增长的动力主要来自于轮胎工业。
届时中国白炭黑产量将达120万吨,即未来几年国内产量增速在8%左右。
来自弗里多尼亚集团的最新研究报告称,未来4年世界特种二氧化硅需求将以年均6.3%的速度增长,到2014年达到270万吨。
气相法白炭黑的增长速度将超过沉淀法白炭黑的增长速度。
近年来,随着我国国民经济的增长,白炭黑行业也一直处于快速发展之中。
2004年我国白炭黑产量为43.1万吨,,2009年产量75万吨,2010年产量达到86万吨。
2004-2009年复合增长在11.7%。
产量全球第一且是白炭黑净出口国。
2、我国白炭黑行业增长的主要原因
一方面,白炭黑广泛使用于轮胎、硅橡胶、农药、饲料、涂料等行业,近年来这些下游行业的快速发展,带动市场需求不断增长;
另一方面,随着科学技术进步,新产品、新品种的不断涌现,白炭黑产品所应用的领域不断拓宽,有制鞋系列、轮胎系列、硅橡胶补强用系列、密封胶用系列、牙膏用系列、消光剂用系列、农药专用系列、灭火剂填充剂系列、食品专用及医药载体用系列等品种。
绿色轮胎的发展和普及将大大提高白炭黑的需求,促进产业发展。
2009年,我国轮胎消耗的橡胶炭黑已经超过300万吨,但白炭黑仅占3.3%的份额,与美欧等国31%的比例水平相差甚远。
中国的白炭黑市场发展还有较大的潜力。
同时,国家调整出口退税(2009年开始调整,由零退税调整到退税9%),在很大程度上促进了中国白炭黑行业的出口。
3、白炭黑工业存在的问题。
首先是大而不强,主要表现在多数品种还属于中、低档产品,适用于绿色轮胎的高分散性白炭黑、牙膏用和某些非橡胶用白炭黑品种的质量与国外同类产品尚有一定差距,高档消光剂专用品种仍需进口。
国外白炭黑公司正在积极进入中国市场,我国气相法白炭黑产业面临着生存压力与挑战。
其次是低价竞争和低水平重复建设还比较普遍,产业集中度还不够高,也在一定程度上制约着行业发展。
随着我国汽车和轮胎工业的持续快速发展,沉淀法白炭黑的产能、产量和市场需求将继续增长,其中轮胎行业的需求将有较快增长。
但目前生产能力已大于需求、利润空间已经很小,不宜过多、过快地扩大生产能力,须注意投资风险。
六、白炭黑的市场需求
NOTCH公司对2010-2015年世界白炭黑的需求量预测见下表:
2008年全球气相法白炭黑的消耗量为11万吨,预计2012年消耗量为15万吨。
2008年我国气相法白炭黑消费量约2.3万吨,人均消费量约为18g。
美国、西欧和日本市场目前都已经饱和,同期的消费量分别约为4.7万吨、5.7万吨、1.9万吨,人均分别为157g、129g和146g。
问题:
1、中国多晶硅企业将副产135万~180万吨四氯化硅,平均3.5吨四氯化硅可生产1吨气相法白炭黑,如果全部利用的话可生产50万吨左右,远高于市场需求。
利用副产四氯化硅生产气相法白炭黑、正硅酸乙酯等产品的思路是好的,但必须考虑这些产品的市场容量以及未来赢利能力的问题。
2、假定2030年我们人均收入能和这些发达国家相当,而人均资源消费水平勉强提高到这些国家人均水平的40%,则可大致算出我们国家人均气相法白炭黑的消费上限应在60g左右,假定2030年我们国家的人口达到15亿,则可大致估算出我国的气相法白炭黑消费量会在20年后达到9万吨的阶段性极限值。
而我国已经投产的气相法白炭黑装置有3万多吨万吨左右,在2011年之前,几家传统企业已规划、建设中产能还有2万多吨,各地多晶硅企业为了消化四氯化硅自建或合作建设的小型装置等,预计在短期几年内产量就会达到需求的上限附近。
3、美国、日本、欧洲还有闲置的大约4万吨气象法白炭黑的生产能力,市场需求上来后,这些闲置的能力随时都可能开工生产。
4、由于目前气相法白炭黑的价格昂贵,远远高于沉淀法白炭黑,长远看,气相白炭黑市场容量有限,价格还有可能大幅下降。
七、白炭黑的供给情况
1、生产现状
目前世界上生产白炭黑的跨国公司主要有法国罗地亚、德国德固赛、德国迪高沙、美国邱博、美国卡博特、美国PPG公司等,其中罗地亚和德固赛公司是沉淀法白炭黑生产的领先企业(各具有35万t生产能力),卡博特和迪高沙公司是气相法白炭黑生产的领先企业。
目前全球白炭黑年生产能力超过130万吨。
目前国内直接从事沉淀法白炭黑生产的厂家约有59家,总生产能力为117.1万吨,预计今年产量在85.6万吨左右。
由于华东和中南地区是我国橡胶和制鞋工业集中地区,沉淀法白炭黑90%以上企业位于华东和中南地区,并集中在福建、山东、江苏、湖南4省。
气相法白炭黑生产厂家主要集中在江西、浙江、广东、辽宁等省。
我国已成为白炭黑的净出口国。
国内外白炭黑生产以传统沉淀法为主。
与沉淀法相比,气相法工艺复杂,设备投资大,原料来源受限且制造成本高,生产规模还比较小,其产量约占沉淀法白炭黑总产量的15%左右。
1.1沉淀法白炭黑生产现状
2010年全国从事沉淀法白炭黑行业的生产企业大约59家,总生产能力为117.1万吨,产量在85.6万吨左右。
2009年世界白炭黑的产能为237.5万吨。
国内外沉淀法白炭黑的主要生产方法是硅酸钠(即水玻璃)和酸(多数情况下用硫酸)发生化学反应生成二氧化硅沉淀物,再经过滤、打浆、干燥,形成产品,副产物是硫酸钠和水。
1.2气相法白炭黑生产现状
气相法白炭黑是四氯化硅或三氯一甲基硅烷在空气和氢气混合气流中经高温水解生成的一种无定型粉末,往往是球形颗粒。
气相法得到的产品纯度高,分散性好,粒子细而呈球形,表面羟基少,因而具有优异的补强性能,但此法工艺复杂、对设备要求高、能耗大、生产成本高。
气相法是目前发达国家工业化生产纳米级白炭黑的主要方法。
随着我国及亚洲经济的快速增长,出现了巨大市场需求空间,低生产成本的吸引力以及发达国家的环保压力使国外气相法白炭黑生产厂家开始向亚洲转移。
目前内资主要生产企业有:
浙江新吉新材料有限公司、广州吉必盛科技实业有限公司、沈阳化工股份有限公司、上海氯碱化工股份有限公司等,年总产能超过1.5万吨,产量超过8000吨。
外资企业主要有:
卡博特蓝星(江西、天津)化工有限公司,德山化工(浙江)有限公司等,年总产能超过2.1万吨t,产量超过1万吨。
外资企业仍占据国内气相法白炭黑市场的主导位置。
目前,具有气相法二氧化硅生产技术知识产权的国家仅有美国、德国、日本、乌克兰和中国5个国家。
2008年全球气相法二氧化硅生产能力为25万t/a,产量为20.84万t,与2000年相比,生产能力、产量均增长250%。
八、我国白炭黑近年来进出口情况
2010年1-6月,进口二氧化硅49328吨,金额1.08亿美元,出口二氧化硅187542吨,合计1.3亿美元。
2011年1-3月,二氧化硅的进口总量为21866.98吨,同比下降8.78%;
进口平均价格为2.55美元/千克,同比增长19.76%;
二氧化硅的出口总量为110143.8吨,同比上涨18.7%;
出口平均价格为0.91美元/千克,同比增长41.3%。
2009年我国白炭黑出口退税由零提高为9%,带动白炭黑出口数量大幅上升。
从产品结构来看,我国进口的大多是高价高端的白炭黑产品,出口大多是低价低端产品。
出口和进口的差距也越来越大。
九、白炭黑最近的行业动态
2010年10月20日,罗地亚集团精细化工添加剂(青岛)有限公司高性能白炭黑(沉淀法)工厂揭幕。
该项目投资5000万欧元,设计年产能为7.2万吨。
2010年9月29日,由卡博特蓝星化工(江西)有限公司斥资4300万美元打造的世界级气相二氧化硅增资扩产项目在九江市星火工业园动工。
该项目第一阶段扩产预计2011年下半年完成,将使卡博特蓝星公司气相二氧化硅生产能力从0.5万吨/年提高到1.5万吨/年;
第二阶段将使总产能提高到2万吨/年(全球最大)。
2010年10月动工的瓦克化学股份有限公司与道康宁公司的张家港气相二氧化硅工厂二期工程,正在紧锣密鼓地进行,预计2011年完工。
双方新建气相二氧化硅工厂的总投资额达数千万欧元。
2009年,年产1万吨气相白炭黑项目落户万州。
2009年,美国邱博工程材料公司近日宣布其投资3900万美元在山东青岛经济技术开发区新建的年产4万吨沉淀法白炭黑工厂竣工投产。
2010年,吉必盛与赛维共建国内最大气相法白炭黑基地。
2009年,德山化工二期5000t/a白炭黑项目开始建设日本德山化工再投资2.99亿美元扩大在中国的白炭黑产能,计划2009年秋季竣工。
由德山化工(浙江)100%出资。
一期的0.5万吨/年已于2007年11月份投产;
二期0.5万吨/年建成后,整个基地的生产规模为1万吨/年。
2011年,瓦克-道康宁张家港气相法白炭黑工厂二期工程竣工。
投资总计将达5000万欧元。
该厂硅氧烷和气相法白炭黑(包括白炭黑工厂二期工程)的设计总年产能力可达21万t。
龙星化工2011年5月20日公告,将分多期在冀建设六条高分散白炭黑生产线,总规模可达到年产21万吨。
目前,公司董事会已决定投资2.2亿元建设该项目的第一期年产3.5万吨高分散白炭黑项目。
2011年唐山新建6000t气相白炭黑项目。
据韩国OCI公司网站报道,韩国OCI公司与河北唐山三孚硅业公司合资兴建年产6000吨气相白炭黑项目近日在唐山签约。
该项目预计20个月内建成投产。
2009年,美国休伯(Huber)工程材料公司宣布,其投资3900万美元在山东青岛经济技术开发区新建的年产4万吨的沉淀法白炭黑工厂已经竣工。
2010年,赢创工业集团高层最近表示,计划在未来4年内大幅提高其沉淀法白炭黑产能,将逐步对现有生产基地产能进行扩大,到2014年使产能提高25%。
集团将投入数千万欧元扩大其在亚洲和欧洲的白炭黑产能。
目前,赢创工业集团在全球8个国家建有10个沉淀法白炭黑生产基地。
2010年我国沉淀法白炭黑在建项目的总年生产能力约28万吨,大多数在20102011年建成投产。
十、内蒙多晶硅企业
内蒙古多晶硅企业及产能情况(吨)
名称
地点
产能
投产情况
后期计划
预计投产时间
1500
2010年6月
3000
2011年6月
已投产
正在推进
2010年10月
预计年底建成
7000
区
30000
2013年底
开发区
6000
2011年8月公告
乌旗
2011年5月试产
2000
2012年底
古勒市
合计
15000
51000