我国气相法白炭黑产业发展趋势与市场预测

王跃林吴利民(广州吉必盛科技实业有限公司，广州510450)

气相法白炭黑是硅的卤化物(主要是四氯化硅和甲基三氯硅烷)在氢氧火焰中高温水解生成的纳米级白色粉末，学名叫气相二氧化硅或气溶胶二氧化硅，是重要的补强填料和多功能的添加剂，广泛应用于硅橡胶、橡胶、塑料、涂料、油墨、医药、造纸、食品、化妆品、化学机械抛光等行业，可起到补强、增稠、触变、消光等作用，它是一种在世界范围内真正工业化的纳米材料。

一、气相法白炭黑的产业现状

气相法白炭黑在国外已有60多年的生产历史。美、德、日等国经过多年的开发与研究，已大量生产和销售气相法白炭黑。2005年国外气相法白炭黑总生产能力为21万吨/年左右。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。2005年德国德固赛公司于泰国建成了3000t/a的气相法白炭黑生产装置，主要是为原通用电气-信越有机硅项目配套。面对中国气相法白炭黑市场巨大的发展潜力，国外气相法白炭黑生产厂家不仅将大量的产品出口到我国市场，同时开始在我国建设大型生产装置，并考虑增加了在中国的投资，以强化和扩大在中国的业务。美国卡博特公司和中国蓝星(集团)总公司签订协议，双方投资约3000万美元建设中国最大世界一流的气相二氧化硅生产厂——卡博特蓝星(江西)化工有限公司，总体规模4600吨/年，已于2006年投产。美国道康宁公司与德国瓦克化学股份有限公司宣布计划在亚洲地区成立合营公司，生产有机硅原材料及气相法白炭黑，该计划必定成为亚洲地区领先的有机硅中间体原材料及白炭黑综合实施生产项目。气相法白炭黑生产规模5000吨/年，该项目已经完成建设，计划于2008年试生产。日本德山公司投资4990万美元在浙江嘉善港建设5000吨/年气相法白炭黑生产装置，2005年开始建设，已于2007年正式投产。

我国从20世纪60年代开始小规模生产气相法白炭黑，目前国内有沈阳化工股份有限公司、上海氯碱化工股份有限公司和广州吉必盛科技实业有限公司的合资企业-吉林双吉化工新材料有限公司和开化新吉新材料有限公司生产气相法白炭黑。其中沈阳化工股份有限公司的生产能力为1000吨/年，上海氯碱化工股份有限公司为100吨/年，广州吉必盛科技实业有限公司为2800吨/年，另外还有疏水型气相法白炭黑产能500吨。

2007年我国气相法白炭黑的生产装置已经达到13500吨/年的产能，其中国内企业产能将占29%。2007年国内气相法白炭黑装置产能情况详见表1。

国外气相法白炭黑公司将生产装置有计划地移至我国，力图更有效地控制我国市场，凭借其雄厚的技术经济实力对我国进行生产技术封锁、市场和原材料垄断。我国气相法白炭黑市场发展环境极为严峻，产业面临巨大的生存压力与挑战。我国经过半个世纪的科研攻关，气相法白炭黑产业发展至今来之不易，大力发展和有效保护国内气相法白炭黑产业已刻不容缓。面对严峻的市场环境，国内生产企业如果在相对较短的时间内不能奋起直追，扩大生产规模，国内相关行业不支持，白炭黑行业将保持国外公司高度垄断的局面，直接影响有机硅单体和多晶硅行业的发展，并会影响到国防工业和国家安全。

国内外白炭黑公司在开发和应用气相法白炭黑技术的同时，十分注重知识产权保护工作，申报了一系列专利发明专利。国外公司在国内最早申报发明专利，但国内企业面对外资的挑战，并不气馁，强化了发明专利申请工作，特别值得一提的是广州吉必盛公司，该公司是最晚进入白炭黑行业，但已经申报的与白炭黑有关的发明和实用新型专利总计有11项，其中已经获得授权的发明专利有8项，远远超过国内外其他企业，在知识产权保护方面走在前列。

二、气相法白炭黑国内市场分析与预测

国内气相法白炭黑以前主要用于军工领域，在上世纪90年代开始大量用于民用工业，如硅橡胶、聚酯、密封胶、涂料、油墨等领域。

关于气相法白炭黑的国内市场消费量，官方无统计数据公布，业内人士看法不一，但基本观点是一致的，都认可随着近年来国内有机硅工业的飞速发展，气相法白炭黑的用量在大幅增长(见表2)。

气相法白炭黑主要应用在室温硫化硅橡胶(RTV)和热硫化硅橡胶(HTV)领域，在后者中添加量高达40份，它在硅橡胶领域的使用量大概占了其总产量的60%，因而硅橡胶使用的广度和深度将直接影响气相法白炭黑的市场需求。我国硅橡胶的大规模应用已经起步，有巨大的市场潜力。我国硅橡胶的市场多集中于广东、江苏、浙江一带，目前大约占据了全国市场的85%。

近几年我国的气相法白炭黑市场保持高速增长，气相法白炭黑的净进口量增长率连续7年超过20%(见表3);2007年进口量达到12318吨。据不完全统计，目前我国气相法白炭黑的需求量已超过20000吨/年，年均增长率高达32%(见表4)。

三、多晶硅快速发展对气相法白炭黑提供的机遇

随着传统非再生能源石油，天然气，煤等的大量使用带来的严重温室效应，加上长期过渡开采已经引发的资源枯竭，全球已经开始担忧能源安全问题，使得原油的价格在近几年特别是2007年以翻番的速度上升，所引发的问题已经超过石油危机年代，图1列出了近十年来原油期货价格变化情况，在2007年有几个交易日突破了100美元/桶，而在2008年已经稳定在100美元/桶以上，3月盘中甚至突破了110美元/桶，对世界经济健康发展构成严重威胁!可再生能源在此种背景下得到了前所未有的重视，其中风能和太阳能利用技术最为成熟，而风能由于受到地理环境的限制使用面有限，多晶硅光伏太阳能技术则受到发达国家和主要发展中国家的高度重视和大力推广，其中多晶硅又是光伏太阳能产业的基石。全世界目前主要有14家企业从事多晶硅材料的开发生产，行业由于技术门槛和投资强度大而形成高度集中的局面，虽然有改良西门子法，冶金法、硅烷法等近十种工艺技术生产高纯度多晶硅，但改良西门子法占据了绝对主导地位。

国内的多晶硅产业起步于上世纪六十年代，以峨嵋半导体材料厂为代表，主要为军工行业服务，一个企业的年产量不超过50吨。直到本世纪初，我国开始重视高纯度多晶硅材料的大批量生产线的建设，以2002年成立的四川新光硅业公司为标志，但其建设速度十分缓慢，2007年才开始进入批量生产。而随着国内光伏产业的快速发展和发达国家由于十分优惠的补贴政策的实现，多晶硅光伏产品的需求量呈现几何级增长的局面，大大刺激了高纯度多晶硅的需求，使得其价格在一年内上涨了近十倍，此种不正常的价格上涨导致了国内众多大型多晶硅项目的上马，在未来2-3年内国内的多晶硅产能和产量将成几何级增长的态势，我国很快将成为全球多晶硅生产大国。而随着一批多晶硅大型项目的投产，必然导致多晶硅价格的大幅下降，对降低光伏太阳能终端产品的价格，使得多晶硅光伏太阳能发电的成本大幅度下降成为可能，反过来又促进多晶硅的进一步发展，可以说目前已经是多晶硅及其光伏太阳能产业发展的黄金时期。

然而，根据改良西门子法的工艺技术路线，在大幅提高多晶硅产能的同时，必然导致其还原反应中的副产物四氯化硅的消化成为行业发展的瓶颈。目前国内多晶硅工艺技术控制水平最好的企业，每吨多晶硅将产生10吨左右的副产物四氯化硅，控制水平差的甚至达到了20吨，按照已有的在建和拟建项目，2010年我国的多晶硅总产能将突破10kt/a的水平，意味着至少有100kt/a的四氯化硅必须进行消化。四氯化硅作为一种高度危险的化学品，不能用普通的方法进行处理。传统方法是将四氯化硅提纯，然后跟无水乙醇(或甲醇)利用酯化反应，在常温常压下制备硅酸乙酯(或硅酸甲酯)，但用量十分有限，而且有些还存在分离等困难，不能完全利用。利用多晶硅工业副产物四氯化硅为原料生产气相二氧化硅是一个具有经济和环保双重效益的工艺技术，既解决了束缚多晶硅工业发展的瓶颈问题，降低多晶硅生产成本，达到多晶硅生产节能减排、洁净环保、循环利用的目的，进一步提高我国多晶硅生产企业的技术水平和市场竞争力，从而促进我国多晶硅工业快速健康发展;又可以给气相二氧化硅行业提供大量原料，从而促进我国气相二氧化硅行业的发展，进而推动我国的太阳能及其它高技术和新材料领域的健康发展。这种资源的整合与循环利用，促进彼此的发展，形成一个资源互补，互相利用，共同发展的产业链，社会效益、经济效益十分显著，是目前解决多晶硅工业瓶颈的最佳途径。

四、气相法白炭黑将促进我国有机硅工业可持续发展

随着石油及天然气等非再生能源价格彪升，石油基聚合物产品的价格不可避免大幅上涨，对合成材料产业不能不说是严峻挑战。硅橡胶原材料同石油的关联度不大，其性能优于多种合成材料，长期以来因为价格太高，人们只将其作为特种合成材料使用。但随着我国十几套大型有机硅单体装置的投产，硅橡胶的基本原材料硅氧烷的价格还将有一定的下降空间，使得硅橡胶的成本还要降低，目前已经比三元乙丙胶价格要低，根据预测将可能还要低过天然橡胶等大宗普通橡胶，其结果是硅橡胶将以普通合成材料的价格取代部分传统产品，硅橡胶的使用量将比现有水平增加数倍，这对于有机硅行业的发展带来巨大机遇。硅橡胶由于其基胶的结构决定必须使用补强填料才能具有使用价值，如前所述，气相法白炭黑是硅橡胶最佳补强填料，由于其价格太昂贵，使得人们寻找到了沉淀法白炭黑等替代产品，但这些替代品的使用使硅橡胶的性能没有充分发挥。由于广泛使用多晶硅副产物四氯化硅作为气相法白炭黑的主体原材料，气相法白炭黑的价格已经大幅下降，而且随着国内气相法白炭黑生产规模的进一步扩大，其价格还将有下降的余地，使得硅橡胶在使用气相法白炭黑作为补强填料发挥其优异性能的同时成本并不增加，对于硅橡胶加工行业将是重大利好，可以预计形成这样的局面后硅橡胶的使用量将大大增加，对促进有机硅行业的可持续发展有重要作用。反过来看，有机硅的发展同时也将促进气相法白炭黑的稳步发展。

五、结论与建议

1、国内气相法白炭黑的消费量年增长率均超过32%，进口量年增长率均超过30%，2010年将超过25kt/a的水平。

2、随着国外公司在国内生产基地建设和国内企业的快速发展和气相法白炭黑使用量的大幅提升，我国已经成为世界气相法白炭黑的生产消费大国，很快将发展成为世界强国。

3、多晶硅行业的大发展给气相法白炭黑行业带来巨大机遇，气相法白炭黑的发展又将促进多晶硅行业的健康发展，两个行业将形成资源综合利用，相互促进的良性发展模式。

4、气相法白炭黑的发展将促进有机硅行业的可持续发展，而有机硅行业的发展同样促进气相法白炭黑行业的稳步发展。