我国白炭黑工业的现状与发展.docx

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我国白炭黑工业的现状与发展

我国白炭黑工业的现状与发展

白炭黑的成份是水合二氧化硅，英文名称为Silica（二氧化硅、无水硅酸），是橡胶工业重要的补强原材料，因其微观结构和聚集体形态和炭黑类似，并在橡胶中有相近的补强性能，故被称为白炭黑。

工业生产的白炭黑主要有沉淀法白炭黑（PrecipitatedSilica）和气相法白炭黑（PyrogenicSilica或FumedSilica）两类。

白炭黑表面存在有两种官能团：

硅烷官能团和硅氧烷官能团，这两种官能团对白炭黑的物理性能和应用性能具有重要的影响，白炭黑的广泛应用都与此相关。

沉淀法白炭黑作为橡胶补强原材料主要用于鞋类、轮胎和其它浅色橡胶制品。

此外在农药、饲料等行业中用作载体或流动剂；在牙膏中用作摩擦剂；在涂料行业用作分散剂、抗沉降剂或消光剂等。

气相法白炭黑是硅橡胶的补强材料，也被用于涂料、油墨和塑料工业做分散剂、抗沉降剂或消光剂，还可在许多行业中做流动剂、吸附剂或载体等，但是由于价格昂贵，总的用量仅占沉淀法白炭黑的1/t0。

2005年和2006年世界白炭黑消费量分别为120万吨和145万吨。

其中沉淀法白炭黑消费比例见图1（略）。

鞋类，包括胶鞋和运动鞋是沉淀法白炭黑的最大用户，其消费比例在1980年曾达45%，由于轮胎行业用量增长很快，2002年已下降为40%，到2006年已下降到不足30%。

世界白炭黑的需求将以年平均4%-5%的速度增长，增长量主要来自于降低轮胎滚动阻力的新需求。

中国的沉淀法白炭黑工业，从1958年建立第一套生产装置开始，初期发展比较缓慢，近15年来，随着橡胶工业的快速发展而发展。

到2006年中国白炭黑生产能力已经达到75.6万吨，与此同时，其生产工艺技术、生产装备和产品质量水平都有很大提高。

一、中国的沉淀法白炭黑

1.生产能力和产量

截至2007年7月，中国沉淀法白炭黑的生产能力约为78.4万吨，实际产量约67.88万吨。

生产能力在1万吨（含1万吨）以上的企业32家，其总产能为70.5万吨；生产能力在5万吨以上的企业3家，分别是德固赛嘉联化工有限公司、株洲兴隆化工实业公司、无锡恒亨白炭黑有限公司。

生产企业主要是民营企业和外资企业，主要分布于华东和中南地区，并集中在福建、山东、江苏、湖南等省。

2001二2007年我国沉淀法白炭黑生产能力和产量见表1。

2进、出口量

根据海关总署的统计数字，2001-2006年我国二氧化硅（白炭黑为主，包括一部分二氧化硅微粉、石英粉、硅胶、硅溶胶）的进出口情况见表2。

从表2可以看出，中国已成为白炭黑的净出口国，这表明中国的白炭黑生产已有很大发展。

2006年中国通用级白炭黑出口量已达21.5万吨，但特殊用途的白炭黑主要依赖进口，2005年进口量约8.06万吨，主要品种为气相法白炭黑及用于硅橡胶和涂料的专用超细二氧化硅。

3

消费比例及消费量

2001年、2006年中国在主要行业中的沉淀法白炭黑消费比例和估算消费量分别见表3、表4。

将表3、表4和图1的世界白炭黑消费比例对比可见，中国的橡胶行业消费比例高于世界水平，这主要是因为中国的胶鞋和运动鞋生产企业特别发达，2001年和2006年胶鞋和运动鞋的白炭黑用量分别超过10万吨、19万吨。

在中国的轮胎行业中，白炭黑主要用于全钢丝载重子午线轮胎，也用于尼龙斜交胎和耐切割的工程胎胎面胶，以及半钢丝子午胎的带束层，轮胎行业年消费量共约2万吨。

在非橡胶行业中，农药、涂料、饲料行业消费比例近于世界平均比例。

牙膏行业消费比例则偏低，主要是近年超细碳酸钙大量应用于牙膏配方及消费层次的影响。

4.需求预测和发展远景

（1）相关行业发展状况

①胶鞋和运动鞋

中国是鞋类生产大国，据轻工业协会统计，2005年中国产鞋超过70亿双，其中60%出口。

在鞋类产量中皮鞋约占41%，胶鞋和运动鞋约占46%。

2006年世界生产各类鞋总量130亿双，其中中国生产量突破90亿双。

由此胶鞋和运动鞋年产能力约41亿双，2006年内销和出口量增长10%，预测到2010年将再增加5%。

肠鞋和运动鞋行业对白炭黑的需求将随之增长。

②轮胎

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，因此对今后几年各类轮胎生产量预测见表5。

从表5可以看出，2006-2015年轮胎需求量仍将较快发展，其中使用白炭黑较多的全钢丝载重子午线轮胎从2006年的3100万条增加到2015年的40687万条。

再加上汽车轮胎为降低生热、降低滚动阻力而加大白炭黑用量的趋势，轮胎用白炭黑将是市场需求的主要增长点。

2006年白炭黑需求量2.13万吨，预计2010年和2015年白炭黑需求量分别为4.42万吨/年、8.65万吨/年。

表1

2001-2007年我国沉淀法白炭黑生产能力和产量

年份

2001年

2002年

2003年

2004年

2005年

2006年

2007年*

生产能力/kt·a-1

350

400

480

532

615

756

82.9

产量/kt

219

365

432

461

522

642

705

注：

①表中数据为对大部分企业调查及近年增长率估算得出；②*表示含2007年下半年新建、扩建投产部分预估。

表2

2001-2006年我国二氧化硅进出口情况

吨

年份

2001年

2002年

2003年

2004年

2005年

2006年

进口量

31606

40508

53153

68548

72365

61521-

出口量

65806

82324

105419

126150

151380

214952

表3

2001年我国沉淀法白炭黑消费比例和估算消费量

行业

橡胶

农药饲料

涂料

牙膏

其它

合计

消费比例/%

76.51

13.68

2.82

0.99

6.0

100.0

消费量/kt

141.4

25.3

5。

2

1.8

11.1

184.8

表4

2006年中国沉淀法白炭黑消费比例和估算消费量

行业

橡胶

农药饲料

涂料

牙膏

其它

合计

消费比例/%

68.62

15.40

4.30

-

1.68

10.00

100.0

消赞量/kt

307.83

69.08

19.29

7.54

44.86

448.6

表5

2010-2015年汽车轮胎生产量预测

万条

2010年

年均增长/%

2015年

年均增长/%

汽车轮胎合计

56780

7.0

72120

4.9

其中子午胎

29444

20.0

57696

子午化率80%

全钢载重子午胎

7566

25.0

40687

40

③农药和饲料

中国是农药生产和使用大国，2001年原药产量69.6万吨，进口3.4万吨，出口19.7万吨。

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，并趋于降低。

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。

④涂料

中国石油和化学工业协会统计，2007年1-7月中国油漆总产量为225.83万吨，涂料总产量308万吨；2006年油漆总产量为352.37万吨，涂料总产量约500万吨。

今后几年，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将有较快发展，预测建筑涂料仍然将以年递增8%左右的速度发展。

白炭黑作为涂料的消光剂，其需求量将有较快发展。

预计2010年该行业需求量约4.63万吨。

⑤牙膏

中国牙膏产量2000年为36亿支，2005年为45亿支，预计2010年将达到54亿支。

市场需求总量增长趋缓，但随着人民生活水平的提高，使用白炭黑做磨料的高档牙膏，其消费比例将逐步增多。

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。

（2）市场需求预测

根据相关行业发展趋势及其对沉淀法白炭黑的需求，对2006年不同行业的需求及2010年预测见表6。

2006年需求量为44.86万吨，2010年预测需求量为74.29万吨。

5.技术进展

表6

2006年沉淀法白炭黑需求及2010年预测

万吨

需求行业

2006年

2010年

消费量

增长率/%

消费量

增长率/%

橡胶小计

30.8

63.74

47.29

63.69

其中胶鞋

26.3

50.94

37.23

50.12

轮胎

2.5

7.1

5.63

7.59

浅色橡胶制品

2.0

5.7

4.43

5.97

农药、饲料

5.6

15.86

8.51

11.46

涂料

1.9

5.38

4.63

6.23

牙膏

0.8

2.27

3.19

4.30

其它

5.76

12.75

10.64

14.32

需求合计

44.86

100.00

74.29

100.0

近几年中国的白炭黑工艺技术有很大进展，主要是以高浓度硫酸法取代了过去的稀酸溶胶法或品种法。

在一个反应釜内完成全部反应过程，并以蒸汽直接加热取代了蒸汽夹套间接加热的方式，不仅提高了热效率，且有利于采用大型的反应釜（单台设备容积50-100m3）和DCS计算机控制。

另一方面，中国的设备制造能力也有很大提高，特别是大型增强聚丙烯厢式自动卸料压滤机（过滤面积最大+已达1000m2）和大型喷雾干燥机和2万吨/年装置配套的制造成功，使万吨级生产装置所用设备基本实现了国产化，建设投资显著降低。

因此近几年万吨级装置得到迅速发展，目前已有30多套装置在生产，从而为提高产品质量，降低原材料和动力消耗创造了良好条件。

目前i中国先进厂家通用白炭黑生产技术已达到国际先进水平，并有较好的成本优势，使得近年中国通用白炭黑出口量大增。

在原料方面，中国的沉淀法白炭黑是以石英砂制水玻璃为主，同时在资源的综合利用方面也取得了不少独创性的成果。

如以稻壳（含酒糟）做锅炉燃料，稻壳灰生产沉淀白炭黑的技术；以蛋白土生产沉淀白炭黑的技术；以废弃的磷肥行业副产氟硅酸生产白炭黑的技术；硅灰石生产白炭黑的技术；利用硫酸铝废渣生产白炭黑的技术等。

在新工艺方面，主要有超重力沉淀法制备白炭黑的生产工艺；醇水溶液法制备白炭黑的生产工艺；碳化法制备白炭黑生产工艺以及微乳液法反胶束制备白炭黑生产工艺等。

沉淀法的品种也有较快发展，已经有橡胶用系列（包括轮胎专用、高补强透明等产品品种）、牙膏用系列、载体填充及油漆消光、农药专用、食品专用等系列品种和许多个牌号。

在剂型方面有粉状、粒状和片状等不同剂型。

已有数家企业在对沉淀法白炭黑进行改性或超细化处理，以适应涂料、密封胶行业+需要；以及应用于硅橡胶等领域，从而替代一部分气相法白炭黑。

在质量方面，产品质量有很大提高，根据国家炭黑质检中心的抽查结果，沉淀法白炭黑产品的合格率，1992年只有31.6%，1995年为75%，2003-2006.年已达98%以上。

在节能方面，沉淀白炭黑生产中充分利用水玻璃溶解过程中的余热，白炭黑干燥尾气的回收利用。

节能利用主要体现在固体水玻璃采用静态化料釜，功率在22kw以上的用电设备采用变频调速装置，制浆设备采用搅拌与磨料泵相结合的技术革新。

采取以上措施可使白炭黑产品的电耗成本大大降低，部分企业的节能降耗水平已进入国际先进行列。

在环保方面，由于白炭黑生产中副产有硫酸钠，直接排放会对环境造成一定污染。

采用白炭黑过滤洗涤废液生产硫酸钡新工艺技术，每年可减排大量含硫酸钠工艺废水；采用闪蒸回收白炭黑生产母液中的硫酸钠，也可取得较好的经济效益和环保效益。

6.前景与思考

中国白炭黑工业经过三十多年的发展，取得了令人注目的成绩。

总生产能力已居世界首位，产品质量大大提高，产品品种及应用领域不断扩大。

但是品种主要集中在通用品上，大多属于中低档产品，适用于绿色轮胎用的高分散白炭黑、高档硅橡胶用白炭黑、高档消光剂用专用白炭黑还需进口。

这些高附加值的产品代表着白炭黑的发展方向。

在环保方面，白炭黑排放液中硫酸钠回收仅有少数企业进行，废水处理还不彻底，在行业发展过程中必须进一步加以解决。

另一方面，生产能力增加过快，产能已经大于需求，竞争激烈，企业的利润空间减小。

随着中国汽车工业迅猛发展，白炭黑在轮胎行业中的需求持续增长，子午线轮胎用高分散白炭黑将占据较大市场份额。

在这一领域，中国与先进国家的产品间存在一定差距，有条件的企业和研究机构应加大这方面新产品开发的力度。

二、气相法白炭黑

1.生产能力和产量

气相法白炭黑在中国生产已有多年，生产能力已由200吨/年增加到8300吨/年。

目前主要生产企业有沈阳化工股份有限公司、上海氯碱化工股份有限公司、广州吉必时科技实业有限公司、甘肃亚盛股份有限公司和卡博特蓝星材料股份有限公司。

我国主要气相白炭黑生产企业见表7。

2进、出口量

中国气相白炭黑缺口较大，没有出口。

近几年中国气相白炭黑进口情况见表8。

3.消费量

中国的气相法白炭黑过去主要用于军工领域，在20世纪90年代开始大量用于民品，如硅橡胶、密封胶、涂料等领域，目前需求量约12000吨/年。

随着近年来中国有机硅工业的迅猛发展，气相法白炭黑的用量大辐增长，主要消费情况见表9。

4.需求预测和展望

预测到2010年气相法白炭黑需求量将达到2万吨，2005”2010年年均增长21.7%。

这个预测可能没有充分考虑到，在气相法白炭黑的用途中，可以被沉淀法白炭黑超细化处理以后的产品替代部分。

比较保守的预测是以年均15%的速度增长，到2010年的需求量将达到18000吨。

由于气相法白炭黑在中国国内市场上是少有的、供不应求的、国家鼓励发展的高新技术产品，因此许多企业都在计划建设气相法白炭黑生产装置。

目前中国气相白炭黑在建项目的生产能力约有2.28万吨，见表10。

5.品种和质量

近几年中国气相白炭黑的生产工艺和规模都有很大发展，其品种有7-8种，也有部分改性品种面市，其产品质量接近世界先进水平，但还存在着规模小、品种少等问题。

在技术进步方面，中国气相白炭黑的技术进步主要体现在制造工艺和表面改性方面，形成了具有自主知识产权的专有技术。

如上海氯碱公司和华东理工大学合作在气相白炭黑燃烧制备技术与设备研制方面取得成功；中国已自主开发了以有机硅下游料为原料生产气相白炭黑的新工艺，并形成生产规模，同时在开发气相二氧化硅连续化表面处理技术获得成功。

这标志着中国不仅在中档的亲水型气相二氧化硅方面掌握了核心工艺技术并形成核心竞争力，且在具有特殊功能的表面改性型气相二氧化硅这样的高端产品方面已攻克技术难关。

表7

我国主要气相法自炭黑生产企业

万吨/年

生产企业

生产能力

沈阳化工股份有限公

0.15

上海氯碱化工股份有限公

0.05

广州吉必时科技实业有限公司

0.10

甘肃亚盛实业（集团）股份有

0,03

卡博特蓝星材料股份有限公

0.50

合计

0.83

表8

近几年中国气相法白炭黑进口情况

吨

年份

2001年

2002年

2003年

2004年

2005年

进口量

2787

3436

5759

6961

9034

年均增长率/%

32

23

67

21

30

表9

气相法白炭黑在主要应用行业中的比例

%

行业

硅橡胶

聚酯

涂料

油墨

其它

合计

消费量比例

62.0

8.0

9.4

5.6

15.0

100

表10

我国气相法白炭黑在建项目

万吨/年

企业

新建/扩建

规模

计划投产年限

备注

日本德山曹达株式会社

0.50

2007年

建设中

广州吉必时科技实业有限公司

扩建

0.30

2007fg

建设中

浙江硅龙有限公司

新建

0.48

2007年

建设中

河南天已纳米材料有限公司

新建

0,10

2007年

建设中

浙江新吉新材料有限公司

新建

0.50

2008年

建设中

Wacke

（张家港）有限公司

新建

0.40

2008年

建设中

合计

2.28

6.前景与思考

近年中国气相白炭黑市场需求旺盛，气相白炭黑的净进口量连续5年超过20%，目前中国气相白炭黑需求量已超过12000吨/年。

面对中国气相白炭黑市场的巨大发展潜力，世界几大气相白炭黑公司纷纷增加了在中国或亚洲的投资，以扩大对中国的业务。

中国气相白炭黑将面临巨大的竞争压力与挑战。

随着以美、德为代表的国外生产装置于2007年进人开车状态，2007年产量不低于5000吨，是中国自有装置产量的2倍以上，到2010年将达到5倍。

特别是外资产品还采取压低价格挤占中国市场的策略，使得中国气相法二氧化硅产量仅占表观消费总量的15%，并且在产量与稳定性方面均无法与进口产品抗衡。

中国生产企业应尽快增加产能，提高产品档次，增加品种，努力开发高质量的气相白炭黑以满足各行业的需求。

三、小结

中国的沉淀法白炭黑经过二十多年的发展，生产能力已由最初的1000吨/年发展到目-前的82.9万吨/年，产能位居世界第一，产品质量大大提高，品种及应用领域不断扩大，从而促进了橡胶工业，特别是制鞋业的发展。

但是，目前生产能力已大于需求，企业应着重提高产品质量，开发新品种，特别是轮胎用的新品种，以增强国际市场竞争力。

现有部分企业的产品已出口到韩国、印度、泰国、印度尼西亚、新加坡、马来西亚等国，为中国白炭黑参与国际竞争打下丁良好的基础。

这是一件非常好的事情，减轻了国内市场的竞争压力。

中国的气相法白炭黑目前产能是8300吨/年，产品供不应求，但是许多企业的新项目正在建设中，预计到2008年初新建气相白炭黑的产量将达到31100吨/年，总生产能力将大大增加。

并且，气相法二氧化硅生产装置结构将发生较大变化。

中国气相法二氧化硅工业今后将面临极大的发展压力。

因此拟建企业要在生产技术、装置规模、原料和市场等方面慎重考虑，以降低投资风险。

相关部门对气相法二氧化硅在产业政策方面应予以大力扶持。