Vật liệu silicon không chỉ là thành phần quan trọng của ngành vật liệu mới thuộc ngành công nghiệp mới nổi chiến lược quốc gia mà còn là vật liệu hỗ trợ không thể thiếu cho các ngành công nghiệp mới nổi chiến lược khác.

Với sự mở rộng liên tục của các lĩnh vực ứng dụng, tiềm năng nhu cầu lớn đã khiến silicone trở thành một trong những vật liệu hóa học phổ biến nhất hiện nay.

Tỷ lệ tiêu thụ silicone trong nước lớn nhất nằm ở các lĩnh vực như xây dựng, điện tử, điện và năng lượng mới, chăm sóc y tế và chăm sóc cá nhân. Trong số đó, xây dựng hiện là lĩnh vực ứng dụng silicone chủ yếu, chiếm khoảng 30%.

Bên cạnh nhu cầu về vật liệu silicon liên tục tăng trưởng trong các ngành công nghiệp truyền thống, các ngành công nghiệp tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường như quang điện và năng lượng mới, cũng như sự phát triển của các ngành công nghiệp mới nổi như xây dựng lưới điện siêu cao áp và siêu cao áp, vật liệu đeo thông minh, in 3D và 5G, tất cả đều mang đến những điểm tăng trưởng nhu cầu mới đối với silicon.

Tổng quan về Silicones

Silicone là thuật ngữ chung cho các hợp chất hữu cơ silic, được tổng hợp và thủy phân bởi silic kim loại và clorometan.

Bước đầu tiên trong quá trình tổng hợp silicon là tạo ra methylchlorosilane, sau đó thủy phân để thu được monomethyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane và trichlorosilane. Dimethyldichlorosilane là dạng monome chính của silicon hữu cơ, với các sản phẩm hạ nguồn chính là cao su silicon và dầu silicon.

Hiện nay, năng lực sản xuất silicone được đề cập ở Trung Quốc thường đề cập đến năng lực sản xuất methylchlorosilane, trong khi số liệu thống kê sản xuất hiện tại đều dựa trên năng lực sản xuất dimethylsiloxane.

Chuỗi ngành công nghiệp silicon

Chuỗi công nghiệp silicon chủ yếu được chia thành bốn mắt xích: nguyên liệu silicon thô, monome silicon, sản phẩm trung gian silicon và sản phẩm chế biến sâu silicon. Số lượng doanh nghiệp sản xuất nguyên liệu thô, monome silicon và sản phẩm trung gian silicon ít hơn, trong khi chế biến sâu hạ nguồn bao gồm nhiều loại sản phẩm và năng lực sản xuất phân tán hơn.

Nguyên liệu silicon

Quy trình sản xuất silicone sử dụng một lượng lớn nguyên liệu thô. Nguyên liệu thô của silicone là bột silicone công nghiệp, được điều chế trong công nghiệp bằng cách khử thạch anh với than cốc trong lò hồ quang điện.

Việc sản xuất silicone công nghiệp tiêu tốn một lượng lớn quặng silicone và năng lượng, đồng thời gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Do đó, việc cung cấp nguyên liệu silicone công nghiệp ổn định và chất lượng cao đã trở thành đảm bảo cơ bản cho sản xuất silicone.

Theo SAGSI, năm 2020, năng lực sản xuất silicone công nghiệp toàn cầu là 6,23 triệu tấn, trong khi năng lực sản xuất của Trung Quốc là 4,82 triệu tấn, chiếm 77,4%.

Silic

Monome và chất trung gian của silicon

Nguồn cung monome và sản phẩm trung gian silicon trong nước chiếm hơn 50% tổng sản lượng toàn cầu, khiến Trung Quốc trở thành nhà cung cấp monome và sản phẩm trung gian silicon lớn nhất thế giới. Do tính không ổn định của monome silicon, các công ty thường tổng hợp monome silicon thành các sản phẩm trung gian như DMC (dimethylsiloxane) hoặc D4 để bán.

Có một số loại và thông số kỹ thuật của monome và chất trung gian silicon.

Dimethyldichlorosilane hiện là monome silicon được sử dụng rộng rãi nhất, chiếm hơn 90% tổng lượng monome.

Ngưỡng gia nhập ngành silicon khá cao, đã được nâng lên 200.000 tấn và yêu cầu vốn đầu tư tối thiểu 1,5 tỷ nhân dân tệ. Ngưỡng gia nhập ngành cao sẽ thúc đẩy xu hướng tập trung năng lực sản xuất monome vào các doanh nghiệp hàng đầu.

Hiện nay, chỉ có một số ít doanh nghiệp có đủ tích lũy công nghệ và đạt được sản xuất quy mô lớn, với hơn 90% năng lực sản xuất phân bổ trong số 11 doanh nghiệp hàng đầu.

Khả năng sản xuất monome silicon tập trung cũng cung cấp nhiều không gian thương lượng hơn cho các doanh nghiệp hạ nguồn.

Dichlorodimethylsilane

Về nguồn cung, nhiều doanh nghiệp silicone hàng đầu tại Trung Quốc đang triển khai các dự án hoặc kế hoạch mới. Năng lực sản xuất mới sẽ tập trung vào sản xuất từ năm 2022 đến năm 2023, và năng lực sản xuất của ngành sắp bước vào chu kỳ mở rộng nhanh chóng.

Theo dữ liệu từ Baichuan Yingfu, các công ty như Hesheng Silicon Industry, Yunnan Energy Investment và Dongyue Silicon Materials sẽ đầu tư khoảng 1,025 triệu tấn công suất sản xuất silicon trong năm nay. Các công ty như New Special Energy, Asia Silicon Industry và Sichuan Yongxiang cũng đang đầu tư vào công suất sản xuất silicon đa tinh thể, thúc đẩy nhu cầu silicon công nghiệp tăng cao.

SAGSI dự đoán rằng năng lực sản xuất monome metyl silicon của Trung Quốc sẽ vượt quá 6 triệu tấn/năm vào năm 2025, chiếm hơn 70% năng lực sản xuất monome metyl silicon toàn cầu.

Theo C&EN, Momentive, công ty silicone hàng đầu nước ngoài có kế hoạch đóng cửa nhà máy sản xuất silicone tại Waterford, New York, khiến Dow trở thành nhà sản xuất silicone nguyên liệu thô thượng nguồn duy nhất tại Hoa Kỳ.

Năng lực sản xuất monome silicon toàn cầu được chuyển giao cho Trung Quốc và tỷ lệ tập trung của ngành sẽ tiếp tục được cải thiện trong tương lai.

Xử lý sâu silicon

Các sản phẩm silicon chế biến sâu thường tồn tại ở dạng phân tử RnSiX (4-n), với tính chất lý hóa ổn định của chuỗi silicon và sự đa dạng của các nhóm chức năng mang lại cho các sản phẩm silicon chế biến sâu nhiều chức năng sử dụng phong phú. Các sản phẩm chính là cao su silicon và dầu silicon, chiếm lần lượt 66% và 21%.

Hiện nay, ngành công nghiệp chế biến sâu silicon vẫn đang trong giai đoạn phát triển nhanh chóng, phân tán tương đối. Có hơn 3.000 doanh nghiệp chế biến sâu hạ nguồn chỉ tham gia chế biến silicon.

Bồn chứa nguyên liệu thô của Nhà máy Olivia

Cấu trúc của các sản phẩm silicon chế biến sâu tại Trung Quốc:

Các công ty silicon ở nước ngoài không có lợi thế về chi phí trong việc sản xuất monome silicon so với các công ty Trung Quốc và hầu hết các công ty silicon hàng đầu ở nước ngoài đều tập trung vào việc phát triển các sản phẩm chế biến sâu hạ nguồn và mở rộng chuỗi công nghiệp.

Chính sách khuyến khích ngành công nghiệp silicon của Trung Quốc đã dần chuyển từ sản xuất monome sang chế biến sâu các sản phẩm silicon, phát triển các sản phẩm silicon mới, mở rộng các lĩnh vực ứng dụng mới và cải thiện mức độ sử dụng toàn diện.

Silica

Các sản phẩm hạ nguồn từ silicone có giá trị gia tăng sản phẩm và triển vọng ứng dụng thị trường cao hơn. Hiện tại, nhu cầu tiêu thụ silicone tại các thị trường mới nổi ở Trung Quốc và nước ngoài vẫn còn nhiều tiềm năng phát triển.

Silicon

Silic đa tinh thể